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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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RepresentaçõesMedidasResumo
30 de abril2010
Tópicos
Sistemas de Computação.Componentes de um Sistema de Computação.Barramentos.Representação de informação.Medidas de Desempenho.Resumo.
Organização de Computadores I Aula 2 2/29
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30 de abril2010
Sistema de ComputaçãoConjunto de componentes integrados com oobjetivo de manipular dados e gerarinformações úteis.
Processador.Memória.Dispositivos de entrada e saída (I/O devices).
Organização de Computadores I Aula 2 3/29
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30 de abril2010
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.
Organização de Computadores I Aula 2 4/29
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30 de abril2010
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.
Organização de Computadores I Aula 2 5/29
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30 de abril2010
Detalhando o Algoritmo
Organização de Computadores I Aula 2 6/29
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30 de abril2010
Problema das InstruçõesInstruções de Máquina são de baixo nível.
Programas complexos, difíceis de entender.Assembly.
Programadores utilizam linguagens deprogramação de alto nível.
Organização de Computadores I Aula 2 7/29
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30 de abril2010
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).
Organização de Computadores I Aula 2 8/29
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30 de abril2010
Dispositivos de Entrada
Necessários para a introdução do programa edos dados no sistema.
Teclado, mouse, etc.
Organização de Computadores I Aula 2 9/29
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30 de abril2010
Memória
Responsável peloarmazenamento dasinformações introduzidaspor dispositivos deentrada.
Registradores, memóriacache, memóriaprincipal (RAM),memória secundária.
Processador lê instruçõesda memória.“Gargalo de vonNeumann”.
Organização de Computadores I Aula 2 10/29
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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.
Organização de Computadores I Aula 2 12/29
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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).
Organização de Computadores I Aula 2 13/29
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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).
Organização de Computadores I Aula 2 14/29
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Barramento de Controle
Fios independentes.Cada um com função específica.
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30 de abril2010
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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30 de abril2010
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.
Organização de Computadores I Aula 2 19/29
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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.
Organização de Computadores I Aula 2 20/29
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30 de abril2010
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).
Organização de Computadores I Aula 2 21/29
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30 de abril2010
Tabela ASCII – Exemplo
Organização de Computadores I Aula 2 22/29
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30 de abril2010
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).
Organização de Computadores I Aula 2 23/29
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30 de abril2010
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).
Organização de Computadores I Aula 2 24/29
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30 de abril2010
Unidades de Medida
Organização de Computadores I Aula 2 25/29
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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.
Organização de Computadores I Aula 2 26/29
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30 de abril2010
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
Organização de Computadores I Aula 2 27/29
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30 de abril2010
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.
Organização de Computadores I Aula 2 28/29
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30 de abril2010
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.
Organização de Computadores I Aula 2 29/29