Aula 8 – Componentes de um computador

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Aula 8 – Componentes de um computador, disciplina Organização de Computadores, curso Técnico de Informática do Pronatec Anhanguera

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Aula 8 – Componentes de um computador

  1. 1. Técnico em Informática Organização de Computadores Aula 8 – Componentes de um computador Prof. Vitor Hugo Melo Araújo
  2. 2. INTERFACES DE E/S O subsistema de E/S tem duas funções básicas: • Receber/Enviar informações ao meio exterior • Converter as informações em uma forma inteligível para a máquina ou usuário. Os dispositivos tem taxa de transmissão de dados diferentes. Ex: Teclado 0,001 KB/s, Scanner 400KB/s As atividades de E/S são assíncronas (não estão em sincronia com o clock do processador), entretanto há regras que devem ser seguidas entre os dispositivos e os barramentos.
  3. 3. INTERFACES DE E/S Diferenças entre os dispositivos de E/S: • Velocidade, • Formato dos dados. Ex: teclado enviam os bits uma um; O vídeo e a impressora recebem as informações, do processador, byte a byte; Discos de armazenamento trocam grandes blocos de bits para otimizar a transferência. • Quantidade de sinais.
  4. 4. INTERFACES DE E/S Não há comunicação direta entre os dispositivos de E/S e o processador, devido, principalmente, às diferentes características dos mesmos; Interfaces de E/S são dispositivos que fazem a tradução, a compatibilização e o controle das características de um dispositivo de E/S para a memória/processador/barramento.
  5. 5. INTERFACES DE E/S
  6. 6. INTERFACES DE E/S Objetivo: Compatibilizar as diferentes características de um periférico com as do barramento onde são conectados e controlar a operação do respectivo dispositivo. As interfaces de E/S também são chamadas de: • Controlador • Modulo de E/S • Processador de periféricos • Canal • Adaptador
  7. 7. FLUXO DE INFORMAÇÕES
  8. 8. FLUXO DE INFORMAÇÕES Primeira parte do Módulo de E/S: Constituída pelos registradores que fazem a interação básica entre a interface e sua conexão com o barramento do sistema.
  9. 9. FLUXO DE INFORMAÇÕES Registrador de dados Ligado ao barramento de dados do Sistema. Registrador de endereços Ligado ao barramento de endereços do Sistema Registrador de controle Armazena os sinais de controle trocados entre o barramento e o módulo de E/S durante uma operação
  10. 10. FLUXO DE INFORMAÇÕES Segunda parte do Módulo de E/S: Consiste no espaço de armazenamento dos dados que vão circular durante a operação de E/S. O módulo age como um amortecedor ou acelerador das diferentes velocidades entre o dispositivo e o barramento.
  11. 11. FLUXO DE INFORMAÇÕES Terceira parte do Módulo de E/S: Lógica de funcionamento do módulo, permitindo sua interação com os dispositivos e barramentos. A lógica contém métodos para detecção de erros e outros processos. A complexidade varia conforme a finalidade e natureza do dispositivo.
  12. 12. FLUXO DE INFORMAÇÕES Terceira parte do Módulo de E/S: Algumas interfaces se conectam a apenas um dispositivo, enquanto outras a várias. Ex: IDE permite conexão a duas unidades de disco. SCSI pode controlar até 8 dispositivos periféricos.
  13. 13. FLUXO DE INFORMAÇÕES Linhas de comunicação Entre o módulo e o dispositivo. Módulo  Dispositivo: informação do estado, solicitação de leitura/escrita. Dispositivo  Módulo: estado pronto ou ocupado.
  14. 14. FLUXO DE INFORMAÇÕES Linhas de conexão Entre o barramento e o módulo.
