CPU

Unidade Central de Processamento CPU – Central Processing Unit Local onde os dados são

manipulados Pode ser chamada de cérebro do

computador Minúsculo chip chamado

microprocessador

Função da CPU Processamento e execução dos

programas Executar as instruções Controlar as operações no

computador.

Partes Principais UAL - Unidade Aritmética e

Lógica UC - Unidade de Controle

UAL Unidade Aritmética e Lógica Tem por função a efetiva execução

das instruções Toda instrução que envolve

operações aritméticas são passadas pela UC para a ALU

Possui registradores que recebem dados e executam as operações

Diagrama Esquemático ALU

UC - Unidade de Controle Tem por funções a busca,

interpretação e controle de execução das instruções

Controle dos demais componentes do computador

Orienta o fluxo de dados Contem o conjunto de instruções

que a CPU é capaz de realizar

Estratégia de fabricação Cada modelo e fabricante tem seu

próprio conjunto de instruções Cada fabricante tende a agrupar as

CPUs em famílias As novas CPUs contem as novas

instruções e as das suas antecedentes

Compatibilidade ascendente

Registradores Importantes na UCP Na UC - CI Contador de Instruções (em inglês:

PC - Program Counter) - armazena o endereço da próxima instrução a ser executada.

Na UC - RI Registrador de Instrução (em inglês: (IR - Instruction Register) - armazena a instrução a ser executada.

Na UAL - ACC Acumulador - armazena os dados (de entrada e resultados) para as operações na UAL; o acumulador é um dos principais elementos que definem o tamanho da palavra do computador - o tamanho da palavra é igual ao tamanho do acumulador

Diagrama funcional da UCP

Estratégias de implementação de processadores

CISC - Complex Instruction Set Computer - exemplo: PC, Macintosh; um conjunto de instruções maior e mais complexo, implicando num processador mais complexo, com ciclo de processamento mais lento; ou

RISC - Reduced Instruction Set Computer - exemplo: Power PC, Alpha, Sparc; um conjunto de instruções menor e mais simples, implicando num processador mais simples, com ciclo de processamento rápido.

Estratégias de construção do decodificador de instruções da UC

Wired logic (as instruções são todas implementadas em circuito)

Microcódigo (apenas um grupo básico de instruções são implementadas em circuitos; as demais são "montadas" através de microprogramas que usam as instruções básicas.

Ciclo de Instrução As instruções são executadas

sequencialmente (a não ser pela ocorrência de um desvio), uma a uma.

Ciclo de instrução indica a sequência de execução,isto é, controla o fluxo de execução das instruções.

Ciclo de Instrução

BARRAMENTOS

BarramentosO termo barramento (bus) refere-

se aos percursos entres os componentes de um computador.

Barramento Local Podemos dividi-lo em 3 grupos:

- barramento de dados;

- barramento de endereços;

- barramento de controle.

Os principais são: o barramento de dados e o barramento de endereços.

Barramentos

Barramento de dados Transporte de Dados São os mais conhecidos Linhas paralelas de conexão elétrica Número de linhas é igual ao número de

bits transportados Quanto maior o número de linhas maior

a quantidade de dados (1linha = 1bit) Número de linhas afeta a velocidade de

transferência de dados

Barramentos de endereços O barramento de endereços transporta

apenas endereços de memória. O seu número de linhas determina o número

máximo de endereços de memória. Os primeiros PCs tinha um barramento de

endereços de 20 bits e a CPU podia endereçar 1 MB de dados.

Hoje, com barramentos de endereços de 32 bits, é possível endereçar 4 GB de memória.

Tipos de Barramentos ISA MCA EISA VESA

PCI AGP SCSI EIDE

ISA (Industry Standard Architecture).

Palavras de 8 ou 16 bits (CPU 8088 ou 286)

Frequências de 8 MHz Taxas de transferência de 8MB/s

ou 16MB/s

ISA

Slots ISA

MCA (Microchannel Architecture)

Surgimento do processador 386 Barramento de 32 bits Mais rápida que o ISA (2,5 vezes) Frequência de 10MHz Patenteado pela IBM Incompatibilidade com placas ISA

EISA (Extended Industry Standard Architecture). Resposta ao MCA(IBM) por fabricantes

liderados pela Compac Palavras binárias de 32 bits Funciona a 8 MHz Compatível com placas ISA Um alto custo de produção, o que dificultou

sua popularização

VESA Local Bus - VLB (Video Eletronics Standards Association)

Desviar o tráfego mais intenso, como vídeo, conectando-se diretamente ao barramento local através de um buffer, assim, freqüência da operação igual ao do barramento local.

Mantêm compatibilidade com ISA Este barramento foi criado tendo em vista aumentar

a velocidade de transferência de dados entre a placa de CPU e a placa SVGA, mas outras placas de expansão também poderiam utilizá-lo.

Barramentos

PCI (Peripheral Component Interconnect).

Criado pela Intel Tão rápido quanto o VLB, porém mais barato e

muito mais versátil Não é controlado pelo processador, e sim por

uma controladora dedicada Diminuir a utilização do processador Utilizado em conjunto com qualquer

processador Baixo custo e da alta velocidade Suporte nativo ao plug-and-play

AGP (Accelerated Graphics Port) Porta ou slot introduzida no chipset LX do

Pentium II (na placa mãe), para prover uma conexão de grande largura de banda entre a memória do sistema e o subsistema gráfico.

