Arquitetura 7

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Organização Interna de um Computador 1

Arquitetura e Organização de Arquitetura e Organização de ComputadoresComputadores

Organização Interna de um Computador

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Sumário

• COMPONENTES DE UM SISTEMA DE COMPUTAÇÃO

• BIT, CARACTERE, BYTE E PALAVRA • CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE

COMPUTAÇÃO • MEDIDAS DE DESEMPENHO DE

SISTEMA DE COMPUTADORES

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• Vimos que um sistema de computador é um conjunto de componentes que são integrados para funcionar como um único elemento e tem por objetivo realizar manipulações com dados; isto é, realizar algum tipo de operação com os dados de modo a obter informações úteis.

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• UCP é o componente vital do sistema de computação, responsável pela realização das operações de processamento (os cálculos matemáticos com os dados, etc.) e pelo controle de quando e o que deve ser realizado, durante a execução de um programa.

• Tal controle é realizado através da emissão de sinais apropriados de controle, na Figura 4.1, representados pelas linhas pontilhadas.

• A função da UCP consiste, então, em:– a) buscar uma instrução na memória, uma de cada vez;– b) interpretar que operação a instrução está

explicitando (pode ser e soma de dois números, uma multiplicação, etc.);

– c) buscar os dados onde estiverem armazenados, para trazê-los até a UCP;

– d) executar efetivamente a operação com os dados, guardar o resultado no local definido na instrução;

– e) reiniciar o processo apanhando nova instrução.

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• Memória é o componente de um sistema de informação cuja função é armazenar as informações que são, foram ou serão manipuladas pelo sistema.

• Os programas e os dados são armazenados na memória para execução imediata (memória principal) ou para execução ou uso posterior (memória secundária).

• Há duas únicas ações que podem ser realizadas:

1) a de guardar um elemento na memória, então chamamos de armazenar e a operação associada a esta ação é de escrita ou gravação (“write”); ou,

2) recuperação de um elemento da memória, ação de recuperar, e operação de leitura (“read”).

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• Dispositivos de Entrada e Saída serve basicamente para permitir que o sistema de computação se comunique com o mundo externo, realizando ainda, a interligação, a conversão das linguagens do sistema para a linguagem do meio externo e vice-versa.

• Os seres humanos entendem símbolos como A, b, *, ?, etc. e o computador entende sinais elétricos que podem assumir um valor de +3Volts para representar 1 e ou outro valor, 0 Volts para representar 0.

• O teclado (dispositivo de ENTRADA) interliga o usuário e o computador, por exemplo, quando pressionamos a tecla A, os circuitos eletrônicos existentes no teclado “convertem” a pressão mecânica em um grupo de sinais elétricos, alguns com voltagem alta (bit 1) e outras com voltagem baixa (bit 0), que corresponde, para o computador, ao caractere A.

• Os dispositivos de SAÍDA operam de modo semelhante, porém em sentido inverso, do computador para o mundo exterior, convertendo os sinais elétricos em símbolos conhecidos por nós.

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BIT, CARACTERE, BYTE E PALAVRA

• Bit é a menor unidade de informação armazenável em um computador.

• Bit é a contração das palavras inglesas Binary Digit.

• O bit pode ter, então, somente dois valores: 0 e 1.

• Evidentemente, com possibilidades tão limitadas, o bit pouco pode representar isoladamente; por essa razão, as informações manipuladas por um computador são codificadas em grupos ordenados de bits, de modo a terem um significado útil.

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• Caractere é o menor grupo de bits representando uma informação útil e inteligível para o ser humano.

• Qualquer caractere a ser armazenado em um sistema de computação é convertido em um conjunto de bits previamente definidos para o referido sistema (chama-se código de representação de caracteres).

• Cada sistema poderá definir como (quantos bits e como se organizam) cada conjunto de bits irá representar um determinado caractere.

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BIT, CARACTERE, BYTE E PALAVRA• Byte é o grupo de 8 bits, tratados de forma individual,

como unidade de armazenamento e transferência. • Como os principais códigos de representação de caracteres

utilizam 8 bits por caractere, os conceitos de byte e caractere tornam-se semelhantes e as palavras, quase sinônimas.

• É costume, no mercado, construírem memórias cujo acesso, armazenagem e recuperação de informações, são efetuados byte a byte (ou caractere a caractere).

• Por exemplo, 16 Kbytes de memória ou 12 Mbytes. • O K e M são letras indicativas de um valor numérico fixo,

utilizado para reduzir a quantidade de algarismos representativos de um número, onde K representa mil vezes e M milhões.

