Barramentos (continuação) e memória interna

Arquitetura de ComputadoresProfessor: Sérgio Vieira

Email: sergiosvieira.fatene@gmail.comData: 29-10-2012Aula: Barramentos (Continuação) e Memória Interna

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Hierarquia de múltiplos barramentosO desempenho do sistema pode ser prejudicado quando o número dedispositivos conectados a um barramento seja muito grande.

A principais causas são:

1. Quanto o controle do barramento passa muitas vezes de um dispositivo paraoutro, esses atrasos podem afetar seriamente o desempenho do sistema.

2. O barramento pode se tornar um gargalo do sistema quanto a demandaagregada por transferência de dados se aproxima da capacidade do barramento.

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Hierarquia de múltiplos barramentos(cont.)Grande parte dos sistemas de computação utiliza múltiplos barramentos,geralmente dispostos de maneira hierárquica.

Um barramento local conecta o processador a uma memória cache.

O controlador da memória cache conecta a memória cache não apenas a essebarramento local, mas também a um barramento do sistema, ao qual sãoconectador os módulos da memória principal.

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Hierarquia de múltiplos barramentos(cont.)O uso de uma estrutura de memória cache evita que o processador tenha deacessar frequentemente a memória principal.

A memória principal pode ser conectada apenas ao barramento do sistema, nãoprecisando ser conectada ao barramento local.

As transferências de dados entre os componentes de E/S e a memória principalpor meio do barramento do sistema não interferem na atividade do processador.

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Hierarquia de múltiplos barramentos(cont.)Uma interface de expansão de barramentos serve como área de armazenamentotemporário dos dados transferidos entre o barramento do sistema e oscontroladores de E/S conectados ao barramento de expansão.

Esse arranjo permite ao sistema conectar uma grande variedade de dispositivosde E/S e, ao mesmo tempo, isolar o tráfego entre o processador e a memória dotráfego de E/S.

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Tipos de barramentoAs linhas de um barramento podem ser classificadas em dois tipos:

1. Dedicadas

2. MultiplexadasUma linha de barramento dedicada tem um função fixa.

A utilização de linhas distintas para os dados e endereços, constitui um exemplode utilização de linhas com função dedicada.

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Tipos de barramento (cont.)Já uma linha de barramento multiplexado desempenha várias funções na mesmalinha de dados.

No início de uma transferência de dados, o endereço é colocado no barramento.

Cada módulo do sistema tem um determinado período de tempo para copiar oendereço e determinar se os dados são a ele endereçado.

O endereço é então removido do barramento e as memas linhas são usadaspara a subsequente transferência de dados (leitura ou escrita)

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Tipos de barramento (cont.)A vantagem do barramento dedicado é uma alta taxa de transferência de dados.A desvantagem é o aumento do tamanho e do custo do sistema.

A vantagem do barramento multiplexado é a economia de espaço e custo dosistema. A desvantagem é que cada módulo do sistema necessita de circuitosmais complexo e que o desempenho do sistema acaba diminuindo.

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Métodos de arbitraçãoComo apenas uma unidade pode realizar uma transmissão por meio dobarramento de cada vez, é necessário utilizar algum método de arbitração.

Os vários métodos podem ser classificados como centralizados ou distribuídos.

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Métodos de arbitração (cont.)Em um esquema centralizado, um único dispositivo de hardware, conhecidocomo controlador de barramento ou árbitro, é responsável por alocar tempo deutilização do barramento a cada módulo do sistema.

Esse dispositivo pode constituir um módulo separado ou fazer parte doprocessador.

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Métodos de arbitração (cont.)Em um esquema distribuído, não existe um controlador central.

Cada módulo do sistema contém uma lógica de controle de acesso e os módulosagem de forma conjunta para compartilhar o barramento.

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Temporização (cont.)A temporização de um barramento refere-se ao modo pelo qual os eventos nessebarramento são coordenados.

Em um esquema de transmissão síncrona, a ocorrência de eventos édeterminada por um relógio.

O barramento inclui uma linha de relógio, por meio da qual um relógio transmiteuma sequência alternada de 1s e 0s de igual duração.

Uma transmissão de um 1 e de um 0 é denominada ciclo de relógio ou ciclo debarramento e define um intervalo de tempo.

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Temporização (cont.)Todos os dispositivos conectados ao barramento podem ler a linha de relógio etodos os eventos no barramento devem começar no início de um ciclo de relógio.

Em um esquema de transmissão assíncrona, a ocorrência de um evento nobarramento depende de um evento ocorrido anteriormente.

O esquema síncrono é mais simples de implementar e testar, mas é menosflexível do que o assíncrono.

Em um esquema síncrono, como todos os dispositivos devem operar segundo avelocidade fica do relógio, o sistema não pode tirar proveito do maiordesempenho de alguns dispositivos.

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Largura do barramentoA largura do barramento de dados tem impacto sobre o desempenho do sistema:quanto maior a largura do barramento de dados, maior o número de bitstransferidos de cada vez.

A largura do barramento de endereço tem impacto sobre a capacidade dosistema: quanto maior a largura do barramento de endereço, maior o número deposições de memória que podem ser endereçadas.

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Visão geral do sistema de memória decomputadoresOs sistemas de memória de computadores são classificados de acordo com suascaracterísticas fundamentais.

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1. Localização

2. Capacidade

3. Unidade de Transferência

4. Método de Acesso

5. Desempenho

6. Tecnologia

7. Características Físicas

8. Organização

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Visão geral do sistema de memória decomputadores (cont.)Conceitos:

1. Palavra: unidade "natural" de organização da memória. O tamanho de umapalavra é tipicamente igual ao número de bits para representar um númerointeiro.

2. Unidade endereçável: em muitos sistemas é igual a palavra. A relação entre otamanho em bits A de um endereço e o número de unidades endereçáveis N é2^A = N.

3. Unidade de transferência: a unidade de transferência de dados da memóriaprincipal é o número de bits que podem ser lidos ou escritos de cada vez.

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Características ImportantesTempo de acesso: em uma memória de acesso aleatório, esse é o tempo gastopara efetuar uma operação de leitura ou de escrita.

Taxa de transferência: é a taxa na qual os dados podem ser transferidos de oupara a unidade de memória.

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