Organização de Computadores Como a informação é processada? · Ciência da Computação: Uma visão abrangente - J.Glenn Brokshear 2. Introdução à organização de computadores

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Organização de ComputadoresComo a informação é processada?Prof. Antonio Carlos

Referências Bibliográficas:1. Ciência da Computação: Uma visão

abrangente - J.Glenn Brokshear2. Introdução à organização de computadores

– Mário Monteiro - LTC

Curso de ADS/DTEE/IFBA


Trilha

Componentes do Sistema Comp. Sequência de boot

POST MBR (Master Boot Record) Setor de Boot Sistema de Arquivos

Linguagem de Máquina Desfragmentador x Verificador de

Erros




Organização Típica de um computador


Organização do Computador

A CPU processa o conteúdo da RAM. A comunicação com os periféricos é

feita entre CPU/MP e Controladoras(IDE, SCSI, Placas de video, Placade Rede e Fax)

As controladoras (interface E/S) armazena os bits e envia no momento propício realizandointerrupções ou DMA.


Execução de um programa

Codificar o algoritmo em umalinguagem de programação

Decodificar essas instruções emlinguagem de máquina, pois o processador só executa instruçõessimples (instruções de máquina).


Processador

Constituída de milhões de minúsculos circuitos e componentes eletrônicos

Encapsulados em um chipIntel Pentium IV, AMD k7,

Power PC


Processador

Função básica ler e interpretarinstruções de máquina e realizaras operações lógicas e aritméticas.

Controla quando e o que deve ser realizado pelos outroscomponentes, emitindo para issosinais apropriados de controle


Memória

As instruções, junto com os dados, são armazenadas na memória RAM e buscadas, decodificadas e executadas pela CPU.

O componente do sistema de computação responsável peloarmazenamento das instruçõesintroduzidas é a Memória.


RAM DDR


Saída

Os resultados podem ser apresentados a um usuáriointeressado em uma forma decimal

Apresentados no(a): monitor, impressora ou gravados nas memórias auxiliares



Conceitos para o funcionamento do computador – von Neumann

- Dados e instruções sãoarmazenados em um tipo de memória que escreve e recupera

- O conteúdo da memória éendereçada conforme a sua posição, independente do tipo nele contido

- Operação com números binários- A execução das instruções ocorre de

forma sequencial


Programa versus Dados

Os dados e programas são codificados com 0s e 1s

A escolha do programa a ser inicializado ao ligar o computador pode ser facilmente fixado no contador de instruções.

Mas, se o computador perde o endereço pode executar dados como instruções.

Assim, um programa pode manipular outros como a si mesmo.


Processador


CPU

PartesULA – Unidade Lógica AritméticaUC – Unidade de Controle

Registradores (RDM, REM)Memória CacheRelógioTem vias (conjunto de fios interconectados)

com a memória principal



ULA

Executa operações matemáticas Soma, Multiplicação, Subtração e

Divisão AND, OR, XOR, Deslocamento a direita, esquerda Incremento, decremento


UC – Unidade de Controle

Mais complexo da CPU Realiza movimentações de dados e

instruções de e para a CPU Usa sinais de controle, que emite

instantes de tempo programados, determinada pelo Clock (Relógio) da máquina


RDM - Registrador de Dados da Memória

armazena temporariamente a informação (conteúdo de uma oumais células)

entre CPU e MP. Armazena mesma quantidade de

bits


REM- Registrador de Endereços da Memória

Armazena temporariamente o endereço de acesso a uma posiçãode memória.

Encaminhado à área de controle da MP para decodificação e localizaçãoda célula desejada.

Permite armazenar a mesmaquantidade de bits que do barramento de endereços


Programa Armazenado

Programas, assim como os dados, poderia ser codificado e armazenado na memória principal.

Para tanto, a unidade de controle deve ser projetada com capacidade de extrair o programa da memória, decodificar e executar suas instruções


Programa Armazenado

O programa do computador poderia ser modificado alterando-se o conteúdo da memória.

O computador precisa reconhecer certos padrões de bits como instruções.


Linguagem de MáquinaE

Instruções


Linguagem de máquina

Um padrão de bits pode definir o conjunto de instruções que aliado ao sistema de codificação adotado, constitui a linguagem de máquina.

A linguagem define os meios pelos quais um programador comunica ao computador os algoritmos que deseja executar.