  15. 15. FLUXO DE INFORMAÇÕES Para executar as suas funções, o módulo de E/S executa múltiplas tarefas:  Compatibilização do Fluxo • Controlar e sincronizar o fluxo de dados entre o barramento e o periférico; • Servir de memória auxiliar para o trânsito das informações entre os componentes
  16. 16. FLUXO DE INFORMAÇÕES  Controle • Realizar a comunicação com o processador – interpretando suas instruções/sinais de controle para acesso físico ao periférico • Realizar algum tipo de detecção e correção de erros durante as transmissões • O módulo de E/S se comunica com o processador via barramento • O módulo de E/S se comunica com o periférico através de várias ações previamente programadas
  17. 17. FLUXO DE INFORMAÇÕES  Controle • Exemplo: Imprimindo um caractere Antes de enviar um caractere, o processador deve interrogar o módulo para verificar seu estado, que está armazenado em um registrador denominado REGISTRADOR DE ESTADO. Exemplo de interrogações: A impressora está ociosa? A impressora está ocupada? Etc. O registrador de estado armazena o estado do dispositivo em bits. Exemplo: 0 para ocioso e 1 para ocupado.
  18. 18. FLUXO DE INFORMAÇÕES  Controle • Exemplo: Imprimindo um caracter O caractere é enviado, pelo processador, apenas se a impressora estiver no estado ocioso. O caractere é então armazenado no REGISTADOR DE DADOS. O REGISTRADOR DE CONTROLE do módulo de E/S recebe também, neste momento, o tipo de operação que se deseja executar. No caso da impressora a operação é “enviar o caractere que está armazenado no registrador de dados para impressora”.
  19. 19. FLUXO DE INFORMAÇÕES  Controle • A sequência de execução da comunicação entre a impressora e o processador na verdade é denominada de PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO.
  20. 20. TIPOS DE TRASMISSÃO  Dividida em três categorias: • Comunicação máquina – ser humano: Transmitem e recebem informações inteligíveis para o ser humano, sendo adequados ao estabelecimento de comunicação com o usuário. Ex: Impressora, vídeos, teclados, etc. • Comunicação máquina – máquina: Transmitem e recebem informações inteligíveis para a máquina, sendo adequados para a comunicação máquina a máquina (ou internamente a uma máquina). Ex: discos magnéticos, sensores, etc.
  21. 21. TIPOS DE TRASMISSÃO  Dividida em três categorias: • Comunicação remota: Transmitem e recebem de e para outros dispositivos remotamente instalados. Ex: modens, regeneradores digitais em redes de comunicação de dados, etc.
  22. 22. TIPOS DE TRASMISSÃO  Dividida em dois tipos: • SERIAL A informação é recebida e transmitida bit a bit, um em seguida ao outro • PARALELA A informação é recebida e transmitida em grupos de bits – um grupo de bits é transmitido simultaneamente de cada vez.
  23. 23. TRASMISSÃO SERIAL • O dispositivo é conectado ao módulo por uma única linha de transmissão. • O módulo pode ser conectado ao processador/memória principal através de barramento com várias linhas. • Antigamente a transmissão serial era mais lenta que a paralela, hoje o quadro é o inverso. • Transmissor e receptor devem estar sincronizados bit a bit; • Os bits são transmitidos, pelo transmissor, sempre na mesma velocidade, fazendo com que os bits tenham a mesma duração no tempo
  24. 24. TRASMISSÃO SERIAL • Transmissor e receptor devem trabalhar na mesma velocidade. • O receptor dever saber quando um bit começa e a duração do bit. • Exemplo: – A cada 1ms o transmissor envia um bit. Isso significa que a cada 1ms o receptor deve descobrir o nível de tensão que está na linha de comunicação. – Nível de tensão baixo= 0 bit e nível de tensão alto = 1 bit;
  25. 25. TRASMISSÃO SERIAL • É preciso definir quando a informação, um caractere, por exemplo, começa e termina, isto é, onde começa e termina o grupo de bits que compões aquele caractere. • Para aumentar a confiabilidade do processo, o receptor tenta descobrir qual o bit que está sendo transmitido no instante em que o bit está na metade de sua duração, evitando possíveis erros.
