FUNDAMENTOS DA COMPUTAÇÃO (Aula 1 – Parte 1)

FUNDAMENTOS DA COMPUTAÇÃOFUNDAMENTOS DA COMPUTAÇÃO

(Aula 1 – Parte 1)(Aula 1 – Parte 1)

Instrutor.: Frank S. Fernandes BastosFrank S. Fernandes Bastos ([email protected])

Foco.: Adquirir conhecimento preparatório para Concurso referente itens complementares sobre fundamentos

Público.: Estudantes de concurso específico

Local.: Sala de aula - obcursos

Número Slides.: 41 (incluindo este)

Adquirir conhecimentos complementares sobre os fundamentos relativo a arquitetura de computadores.

OBJETIVOSOBJETIVOS

PRIMEIRA ETAPA

• Relembrar termos mais utilizados.

• Conhecer as arquiteturas atuais de mercado.

• Conhecer os principais meios de funcionamento de hardware

• Arquitetura de processadores

• Termos utilizados em sistemas operacionais W2003, Linux e Solaris em associação com Hardware.

• Arquitetura de funcionamento dos computadores produtivos atuais.

Conteúdo ProgramáticoConteúdo Programático

TERMOSTERMOS

CPU ou UCP – Unidade Central de Processamento

ULA – Unidade Lógica Aritmética

RAM – Random Access Memory

ROM – Read Only Memory

I/O – Input (entrada) e Output (saída)

IRQ – Interrupt Request

COM – Comunication Port

LPT – Printer Port

Mother Board BásicaMother Board Básica

O item A mostra o local onde o processador deve ser

conectado. Também conhecido como socket, esse

encaixe não serve para qualquer processador, mas

sim para um modelo (ou para modelos) específico. Cada

tipo de processador tem características que o diferenciam de outros

modelos.

Modelos de processadores CISCModelos de processadores CISC

TERMOSTERMOS

Core – Núcleo do processador

ALU – Aritmetic Logical Unit ou ULA – Unidade lógica Aritmética

BUS – Barramento

ThreadThread

Thread, ou linha de execução em português, é uma forma de um processo dividir a si mesmo em duas

ou mais tarefas que podem ser executadas simultaneamente.

KLT – Kernel Level Thread – Thread implementada a nível do sistema operacional.

ULT – User Level Thread – Thread implementada por meio de um linguagem e definições criadas pelo

usuário.

RegistradorRegistrador

O Registrador de uma unidade central de processamento é um tipo de memória pequena e rápida, contida no

CPU, utilizada no armazenamento temporário durante o processamento. O acesso entre a unidade central de

processamento e o registrador é mais rápido que o acesso a memória cache.

Complemento de aulaComplemento de aula

FCC – BACEN – Analista – Tipo 2FCC – BACEN – Analista – Tipo 2

Modelos de processadores CISCModelos de processadores CISC

Modelo AtualModelo Atual

O novo processador da Intel (Core 2 Extreme

QX6800) opera a 2,93GHz, tem memória cache de segundo nível

de 8MB e Front Side Bus 1066MHz.

BARRAMENTOSBARRAMENTOS

Para que o processador possa trabalhar com os dispositivos ligados ao computador, ele usa

um barramento para se comunicar. Assim é possível que o processador envie informações (por exemplo, os dados para uma impressora, quando você pede para imprimir um arquivo) e receba (por exemplo, quando você digita algo

no teclado). Esse barramento é conhecido como "barramento de dados" (ou data bus).


Quando o processador trabalha com a memória, ele faz uso de um "barramento de

endereços" (também chamado de "clock externo"), pois através de um "endereço" é que o processador localizará os dados que precisa

e que estão armazenados na memória do computador. É também por este barramento

que o processador consegue determinar para qual dispositivo serão enviados os dados

tratados. Seu valor é medido em Hz.

Padrão LGA


Cada um dos pinos de ligação do processador ao socket da placa, possui uma função e trabalha com 1 bit por vez. Assim, quando se diz

que o barramento de dados trabalha a 16 bits, isso quer dizer que, pelo menos teoricamente, o processador destina 16 pinos para esta função.

A mesma regra vale para o barramento de endereços, ou seja, este também trabalha com uma certa quantidade de pinos, correspondentes

à quantidade de bits.


FCC – TRE – SP – 2005 – Tipo AFCC – TRE – SP – 2005 – Tipo A

Sinais de ControleSinais de Controle

Os processadores, possuem algumas funções-padrão, ou seja, encontradas em praticamente todos os processadores, independente

do fabricante. Estas são conhecidas como "sinais de controle" (ou "sinais digitais"), também correspondem a pinos no chip do

processador e algumas delas são citadas abaixo:

MIO (Message Input/Output): sinal para indicar se a operação em questão é de acesso a memória ou de E/S;

RW (Read/Write): sinal para indicar se a operação em questão é de leitura ou gravação;


INT (Interrupt): sinal para que dispositivos externos possam interromper o processador para que ele efetue uma operação que não pode esperar. Por exemplo, quando o HD interrompe o processador

para avisar o término de uma operação de leitura. Como existe somente um sinal INT, o processador opera em conjunto com um

mecanismo denominado "Controlador de Interrupções" (que trabalha com as conhecidas IRQs).

