Introdução à Engenharia de
Computação
Arquitetura do Computador
Universidade Federal da Paraíba
Departamento de Informática
Componentes Básicos
•
Processador (ou microprocessador)
»
•
Memória
»
•
Responsável pelo tratamento de informações armazenadas em memória (programas
em código de máquina e dos dados).
Responsável pela armazenagem dos programas e dos dados.
Periféricos
»
Dispositivos responsáveis pelas entradas e saídas de dados do computador, ou seja,
pelas interações entre o computador e o mundo externo.
 Monitor, teclados, mouses, impressoras, etc.
•
Barramento
»
Conecta todos estes componentes, sendo uma via de comunicação de alto
desempenho por onde circulam os dados tratados pelo computador
Memória
Processador
Barramento
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Periféricos
Componentes Básicos
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Memória
•
Memória ROM (BIOS)
» Apenas para leitura, guarda informações básicas do sistema.
•
Memória principal (memória de trabalho)
» Normalmente armazena os programas e dados a serem manipulados pelo
processador
•
Memória secundária
» Permitem armazenar uma maior quantidade de dados e instruções por um
período de tempo mais longo
» O disco rígido é o exemplo mais evidente de memória secundária de um
computador. Outros dispositivos menos recentes foram as unidades de
fita magnética e os cartões perfurados;
•
Memória cache
» Constitui de uma pequena porção de memória com curto tempo de
resposta
» Normalmente integrada aos processadores e que permite incrementar o
desempenho durante a execução de um programa.
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Memória
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Processador
• Um microprocessador, ou simplesmente processador, é
um circuito integrado (ou chip), que é considerado o
"cérebro" do computador
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Processador
• A CPU busca e executa as instruções existentes na memória
» Programas e dados que ficam gravados no disco (disco rígido ou
disquetes), são transferidos para a memória.
» Uma vez estando na memória, a CPU pode executar os programas e
processar os dados
• Comanda todos os outros chips do computador
• A CPU é composta basicamente de três elementos:
» Unidade de controle
» Unidade lógica e aritmética
» Registradores
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Processador
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Processador
• Unidade Lógica e Aritmética (ALU)
» Assume todas as tarefas relacionadas às operações lógicas (ou,
e, negação, etc.) e aritméticas (adições, subtrações, etc...) a
serem realizadas no contexto de uma tarefa.
• Unidade de Controle (UC)
» Assume toda a tarefa de controle das ações a serem realizadas
pelo computador, comandando todos os demais componentes
de sua arquitetura.
• Registradores
» Utilizados para assegurar o armazenamento temporário de
informações importantes para o processamento de uma dada
instrução.
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Processador
• Exemplo de funcionamento:
»
»
»
»
»
»
»
»
»
Uso de um programa que faz cálculos matemáticos
Usuário digita: 10+20*2
UC recebe estes dados
UC verifica que precisam ser calculados
UC envia para a ULA
ULA realiza o cálculo necessário
ULA retorna o valor 50 para a UC
UC armazena na memória
UC mostra o resultado no dispositivo de saída
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Processador
• Clock
» Circuito oscilador que tem a função de sincronizar e ditar a
medida de velocidade de transferência de dados no
computador, por exemplo, entre o processador e a memória
principal.
» Esta freqüência é medida em ciclos por segundo, ou Hertz.
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Barramento
• Um barramento, ou bus, nada mais é do que um caminho
comum pelo qual os dados trafegam dentro do
computador.
• O tamanho de um barramento é importante pois ele
determina quantos dados podem ser transmitidos em uma
única vez.
» Um barramento de 16 bits pode transmitir 16 bits de dado
» Um barramento de 32 bits pode transmitir 32 bits de dados
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Barramento
• Barramentos Internos:
» Ligam a CPU (processador) aos equipamentos que ficam dentro
do gabinete.
• Existem diversos tipos de barramentos específicos para
equipamentos diferentes:
 IDE
 ISA
 PCI
 AGP
 SCSI
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Barramento
• Barramento IDE
» Conecta as unidades de armazenamento internas (HD, Drive de
CD, Gravadores de CD, Drives de DVD, etc.) à placa-mãe do
computador.