  26. 26. TRASMISSÃO SERIAL
  27. 27. TRASMISSÃO PARALELA • Um grupo de bits é transmitido de cada vez, cada um sendo enviado por uma linha de transmissão separada • Mais utilizado para a transmissão interna no sistema (barramentos) e periféricos de curta distância (impressoras) • Custo da transmissão paralela é maior • Usa uma linha de transmissão para cada bit • Quanto maior a distância, maior o comprimento da conexão
  28. 28. TRASMISSÃO PARALELA CENTRONICS • Padrão muito utilizado para conexão de impressoras • Define um conjunto de sinais que fluem pelas linhas de conexão • Estabelece o formato e a quantidade de pontos que devem existir no conector associado
  29. 29. TRASMISSÃO PARALELA SCSI (Small Computer System Interface) • Controla dispositivos com elevado volume e velocidade de transmissão • Em transmissão paralelas não pode haver atrasos nos sinas que estão sendo transmitidos pelas linhas de transmissão, os dados devem ser enviados e devem chegar juntos • Esse fator faz com que a transmissão paralela não seja tão rápida quanto se imagina
  30. 30. TRASMISSÃO PARALELA SCSI (Small Computer System Interface) • Pode ocorrer que os bits de uma transmissão não cheguem ao destino exatamente no mesmo instante, isso ocorre devido a ligeiras diferenças nos cabos que constituem os canais; • Conforme a velocidade aumenta, esse problema torna-se mais grave. Na transmissão serial esse problema não existe, o que é uma grande vantagem.
  31. 31. OPERAÇÕES DE E/S • O processador tem que indicar o endereço correspondente ao periférico desejado no momento de enviar/receber dados; • Endereço da porta de E/S: É o endereço do periférico conectado ao sistema computacional; • O acesso do processador a um periférico é obtido através do barramento do sistema e do módulo respectivo; • A comunicação então ocorre por um dos três métodos:
  32. 32. OPERAÇÕES DE E/S Entrada/Saída por programa • O processador é utilizado intensamente para realização de uma operação de E/S; • O processador questiona, o tempo todo, se um determinado dispositivo está pronto; • Enquanto o dispositivo estiver ocupado, o processador continua questionando; • Quando o dispositivo estiver pronto, o processador comanda a operação de escrita ou leitura até o final.
  33. 33. OPERAÇÕES DE E/S Entrada/Saída por programa Desvantagem: • Desperdício de uso do processador, ele poderia estar executando atividades mais importantes que ficar monitorando os dispositivos.
  34. 34. OPERAÇÕES DE E/S Entrada/Saída com Emprego de Interrupção • O processador emite a instrução de E/S para o módulo; • Se o processador não obtiver uma resposta imediata ele desvia-se para realizar outra atividade, suspendendo a execução do programa que necessita da E/S • Quando o módulo está finalmente pronto para a comunicação, ele avisa o processador pelo sinal de interrupção;
  35. 35. OPERAÇÕES DE E/S Entrada/Saída com Emprego de Interrupção • Assim o módulo de E/S interrompe, de fato, o que o processador está fazendo para ganhar a sua “atenção”; • O processador retoma então a atividade suspensa anteriormente;
  36. 36. OPERAÇÕES DE E/S Entrada/Saída com Emprego de Interrupção INTERRUPÇÃO • Consiste em uma série de procedimentos que suspendem o funcionamento do processador, desviando sua atenção para outra atividade; • Quando esta outra atividade é concluída, o processador retorna à execução anterior, do ponto onde foi interrompido
  37. 37. OPERAÇÕES DE E/S Entrada/Saída com Emprego de Interrupção INTERRUPÇÃO • Existe duas classes de interrupções; – Internas ou de programas (traps ou exception) Ocorrem devido a algum tipo de evento gerado pela execução de alguma instrução; – Externas Sinal externo ao processador que o interrompe (e/s)
  38. 38. OPERAÇÕES DE E/S Entrada/Saída com Emprego de Interrupção Desvantagem: • Continua gastando tempo para executar o programa de E/S para fazer a transferência dos dados Vantagem: • Melhorou o desempenho em relação à entrada e saída por programa.