NMI (non-maskable interrupt) : sinal de interrupção especial, usado em emergências, onde a interrupção enviada por este sinal deve ser

atendida prontamente. O NMI geralmente é usado informar erros relacionados a dados na memória;


INT A (Interrupt A): sinal usado para que o processador informe que aceitou uma interrupção e que está aguardando que o dispositivo que a

gerou passe as instruções;

VCC (Voltage Supply): entrada de corrente elétrica que alimenta os circuitos internos do processador (pode haver vários VCC no

processador);

GND (Ground): sinal usado para controle de energia (como se fosse um fio-terra). Também pode ser encontrados vários deste sinal no

processador;


RESET: sinal ligado ao botão RESET do gabinete do computador. Ao ser ativado, o processador pára o que está fazendo e inicia as

operações novamente, como se o usuário tivesse acabado de ligar a máquina;

CLOCK: este recebe um sinal digital usado internamente para sincronizar todo o funcionamento do processador.

ENDEREÇAMENTOENDEREÇAMENTO

O endereçamento consiste na capacidade que o processador tem de acessar um número máximo de células da memória. Para acessar uma

célula, o processador precisa saber o endereço dela. Cada célula armazena um byte. Assim, um processador com o barramento de

dados com 16 bits, pode acessar duas células por vez. Isso porque um byte equivale a 8 bits e 16 dividido por 8 é igual a 2, portanto, duas células. Um processador com 32 bits pode acessar até 4 células.

Clock Interno e ExternoClock Interno e Externo

O clock é uma forma de indicar o número de instruções que podem ser executadas a cada segundo (ciclo). Sua medição é feita em Hz (sendo

que KHz corresponde a mil ciclos, MHz corresponde a 1000 KHz e GHz corresponde a 1000 MHz). Assim, um processador Pentium II 800

MHz, indica que o mesmo pode realizar 800 milhões de ciclos por segundo. Algumas instruções podem precisar de vários ciclos para

serem executadas, enquanto outras, uma ciclo só.

Clock InternoClock Interno

O clock interno indica a freqüência na qual o processador trabalha. Portanto, num Pentium 4 de 2,8 GHz, o "2,8 GHz" indica o clock

interno. Este geralmente é obtido através de um multiplicador do clock externo. Por exemplo, se o clock externo for de 66 MHz, o multiplicador

terá de ser de 3x para fazer com o que processador funcione a 200 MHz (66 x 3).

Clock ExternoClock Externo

Também conhecido como FSB (Front Side Bus), o clock externo, por sua vez, é o que indica a freqüência de trabalho do barramento

(conhecido como barramento externo) de comunicação com a placa-mãe (na verdade, chipset, memória, etc). Por exemplo, o processador

AMD Sempron 2200+ trabalha com clock externo de 333 MHz.

InterrupçãoInterrupção

Uma interrupção é um sinal de um dispositivo que tipicamente resulta em uma troca de contexto, isso é, o processador pára de fazer o que está fazendo para atender o dispositivo que pediu a

interrupção.


FCC – BACEN – 2005 – Tipo BFCC – BACEN – 2005 – Tipo B

Se um equipamento possui um clock interno de 200Mhz e uma memória acoplada do tipo DIMM de 266Mhz, qual o fator

multiplicador para atingir um clock externo de 1Ghz.:

A) 2.5xB) 2.0XC) 5.0XD) 5.5XE) 3.4X

Memória Cache (Como Surgiu?)Memória Cache (Como Surgiu?)

Os processadores, evidentemente, sofreram grandes aperfeiçoamentos ao longo dos anos. No entanto, chegou-se a um ponto em que estes evoluíram de forma tão rápida que o acesso à

memória do computador ficou comprometida, pois apesar de também ter sofrido boas mudanças, a memória é mais lenta para ser acessada, fazendo com que o processador não conseguisse trabalhar com toda sua velocidade, devido a sua dependência da velocidade de acesso

aos dados da memória. Esse problema ficou notável a partir do ano de 1990, quando os processadores passaram a trabalhar acima de 25

MHz.

Memória CacheMemória Cache

A memória cache consiste numa pequena quantidade de memória SRAM, incluída no chip do processador. Quando este precisa ler dados

na memória RAM, um circuito especial, chamado de controlador de Cache, transfere os dados mais requisitados da RAM para a memória cache. Assim, no próximo acesso do processador, este consultará a memória cache, que é bem mais rápida, permitindo o processamento de dados de maneira mais eficiente. Enquanto o processador lê os dados na cache, o controlador acessa mais informações na RAM,

transferindo-as para a memória cache.

