Ic na13
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DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Hardware (Parte I)Hardware (Parte I)
Prof.Prof.aa Joseana Macêdo Fechine Régis de Joseana Macêdo Fechine Régis de AraújoAraújo
[email protected]@computacao.ufcg.edu.br
Carga Horária: 60 horas
Universidade Federal de Campina Universidade Federal de Campina GrandeGrande
Departamento de Sistemas e Departamento de Sistemas e ComputaçãoComputação
Introdução à Introdução à ComputaçãoComputação
![Page 2: Ic na13](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022013003/556c2c39d8b42a8d648b5a48/html5/thumbnails/2.jpg)
2DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Tópicos Tópicos
– Unidade Central de ProcessamentoUnidade Central de Processamento– MemóriaMemória– Entrada/saídaEntrada/saída
Hardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos Básicos
![Page 3: Ic na13](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022013003/556c2c39d8b42a8d648b5a48/html5/thumbnails/3.jpg)
3DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
PeoplewarPeoplewaree
HardwarHardwaree
SoftwaSoftwarere
Sistema de ComputaçãoSistema de Computação
Hardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos Básicos
![Page 4: Ic na13](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022013003/556c2c39d8b42a8d648b5a48/html5/thumbnails/4.jpg)
4DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Computadores atuais – Computadores atuais –
Operações fundamentaisOperações fundamentais
Entrada (Input)
Processamento (Processing)
Saída (Output)
Armazenamento (Storage)
Hardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos Básicos
![Page 5: Ic na13](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022013003/556c2c39d8b42a8d648b5a48/html5/thumbnails/5.jpg)
5DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Hardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos Básicos
Unidade Central de Processamento
Unidadede Controle ULA
Unidade Primáriade Armazenamento
Dispositivosde Entrada
Dispositivosde Entrada
Dispositivosde Saída
Dispositivosde Saída
Dispositivos de Armazenamento
Secundário
Dispositivos de Armazenamento
Secundário
Computadores atuais
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6DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Hardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos Básicos
Computadores atuaisComputadores atuaisEntradaEntrada
ProcessamenProcessamentoto
ArmazenamentArmazenamentoo
SaídaSaída
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7DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Ilustração de um computadorIlustração de um computador
Hardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos BásicosHardware – Conceitos Básicos
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8DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Funções realizadas pela UCPFunções realizadas pela UCP
ProcessamentoProcessamento–operações aritméticas e lógicas–movimentação de dados–desvios–operações de entrada ou saída
ControleControle–Busca, interpretação e controle da execução das
instruções.–Controle da ação dos demais componentes do
sistema de computação (memória, entrada/saída).
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
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9DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Componentes fundamentaisComponentes fundamentais
Unidade de Controle
Unidade Aritmética e Lógica
Registros (Registradores)
Sistemas de Comunicação (Barramentos)
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
![Page 10: Ic na13](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022013003/556c2c39d8b42a8d648b5a48/html5/thumbnails/10.jpg)
10DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
BarramentosBarramentos
Rede de linhas de comunicação que conecta os elementos internos do processador e que também conduz até os conectores externos que ligam o processador com os demais elementos do sistema de informática.
Como um dado é composto por bits (geralmente um ou mais bytes) o barramento deverá ter tantas linhas condutoras quanto forem os bits a serem transportados de cada vez.
Em alguns computadores (em uma abordagem que visa a redução de custos), os dados podem ser transportados usando mais de um ciclo do barramento.
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
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11DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
BarramentosBarramentos – TiposTipos
Barramento de endereços – unidirecional
Barramento de dados – bidirecional
Barramento de controle - bidirecional
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
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12DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
BarramentosBarramentos
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
Barramento Interno
Barramento Interno
Barramento do Sistema
Barramento do Sistema
Barramento de Expansão
Barramento de Expansão
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13DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Barramentos - Protocolos - PadronizaçãoBarramentos - Protocolos - Padronização
USBUSB (Universal Serial Bus) - permite a conexão de muitos periféricos simultaneamente ao barramento e este, por uma única tomada, se conecta a placa mãe. Pretende ser norma os dispositivos que necessitem de baixo desempenho (Ex.: teclado, mouse, modem, scanner, impressoras, etc).