  39. 39. OPERAÇÕES DE E/S Acesso direto à memória • Melhor alternativa com o máximo de desempenho da CPU; • Transfere os dados entre um módulo de E/S para a memória principal; • O processador apenas solicita a transferência para o controlador de acesso direto à memória – DMA Controller; • Quando o DMA Controller termina ele emite um sinal de interrupção ao processador avisando que terminou.
  40. 40. TECLADO • Está na categoria máquina-usuário; • Contém mecanismos que reconhecem os símbolos da língua “dos humanos”; • O reconhecimento é feito pela interpretação do sinal elétrico de cada tecla ao ser pressionada; • Teclado se divide em três categorias – Teclados apenas numéricos: calculadoras de bolsa e de mesa; – Teclados para sistemas dedicados: controle remoto de televisão, aparelho de som, etc. – Teclado comum para uso geral: todas as teclas alfanuméricas contem de 80 a 125 teclas;
  41. 41. TECLADO • Uma tecla é uma chave que quando pressionada é ativa e inicia uma ação (ou várias) que deverão ser executadas pelos circuitos de controle do teclado; • Um teclado é composto por um circuito impresso e um microprocessador • Três tecnologia de fabricação de teclas: – Mecânicas – Capacitivas – Efeito-Hall
  42. 42. TECLADO TECLAS CAPACITIVAS • Funciona na base da variação de capacitância do acoplamento entre duas placas metálicas; • A variação ocorre quando uma tecla é pressionada; • Tem baixo custo de fabricação; • Tamanho pequeno; • Não possui contatos mecânicos que oxidam com o tempo
  43. 43. TECLADO Funcionamento de um teclado • Detectar o pressionamento de uma tecla: um processador faz a varredura para detectar o pressionamento de tecla. • Confirmação do pressionamento: o processador repete várias vezes a varredura sobre a tecla referida para confirmar seu pressionamento; • Geração do código e identificação: um circuito codificador de linhas e colunas gera um código binário referente à tecla pressionada, identificando.
  44. 44. TECLADO Funcionamento de um teclado • O processador e o processador do teclado trocam sinais (solicitação do uso do barramento) e o código de varredura é enviada para a MP. • Na MP o código é interpretado por um programa de E/S, BIOS (sistema básico de entrada e saída)
  45. 45. TECLADO Funcionamento de um teclado • O BIOS realiza detalhada verificação do código: – Verifica se a tecla foi pressionada sozinha ou em conjunto (apenas a letra A ou então CTRL+ALT+DEL); – Verifica se uma tecla foi acionada anteriormente (caps lock , num lock, scroll lock); – Coloca o código ASCII correspondente na área de memória apropriada; – Assim o valor pode ser utilizado pela aplicação em que o usuário estava trabalhando no momento em que pressionou a tecla
  46. 46. TECLADO Vantagem – Configuração das teclas de atalho: cada desenvolvedor pode definir qual será a tecla de atalho para as funcionalidades do programa; Questões ergonômicas: – O teclado, em seu funcionamento, quantidade e disposição das teclas, mudou pouco ao longo dos anos – Entretanto, vem evoluindo na questão ergonômica e no design do produto; – Padrão QWERTY que é o mesmo padrão das máquinas de escrever
  47. 47. MONITOR • Dispositivo que permite aos seres humanos identificar uma informação. É um elemento de exibição de informações • Os primeiros monitores na verdade era painéis de luzes que representam a forma binária do computador;
  48. 48. MONITOR • Classificação dos vídeos quanto à tecnologia: – CRT: Cathode-Ray tube (válvula de raios catódicos – LED: Light Emitting Diodes (Diodos Emissor de Luz) – LCD: Liquid-Crystal Display (Vídeo de Cristal Líquido) – PDP: Plasma Display Panel (Vídeo de Plasma)
  49. 49. Técnico em Informática Organização de Computadores Aula 8 – Componentes de um computador Prof. Vitor Hugo Melo Araújo

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