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SistemasComponentesBarramentos

RepresentaçõesMedidasResumo

30 de abril2010

Organização de Computadores I

Diego Passos

Aula 2Material:http://www.ic.uff.br/~debora/orgcomp/pdf/parte2.pdf

Organização de Computadores I Aula 2 1/29

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30 de abril2010

Tópicos

Sistemas de Computação.Componentes de um Sistema de Computação.Barramentos.Representação de informação.Medidas de Desempenho.Resumo.


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Sistema de ComputaçãoConjunto de componentes integrados com oobjetivo de manipular dados e gerarinformações úteis.

Processador.Memória.Dispositivos de entrada e saída (I/O devices).


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Sistema de Computação –Exemplo

Atualização de saldos em contas bancárias.DOC – documento com número da conta eoperação a ser realizada.

Especificação das operações necessárias.Algoritmo.


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Instruções

O algoritmo contém comandos muito“complexos”.Estes comandos precisam ser transformadosem conjuntos de comandos mais simples, quepossam ser entendidos e executados pelamáquina.

Instruções de máquina.Exemplos:

Somar dois números de cada vez.Mover um número de um local para outro namemória.Ler um caractere correspondente a uma teclapressionada.


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Detalhando o Algoritmo


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Problema das InstruçõesInstruções de Máquina são de baixo nível.

Programas complexos, difíceis de entender.Assembly.

Programadores utilizam linguagens deprogramação de alto nível.


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ProcessadorUCP – Unidade Central de Processamento.

CPU – Central Processing Unit.

Capaz de entender e executar uma operaçãodefinida por uma instrução de máquina.Formados por milhões (bilhões) decomponentes eletrônicos (transistores,resistores, capacitores, etc) encapsulados emum único invólucro (chip).


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Dispositivos de Entrada

Necessários para a introdução do programa edos dados no sistema.

Teclado, mouse, etc.


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Memória

Responsável peloarmazenamento dasinformações introduzidaspor dispositivos deentrada.

Registradores, memóriacache, memóriaprincipal (RAM),memória secundária.

Processador lê instruçõesda memória.“Gargalo de vonNeumann”.


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Dispositivos de Saída

Utilizados para apresentar os resultados doprograma ao usuário.


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Interconexão Entre osComponentes

Sistema trabalha com sinais elétricos indicandoos valores de um bit (0 ou 1).Barramento (bus):

Conjunto de fios que conduzem os sinais entreos componentes principais do sistema.


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Barramento

Um barramento é dividido em conjuntos de fiospara cada funcionalidade:

Barramento de dados (BD).Barramento de endereços (BE).Barramento de controle (BC).


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Exemplo de Uso

Processador requerescrita de dado namemória:

Valor 75, naposição 37.BC indica escritana memóriaprincipal.BE é 37(0000100101 embinário com 10bits).BD é 75(01001011 embinário com 8 bits).


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Barramento de Controle

Fios independentes.Cada um com função específica.


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Barramentos deEndereços e Dados

BE – largura L (quantidade de fios) determina:Quantidade máxima de endereços: 2L.

BD – largura L e velocidade V determinam:Taxa de transferência: T = L× V .

L = 10bits e V = 100MHz (Mbps)T = 1000Mbps


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Um Único Barramento?

Ineficaz. Velocidades de acesso de dispositivossão muito diferentes.

processador e memória – muito rápidos.mouse e teclado – muito lentos.

Solução: barramentos diferentes conectadospor pontes (bridges).

Barramento do sistema (processador, memóriaprincipal e memória cache) – system bus.Barramento de E/S de alta velocidade (HDs,placa de rede, placa de vídeo, etc).Barramento de E/S de baixa velocidade(teclado, mouse, impressora, scanner, etc).


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Vários Barramentos


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Representação deInformação

Bit: unidade fundamental de representação: 0ou 1.


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Representação deInformação

Símbolos são definidos como grupos de bits.Byte – grupo ordenado de 8 bits.

Proposto pela IBM como unidade dearmazenamento.

Múltiplos do byte em potência de 2.KB, MB, GB, etc.


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Representação deCaracteres

Caractere – símbolo alfanumérico (ou não)usado em textos.Solução: associação de números à caracteres(tabelas).

Códigos de 6 bits – BCD (64 símbolos).Códigos de 7 bits – ASCII 7 bits (128 símbolos).Códigos de 8 bits – ASCII 8 bits, EBCDIC (256símbolos).Códigos de 16 bits – UNICODE (65536símbolos).


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Tabela ASCII – Exemplo


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Mais SobreRepresentação

Byte – 8 bits – unidade de armazenamento.Palavra (word ) – Unidade de transferência eprocessamento.

Valor comum (atualmente) é de 32 bits (PentiumIV, Athlon XP)64 bits em processadores mais novos(Athlon64, Core2Duo).


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Arquivos e Registros

Arquivo – conjunto de dados de mesmo tipopara uma mesma aplicação.

Arquivo de alunos da turma (nome, e-mail, etc).Arquivo com o código de um programa(instruções).

Arquivos são constituídos por itens chamadosregistros.

Cada aluno é um registro.Cada instrução é um registro.

Arquivos são armazenados em memóriasecundária (quase sempre).


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Unidades de Medida


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30 de abril2010

Medidas de DesempenhoDesempenho depende da capacidade evelocidade dos diferentes componentes e davelocidade com que eles se comunicam entre si.Desempenho dos processadores (velocidade).

Milhões de instruções por segundo – MIPS.Milhões de operações de ponto flutuante porsegundo (MFLOPS) – supercomputadores.

Desempenho da memória (tempo deacesso/latência).

Tempo de recuperação ou escrita dos dados.Desempenho do sistema (tempo de resposta).

Tempo entre requisição de um serviço e aresposta.

Desempenho da comunicação.Vazão (Throughput ) – bps (bits por segundo) oumúltiplos.


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Para Lembrar ISistemas de Computação

Componentes básicos de hardware.O que são instruções.Arquitetura de von Neumann (de novo).Linguagens de alto nível.

Componentes

Para que serve cada componente.Ciclo básico de instrução.Tipos diferentes de memória.

Barramentos


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Para Lembrar IIO que são.Componentes de um barramento (BC, BD, BE).Largura do barramento (e implicações).Pontes.

Representação

O que é um bit.O que é um byte (e seus múltiplos).O que é uma palavra.Como são representados caracteres (ASCII de 7bits).O que são arquivos e registros.


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Para Lembrar III

Desempenho

Unidades para pequenos tempos e tamanhos.O que é latência.O que são FLOPS (MFLOPS, GFLOPS).O que é tempo de resposta.O que é vazão.


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