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Técnico em Informática Organização de Computadores Aula 8 Componentes de um computador Prof. Vitor Hugo Melo Araújo

Aula 8 – Componentes de um computador

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Aula 8 – Componentes de um computador, disciplina Organização de Computadores, curso Técnico de Informática do Pronatec Anhanguera

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Técnico em InformáticaOrganização de Computadores

Aula 8 – Componentes de um computador

Prof. Vitor Hugo Melo Araújo

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INTERFACES DE E/S

O subsistema de E/S tem duas funções básicas:• Receber/Enviar informações ao meio exterior• Converter as informações em uma forma inteligível

para a máquina ou usuário.

Os dispositivos tem taxa de transmissão de dadosdiferentes. Ex: Teclado 0,001 KB/s, Scanner 400KB/s

As atividades de E/S são assíncronas (não estão emsincronia com o clock do processador), entretanto há regrasque devem ser seguidas entre os dispositivos e osbarramentos.

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INTERFACES DE E/S

Diferenças entre os dispositivos de E/S:• Velocidade,• Formato dos dados. Ex: teclado enviam os bits uma

um; O vídeo e a impressora recebem as informações,do processador, byte a byte; Discos dearmazenamento trocam grandes blocos de bits paraotimizar a transferência.

• Quantidade de sinais.

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INTERFACES DE E/S

Não há comunicação direta entre os dispositivos de E/S e oprocessador, devido, principalmente, às diferentescaracterísticas dos mesmos;

Interfaces de E/S são dispositivos que fazem a tradução, acompatibilização e o controle das características de umdispositivo de E/S para a memória/processador/barramento.

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INTERFACES DE E/S

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INTERFACES DE E/S

Objetivo: Compatibilizar as diferentes características de umperiférico com as do barramento onde são conectados econtrolar a operação do respectivo dispositivo.

As interfaces de E/S também são chamadas de:• Controlador• Modulo de E/S• Processador de periféricos• Canal• Adaptador

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Primeira parte do Módulo de E/S:Constituída pelos registradores que fazem a interação básicaentre a interface e sua conexão com o barramento dosistema.

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Registrador de dadosLigado ao barramento de dados do Sistema.

Registrador de endereçosLigado ao barramento de endereços do Sistema

Registrador de controleArmazena os sinais de controle trocados entre o

barramento e o módulo de E/S durante uma operação

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Segunda parte do Módulo de E/S:Consiste no espaço de armazenamento dos dados que vão circulardurante a operação de E/S. O módulo age como um amortecedor ouacelerador das diferentes velocidades entre o dispositivo e obarramento.

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Terceira parte do Módulo de E/S:Lógica de funcionamento do módulo, permitindo sua interação com osdispositivos e barramentos. A lógica contém métodos para detecçãode erros e outros processos. A complexidade varia conforme afinalidade e natureza do dispositivo.

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Terceira parte do Módulo de E/S:Algumas interfaces se conectam a apenas um dispositivo, enquantooutras a várias.Ex: IDE permite conexão a duas unidades de disco. SCSI pode controlaraté 8 dispositivos periféricos.

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Linhas de comunicaçãoEntre o módulo e o dispositivo.Módulo Dispositivo: informação do estado, solicitação deleitura/escrita.DispositivoMódulo: estado pronto ou ocupado.

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Linhas de conexãoEntre o barramento e o módulo.

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Para executar as suas funções, o módulo de E/Sexecuta múltiplas tarefas:

Compatibilização do Fluxo

• Controlar e sincronizar o fluxo de dados entre obarramento e o periférico;

• Servir de memória auxiliar para o trânsito dasinformações entre os componentes

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Controle

• Realizar a comunicação com o processador –interpretando suas instruções/sinais de controlepara acesso físico ao periférico

• Realizar algum tipo de detecção e correção deerros durante as transmissões

• O módulo de E/S se comunica com oprocessador via barramento

• O módulo de E/S se comunica com o periféricoatravés de várias ações previamenteprogramadas

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Controle• Exemplo: Imprimindo um caractere

Antes de enviar um caractere, o processadordeve interrogar o módulo para verificar seuestado, que está armazenado em umregistrador denominado REGISTRADOR DEESTADO. Exemplo de interrogações: Aimpressora está ociosa? A impressora estáocupada? Etc.

O registrador de estado armazena o estadodo dispositivo em bits. Exemplo: 0 paraocioso e 1 para ocupado.

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Controle• Exemplo: Imprimindo um caracter

O caractere é enviado, pelo processador,apenas se a impressora estiver no estadoocioso. O caractere é então armazenado noREGISTADOR DE DADOS.

O REGISTRADOR DE CONTROLE do módulode E/S recebe também, neste momento, otipo de operação que se deseja executar. Nocaso da impressora a operação é “enviar ocaractere que está armazenado noregistrador de dados para impressora”.

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FLUXO DE INFORMAÇÕES

Controle

• A sequência de execução da comunicação entrea impressora e o processador na verdade édenominada de PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO.