» Os equipamentos são ligados aos barramentos IDE através do
Cabo FLAT.
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Barramento
• Barramento ISA
» Comum em micros mais antigos para encaixar placas de
expansão, como modems, placas de som, placas de vídeo,
» Está caindo em desuso por ser relativamente lento em
relação às novas tecnologias.
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Barramento
• Barramento PCI
» PCI: substituto do barramento ISA (nas novas placas-mãe, é
mais comum encontrar vários slots PCI e apenas alguns
poucos ISA, quando há ISA)
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Barramento
• Barramento AGP
» Apenas utilizada para placas de vídeo
» Até o lançamento do barramento AGP as placas de vídeo eram
instaladas no barramento PCI. A taxa de transferência máxima
teórica do barramento PCI 32 bits a 33 MHz era de 133 MB/s, uma
taxa insuficiente para aplicações 3D (como jogos, por exemplo) e
que limitava o desenvolvimento de placas de vídeo mais
sofisticadas.)
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Barramento
• Barramento SCSI
» O SCSI é muito usado em servidores de empresas, que
normalmente precisam de uma maior velocidade de conexão
com os Discos Rígidos, CDs, unidades de fita.
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Barramento
• Barramentos Externos
» Barramentos externos = portas = interface
» Tipos:
 PS/2
 Serial
 Paralela
 USB
 Firewire
 PCM CIA
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Barramento
• Porta PS/2
» É o barramento
atualmente usado para
conectar mouse e
teclado.
» Há duas portas na parte
traseira do gabinete,
uma para o mouse e a
outra para o teclado.
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Barramento
• Porta Serial
» É um barramento usado por equipamentos que transferem
relativamente pouca informação, como mouses, modems,
câmeras (webcam), etc.
Request To Send
Clear To Send
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Barramento
• Porta Paralela
» Barramento relativamente antigo e está sendo cada vez
menos utilizado em computadores atuais. A porta paralela
usa conector DB-25.
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Barramento
• Porta USB (Universal Serial Bus)
» Vem sendo usado em muitos computadores atuais como
substituto das portas paralela e serial
» É possível conectar até 127 dispositivos ao mesmo tempo em
uma única porta USB, com o uso de um hub
 Qual a desvantagem?
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Barramento
• Porta Firewire
» i.Link, IEEE 1394 ou High Performance Serial Bus/HPSB
• i-Link x USB
 USB 1.1
– 12 Mbps
 i-Link
– 400 Mbps
 USB 2.0
– 480 Mbps
 i-Link 800
– 800 Mbps
 ...
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Barramento
• USB 3.0
» Especificações desse padrão foram definidas no final de 2008
» Primeiros produtos compatíveis com o novo padrão começaram a chegar
aos consumidores no segundo semestre de 2010.
» Principais características do USB 3.0 (SuperSpeed):
 Transmissão bidirecional de dados: até a versão 2.0, o padrão USB permite
que os dados trafeguem do dispositivo A para o B e do dispositivo B para o A,
mas cada um em sua vez. No padrão 3.0, o envio e a recepção de dados
entre dois dispositivos pode acontecer ao mesmo tempo;
 Maior velocidade: a velocidade de transmissão de dados é de até 4,8 Gbps,
equivalente a cerca de 600 MB por segundo, um valor absurdamente mais alto
que os 480 Mbps do padrão USB 2.0;
 Alimentação elétrica mais potente: o padrão USB 3.0 pode oferecer maior
quantidade de energia: 900 miliampéres contra 500 miliampéres do USB 2.0;
 Compatibilidade: conexões USB 3.0 poderão suportar dispositivos USB 1.1 e
USB 2.0.
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Barramento
• Barramento PCM CIA (PC Card)
» Encontrado em modems, placas de som, placas de rede e até discos
rígidos portáteis.
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Dispositivos de Entrada/Saída
• O importante é entender que cada
dispositivo tem seu controlador
(drivers/tradutor)
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Dispositivos de Entrada/Saída
Software Control
X
Hardware Control
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Placa Mãe
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