STORE, ADD, ROTATE


Instrução de Máquina

Duas partesCódigo de operação

( 4 bits)Código do operando

( 12 bits)


Código de Operação

Cada instrução é codificada em um total de bits e representados por um conjunto de hexadecimais. Ex.: 4 bits pode representar 16 códigos

de operação q é um dígito hexadecimal LOAD pode ser representada como

0001 em hexa = 1, que armazena o padrão de bits encontrado no registrador R na posição de endereço X.


Operandos

O registrador e as posições de memória são informados com os bits de operandos.

No caso de 16 bits para instrução e 4 para operação, restam 12 para operandos.

A instrução 1547 em hexa – pode representar – comando 1 = LOAD ou seja carregue no registrador 5 o conteúdo da posição de memória de endereço 47.


Classificação de Operações

Transferência de Dados Instruções Aritméticas e Lógicas Controle


Exemplo de Programa

156C 166D 5056 306E C000


Execução de Programas

Um programa armazenado na memória écopiado para o registrador de instrução conforme ação da unidade de controle.

Na unidade de controle, a instrução édecodificada pelo decodificador de instrução e executada.

A ordem em que as instruções são executadas é a mesma ordem de armazenamento, exceto se especificado uma instrução JUMP.


UC

Contador de Instruções Contém o endereço da próxima

instrução a ser executada Registrador de Instruções

Mantém cópia da instrução que estiver sendo executada em cada momento.


Ciclo de Máquina

Contém três fases: Busca

A UC solicita a MP a próxima instrução a ser executada.

A UC dispõe da informação de onde a próxima instrução se encontra na memória, pois tal endereço é mantido no contador de instrução.

A UC guarda, no registrador de instruções, a instrução lida da MP, e incrementa o contador de instruções, para ter o endereço da próxima instrução

Decodificação Execução


Decodificação

Campo do Operando é analisado pelo decodificador de instrução

Verifica se precisa operandos STOP – não precisa

Verificar com os 12 bits(exemplo) quais são os operandos (registradores e memória)

Depois passa a executar, ativando o circuito necessário para a realização da tarefa.


Passos do Ciclo de Instrução

REM = PC A memória decodifica o endereço

REM Transfere o conteúdo para o RDM RI = RDM PC= PC + 1 A UC solicita ao RI que envie os 4 bits

para o decodificador de instrução


Exemplo de um Programa

EndereçoA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9

Conteúdo156C166D5056306EC000


Memória


Comparativo


Tipos de Memória

Registradores Cache L1 Cache L2(interno e externo) MP (RAM)

SRAM (Static) ou DRAM (Dinâmica – SIMM ou DIMM ou RIMM)

ROM ROM, PROM, EPROM, EEPROM

CMOS VRAM (Placa de Video) Armazenamento de Massa ou MS(Secundária)


Memória Principal (RAM)

Organizados em Células (oupalavras ou posições de memória) e identificadas porum endereço

Em geral, uma célula tem 1 byte

Permissões de write e read


Memória RAM

Unidade de Transferência entre CPU e MP – considerar de uma palavra

São de semicondutores São memórias de acesso aleatório –

Random Access Memory Ocupam pouco espaço Possuem tempo de acesso pequeno


SETOR DE BOOT E MBR NÃO SÃO A MESMA COISA

O MBR situa-se no primeiro setor da primeira trilha do primeiro prato do HD (setor um, trilha zero, face zero, prato zero).

O MBR é constituído pelo Bootstrap e pela Tabela de Partição. O Bootstrap é o responsável por analisar a Tabela de Partição em busca da partição ativa. Em seguida ele carrega na memória o Setor de Boot da partição. Esta é a função do Bootstrap.

A Tabela de Partição contém informações sobre as partições existentes no disco. Informações como o tamanho da partição; em qual trilha/setor/cilindro ela começa e termina; o sistema de arquivos da partição; se é a partição ativa... ao todo são dez campos. Quatro campos para cada partição possível (por isso só se pode ter 4 partições primárias, e por isso também que foi-se criada a partição estendida...), e dez campos para identificar cada partição existente.


SETOR DE BOOT E MBR NÃO SÃO A MESMA COISA

Quando acaba o POST, a instrução INT 19 do BIOS lê o MBR e o carrega na memória, e é executado o Bootstrap. O Bootstrap vasculha a Tabela de Partição em busca da partição ativa, e em seguida carrega na memória o Setor de Boot dela.

A função do Setor de Boot é a de carregar na memória os arquivos de inicialização do SO.

O Setor de Boot fica situado no primeiro setor da partição ativa.

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