Funções de um computador Processamento de dados Armazenamento de dados Movimentação de dados...
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Funções de um computador
• Processamento de dados
• Armazenamento de dados
• Movimentação de dados
• Controle
A Máquina de von Neumann
Memória Principal
Unidade Lógica e
Aritmética
Unidade de
Controle
Equipamentos de entrada e
saída
• O programa passa a ser armazenado na memória do computador juntamente com os dados.
• As tarefas de controle e de operações aritméticas são separadas.
• Cria a base da estrutura dos computadores modernos usados até hoje.
• A proposta foi implementada com a construção do computador IAS no Instituto de Princeton em 1952.
I/O
controle
armazenamento processamento
I/O
controle
armazenamento processamento
Comunicação entre os periféricos
I/O
controle
armazenamento processamento
Armazenamento de dados
I/O
controle
armazenamento processamento
Processamento de dados
armazenados
I/O
controle
armazenamento processamento
Processamento de dados armazenados e
externos
Estrutura Computacional(Global)
• Centro de armazenagem
• Centro de processamento
• Linhas de comunicação
• Periféricos
Computador
Periféricos
Linhas de comunicação
Estrutura Computacional(Interno)
• Unidade de processamento central (CPU): controla as operações do computador e realiza as funções de processamento das informações. Geralmente identificado como o processador.
• Memória principal: armazena as informações
• I/O: realiza a transferência de informações entre o interior e o exterior
• Interconexões: mecanismos de troca de informações entre a CPU a memória principal e o I/O
Computador
Sistema de Interconexão
I/O
Memória principalCPU
Estrutura de uma CPU
• Unidades de Controle: responsável pelo controle da CPU
• Unidade aritmética e lógica (ALU): realiza as operações de processamento
• Registradores: possibilita a armazenagem interna na CPU
• Interconexões: realiza a comunicação entre as unidades da CPU
Interconexão interna
CPU
Registradores
ALU Unidade de controle
O 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).
Execução de um programa:
início
Busca da instrução
Execução da instrução
parada
Ciclo de instrução
Ciclo de busca
PC
IR
I/O AR
MBR
MAR
I/O BR
CPU
buffers
I/O
memóriainstruçõesinstruçõesinstruções
dadosdadosdados
Componentes de um computador
PC - program counterIR - instruction registerMAR - memory address registerMBR - memory buffer registerI/O AR - I/O address registerI/O BR - I/O buffer register
PC
IR
I/O AR
MBR
MAR
I/O BR
CPU
buffers
I/O
memóriainstruçõesinstruçõesinstruções
dadosdadosdados
No início de um ciclo de instrução, o processador busca uma instrução na memória e incrementa o valor armazenado em PC.
A instrução é armazenada em IR. A instrução é interpretada e a ação é realizada.
Tipos de ações:• processador - memória ou vice-versa• processador - I/O ou vice-versa• processamento de dados• controle (mudança na seqüência de execução)
Exemplo:
Execução de um programa que soma dois números armazenados em duas posições da memória e armazena o resultado na segunda posição.
São necessários três ciclos de busca e três de execução.
PC
IR AC
CPU
memória
300
1940
301
5941
302
2941
940
0003
941
0002
Instruções:0001 - Load AC from Memory0010 - Store AC to Memory0101 - Add AC from Memory
0 3 16opcode endereço
magnitude
0000=0 1000=80001=1 1001=90010=2 1010=A0011=3 1011=B0100=4 1100=C0101=5 1101=D0110=6 1110=E0111=7 1111=F
1940 = 0001100101000000
300
1940 0003
0005
301302
0005
Instruções em hexa:1 - Load AC from Memory2 - Store AC to Memory5 - Add AC from Memory
59412941Notação hexadecimal:
Interrupções:
São mecanismos que possibilitam que outros módulos, tais como unidades de I/O ou de memória, possam interromper a seqüência de eventos sendo executada pelo processador, de forma a melhorar o desempenho.
Execução de um programa que realiza chamadas de escrita intercaladas com processamento
início
escrita
escrita
escrita
Comando de I/O
fim
Programa de I/O
1
1 - seqüência de instruçõesnão envolve I/O
2
2 - seqüência de instruçõesnão envolve I/O
3
3 - seqüência de instruçõesnão envolve I/O
processador em esperaprocessador em espera
Execução de um programa:
início
Busca da instrução
Execução da instrução
parada
Ciclo de instrução
Ciclo de busca
interrupção desabilitada
interrupção habilitada
Verificação da ocorrência de interrupções.
Programa suspenso.
Ciclo de interrupção