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Produzido por Esther L. Mizrahi 1 Menu Arquitetura de Computadores Arquitetura de Computadores - Revisão - - Revisão - n Principais funções de um Sistema Operacional n Componentes básicos da Arquitetura n Barramentos n Registradores da CPU n Ciclo de Instruções n Interrupções n Técnicas de E/S n Hierarquia de Memória Menu Produzido por Esther L. Mizrahi 2 y Processar e controlar a execução de programas y Gerenciar a memória y Proteger as informações e oferecer segurança y Escalonar e gerenciar os recursos y Explorar os recursos de hardware de um ou mais processadores y Processar e controlar a execução de programas y Gerenciar a memória y Proteger as informações e oferecer segurança y Escalonar e gerenciar os recursos y Explorar os recursos de hardware de um ou mais processadores

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Produzido por Esther L. Mizrahi 1 Menu

Arquitetura de ComputadoresArquitetura de Computadores- Revisão -- Revisão -

n Principais funções de um Sistema Operacionaln Componentes básicos da Arquiteturan Barramentosn Registradores da CPUn Ciclo de Instruçõesn Interrupçõesn Técnicas de E/Sn Hierarquia de Memória

MenuProduzido por Esther L. Mizrahi 2

y Processar e controlar a execução de programas

y Gerenciar a memória

y Proteger as informações e oferecer segurança

y Escalonar e gerenciar os recursos

y Explorar os recursos de hardware de um oumais processadores

y Processar e controlar a execução de programas

y Gerenciar a memória

y Proteger as informações e oferecer segurança

y Escalonar e gerenciar os recursos

y Explorar os recursos de hardware de um oumais processadores

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MenuProduzido por Esther L. Mizrahi 3

Onde: PC = Program counterIR = Instruction registerMAR = Memory address registerMBR = Memory buffer registerI/O AR = I/O address registerI/O BR = I/O buffer register

IRIR

MARMAR

I/O BRI/O BR

MBRMBR

I/O ARI/O AR

PCPCInstruçãoInstruçãoInstrução

Dado

DadoDadoDado

.

.

....

.

.

.

.

.

.

Buffers

.

.

MenuProduzido por Esther L. Mizrahi 4

y Processador (CPU)Ø controla as operações do computador e executa as

operações de processamento de dados.

Decodificador deInstrução e

Controlador doCiclo de Máquina

Sinais de controle

IR

PC

R1

UC

IRAC

ULA

Barramento interno

I/O AR I/O BR MBR

Barramento de Dados

MAR

Barramento de Endereços

Rn

ww

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y Memória PrincipalØ armazena dados e programasØ também conhecida como memória real ou primáriaØ volátilØ endereçável por célula

UCP MP

MAR

MBR

Address Bus

Data Bus

R/W bit

MREQ bit

Conexão UCP X MP

MenuProduzido por Esther L. Mizrahi 6

Organização Básica da MP

N células

Todas as células têm amesma quantidade M de

bits

M bits

M bits

M bits

~~

~~

Endereço 0

Endereço 1

Endereço 3

Endereço 2

Endereço N - 2

Endereço N - 1

Bit 1 Bit 2 Bit m-1

M bits

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y Dispositivos de I/O (controladores de I/O)Ø transporta dados entre o computador (CPU/memória) e seu

ambiente externo (periféricos) como:F memória secundária (ex. disco rígido)F teclado, monitor, …F dispositivos de comunicação

UCP

barramento

Estrutura de um Sistema de I/O

MP InterfaceSerial

InterfaceSerial

InterfaceParalela

InterfaceParalela

InterfaceDedicada

HD

MenuProduzido por Esther L. Mizrahi 8

Diagrama de Blocos de uma Placa Controladora

Reg. de Dados

Lógicade E/S

Interface com o

Dispositivo

Interface com o

Dispositivo

Reg. de Estado

Vias de Endereço

Vias de Controle

Vias de Dados

Dispositivo

Estado

Controle

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y Interconexão de sistemas (Barramento)ØØ BarramentoBarramento Interno Interno

F É a via de comunicação entre os componentes internos da CPUØØ BarramentoBarramento de Dados de Dados

Ø É a via de comunicação para transferência de dados entre aCPU e os demais componentes.