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
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14DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Barramentos - Protocolos - PadronizaçãoBarramentos - Protocolos - Padronização
PCI Express PCI Express (sucessor do AGP e do PCI) - conta com um recurso que permite o uso de uma ou mais conexões seriais, isto é, "caminhos" (também chamados de lanes) para transferência de dados. – Se um determinado dispositivo usa um caminho, então diz-
se que este utiliza o barramento PCI Express 1X, se utiliza 4 conexões, sua denominação é PCI Express 4X e assim por diante. Cada lane pode ser bidirecional, ou seja, recebe e envia dados.
– Tecnologia PCI Express se mostra muito promissora (tende a ser um padrão).
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
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15DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Barramentos - Protocolos - PadronizaçãoBarramentos - Protocolos - Padronização
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
Placa-mãe da Asus com suporte a diferentes slots
PCI Express.
O conector do barramento PCI Express em placas-mãe
pode variar conforme a velocidade usada
![Page 16: Ic na13](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022013003/556c2c39d8b42a8d648b5a48/html5/thumbnails/16.jpg)
16DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Demais componentes - UCPDemais componentes - UCP
Relógio (Relógio (clock)clock)– dispositivo gerador de pulsos cuja duração é
chamada de ciclo. – Freqüência - número de ciclos por segundo (Hz),
usada também para definir a velocidade do velocidade do processadorprocessador.
O relógio nada mais é do que um oscilador externo ao microprocessador, que gera pulsos a intervalos regulares de tempo. A cada pulso, uma ou mais microoperações são realizadas.
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
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17DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Demais componentes - UCPDemais componentes - UCP
Relógio (Relógio (clock)clock)
– Exemplos:
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
![Page 18: Ic na13](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022013003/556c2c39d8b42a8d648b5a48/html5/thumbnails/18.jpg)
18DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Número de bits - UCPNúmero de bits - UCP
Relacionado com a capacidade de manipulação do processador:
Capacidade interna - computador diz-se de computador diz-se de nn bitsbits em função da capacidade dos seus registradores. Ex.: família Intel x86, varia entre 8 e 32 bits.
Capacidade externa - quantidade de informação recebida pela UCP do exterior.
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
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19DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Estratégias de implementação - UCPEstratégias de implementação - UCP
CISCCISC - Complex Instruction Set Computer– um conjunto de instruções maior e mais complexo, implicando
num processador mais complexo, com ciclo de processamento mais lento;
– Exemplo: PC, Macintosh.
RISC RISC - Reduced Instruction Set Computer– um conjunto de instruções menor e mais simples, implicando num
processador mais simples, com ciclo de processamento rápido. – Exemplo: Power PC, Alpha, Sparc.
ATUALMENTE: Processadores híbridos, que são essencialmente CISC e possuem internamente núcleos RISC.
Tendência – utilização de um conjunto de instruções reduzido, visto que os compiladores tendem a usar, em geral, apenas uma pequena quantidade de instruções. Há também vantagens na implementação do hardware (maior simplicidade, menor tempo de ciclo de instrução).
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
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20DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
O projeto de um processador poderia ser O projeto de um processador poderia ser resumido em:resumido em:
Definir o conjunto de instruções (todas as possíveis instruções que o processador poderá executar)– definir formato e tamanho das instruções
– definir as operações elementares
Projetar os componentes do processador (UAL, UC, registradores, barramentos, ...)
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
![Page 21: Ic na13](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022013003/556c2c39d8b42a8d648b5a48/html5/thumbnails/21.jpg)
21DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
A cada dia é lançado um microprocessador mais veloz e com maior capacidade de processamento, cabendo a nós fazermos uma análise detalhada na hora da compra.
A escolha de um microprocessador deve ser A escolha de um microprocessador deve ser baseada na relação custo benefíciobaseada na relação custo benefício, ou seja, qual o microprocessador que vai atender as minhas necessidades com o menor custo.
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
![Page 22: Ic na13](https://reader031.fdocumentos.com/reader031/viewer/2022013003/556c2c39d8b42a8d648b5a48/html5/thumbnails/22.jpg)
22DSC/CEEI/UFCGDSC/CEEI/UFCG
Durante a década de 70, Gordon Moore, na época o presidente da Intel lançou uma profecia, que dizia que a partir dali o poder de processamento dos processadores dobraria a cada 18 meses.
Esta "profecia" tornou-se tão verdadeira que acabou virando a famosa lei de Moorea famosa lei de Moore.
Hardware – UCPHardware – UCPHardware – UCPHardware – UCP
Você já parou para pensar até onde os processadores podem evoluir? Até onde a lei de Moore pode continuar sendo válida?