Tipos de CacheTipos de Cache

Cache L1 (Leve 1 - Nível 1 ou cache interno): trata-se de um tipo de cache em uso desde o processador 486. É chamado de cache interno porque se localiza dentro do procesador. O cache L1 é tão importante para o processador, que este, mesmo tendo clock inferior, pode ser

mais rápido que um processador de clock superior, mas sem cache.

Cache L2 (Level 2 - Nível 2 ou cache externo): o cache L1 não era totalmente perfeito, pois tinha tamanho pequeno e apresentava alguns

erros, que obrigavam o processador a buscar os dados na memória RAM. Um solução foi a implantação de uma memória cache fora do processador. Eis a cache L2, que para ser usada, necessita de um controlador, que geralmente é imbutido no chipset da placa-mãe.

Tipos de CacheTipos de Cache

Cache L3 (Level 3 - Nível 3): trata-se de um tipo incomum, usado pelo processador AMD K6-III. Este possui o cache L2 embutido em si, de

forma que o cache L2 existente na placa-mãe pudesse ser usado como uma terceira cache. Daí o nome L3. Tal fato fez do K6-III um

processador muito rápido em sua época.

Unidades de medidaUnidades de medida

Byte (B)1 Byte = 8 bits (23 bits)

Kilobyte (kB)1 024 Bytes (210)

Terabyte (TB)1 024 GB

Megabyte (MB)1 024 KB

Gigabyte (GB)1024 MB

Memória RAMMemória RAM

O item B mostra os encaixes existentes para a memória RAM. Esse conector varia conforme o tipo. As placas-mãe mais antigas usavam o tipo de memória popularmente conhecido como SDRAM. No entanto, o padrão mais usado atualmente é o DDR (Double Data Rate), que também recebe a denominação de SDRAM II (termo pouco usado).

As memórias também trabalham em velocidades diferentes, mesmo quando são do mesmo tipo.

Tipos de RAMTipos de RAM

- DRAM (Dynamic Random Access Memory): são as memórias do tipo dinâmico e geralmente são armazenadas em cápsulas CMOS

(Complementary Metal Oxide Semiconductor). Memória desse tipo possuem capacidade alta, isto é, podem comportar grandes

quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações costuma ser mais lento que o acesso à memórias estáticas. As

memórias do tipo DRAM costumam ter preços bem menores que as memórias do tipo estático.

- SRAM (Static Random Access Memory): são memórias do tipo estático. São muito mais rápidas que as memórias DRAM, porém

armazenam menos dados e possuem preço elevado se compararmos o custo por MB. As memória SRAM costumam ser usadas em chips de

cache.


FCC – PM – Tipo 2FCC – PM – Tipo 2


EDO é a sigla para (Extended Data Out). Trata-se de um tipo de memória que chegou ao mercado no início de 1997 e que possui como

característica essencial a capacidade de permitir ao processador acessar um endereço da memória ao mesmo tempo em que esta ainda estava fornecendo dados de uma solicitação anterior. Esse

método permite um aumento considerável no desempenho da memória RAM.

Esse tipo de memória precisava ser usada com pentes em pares. Isso porque os processadores daquela época (Pentium) podiam acessar 64 bits por vez, mas cada pente de memória EDO trabalhava apenas com

32 bits.


SDRAM - À medida em que a velocidade dos processadores aumenta, é necessário aumentar também o desempenho da memória RAM do computador, mas isso não é tão simples. Um solução foi a criação do

cache, um tipo de memória SRAM com capacidade de algumas centenas de KB que funciona como uma espécie de intermediária entre a memória RAM e o processador. Porém, apenas isso não é

suficiente.Na busca de uma memória mais rápida, a indústria colocou no

mercado a memória SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), um tipo de memória que permite a leitura ou o

armazenamento de dois dados por vez (ao invés de um por vez, como na tecnologia anterior). Além disso, a memória SDRAM opera em

freqüências mais altas, variando de 66 MHz a 133 MHz.

ROMROM

- PROM (Programmable Read Only Memory) - um dos primeiros tipos de memória ROM, o PROM tem sua gravação feita por aparelhos

especiais que trabalham através de uma reação física com elementos elétricos. Os dados gravados na memória PROM não podem ser

apagados ou alterados;- EPROM (Eraseble Programmable Read Only Memory) - esse é um tipo de memória ROM geralmente usado para armazenar a BIOS do

computador. A tecnologia EPROM permite a regravação de seu conteúdo através de equipamentos especiais (geralmente

encontráveis em estabelecimentos de assistência técnica); - EAROM (Electrically Alterable Read Only Memory) - são memórias similares à EPROM. Seu conteúdo pode ser apagado aplicando-se uma voltagem específica aos pinos de programação (daí o nome

"electrically alterable - alteração elétrica");

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