Barramento

Centro de Ensino Superior de Maceió - CESMAC

Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas – FACET

Curso de Análise de Sistemas

Barramento

Wendhel Washington Santos Moura

Barramento

Os principais componentes de um computador

são: Processador;

Memória;

Dispositivo de E/S;

Para que estes módulos computacionais possam se

comunicar (transmitindo dados) é necessário que exista

uma estrutura de interconexão entre cada um dos

componentes do computador.

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Arquitetura de barramento tradicional

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Informações trocadas por cada módulo

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são: Memória: a operação de leitura ou escrita é indicada através

de um sinal de controle (bit 0 ou 1). Além disso, o endereço da

posição de memória para que a operação seja realizada também

deve ser informado.

E/S: também é possível que se realize operações de leitura ou

escrita sobre o dispositivo externo. Cada controladora está

associada a um endereço (porta) distinto para que possa ser

identificada. Além disso, sinais de interrupção podem ser emitidos

e direcionados ao processador.

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são: Processador: consegue ler dados e instruções para

serem processados. Além disso, sinais de controle são

gerados para coordenar a execução do sistema como

um todo. É possível que o processador receba sinais

de interrupção de outros componentes.

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O barramento deve permitir os seguintes fluxos de

transferências de informações:

memória para o processador: instruções ou dados.

processador para a memória: dados.

E/S para o processador: dados de um dispositivo de E/S são lidos pela CPU através de um módulo de E/S.

Barramento

O barramento deve permitir os seguintes fluxos de

transferências de informações:

processador para E/S: dados são enviados para um dispositivo de E/S.

transferência entre um dispositivo de E/S e

memória: DMA.

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Interconexão de Barramentos

Uma característica muito importante dos barramentos é o

compartilhamento do meio de transmissão, uma vez que vários dispositivos

podem ser conectados a um mesmo barramento. Graças a esta

característica, um sinal enviado por um componente conectado a um

barramento específico pode ser recebido por todos os demais

componentes que pertencem a mesma conexão. Portanto, se dois ou mais

dispositivos decidirem enviar sinais ao barramento no mesmo instante,

estes sinais irão se sobrepor e, consequentemente, serão corrompidos.

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Interconexão de Barramentos

Basicamente, os barramentos são constituídos por linhas de

comunicação capazes de transmitir sinais que representam um

único dígito binário (0 ou 1). Dessa forma, podemos usar de forma

simultânea todas as linhas que compreendem o barramento para

transmitir uma quantidade N de bits em paralelo e melhorar a taxa

de transferência.

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Estrutura dos Barramentos

Normalmente, o barramento de sistemas possui entre 50 e 100

linhas distintas. Cada uma dessas linhas tem uma função

específica dentro da estrutura de interconexão. No entanto,

podemos classificar estas linhas em 3 grupos funcionais: dados,

endereços e controle.

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Esquema de interconexão de barramentos

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O barramento de dados é utilizado pra transferir dados entre os módulos do

sistema. Normalmente, este barramento contém 32 linhas (largura do

barramento). Como cada linha consegue transmitir apenas um bit por vez, a

quantidade de linhas determina quantos bits podem ser transferidos de uma

vez. O desempenho do sistema sofre forte influência da largura do

barramento de dados. Por exemplo, se o barramento de dados tiver 8 bits de

largura e cada instrução tiver tamanho igual a 16 bits, o processador precisará

acessar 2 vezes o módulo de memória em cada ciclo de instrução.

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O barramento de endereços é utilizado para designar a origem ou destino

dos dados que estão sendo transferidos pelo barramento de dados. Um fato

interessante é que a largura do barramento de endereços determina a

capacidade máxima da memória. Normalmente, utilizamos as linhas de

endereços também para endereçar as portas de módulos de E/S. Geralmente,

os bits mais significativos identificam um componente específico do sistema e

os bits menos significativos identificam uma porta de E/S ou uma posição de

memória (endereço).

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As linhas de controle são importantes pois controlam o acesso e a utilização

das linhas de dados e de endereços pelos componentes do sistema, uma vez

que o barramento é compartilhado. Os sinais de controle podem ser

destinados a emitir comandos e também informações de temporização

(clock). Os sinais de comandos são enviados para especificar o tipo de

operação que será executada (escrita e leitura na memória, escrita e leitura

em porta de E/S, requisição e concessão do barramento, interrupção, etc).

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O barramento opera da seguinte forma:

Quando um módulo deseja enviar dados para outro módulo, ele deve:

1. obter o controle do barramento,

2. transferir os dados por meio do mesmo,

Quando um módulo deseja requisitar dados de outro módulo, ele deve:

1. obter o controle do barramento,

2. transferir uma requisição para o outro módulo por meio das linhas de

endereço e de controle apropriadas. Feito isso ele deve aguardar que os

dados sejam enviados.

Barramento

Projeto de Barramentos

Podemos definir alguns elementos que são comuns aos barramentos

apesar da diversidade de fabricantes e implementações do mesmo.

Tipos de Barramentos: em relação as linhas que formam um

barramento podemos dizer que elas podem ser: dedicadas ou

multiplexadas.

Linhas Dedicadas: tem uma funcionalidade fixa ou está

associada a um subconjunto de componentes físicos de um

computador. Exemplo: linhas específicas para dados, para

endereços e para sinais de controles.

Barramento


Tipos de Barramentos

Linhas Multiplexadas: permite a utilização de uma mesma

linha do barramento para diferentes propósitos. Um esquema

muito utilizado é a multiplexação de tempo, onde transmissão de

dados e endereços alternam o uso do barramento durante

intervalos de tempos.

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Métodos de Arbitração: mecanismos de arbitração do uso do

barramento são necessários para controlar seu uso já que vários

componentes podem compartilhar um mesmo canal de comunicação. Os

métodos utilizados para este controle são classificados em: centralizados

e distribuídos.

Centralizados: existe um controlador de barramento

(dispositivo físico que pode ser independente ou até mesmo

implementado pelo próprio processador) responsável por permitir

a cada componente fazer uso do mesmo por um determinado

período de tempo.

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Métodos de Arbitração

Distribuídos: cada módulo do sistema contém uma lógica de

controle de acesso ao barramento e com isso, deve existir uma

decisão conjunta entre os componentes para controlar o uso do

barramento.

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Temporização: faz referência ao modo como as operações/eventos

acontecem no barramento. Basicamente, temos um esquema de

transmissão síncrona e outro assincrona.

Assíncrona: a ocorrência de um evento no barramento depende

da ocorrência de outro evento anterior.

BarramentoProjeto de Barramentos

Temporização

Síncrona: a ocorrência dos eventos é determinada por um

relógio (clock) que tem seu sinal transmitido por uma linha

específica do barramento. Este relógio é caracterizado por uma

seqüência de 0s e 1s que se alternam em intervalos de tempo de

mesma duração. Conhecemos como ciclo de relógio ou ciclo de

barramento uma transmissão de um 1 e de um 0. Desse modo,

todos os eventos que acontecem no barramento devem,

obrigatoriamente, começar no início do ciclo do relógio. Além

disso, a maioria dos eventos duram exatamente o tamanho de

um ciclo de barramento.

Bibliografia

STALLING, W. Arquitetura e Organizações de Computadores, 5ª Edição, Prentice Hall, São Paulo, 2002.

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