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Sistemas Digitais e arquitectura de computadores

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Índice Introdução ..................................................................................................................................... 3

PARTE I .......................................................................................................................................... 4

Apresentação geral da evolução do hardware, organização multinível das arquiteturas modernas

e o esquema de Von Newmann; .......................................................................................................... 4

Maquina Multinível ................................................................................................................... 5

A utilidade de máquinas com multinível tem como o objectivo aproximar os seres humanos

da máquina e quantas mais camadas tiver uma arquitectura, mais próxima da linguagem

humana estará a linguagem de alto nível da máquina. ............................................................ 5

Evolução de equipamentos informáticos .................................................................................. 9

Esquema de Von Neumman .................................................................................................... 10

Funcionamento ................................................................................................................... 11

Evolução dos Processadores ................................................................................................... 13

Parte II ......................................................................................................................................... 14

Dispositivos de Entrada/Saída e Armazenamento .................................................................. 15

Dipositivos de Entrada ........................................................................................................ 15

Dispositivos de Saída ........................................................................................................... 15

Dispositivos de Entrada/Saída (Mistos) .............................................................................. 16

Dispositivos de Armazenamento......................................................................................... 16

Parte III ........................................................................................................................................ 18

Evolução histórica das memórias ............................................................................................ 19

Como funciona as memorias ................................................................................................... 20

Parte IV ........................................................................................................................................ 22

Barramentos e interface ......................................................................................................... 23

Barramento do Processador ............................................................................................. 23

Barramento de Cache ........................................................................................................ 23

Barramento de Memória ................................................................................................... 23

Barramento de Entrada e Saída ........................................................................................ 24

Barramento de Dados ........................................................................................................ 24

Conclusão .................................................................................................................................... 25

Bibliografia .................................................................................................................................. 26

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Introdução

O objectivo deste trabalhado é aprofundar os

conhecimentos dos componentes de hardware que

constituem um computador, para desenvolver este

trabalho baseie me nos tópicos que a professora

definiu para os quais são pretendidos serem feitos

através de informação obtida na Internet e pelo meu

conhecimento na área.

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PARTE I

Apresentação geral da evolução do hardware,

organização multinível das arquiteturas modernas e

o esquema de Von Newmann;

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Maquina Multinível

A utilidade de máquinas com multinível tem como o objectivo

aproximar os seres humanos da máquina e quantas mais camadas tiver

uma arquitectura, mais próxima da linguagem humana estará a

linguagem de alto nível da máquina.

Existem 5 niveles

Nível 0: Lógica Digital

Foi desenvolvido por:

Engenheiros electrónicos e

computação

O que faz:

São determinados os componentes

electrónicos dos circuitos que vão

compor as portas lógicas e demais

circuitos digitais.

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Nível 1: Micro Arquitectura

Foi desenvolvido por:

Engenheiros e desenhadores de hardware.

O que faz:

Os circuitos são usados para compor as

implementações práticas de todas as

funções e mapeamentos usados na teoria

dos circuitos digitais.

Nível 2: Conjuntos de Instruções

Foi desenvolvido por:

Desenhadores de hardware,

profissionais ligados a engenharia e a

área de software.

O que faz:

Define-se o conjunto de instruções que

determinado CPU é capaz de

reconhecer, define-se também que tipo

de trabalho determinado computador e

capaz de realizar.

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Nível 3: Sistema Operativo

Foi desenvolvido por:

Equipas de programadores de

software.

O que faz:

É criado o Sistema Operativo do

computador, que torna capaz de

controlar todo o funcionamento do

sistema, tanto ao nível de software,

quanto ao nível de hardware.

Nível 4: Linguagem Montagem

Foi desenvolvido por:

Programadores

O que faz:

Tem-se a linguagem de montagem

para o programador ter acesso a

funcionalidades do computador que

não seriam permitidas pelas

chamadas linguagens de

programação de alto nível.

São programações necessárias para

serem executadas directamente no

hardware ou mais intimamente com

o sistema operativo.

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Nível 5: Linguagem de Alto Nível

Foi desenvolvido por:

Programadores de linguagens de alto

nível.

O que faz:

Desenvolvem-se aplicações específicas, de

modo a facilitar a execução das mesmas.

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Evolução de equipamentos informáticos

Os existiram 4 gerações de equipamentos de computadores:

Tornando os computadores espaçosos e complicados:

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Esquema de Von Neumman

Jonh Von Neumman foi um matemático

húngaro, naturalizado norte-americano,

aos 40 anos do século XX, propôs um

padrão de arquitectura de computadores

que ainda hoje é seguido.