• Como os computadores são binários, toda indicações numéricas referem-se a potência de 2, ou seja, o K representa 210 = 1.024 unidades e M é 1.024 * 1.024 = 1.048.576 caracteres ou bytes.

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• Palavra é um conjunto de bits que representam uma informação útil, mas estaria associada ao tipo de interação entre a MP (memória principal) e a UCP, que é individual, informação por informação, ou seja, a UCP processa informação por informação, armazena e recupera número a número (cada uma estaria associada a uma palavra).

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• De modo geral, usam-se dois valores diferentes: um relacionado à unidade de armazenamento – o byte e o outro para indicar a unidade de transferência e processamento – a palavra (que na quase totalidade de computadores, possui um número de bits múltiplo de 1 byte – 16 ou 32 bits é o valor mais comum).

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CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO

• Microcomputadores surgiram comercialmente por volta de 1974, através do desenvolvimento dos microprocessadores (todos os componentes de uma UCP em uma única pastilha) e o nome foi justamente devido ao tamanho e à capacidade de processamento, ambos pequenos em relação ao que já existia no mercado.

• Há no mercado várias categorias de microcomputadores, classificadas quanto ao tamanho físico do equipamento e a sua portabilidade:a) Mesa ou desktop;b) Torre (maior disponibilidade para instalação de

dispositivos de entrada e saída);c) Laptops;d) Notebooks e sub-notebooks;e) Palmtops.

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• Estação de Trabalho é essencialmente um microcomputador projetado para realizar tarefas pesadas, em geral na área científica ou industrial, tais como complexas computações matemáticas e a composição, manipulação e apresentação de gráficos e imagens de altíssima resolução.

• Especialmente no que se refere a velocidade do processador e a capacidade de memória, a potência de uma estação de trabalho é semelhante à de um minicomputador. Ex: IBM RS/6000.

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• Minicomputadores são máquinas projetadas para atender simultaneamente a demanda por execução de programas de vários usuários, embora a quantidade de usuário e de programas não seja tão grande quanto se pode encontrar em computadores de grande porte.

• A capacidade de suportar múltiplos usuários e programas requer além de velocidade de processamento e capacidade/velocidade de memória, uma extensa potencialidade para manipular diversos dispositivos de entrada e saída. Ex: IBM AS/400.

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• Computador de Grande Porte (Mainframe) são sistemas projetados para manusear considerável volume de dados e executar simultaneamente programas de uma grande quantidade de usuários.

• Essas máquinas podem interagir com centenas de usuários em um dado instante, como, por exemplo, um sistema de reserva de passagens aéreas, bem como uma contínua solicitação de processamento por parte dos incontáveis terminais conectados diretamente ao sistema, aos quais os computadores têm que atender e responder em poucos segundos. Ex: IBM 3090; Control Data CDC 6600 e UNISYS A14.

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• Supercomputadores são projetados primariamente para atender a um único propósito: realizar grandes quantidades de cálculos matemáticos o mais rapidamente possível, tipo previsão do tempo, simulação, modelagem tridimensional, etc. Ex: IBM 9021 e CRAY Y-MP.

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MEDIDAS DE DESEMPENHO DE SISTEMA DE COMPUTADORES

• A medida geral de desempenho de um sistema de computador depende fundamentalmente da capacidade e velocidade de seus diferentes componentes, da velocidade com que estes se comunicam entre si e do grau de compatibilidade que possa existir entre eles.

• Desempenho dos Processadores é medido em termos de sua velocidade de trabalho; como seu trabalho é executar instruções, criou-se a unidade chamada MIPS – milhões de instruções por segundo e também a unidade MFLOPS – milhões de operações de ponto flutuante por segundo, que é uma medida típica de estações de trabalho e de supercomputadores, pois estes costumam trabalhar mais com cálculos matemáticos.

• Tempo de Acesso é uma unidade de medida mais apropriada, estando relacionada à velocidade de cada componente e à do canal de interligação entre os dois (UCP e memória).

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MEDIDAS DE DESEMPENHO DE SISTEMA DE COMPUTADORES

• Tempo de Resposta é a medida ligada ao desempenho global do sistema e não de um ou outro componente. Trata-se do período de tempo gasto entre o instante em que o usuário iniciou uma solicitação ou interrogação e o instante em que o sistema apresentou ao usuário a sua resposta ou atendeu à sua solicitação. Ex: o intervalo de tempo entre a solicitação de um saldo de conta em um terminal bancário e apresentação no vídeo da resposta (o saldo da conta).

• Vazão (throughput) define a quantidade de ações ou transações que podem ser realizadas por um sistema na unidade de tempo. Por exemplo, a quantidade de atualizações que podem ser feitas em um sistema de controle do estoque de uma empresa por minuto.

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