Remove-se o acelerador gráfico do barramento PCI, liberando este e consequentemente aumentando a largura de banda para operações de E/S e tráfego de rede.

PCI/AGP

PCI

AGP

EIDE (Enhanced Integrated Disk Eletronic) Interface de dispositivo, mais especificamente

de discos Conhecida por simplesmente IDE Os dispositivos EIDE custam menos da metade

de um dispositivo SCSI, mas em compensação tem uma performance inferior a estes

Um dispositivo EIDE desperdiça uma quantidade significativa de CPU uma vez que esta controla diretamente tudo que o drive EIDE faz

Cada controladora EIDE pode gerenciar até 2 dispositivos.

SCSI (Small Computer System Interface) Uma interface de dispositivos que adota uma

abordagem diferente na direção de solucionar o problema de um número finito e possivelmente insuficiente de slots de expansão

Desenvolvida pela IBM no início dos anos 70 SCSI traz o barramento do computador

diretamente para a unidade, aumentando a eficiência e permitindo taxas de transferências mais altas

Pode-se conectar tantos dispositivos de hardware quanto o barramento seja capaz de controlar

Barramentos

Memórias

Memórias Dispositivos digitais de

armazenamento Memórias externas Memórias internas Novidades

Memórias Externas Memória de massa Grandes quantidades de informações Armazenam as inf. por grandes

periodos Menor custo por bit armazenado Exemplos:(Fitas magnéticas, discos magnéticos,

tambores magnéticos, etc..)

Memórias internas

Memórias bipolares e de metal-óxido-semicondutor (MOS)

Alta velocidade

Tipos de Memória Armazenamento

RAM – Random access memory ROM – Read only memory

Memória ROM PROM – Programable ROM EPROM – Eletrically PROM EAPROM – Eletrically alterably

PROM

Tipos de Memórias Processador é mais rápido que a

memória Wait State – Tempo de espera Sub utilização do processador Cache de memória – Solução nem

sempre eficaz (controlador não é tão rápido quanto a necessidade do processador)

Invento de novas tecnologias de RAM

Memória cache A memória é uma pequena quantidade de

SRAM que por meio de algoritmos refinados consegue manter boa parte dos dados requisitados pelo processador quase sempre dentro de seus domínios

Tem a finalidade e costuma balancear a morosidade das memórias DRAM e SDRAM

SRAM é de 8 a 10 vezes mais rápida que a DRAM

Memória estendida Termo aplicado para qualquer área

de memória acima dos 1024 KB (1 MB). Esta área é utilizada somente por sistemas operacionais gráficos (Windows por exemplo) principalmente para criar e manipular disco virtual e cache de disco.

Memória Flash Memória Flash é o tipo de memória

utilizado em computadores portáteis que pode substituir HDs e flexíveis na retenção dos dados. A memória flash é cara, e mais empregada em computadores que estejam constantemente ligados, além disso a memória flash é usada também para armazenar o BIOS e os dados de inicialização do sistema.

MEMÓRIAS FPM (FAST PAGE MODE) As memórias FPM (Fast Page

Mode) são de tecnologia mais antiga, apesar de serem encontradas nos 486 e nos primeiros Pentium. Possuem tempo de acesso de 80, 70 e 60ns. Suportam velocidades de barramento de até 66 MHz.

MEMÓRIAS EDO (EXTENDED DATA OUTPUT) As memórias EDO (Extended Data

Output) tem leitura mais rápida que as memórias do tipo FPM (Fast Page Mode), com cerca de 20% de vantagem. Esta tecnologia é usada em pentes de 72 vias, possui tempo de acesso de 70, 60 e 50ns, e suporta velocidades de barramento de até 66 MHz.

MEMÓRIAS SDRAM (SYNCHRONOUS DYNAMIC RAM) As memórias SDRAM por sua vez,

são capazes de trabalhar sincronizadas com os ciclos da placa mãe, sem tempos de espera. Isto significa, que a temporização de uma memória SDRAM é sempre de uma leitura por ciclo.

SDRAM II (DDR) (SDRAM II, Double Data Rate - Taxa de

Dados Dupla) é a nova geração da SDRAM. A DDR usa novos circuitos de sincronização, mais avançados, que aumentam ainda mais a sua velocidade. DDR basicamente é duas vezes mais rápida que a SDRAM, sem aumentar a velocidade nominal em MHz, que se mantém em 66 ou 100MHz.

RDRAM® (Rambus DRAM) É um novo design que envolve todo o sistema, chip a

chip, utilizando um bus simplificado em alta freqüência. Entenda RDRAM como um desenho integrado, em nível de sistema, e não um desenho em nível de chip como as memórias convencionais. Foi utilizada a princípio em estações gráficas em 1995, e trabalha com uma lógica de sinal de 600 MHz. Está atualmente em produção, e é utilizada no Nintendo 64®, placas de som Creative Labs® e em alguns sistemas da Gateway® e da Micron®.

MEMÓRIAS PC-100 (MEMÓRIAS DE 100 MHZ)

Memória DIMM-72 Memória SIMM-72