CPU
Unidade Central de
Processamento




CPU – Central Processing Unit
Local onde os dados são manipulados
Pode ser chamada de cérebro do
computador
Minúsculo chip chamado
microprocessador
Função da CPU



Processamento e execução dos
programas
Executar as instruções
Controlar as operações no computador.
Partes Principais


UAL - Unidade Aritmética e Lógica
UC - Unidade de Controle
UAL
Unidade Aritmética e Lógica



Tem por função a efetiva execução das
instruções
Toda instrução que envolve operações
aritméticas são passadas pela UC para a
ALU
Possui registradores que recebem dados
e executam as operações
Diagrama Esquemático ALU
UC - Unidade de Controle




Tem por funções a busca, interpretação
e controle de execução das instruções
Controle dos demais componentes do
computador
Orienta o fluxo de dados
Contem o conjunto de instruções que a
CPU é capaz de realizar
Estratégia de fabricação




Cada modelo e fabricante tem seu
próprio conjunto de instruções
Cada fabricante tende a agrupar as
CPUs em famílias
As novas CPUs contem as novas
instruções e as das suas antecedentes
Compatibilidade ascendente
Registradores Importantes na
UCP



Na UC - CI Contador de Instruções (em inglês: PC Program Counter) - armazena o endereço da próxima
instrução a ser executada.
Na UC - RI Registrador de Instrução (em inglês: (IR Instruction Register) - armazena a instrução a ser
executada.
Na UAL - ACC Acumulador - armazena os dados (de
entrada e resultados) para as operações na UAL; o
acumulador é um dos principais elementos que
definem o tamanho da palavra do computador - o
tamanho da palavra é igual ao tamanho do
acumulador
Diagrama funcional da UCP
Estratégias de implementação de
processadores


CISC - Complex Instruction Set Computer - exemplo:
PC, Macintosh; um conjunto de instruções maior e
mais complexo, implicando num processador mais
complexo, com ciclo de processamento mais lento;
ou
RISC - Reduced Instruction Set Computer - exemplo:
Power PC, Alpha, Sparc; um conjunto de instruções
menor e mais simples, implicando num processador
mais simples, com ciclo de processamento rápido.
Estratégias de construção do
decodificador de instruções da UC


Wired logic (as instruções são todas implementadas
em circuito)
Microcódigo (apenas um grupo básico de instruções
são implementadas em circuitos; as demais são
"montadas" através de microprogramas que usam as
instruções básicas.
Ciclo de Instrução


As instruções são executadas
sequencialmente (a não ser pela
ocorrência de um desvio), uma a uma.
Ciclo de instrução indica a sequência de
execução,isto é, controla o fluxo de
execução das instruções.
Ciclo de Instrução
BARRAMENTOS
Barramentos
O termo barramento (bus) referese aos percursos entres os
componentes de um computador.
Barramento Local

Podemos dividi-lo em 3 grupos:
- barramento de dados;
- barramento de endereços;
- barramento de controle.

Os principais são: o barramento de
dados e o barramento de endereços.
Barramentos
Barramento de dados






Transporte de Dados
São os mais conhecidos
Linhas paralelas de conexão elétrica
Número de linhas é igual ao número de bits
transportados
Quanto maior o número de linhas maior a
quantidade de dados (1linha = 1bit)
Número de linhas afeta a velocidade de
transferência de dados
Barramentos de endereços




O barramento de endereços transporta
apenas endereços de memória.
O seu número de linhas determina o número
máximo de endereços de memória.
Os primeiros PCs tinha um barramento de
endereços de 20 bits e a CPU podia
endereçar 1 MB de dados.
Hoje, com barramentos de endereços de 32
bits, é possível endereçar 4 GB de memória.
Tipos de Barramentos




ISA
MCA
EISA
VESA




PCI
AGP
SCSI
EIDE
ISA
(Industry Standard Architecture).



Palavras de 8 ou 16 bits (CPU 8088 ou
286)
Frequências de 8 MHz
Taxas de transferência de 8MB/s ou
16MB/s
ISA
Slots ISA
MCA
(Microchannel Architecture)






Surgimento do processador 386
Barramento de 32 bits
Mais rápida que o ISA (2,5 vezes)
Frequência de 10MHz
Patenteado pela IBM
Incompatibilidade com placas ISA
EISA
(Extended Industry Standard Architecture).





Resposta ao MCA(IBM) por fabricantes liderados pela
Compac
Palavras binárias de 32 bits
Funciona a 8 MHz
Compatível com placas ISA
Um alto custo de produção, o que dificultou sua
popularização
VESA Local Bus - VLB
(Video Eletronics Standards Association)



Desviar o tráfego mais intenso, como vídeo,
conectando-se diretamente ao barramento local
através de um buffer, assim, freqüência da operação
igual ao do barramento local.
Mantêm compatibilidade com ISA
Este barramento foi criado tendo em vista aumentar
a velocidade de transferência de dados entre a placa
de CPU e a placa SVGA, mas outras placas de
expansão também poderiam utilizá-lo.
Barramentos
PCI
(Peripheral Component Interconnect).







