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6 Capítulo 2 - Introdução à Arquitetura de Computadores
É um circuito integrado (ou chip). É considerado o cérebro do computador. É ele que executa os programas, faz os cálculos e toma as decisões, de acordo com as instruções armazenadas na memória. Os microprocessadores formam uma parte importantíssima do computador chamada de UCP (Unidade Central de Processamento), ou em inglês CPU (Central Processing Unit). Antes da existência dos microprocessadores, as CPUs dos computadores eram formadas por um grande número de chips, distribuídos ao longo de uma ou diversas placas. Um microprocessador nada mais é que uma CPU inteira, dentro de um único chip. Ligando-se um microprocessador a alguns chips de memória e alguns outros chips auxiliares, construiu-se um computador inteiro em uma única placa de circuito, chamada placa mãe dos microcomputadores. A CPU realiza as seguintes tarefas:
A CPU é composta por:
A CPU contém internamente uma memória de alta velocidade que permite o armazenamento de valores intermediários ou informação de comando. Esta memória é composta por registradores (ou registros) na qual cada registro possui uma função própria. Uma registro memoriza um número limitado de bits, geralmente uma palavra de memória. Os registros mais importantes:
Clock é um circuito oscilador que tem a função de sincronizar e ditar a medida de velocidade de transferência de dados entre duas partes essenciais de um processamento, por exemplo, entre o processador e a memória principal. Esta frequência é medida em ciclos por segundo, ou hertz .
Constitui de um conjunto de circuitos capazes de armazenar os dados e os programas a serem executados pela máquina. Temos as seguintes categorias de memória: a ) A memória principal (ou memória de trabalho) É onde normalmente devem estar armazenados os programas e dados a serem manipulados pelo processador. Este tipo de memória aparece como um conjunto de chips que são inseridos na placa mãe do computador. Tipos de memóriaOs chips de memória podem ser divididos em duas grandes categorias:
São chips de memória que podem ser gravados pela CPU a qualquer instante. A CPU usa a RAM para armazenar e executar programas vindos do disco, para ler e gravar os dados que estão sendo processados. É uma memória volátil ( quando o computador é desligado, todos os seus dados são apagados). Por esta razão, os dados e programas devem ficar gravados no disco, que é uma memória permanente.
São memórias cujas informações mantidas não são perdidas caso o computador seja desligado.Exemplo: BIOS (basic input-output system – sistema básico de entrada e saída). Está gravado em uma memória permanente localizada na placa mãe. Tipos de memórias permanentes:
São chips que podem ser lidos pela CPU a qualquer instante, mas não podem ser gravados pela CPU. A gravação é feita pelo fabricante. Este tipo de memória foi usada para armazenar a BIOS.
É uma ROM programável. A gravação pode ser feita apenas uma vez, pois utiliza um processo irreversível.
É uma ROM programável e apagável. Pode ser programada comportando-se com o uma ROM. A EPROM pode ser apagada com raios ultravioletas de alta potência.
É um tipo de memória ROM mais flexível. Pode ser apagada sob controle de software. Utilizada para armazenar as BIOS atuais. Memória fora da placa mãeA placa mãe contém quase toda a memória de um microcomputador, mas outras placas também podem conter memórias, do tipo RAM e do tipo ROM. As placas de vídeo contém uma ROM com a sua própria BIOS e uma RAM chamada de memória de vídeo b) A memória secundária (ou memória de massa) Não é acessada diretamente pela CPU. O acesso é feito através de interfaces ou controladoras especiais. É uma memória do tipo permanente. Possui alta capacidade de armazenamento e um custo menor que o da memória principal. A memória secundária não é formada por chips, e sim por dispositivos que utilizam outras tecnologias de armazenamento (magnética ou ótica). Exemplos: disco rígido, disquete, fita magnética e cd-rom. Placas controladoras
É uma área reservada de memória que possui duas funções:
Temos dois tipos de memória cache:
Um barramento ou bus, é um caminho comum pelo qual os dados trafegam dentro do computador. Este caminho é usado para comunicação e pode ser estabelecido entre dois ou mais elementos do computador. O tamanho do barramento determina quantos dados podem ser transferidos em uma única vez (16 bits, 32bits, ...) Um PC possui muitos barramentos, que incluem:
É o barramento que o chipset (chips de suporte adjacentes contidos na placa mãe) usa para enviar/receber informações do processador.
É um barramento dedicado para acessar a cache. Usado pelos Pentium Pro e Pentium III.
Conecta o sub-sistema da memória ao chipset e ao processador.
Usado para conectar periféricos de alto desempenho à memória, chipset e processador. Exemplo: placas de vídeo, interface de redes de alta velocidade. Os mais comuns:
Usado para periféricos lentos (mouses, placas de som) e também para compatibilidade com dispositivos antigos.
Todos os barramentos possuem duas partes: um barramento de endereçamento (que transfere a informação de onde o dado se encontra) e um barramento de dados (que transfere os dados em si, ou seja, o valor de memória).
São equipamentos utilizados como portadores das informações que o computador irá processar. Através desses dispositivos, o computador pode armazenar, ler, transferir e receber dados. Dispositivos de entrada:
Dispositivos de saída:
Dispositivos de entrada e saída:
Tipos de comunicação com os dispositivos: A CPU comunica-se com os periféricos através de circuitos chamados interfaces ou portas de E/S, que implementam a transmissão de dados segundo duas políticas:
Quais são os componentes da memória?A memória RAM é composta por milhões de transistores e capacitores, em um chip parecido com um microprocessador. O capacitor armazena elétrons, e quando carregado, o sistema é capaz de fazer uma leitura baseada no código binário de “zeros e uns”, em que o “zero” ou o “um” significa um bit de informação.
Que mecanismo é utilizado para acessar instruções e dados na memória?O DMA ou Direct Memory Access é o método que permite que um dispositivo de entrada e saída envie ou receba dados diretamente da memória principal, ignorando a CPU, acelerando as operações que envolvem a memória.
Qual dos componentes do processador é responsável pela busca das instruções na memória principal e pela sua decodificação e execução?CPU. Circuito eletrônico oscilador que gera uma forma de onda quadrada, essencial para o seqüenciamento das operações eletrônicas realizadas pela CPU. Está relacionado com a freqüência (taxa) de operação do processador. Responsável pela busca das instruções na memória principal, sua decodificação e execução.
Qual é o nome do registrador que possui o endereço de uma instrução a ser lida na memória?∎ Registrador de Instrução (IR, do inglês “Instruction Register”): ∎ Contém a próxima instrução a ser executada. “Memory Address Register”): ∎ Contém o endereço da posição da memória a ser lida ou escrita.
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