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Sumário    CPU        Definições        Constituição interna        Ligações ao exterior: dados, endereços, controlo ...
CPU   CPU – Central Processing Unit       É o órgão responsável pela actividade de um computador       Executa instruçõ...
Barramentos   Um barramento (Bus) é um conjunto de linhas partilhado por vários dispositivosCada barramento obedece a um...
Barramentos   Grupo de linhas paralelas. Cada linha trafega 1 bit de cada vez       Barramento de 8 linhas  1 byte    ...
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Barramentos           Exemplo de barramentos num computadorInternos                Local          Sistema                 ...
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Barramentos             Ligação de vários dispositivos periféricos   Vários dispositivos periféricos podem partilhar o me...
Arbitragem do barramentoA arbitragem do barramento existe para impedir a dois dispositivos diferentessejam master simultan...
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Interrupções   Interrupt requests (IRQ)     Canais para requisição de interrupções – um canal por periférico   Interrup...
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Clock interno               RISC (Reduced Instruction Set Computing)       Conjunto Reduzido de Instruções               ...
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  1. 1. CPU e Barramentos o Clock interno 1
  2. 2. Sumário  CPU  Definições  Constituição interna  Ligações ao exterior: dados, endereços, controlo  Barramentos  Definições  Tipos de barramentos  Arbitragem do barramento  Interrupções  Mapeamento de I/O / Descodificação de endereços 2
  3. 3. CPU CPU – Central Processing Unit  É o órgão responsável pela actividade de um computador  Executa instruções que estão armazenadas na memória. À leitura de uma instrução dá-se a designação de fetch O CPU inclui  ALU – Arithmetic Logic Unit  Unidade de controlo  Registos  Linhas de comunicação internas – barramentos internos 3
  4. 4. Barramentos Um barramento (Bus) é um conjunto de linhas partilhado por vários dispositivosCada barramento obedece a um conjunto de regras (Bus Protocol) e écaracterizado por um conjunto de especificações eléctricas e mecânicasNum computador existem vários tipos de barramentos  Barramento local  Barramento de sistema  Barramento interno ao processador  Caminhos que permitem o transporte de dados entre os vários elementos: CPU, memória, placas de expansão, sistema de entrada e saída, etc... 4
  5. 5. Barramentos Grupo de linhas paralelas. Cada linha trafega 1 bit de cada vez  Barramento de 8 linhas  1 byte  Barramento de 32 linhas  4 bytes Exemplos de padrões de barramento de expansão:  ISA (Industry Standard Architecture),  MCA (Microchannel Architecture),  EISA (Extended Industry Standard Architecture),  VLB (Vesa Local Bus), Serão exemplo os mais modernos  PCI (Peripheral Component Interconnect),  AGP (Accelerated Graphics Port),  USB (Universal Serial Bus) 5
  6. 6. Barramentos Padrão PCI Os dados são transmitidos em 64 bits Desenvolvido inicialmente pela Intel Desenvolvido para o Pentium e para o Pentium Pro Mais barato e versátil que o VLB Alto desempenho 6
  7. 7. Barramentos Padrão AGP Desenvolvido para as placas de vídeo mais modernas (3D) e processadores Pentium II 2 vezes mais rápido que o PCI Permite a placa de vídeo aceder directamente a memória para armazenar texturas sem que os dados passem pelo processador 7
  8. 8. Barramentos Padrão USB Novo padrão para a conexão de periféricos externos  Facilidade de uso  Possibilidade de conectar vários periféricos a uma única porta USB  Considerado 1º barramento para Computadores realmente Plug-and- Play 8
  9. 9. Barramentos Exemplo de barramentos num computadorInternos Local Sistema 9