Criado pela Intel
Tão rápido quanto o VLB, porém mais barato e muito
mais versátil
Não é controlado pelo processador, e sim por uma
controladora dedicada
Diminuir a utilização do processador
Utilizado em conjunto com qualquer processador
Baixo custo e da alta velocidade
Suporte nativo ao plug-and-play
AGP
(Accelerated Graphics Port)


Porta ou slot introduzida no chipset LX do
Pentium II (na placa mãe), para prover uma
conexão de grande largura de banda entre a
memória do sistema e o subsistema gráfico.
Remove-se o acelerador gráfico do
barramento PCI, liberando este e
consequentemente aumentando a largura de
banda para operações de E/S e tráfego de
rede.
PCI/AGP
AGP
PCI
EIDE
(Enhanced Integrated Disk Eletronic)





Interface de dispositivo, mais especificamente de
discos
Conhecida por simplesmente IDE
Os dispositivos EIDE custam menos da metade de
um dispositivo SCSI, mas em compensação tem uma
performance inferior a estes
Um dispositivo EIDE desperdiça uma quantidade
significativa de CPU uma vez que esta controla
diretamente tudo que o drive EIDE faz
Cada controladora EIDE pode gerenciar até 2
dispositivos.
SCSI
(Small Computer System Interface)




Uma interface de dispositivos que adota uma
abordagem diferente na direção de solucionar o
problema de um número finito e possivelmente
insuficiente de slots de expansão
Desenvolvida pela IBM no início dos anos 70
SCSI traz o barramento do computador diretamente
para a unidade, aumentando a eficiência e
permitindo taxas de transferências mais altas
Pode-se conectar tantos dispositivos de hardware
quanto o barramento seja capaz de controlar
Barramentos
Memórias
Memórias




Dispositivos digitais de armazenamento
Memórias externas
Memórias internas
Novidades
Memórias Externas
Memória de massa
 Grandes quantidades de informações
 Armazenam as inf. por grandes periodos
 Menor custo por bit armazenado
 Exemplos:
(Fitas magnéticas, discos magnéticos,
tambores magnéticos, etc..)

Memórias internas


Memórias bipolares e de metalóxido-semicondutor (MOS)
Alta velocidade
Tipos de Memória
Armazenamento


RAM – Random access memory
ROM – Read only memory
Memória ROM



PROM – Programable ROM
EPROM – Eletrically PROM
EAPROM – Eletrically alterably PROM
Tipos de Memórias





Processador é mais rápido que a memória
Wait State – Tempo de espera
Sub utilização do processador
Cache de memória – Solução nem sempre
eficaz (controlador não é tão rápido quanto a
necessidade do processador)
Invento de novas tecnologias de RAM
Memória cache



A memória é uma pequena quantidade de
SRAM que por meio de algoritmos refinados
consegue manter boa parte dos dados
requisitados pelo processador quase sempre
dentro de seus domínios
Tem a finalidade e costuma balancear a
morosidade das memórias DRAM e SDRAM
SRAM é de 8 a 10 vezes mais rápida que a
DRAM
Memória estendida

Termo aplicado para qualquer área de
memória acima dos 1024 KB (1 MB).
Esta área é utilizada somente por
sistemas operacionais gráficos
(Windows por exemplo) principalmente
para criar e manipular disco virtual e
cache de disco.
Memória Flash

Memória Flash é o tipo de memória utilizado
em computadores portáteis que pode
substituir HDs e flexíveis na retenção dos
dados. A memória flash é cara, e mais
empregada em computadores que estejam
constantemente ligados, além disso a
memória flash é usada também para
armazenar o BIOS e os dados de inicialização
do sistema.
MEMÓRIAS FPM
(FAST PAGE MODE)

As memórias FPM (Fast Page Mode) são
de tecnologia mais antiga, apesar de
serem encontradas nos 486 e nos
primeiros Pentium. Possuem tempo de
acesso de 80, 70 e 60ns. Suportam
velocidades de barramento de até 66
MHz.
MEMÓRIAS EDO
(EXTENDED DATA OUTPUT)

As memórias EDO (Extended Data
Output) tem leitura mais rápida que as
memórias do tipo FPM (Fast Page
Mode), com cerca de 20% de
vantagem. Esta tecnologia é usada em
pentes de 72 vias, possui tempo de
acesso de 70, 60 e 50ns, e suporta
velocidades de barramento de até 66
MHz.
MEMÓRIAS SDRAM
(SYNCHRONOUS DYNAMIC RAM)

As memórias SDRAM por sua vez,
são capazes de trabalhar
sincronizadas com os ciclos da
placa mãe, sem tempos de espera.
Isto significa, que a temporização
de uma memória SDRAM é sempre
de uma leitura por ciclo.
SDRAM II (DDR)

(SDRAM II, Double Data Rate - Taxa de
Dados Dupla) é a nova geração da
SDRAM. A DDR usa novos circuitos de
sincronização, mais avançados, que
aumentam ainda mais a sua velocidade.
DDR basicamente é duas vezes mais
rápida que a SDRAM, sem aumentar a
velocidade nominal em MHz, que se
mantém em 66 ou 100MHz.
RDRAM® (Rambus DRAM)

É um novo design que envolve todo o sistema, chip a
chip, utilizando um bus simplificado em alta freqüência.
Entenda RDRAM como um desenho integrado, em nível
de sistema, e não um desenho em nível de chip como
as memórias convencionais. Foi utilizada a princípio em
estações gráficas em 1995, e trabalha com uma lógica
de sinal de 600 MHz. Está atualmente em produção, e é
utilizada no Nintendo 64®, placas de som Creative
Labs® e em alguns sistemas da Gateway® e da
Micron®.
MEMÓRIAS PC-100
(MEMÓRIAS DE 100 MHZ)
Memória DIMM-72
Memória SIMM-72