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TIPOS DE TRASMISSÃO

Dividida em três categorias:

• Comunicação máquina – ser humano:Transmitem e recebem informações inteligíveispara o ser humano, sendo adequados aoestabelecimento de comunicação com o usuário.Ex: Impressora, vídeos, teclados, etc.

• Comunicação máquina – máquina:Transmitem e recebem informações inteligíveispara a máquina, sendo adequados para acomunicação máquina a máquina (ouinternamente a uma máquina). Ex: discosmagnéticos, sensores, etc.

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TIPOS DE TRASMISSÃO

Dividida em três categorias:

• Comunicação remota:Transmitem e recebem de e para outrosdispositivos remotamente instalados.Ex: modens, regeneradores digitais em redes decomunicação de dados, etc.

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TIPOS DE TRASMISSÃO

Dividida em dois tipos:

• SERIALA informação é recebida e transmitida bit a bit, umem seguida ao outro

• PARALELAA informação é recebida e transmitida em gruposde bits – um grupo de bits é transmitidosimultaneamente de cada vez.

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TRASMISSÃO SERIAL

• O dispositivo é conectado ao módulo por umaúnica linha de transmissão.

• O módulo pode ser conectado aoprocessador/memória principal através debarramento com várias linhas.

• Antigamente a transmissão serial era mais lentaque a paralela, hoje o quadro é o inverso.

• Transmissor e receptor devem estar sincronizadosbit a bit;

• Os bits são transmitidos, pelo transmissor, semprena mesma velocidade, fazendo com que os bitstenham a mesma duração no tempo

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TRASMISSÃO SERIAL

• Transmissor e receptor devem trabalhar na mesmavelocidade.

• O receptor dever saber quando um bit começa e aduração do bit.

• Exemplo:– A cada 1ms o transmissor envia um bit. Isso significa que

a cada 1ms o receptor deve descobrir o nível de tensãoque está na linha de comunicação.

– Nível de tensão baixo= 0 bit e nível de tensão alto = 1 bit;

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TRASMISSÃO SERIAL

• É preciso definir quando a informação, umcaractere, por exemplo, começa e termina, isto é,onde começa e termina o grupo de bits quecompões aquele caractere.

• Para aumentar a confiabilidade do processo, oreceptor tenta descobrir qual o bit que está sendotransmitido no instante em que o bit está nametade de sua duração, evitando possíveis erros.

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TRASMISSÃO SERIAL

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TRASMISSÃO PARALELA

• Um grupo de bits é transmitido de cada vez, cadaum sendo enviado por uma linha de transmissãoseparada

• Mais utilizado para a transmissão interna nosistema (barramentos) e periféricos de curtadistância (impressoras)

• Custo da transmissão paralela é maior• Usa uma linha de transmissão para cada bit• Quanto maior a distância, maior o comprimento daconexão

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TRASMISSÃO PARALELA

CENTRONICS

• Padrão muito utilizado para conexão deimpressoras

• Define um conjunto de sinais que fluem pelaslinhas de conexão

• Estabelece o formato e a quantidade de pontos quedevem existir no conector associado

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TRASMISSÃO PARALELA

SCSI (Small Computer System Interface)

• Controla dispositivos com elevado volume evelocidade de transmissão

• Em transmissão paralelas não pode haver atrasosnos sinas que estão sendo transmitidos pelas linhasde transmissão, os dados devem ser enviados edevem chegar juntos

• Esse fator faz com que a transmissão paralela nãoseja tão rápida quanto se imagina

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TRASMISSÃO PARALELA

SCSI (Small Computer System Interface)

• Pode ocorrer que os bits de uma transmissão nãocheguem ao destino exatamente no mesmoinstante, isso ocorre devido a ligeiras diferenças noscabos que constituem os canais;

• Conforme a velocidade aumenta, esse problematorna-se mais grave. Na transmissão serial esseproblema não existe, o que é uma grandevantagem.

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OPERAÇÕES DE E/S

• O processador tem que indicar o endereçocorrespondente ao periférico desejado nomomento de enviar/receber dados;

• Endereço da porta de E/S: É o endereço doperiférico conectado ao sistema computacional;

• O acesso do processador a um periférico é obtidoatravés do barramento do sistema e do módulorespectivo;

• A comunicação então ocorre por um dos trêsmétodos:

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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída por programa

• O processador é utilizado intensamente pararealização de uma operação de E/S;

• O processador questiona, o tempo todo, se umdeterminado dispositivo está pronto;

• Enquanto o dispositivo estiver ocupado, oprocessador continua questionando;

• Quando o dispositivo estiver pronto, o processadorcomanda a operação de escrita ou leitura até ofinal.

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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída por programa

Desvantagem:

• Desperdício de uso doprocessador, ele poderia estarexecutando atividades maisimportantes que ficarmonitorando os dispositivos.