Esquema de Von Neumman

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Funcionamento

A unidade de controlo:

“Sabe” onde está parte do programa, para onde vai a execução do

mesmo e o que fazer em casos de desvios.

Unidade lógico aritmética (ALU ou ULA) é:

Responsável por executar instruções juntamente com os dados de

entrada, contém uma (acumulador) ou algumas memórias especiais

(registadores).

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Os dados processados pela ULA podem ser:

Armazenados directamente na memória principal do sistema ou Podem

ser enviados para um dispositivo de saída.

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Evolução dos Processadores

Depois do processador Intel Pentium IV aparece o Intel Pentium D,

Ao aparecer a tecnologia Multicore que funcionava com mais de um

núcleo ao mesmo tempo, assim, cada núcleo não precisava trabalhar

numa frequência tão alta. Se o esquema de escalonamento de tarefas

funcionasse de maneira eficiente, seria possível trabalhar com quase o

dobro do clock. Um processador dual-core de 1,5 GHz, por exemplo,

poderia ter um desempenho semelhante a uma CPU de núcleo único de 3

GHz.

Em 2006 é lançado o Intel Core Duo, Intel Core2 extrema quad-core e Intel

Core2 quad.

Em 2010, a Intel lançou três modelos de

processadores diferentes. Cada um possui um

foco, pois existem usuários com interesses

distintos: Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7.

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Parte II

Dispositivos de entrada, saída e armazenamento: visão

geral dos periféricos existentes hoje o seu modo de

funcionamento e suas aplicações; Memórias

permanentes, tais como: discos, flashs e cartões de

memória;

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Dispositivos de Entrada/Saída e Armazenamento

Dipositivos de Entrada

Os dispositivos de entrada permitem a comunicação no

sentido do utilizador para o computador onde o

utilizador pode controlar ou mesmo interagir com este.

Exemplos: Teclados, Ratos, Joysticks, Scanners,

Câmaras Digitais, Microfones, TouchPads e

Trackballs.

Como funciona:

Ao por o botão virão para o ON, o rato liga

um lazer que faz uma leitura da área, ou

seja ele regista os movimentos ou acções do

rato mando o sinal ao computador.

Dispositivos de Saída

Os dispositivos de saídas permitem a

comunicam no sentido do computador para

o utilizador.

Exemplos: Monitores, Placas Gráficas,

Impressoras, Projectores de Vídeo,

Plotters/impressoras, Altifalantes e

Auscultadores.

Como funciona:

Os auscultadores (ligados ao computador)

estao a receber sinais para os emitores de

som, esses sinas vem da placa de som instalada no computador.

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Dispositivos de Entrada/Saída (Mistos)

Os dispositivos de entrada/saída

permitem a comunicação em ambos os

sentidos do computador para o

utilizador e vice-versa.

Exemplos: Placas de Som, Dispositivos de

Ligação a Rede, Touch Screens, Placas de

captura de TV.

Como funciona:

Ao carregar o botão do comando, ele

emiti um sinal por infravermelhos que é

recebida pelo receptor de infravermelhos na televisão, esse receptor

manda sinal a placa de captura de TV, e ela manda o sinal para a televisão.

Dispositivos de Armazenamento

Os dispositivos de armazenamento permitem a

gravação de dados de forma permanente ou

semipermanente. Estes podem ser, de acordo com a

tecnologia utilizada, classificados como ópticos,

magnéticos e semicondutores.

Exemplos: Magnéticos: Disco Rígido e Bandas

Magnéticas.

Semicondutores: Cartões de memória e

Pen Drives.

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Como funciona:

O modo de armazenamento de um pendrive funciona por meio de elétrons. Quando os elétrons apresentam carga positiva são encarados pelo computador como o número 1 e quando perdem essa carga pelo número 0. É isso mesmo, o pendrive funciona com código binário assim como todos os programas de computador.

E esse código binário é inserido no pendrive através da porta usb do seu computador.

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Parte III

Evolução histórica das memórias; Memória: funcionamento das

memórias dos computadores atua, referência obrigatória à RAM,

ROM e memória flash;

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Evolução histórica das memórias Primeiro foi criada a SWAP ou a cache de disco, pois era necessário ter

uma memória auxiliar para as memórias RAM para quando elas ficção

cheias. Mais tarde apareceram as SRAM e as DRAM e com isso

juntaram as 2 para criar uma

memoria com a velocidade da

SRAM e a qualidade da DRAM,

chamando- se cache que

aumenta o desempenho do

computador. O buffer é

parecido com a cache mas o

buffer só recebe dados.