  10. 10. Barramentos Noção de Master e Slave de um barramento Master – dispositivo que requisita o barramento tomando a iniciativa numa transferência de dados Slave – dispositivo que serve o pedido A maioria dos dispositivos pode tanto ser master como ser slave, excepto a memória que é sempre slaveExemplos:  O CPU o pede ao controlador de disco para ler um bloco em disco  O controlador de disco pede à memória para aceitar os dados que foram lidos do disco 10
  11. 11. Barramentos Ligação de vários dispositivos periféricos Vários dispositivos periféricos podem partilhar o mesmo barramento Tal facto é possível devido a  Utilização de buffers tri-state  Existência de arbitragem no barramento 11
  12. 12. Arbitragem do barramentoA arbitragem do barramento existe para impedir a dois dispositivos diferentessejam master simultaneamente.Existem dois tipos de arbitragem  Centralizada – existe um dispositivo – árbitro – ao qual estão ligados todos os periféricos  Descentralizada – cada periférico verifica primeiro se já existe um outro periférico que seja master do barramento 12
  13. 13. Interrupções Designa-se por interrupção um evento que faça com o CPU interrompa (temporariamente) a normal execução de um programa  Exemplos:  Pedido de um periférico que não pode esperar  Existência de um erro num programa Quando ocorre uma interrupção, o CPU terá que salvaguardar o conteúdo de todos os seus registos A interrupção é servida através da execução de um conjunto de instruções pré-definidas 13
  14. 14. Interrupções Existem vários tipos de interrupções Hardware  Pedidos de dispositivos periféricos, relógio do sistema, circuitos de monitorização de energia Software  Uma interrupção causada por um programa (e.g., envio de dados para o écran) Excepção  Ocorrem devido a utilizações indevidas de instruções ou de dados (e.g., divisão por 0, acesso a uma posição de memória protegida, etc.) 14
  15. 15. Interrupções Interrupt requests (IRQ)  Canais para requisição de interrupções – um canal por periférico Interrupt controller (PIC)  Um controlador de interrupções é responsável pelo encaminhamento das interrupções dos periféricos para o processador  Estabelece um protocolo com o processador, trocando dados necessários para servir a interrupção 15
  16. 16. Descodificação de Endereços Os periféricos podem ser mapeados para posições de memória (memory- mapped I/O)  Desta maneira poupam-se linhas de barramento dedicadas para cada periférico As transferências de dados podem ser vistas como operações de leitura / escrita em memória Põe-se então um problema: como activar os chips correspondentes ao controlo destes periféricos ?  Utiliza-se descodificação de endereços  Desta maneira a cada periférico fica associado um conjunto de endereços 16
  17. 17. Clock interno Coração do computador  Emite pulsos eléctricos que se propagam pelo barramento Movido por um cristal de quartzo localizado na placa mãe  As moléculas deste cristal vibram milhões / biliões de vezes por segundo, em velocidade constante  As vibrações são usadas para cronometrar operações de processamento e ditar a velocidade de transferência de dados Expresso em termos de frequência – Hertz (Hz)  1 Hz = 1 ciclo por segundo (1 operação realizada a cada ciclo) Exemplo: Computador de 1 GHz emite 1 bilhão de pulsos eléctricos por segundo – 1 bilhão de realizadas por segundo O processador não possui gerador de clock. Opera multiplicando o sinal recebido da placa mãe 17
  18. 18. Clock interno Tecnologia relacionada ao número de instruções de processamentoque podem ser reconhecidas CISC (Complex Instruction Set Computing) Conjunto Complexo de Instruções  Reconhece mais de uma centena de instruções  É mais lento na execução das instruções (quanto > número de instruções > tempo)  A maioria dos microprocessadores são CISC 18
  19. 19. Clock interno RISC (Reduced Instruction Set Computing)  Conjunto Reduzido de Instruções RISC Reconhece um número limitado de instruções que, em contrapartida, são optimizadas para que sejam executadas com mais rapidez Redução do conjunto de instruções ao mínimo: as instruções não contempladas são executadas como combinações das existentes Desempenho de 50-75% superior a um CISC 19

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