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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída com Emprego de Interrupção

• O processador emite a instrução de E/S para omódulo;

• Se o processador não obtiver uma respostaimediata ele desvia-se para realizar outra atividade,suspendendo a execução do programa quenecessita da E/S

• Quando o módulo está finalmente pronto para acomunicação, ele avisa o processador pelo sinal deinterrupção;

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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída com Emprego de Interrupção

• Assim o módulo de E/S interrompe, de fato, o que oprocessador está fazendo para ganhar a sua“atenção”;

• O processador retoma então a atividade suspensaanteriormente;

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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída com Emprego de Interrupção

INTERRUPÇÃO• Consiste em uma série de procedimentos quesuspendem o funcionamento do processador,desviando sua atenção para outra atividade;

• Quando esta outra atividade é concluída, oprocessador retorna à execução anterior, do pontoonde foi interrompido

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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída com Emprego de Interrupção

INTERRUPÇÃO• Existe duas classes de interrupções;

– Internas ou de programas (traps ou exception)Ocorrem devido a algum tipo de evento gerado pelaexecução de alguma instrução;

– ExternasSinal externo ao processador que o interrompe (e/s)

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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída com Emprego de Interrupção

Desvantagem:

• Continua gastando tempo para executar oprograma de E/S para fazer a transferência dosdados

Vantagem:

• Melhorou o desempenho em relação à entrada esaída por programa.

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OPERAÇÕES DE E/S

Acesso direto à memória

• Melhor alternativa com o máximo de desempenhoda CPU;

• Transfere os dados entre um módulo de E/S para amemória principal;

• O processador apenas solicita a transferência parao controlador de acesso direto à memória – DMAController;

• Quando o DMA Controller termina ele emite umsinal de interrupção ao processador avisando queterminou.

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TECLADO

• Está na categoria máquina-usuário;• Contém mecanismos que reconhecem os símbolosda língua “dos humanos”;

• O reconhecimento é feito pela interpretação dosinal elétrico de cada tecla ao ser pressionada;

• Teclado se divide em três categorias– Teclados apenas numéricos: calculadoras de bolsae de mesa;

– Teclados para sistemas dedicados: controleremoto de televisão, aparelho de som, etc.

– Teclado comum para uso geral: todas as teclasalfanuméricas contem de 80 a 125 teclas;

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TECLADO

• Uma tecla é uma chave que quando pressionada éativa e inicia uma ação (ou várias) que deverão serexecutadas pelos circuitos de controle do teclado;

• Um teclado é composto por um circuito impresso eum microprocessador

• Três tecnologia de fabricação de teclas:– Mecânicas– Capacitivas– Efeito-Hall

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TECLADO

TECLAS CAPACITIVAS

• Funciona na base da variação de capacitância doacoplamento entre duas placas metálicas;

• A variação ocorre quando uma tecla é pressionada;• Tem baixo custo de fabricação;• Tamanho pequeno;• Não possui contatos mecânicos que oxidam com otempo

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TECLADO

Funcionamento de um teclado

• Detectar o pressionamento de uma tecla: umprocessador faz a varredura para detectar opressionamento de tecla.

• Confirmação do pressionamento: o processadorrepete várias vezes a varredura sobre a teclareferida para confirmar seu pressionamento;

• Geração do código e identificação: um circuitocodificador de linhas e colunas gera um códigobinário referente à tecla pressionada, identificando.

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TECLADO

Funcionamento de um teclado

• O processador e o processador do teclado trocamsinais (solicitação do uso do barramento) e o códigode varredura é enviada para a MP.

• Na MP o código é interpretado por um programade E/S, BIOS (sistema básico de entrada e saída)

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TECLADO

Funcionamento de um teclado

• O BIOS realiza detalhada verificação do código:– Verifica se a tecla foi pressionada sozinha ou emconjunto (apenas a letra A ou entãoCTRL+ALT+DEL);

– Verifica se uma tecla foi acionada anteriormente(caps lock , num lock, scroll lock);

– Coloca o código ASCII correspondente na área dememória apropriada;

– Assim o valor pode ser utilizado pela aplicação emque o usuário estava trabalhando no momentoem que pressionou a tecla

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TECLADO

Vantagem

– Configuração das teclas de atalho: cadadesenvolvedor pode definir qual será a tecla deatalho para as funcionalidades do programa;

Questões ergonômicas:– O teclado, em seu funcionamento, quantidade edisposição das teclas, mudou pouco ao longo dosanos

– Entretanto, vem evoluindo na questãoergonômica e no design do produto;

– Padrão QWERTY que é o mesmo padrão dasmáquinas de escrever

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MONITOR

• Dispositivo que permite aos seres humanosidentificar uma informação. É um elemento deexibição de informações

• Os primeiros monitores na verdade era painéis deluzes que representam a forma binária docomputador;

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MONITOR

• Classificação dos vídeos quanto à tecnologia:– CRT: Cathode-Ray tube (válvula de raios catódicos– LED: Light Emitting Diodes (Diodos Emissor de Luz)– LCD: Liquid-Crystal Display (Vídeo de CristalLíquido)

– PDP: Plasma Display Panel (Vídeo de Plasma)

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