Organização e Arquitetura de
Computadores
Material de apoio
Barramentos: definições de barramentos de dados,
de endereço e de controle
Tópico: 07
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Esclarecimentos
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Esse material é de apoio para as aulas da disciplina e não substitui a
leitura da bibliografia básica.
Os professores da disciplina irão focar alguns dos tópicos da
bibliografia assim como poderão adicionar alguns detalhes não
presentes na bibliografia, com base em suas experiências profissionais.
O conteúdo de slides com o título “Comentário” seguido de um texto,
se refere a comentários adicionais ao slide cujo texto indica e tem por
objetivo incluir alguma informação adicional aos conteúdo do slide
correspondente.
Bibliografia básica:
 PATTERSON, A.D.E.; HENNESSY, L.J.. Organização e projetos de
computadores: a interface hardware/software. São Paulo: Campus,
2005.;
 MONTEIRO, Mário A.. Introdução à organização de computadores.
5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
 STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores :
projeto para o desempenho. São Paulo: Pearson Education, 2005.
3
Barramentos
Os principais componentes de um
computador são: processador,
memória e dispositivos de E/S. Para
que estes módulos computacionais
possam se comunicar (transmitindo
dados) é necessário que exista uma
estrutura de interconexão entre cada
um dos componentes do computador.
A esta estrutura ou caminho de
conexão também damos o nome de
barramento.
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Barramentos
Os principais componentes de um
computador são: processador,
memória e dispositivos de E/S. Para
que estes módulos computacionais
possam se comunicar (transmitindo
dados) é necessário que exista uma
estrutura de interconexão entre cada
um dos componentes do computador.
A esta estrutura ou caminho de
conexão também damos o nome de
barramento.
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Barramentos
Ao lado temos uma figura que ilustra as entradas
e saídas dos componentes principais de um
computador: memória, dispositivos de entrada e
saída e CPU;
1. memória: a operação de leitura ou escrita é
indicada através de um sinal de controle (bit 0 ou
1). Além disso, o endereço da posição de memória
para que a operação seja realizada também deve
ser informado.
2. E/S: também é possível que se realize
operações de leitura ou escrita sobre o dispositivo
externo. Cada controladora está associada a um
endereço (porta) distinto para que possa ser
identificada. Além disso, sinais de interrupção
podem ser emitidos e direcionados ao
processador.
3. processador: consegue ler dados e instruções
para serem processados. Além disso, sinais de
controle são gerados para coordenar a execução
do sistema como um todo. É possível que o
processador receba sinais de interrupção de outros
componentes.
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Barramentos
O barramento deve permitir os seguintes fluxos de transferências de
informações:
 memória para o processador: instruções ou dados.
 processador para a memória: dados.
 E/S para o processador: dados de um dispositivo de E/S são lidos pela
CPU através deum módulo de E/S.
 processador para E/S: dados são enviados para um dispositivo de E/S.
 transferência entre um dispositivo de E/S e memória: DMA.
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Interconexão de Barramentos
Uma característica muito importante dos barramentos é o compartilhamento do
meio de transmissão, uma vez que vários dispositivos podem ser conectados a um
mesmo barramento.
Graças a esta característica, um sinal enviado por um componente conectado a
um barramento específico pode ser recebido por todos os demais componentes
que pertencem a mesma conexão. Portanto, se dois ou mais dispositivos
decidirem enviar sinais ao barramento no mesmo instante, estes sinais irão se
sobrepor e, consequentemente, serão corrompidos.
Dessa forma, é permitido que apenas um dispositivo transmita sinais pelo
barramento a cada instante.
Basicamente, os barramentos são constituídos por linhas de comunicação capazes
de transmitir sinais que representam um único dígito binário (0 ou 1). Dessa
forma, podemos usar de forma simultânea todas as linhas que compreendem o
barramento para transmitir uma quantidade N de bits em paralelo e melhorar a
taxa de transferência.
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Estrutura dos Barramentos
Normalmente, o barramento de
sistemas possui entre 50 e 100 linhas
distintas. Cada uma dessas linhas tem
uma função específica dentro da
estrutura de interconexão. No entanto,
podemos classificar estas linhas em 3
grupos funcionais: dados, endereços e
controle. Algumas linhas também são
usadas para distribuir energia aos
componentes que estão conectados ao
barramento.
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Barramento de Dados
Utilizado pra transferir dados entre os módulos do sistema. Normalmente,
este barramento contém 32 linhas (largura do barramento). Como cada
linha consegue transmitir apenas um bit por vez, a quantidade de linhas
determina quantos bits podem ser transferidos de uma vez. O
desempenho do sistema sofre forte influência da largura do barramento
de dados. Por exemplo, se o barramento de dados tiver 8 bits de largura
e cada instrução tiver tamanho igual a 16 bits, o processador precisará
acessar 2 vezes o módulo de memória em cada ciclo de instrução.
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Barramento de Endereços
Utilizado para designar a origem ou destino dos dados que estão sendo
transferidos pelo barramento de dados. Um fato interessante é que a
largura do barramento de endereços determina a capacidade máxima da
memória. Por exemplo, suponha que o barramento de endereço é de 24
bits, dos quais 16 bits são utilizados para representar um endereço de
memória. Isso significa que os endereços da memória principal são
representados com 16 bits e, portanto, posso endereçar 216 posições de
memória diferentes com este tamanho de endereço. Normalmente,
utilizamos as linhas de endereços também para endereçar as portas de
módulos de E/S. Geralmente, os bits mais significativos identificam um
componente específico do sistema e os bits menos significativos
identificam uma porta de E/S ou uma posição de memória (endereço).
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Barramento de Controle
Importantes pois controlam o acesso e a utilização das linhas de dados e
de endereços pelos componentes do sistema, uma vez que o barramento
é compartilhado. Os sinais de controle podem ser destinados a emitir
comandos e também informações de temporização (clock). Os sinais de
comandos são enviados para especificar o tipo de operação que será
executada (escrita e leitura na memória, escrita e leitura em porta de E/S,
requisição e concessão do barramento, interrupção, etc).
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Operação dos Barramentos
O barramento opera da seguinte forma:
Quando um módulo deseja enviar dados para outro módulo, ele deve:
1. obter o controle do barramento;
2. transferir os dados por meio do mesmo.
Quando um módulo deseja requisitar dados de outro módulo, ele deve:
1. obter o controle do barramento;
2. transferir uma requisição para o outro módulo por meio das linhas de
endereço e de controle apropriadas. Feito isso ele deve aguardar que os
dados sejam enviados.
Os barramentos são constituidos de condutores elétricos organizados de
forma paralela. Estes condutores são linhas de metal impressas em um
cartão ou placa.