ØØ BarramentoBarramento de Endereço de EndereçoØ É a via de comunicação para endereçamento de memória e

portas de I/OØØ BarramentoBarramento de Controle de Controle

Ø É a via de comunicação para os sinais de controle

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ü Tem por base um relógio temporizador que define afreqüência de operação do mesmo (ciclo de barramento).

ü Toda operação de transferência é sincronizada com afreqüência do barramento

ü Toda operação consome um número inteiro e conhecido deciclos

T1 T2 T3 T4

Dado

Endereço da Posição de Memória

TempoRD

MREQ

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ü Não existe temporizadorü Os ciclos duram o tempo que for requerido pela operaçãoü Uma mesma operação pode ter ciclos variáveisü Faz uso de um processo de sinalização (handshake)

Endereço da Posição de Memória

Tempo

Dado

MSYN

RD

SSYN

MREQ

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y Assíncronou Maior flexibilidade de usou Oferecem vantagens para atendimento a um conjunto

heterogêneo de dispositivos (lentos e rápidos)

yy AssíncronoAssíncronou Maior flexibilidade de usou Oferecem vantagens para atendimento a um conjunto

heterogêneo de dispositivos (lentos e rápidos)

A maioria dos barramentos é Síncrono

y Síncronou Mais fácil de ser construídou Maior velocidade de operação

yy SíncronoSíncronou Mais fácil de ser construídou Maior velocidade de operação

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n Área de armazenamento mais rápidaporém de menor capacidade que amemória principal

n Área de armazenamento mais rápidaporém de menor capacidade que amemória principal

F Registradores Visíveis :

F Registradores de Controle e Status

ü Registradores de dadosü Registradores de endereçoü Códigos de condição

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RegistradoresVisíveis:

4Armazenamento temporário de dados durante o processamento4Acessíveis via linguagem de máquina.4Armazenamento temporário de dados durante o processamento4Acessíveis via linguagem de máquina.

4Controlam o funcionamento do processador e a execuçãodos programas4Quando acessíveis por software, o são somente por rotinasprivilegiadas.

4Controlam o funcionamento do processador e a execuçãodos programas4Quando acessíveis por software, o são somente por rotinasprivilegiadas.

Registradoresde Controle e Status:

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uu Acumulador (AC)Acumulador (AC)F Registrador que armazena uma das entradas da ULA

uu Registrador Temporário (TR)Registrador Temporário (TR)uu Registradores de uso genéricoRegistradores de uso genérico

y Podem ser usados pelo usuáriopara manipular dados e executarfunçõesy o programador/compiladordetermina a sua função

y Podem ser usados pelo usuáriopara manipular dados e executarfunçõesy o programador/compiladordetermina a sua função

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y Contém endereços de memóriados dados e das instruçõesy Podem conter uma parte de umendereço que será usado paracalcular o endereço completo.

y Contém endereços de memóriados dados e das instruçõesy Podem conter uma parte de umendereço que será usado paracalcular o endereço completo.

uu StackStack Pointer (SP) Pointer (SP)F Endereço do topo da pilha

uu SegmentSegment Pointer (SX) Pointer (SX)F Endereço inicial de um segmento

• Quando a memória é dividida em segmentos, a memoria ésempre referenciada pelo segmento e pelo offset

uu Index RegisterIndex Register / / OffsetOffsetF Indice a ser adicionado a uma base para se obter o

endereço do dado.

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y Bits setados pelo hardware emfunção do resultado de cadaoperação realizaday Pode ser acessado por umprograma, apenas no modo leitura.

y Bits setados pelo hardware emfunção do resultado de cadaoperação realizaday Pode ser acessado por umprograma, apenas no modo leitura.

uu FlagFlag de sinal de sinal ê Resultado positivo / negativouu FlagFlag de zero de zero ê Resultado zerouu FlagFlag de de overflowoverflow ê Resultado com estouro

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n Program Counter (PC)þ Contém o endereço da próxima instrução a ser executada

n Instruction Register (IR)þ Contém a última instrução carregada da memória

n Program Status Word (PSW)þ É um registrador (ou um grupo de registradores) que contém:

F códigos de condição e os bits de informação do statusF bit de interrupção habilitado/desabilitadoF bit de modo supervisor/usuário