f oc aula_03a

1

Estrutura interna do computador

OC_Aula_03

. Física (Hardware)= Equipamento

. Lógica (Software) = Programas

. Interconexão = Ligação

. Dados = Comunicação

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Organização de Computadores

dispositivos de entrada e saída a comunicação do usuário com o computador a comunicação do computador com o meio ambiente (dispositivos externos a serem monitorados ou controlados) armazenamento (gravação) de dados.

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Organização de ComputadoresOrganização dos Sistemas Computacionais

Computador Pessoal Moderno

EntradaProcessamento

ArmazenamentoSadaí

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Entrada/SaidaENTRADA: teclado, mouses, scanners, leitoras óticas, leitoras de cartões magnéticos, câmeras de vídeo, microfones, sensores, transdutores,etc SAÍDA: impressoras, monitores de vídeo, plotters, atuadores, chaves, etcI/O(E/S) Armazenamento: Discos, fitas

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ImpressorasMatricialPlotterJato de Tinta (cores e ceras)Laser

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Estrutura Interna do Computador Unidade de processamento central (CPU)

Local onde realmente ocorre o processamento dos dados

Memória principalLocal onde o programa e os dados ficam temporariamente

armazenados à disposição do processador

Entrada/Saída (I/O)Dispositivos de comunicação do usuário para a máquina, e

desta para o usuário

InterconexõesOferece a ligação entre os diferentes dispositivos que querem

se comunicar

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Entrada/SaidaInterface Interna

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TransmissaoSimplex

Duplex

Full Duplex

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Formas de Comunicação Comunicação SerialOs byte são desmontados, serializados e transferidos bit a bit por um único par condutor.Na outra extremidade os bytes são novamente montado byte a byte.

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Formas de ComunicaçãoCOMUNICAÇÃO EM PARALELO Grupos de bits são transferidos simultaneamente bytes a bytes, através de diversas linhas condutorasA taxa de transferência("throughput") é alta

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TABELA COMPARATIVACusto: Paralelo maior = Serial menorDistancia: Paralelo Curta = Serial S/limiteThroughput :Paralelo Alto = Serial baixo

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Estrutura Interna do Computador

Sistema de Interconexão

CPUMemóriaPrincipal

E/S

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Estrutura Interna do Computador Unidade de processamento central (CPU)

controla as operações do computador e realiza as funções de processamento das informações (processador)

Sistema de Interconexã

o


E/S

14


Estrutura Interna do Computador Memória principal

armazena os programas e os dados. É volátil e tem capacidade limitada


o


E/S

15


Estrutura Interna do Computador Entrada/Saída (I/O)

realiza a transferência de informações entre o computador e o ambiente externovários dispositivos fazem diferentes operações


o


E/S

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Estrutura Interna do Computador Interconexões

mecanismos de troca de informações entre a CPU, a memória principal e os dispositivos de entrada/saída

Sistema de Interconexão


E/S

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Estrutura Interna da memória

Interconexão Interna

UALUnidade de

Controle

Registradores

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DIAGRAMA DE BLOCOS DE UM COMPUTADOR

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Organização de ComputadoresOrganização da Unidade de Processamento Central

ACC

REGs

Unidade de Controle

Barramento Interno

ULA

Bar

ram

ent

o d

e C

ontr

ole

Unidade Central de Processamento – UCP (em inglês, Central Processing Unity - CPU)

20


UAL - Unidade Aritmética e Lógica execução das instruções

Unidade de Controle (UC)busca, interpretação e controle de execução das instruçõescontrole dos demais componentes do computador

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Diagrama funcional

U

nid

ade

de

Con

trol

e

Barram. de Endereços

Barram. de Dados

ACC

REGs

Bar

ram

ento

In

tern

o

ULA

Barramento de Controle

UC

Decodificador de Instruções

IR

REM

RDM

Clock

Memória Principal

PC

PC – Contador de Instruções (Program Counter)

IR – Registrador de Instrução(Instruction Register)

ACC – Acumulador (Accumulator)

REGs – RegistradoresRDM – Registrador de Dados

da MemóriaREM – Registrador de

Endereços de MemóriaUC – Unidade de Controle

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PC - Contador de Instruções (Program Counter)armazena o endereço da próxima instrução a ser executada - tem sempre o mesmo tamanho do REM.

IR - Registrador de Instrução (IR - Instruction Register)armazena a instrução a ser executada.

ACC - Acumulador (Accumulator)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.

23


U

nida

de d

e C

ontr

ole

Barram. de Endereços

Barram. de Dados

Organização da Unidade de Processamento Central

Diagrama funcional

ACC

REGs

Bar

ram

ento

In

tern

o

ULA

Barramento de Controle

UC

Decodificador de Instruções

IR

REM

RDM

Clock

Memória Principal

PC

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Execução de um programaO processador busca uma instrução de cada vez da memória e a executa. Algumas instruções requerem várias operações.O processamento de uma instrução é chamado de ciclo de instrução ou de execução (execute cycle).O processo de busca de instruções na memória é chamado de ciclo de busca (fetch cycle).

Início

Busca da Instrução

Execução da Instrução

Parada

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Organização de ComputadoresO que acontece em 1 ciclo de Clock

Valores lógicos são movidos de um conjunto de registradores através de fios e portas lógicas para um outro conjunto de registradores.

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Transferências de Registradores Busca da Instrução (Instruction Fetch)

Instrução = MEM [PC]; PC <= PC + 1

Decodificação e Busca dos Operandos (Decode & Reg. Operand Fetch)

A = REG[rs]; B = REG[rt]; I = imm11(inst)

Execução (Execute)resultados aritméticos, soma de endereços, comparação

Memóriaload, store

Write-register

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Technology