Mais tarde decidiram

incorporar no processador uma

memoria cache interna, criando

assim também a externa.

De hoje em dia a SWAP age como uma segunda memoria.

A ROM foi criada para ser uma memória de apenas de leitura de dados

(BIOS) com as necessidades de alterar esses dados foram criados

vários “ROM’s” como por exemplo: PROM, EPROM, EEPROM, EAPROM

E com isso descobriram uma nova memória Flash pois essa memória

Flash permitia esses dados da ROM serem guardados no flash.

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Como funciona as memorias Dentro das memórias temos:

Registos: São capaz de armazenar bits também é o meio mais rápido e

mais caro de se armazenar um dado.

Tipos de memória:

Memória RAM: A memória RAM (Random

Access Memory) é a forma mais conhecida

de memória de computador. A memória

RAM é considerada de "acesso aleatório"

porque é possível aceder directamente

qualquer célula da memória basta conhecer

a linha e a coluna que cruzam essa célula.

Memória ROM: Memória apenas

de leitura(ROM), também conhecida

como firmware, é um circuito

integrado (chip) programado com

dados específicos, no momento de

sua construção. Circuitos

integrados de ROM não são usados

somente em computadores, mas em

muitos outros equipamentos electrónicos.

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Memória Flash: A memória electrónica adquire várias formas e serve

para vários propósitos. A memória flash é usada

para armazenamento rápido e fácil de dados em

equipamentos, como câmaras digitais

e videojogos. É mais usada como disco rígido que

como memória RAM. Na verdade, a memória

flash é considerada um dispositivo de

armazenamento de estado sólido. Estado sólido

significa que não há partes móveis (tudo é

electrónico, em vez de mecânico).

Memória Virtual: A memória virtual é uma parte comum na maioria

dos sistemas operacionais dos computadores pessoais. Ela traz um

grande benefício para os usuários a um preço bem acessível.

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Parte IV Barramentos e Interfaces: padrões de comunicação entre

dispositivos e entre periféricos;

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Barramentos e interface Barramento é um conjunto de linhas de comunicação (fios elétricos

condutores em paralelo) que permitem a interligação entre

dispositivos de um sistema de computação.

Existem 5 barramentos:

Barramento do Processador

É utilizado pelo processador internamente e para envio de sinais para outros componentes do sistema computacional.

Actualmente, os barramentos dos processadores (os de transferência de dados) têm sido bastante aprimorados com o objectivo de maior velocidade de processamentos de dados.

Barramento de Cache

É o barramento dedicado para acesso à memória cache do computador. Memória estática de alto desempenho localizada próximo ao processador

Barramento de Memória

É o barramento responsável pela conexão da memória principal ao processador. É um barramento de alta velocidade que varia de micro para micro e actualmente gira em torno de 133 MHz a 4000 MHz, como nas memórias do tipo DDR3.

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Barramento de Entrada e Saída

É o barramento I/O (ou E/S), responsável pela comunicação das diversas interfaces e periféricos ligados à placa-mãe, possibilitando a instalação de novas placas, os mais conhecidos são: PCI, AGP e USB.

Permitem a conexão de dispositivos como:

Placa gráfica; Rede; Placa de Som; Mouse; Teclado; Modem; etc.

São exemplos de Barramentos de Entrada e Saída:

AGP; AMR; EISA; IrDA; ISA; MCA; PCI; PCI-e; Pipeline; SCSI; VESA; USB, e; PS/2.

Barramento de Dados

É o barramento Data Bus, responsável por transportar informação da instrução (através do código de operação), variável do processamento (cálculo intermediário de uma fórmula por exemplo) ou informação de um periférico de E/S (dado digitado em um teclado). O tamanho da via de dados determina respectivamente o máximo número de instruções (e portanto o potencial de processamento) e a precisão do processamento aritmético (através do cálculo de ponto flutuante) ou o número de símbolos possíveis a ser representado (por exemplo, pontos de uma foto).

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Conclusão

Conclui que os diferentes componentes de hardware foram

melhorados para serem mais rápidos, mais pequenos e mais

eficientes em que cada um desses componentes tem funções

especificas, neste trabalhado baseado nos tópicos da

professora, apesar de não ter encontrado imagens de

barramentos, o trabalho mostrou um pouco de dificuldade,

mas consegui concluir o trabalho de acordo com as minhas

espectativas.

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Bibliografia

As fontes usadas neste trabalho foram:

Google: www.google.com

Wikipedia: www.wikipedia.com

http://pt.calameo.com/read/000495166f370b4b1debb

How Stuff Works: http://computer.howstuffworks.com/