Barramento

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Barramento

  1. 1. Centro de Ensino Superior de Maceió - CESMAC Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas – FACET Curso de Análise de Sistemas Barramento Wendhel Washington Santos Moura
  2. 2. Barramento Os principais componentes de um computador são: Processador;  Memória;  Dispositivo 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.
  3. 3. Barramento Arquitetura de barramento tradicional
  4. 4. Barramento Informações trocadas por cada módulo
  5. 5. Barramento Os principais componentes de um computador são: 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.  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.
  6. 6. Barramento Os principais componentes de um computador são: 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.
  7. 7. Barramento 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 de um módulo de E/S.
  8. 8. Barramento O barramento deve permitir os seguintes fluxos de transferências de informações:  processador para E/S: dados são enviados para um dispositivo de E/S.  transferência entre um dispositivo de E/S e memória: DMA.
  9. 9. Barramento 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.
  10. 10. Barramento Interconexão de Barramentos 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.
  11. 11. Barramento 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.
  12. 12. Barramento Estrutura dos Barramentos Esquema de interconexão de barramentos
  13. 13. Barramento Estrutura dos Barramentos O barramento de dados é 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.
  14. 14. Barramento Estrutura dos Barramentos O barramento de endereços é 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. 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).
  15. 15. Barramento Estrutura dos Barramentos As linhas de controle são 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).
  16. 16. Barramento Estrutura 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.
  17. 17. Barramento Projeto de Barramentos Podemos definir alguns elementos que são comuns aos barramentos apesar da diversidade de fabricantes e implementações do mesmo.  Tipos de Barramentos: em relação as linhas que formam um barramento podemos dizer que elas podem ser: dedicadas ou multiplexadas.  Linhas Dedicadas: tem uma funcionalidade fixa ou está associada a um subconjunto de componentes físicos de um computador. Exemplo: linhas específicas para dados, para endereços e para sinais de controles.
  18. 18. Barramento Projeto de Barramentos  Tipos de Barramentos  Linhas Multiplexadas: permite a utilização de uma mesma linha do barramento para diferentes propósitos. Um esquema muito utilizado é a multiplexação de tempo, onde transmissão de dados e endereços alternam o uso do barramento durante intervalos de tempos.
  19. 19. Barramento Projeto de Barramentos  Métodos de Arbitração: mecanismos de arbitração do uso do barramento são necessários para controlar seu uso já que vários componentes podem compartilhar um mesmo canal de comunicação. Os métodos utilizados para este controle são classificados em: centralizados e distribuídos.  Centralizados: existe um controlador de barramento (dispositivo físico que pode ser independente ou até mesmo implementado pelo próprio processador) responsável por permitir a cada componente fazer uso do mesmo por um determinado período de tempo.
  20. 20. Barramento Projeto de Barramentos  Métodos de Arbitração  Distribuídos: cada módulo do sistema contém uma lógica de controle de acesso ao barramento e com isso, deve existir uma decisão conjunta entre os componentes para controlar o uso do barramento.
  21. 21. Barramento Projeto de Barramentos  Temporização: faz referência ao modo como as operações/eventos acontecem no barramento. Basicamente, temos um esquema de transmissão síncrona e outro assincrona. Assíncrona: a ocorrência de um evento no barramento depende da ocorrência de outro evento anterior.
  22. 22. Barramento Projeto de Barramentos  Temporização Síncrona: a ocorrência dos eventos é determinada por um relógio (clock) que tem seu sinal transmitido por uma linha específica do barramento. Este relógio é caracterizado por uma seqüência de 0s e 1s que se alternam em intervalos de tempo de mesma duração. Conhecemos como ciclo de relógio ou ciclo de barramento uma transmissão de um 1 e de um 0. Desse modo, todos os eventos que acontecem no barramento devem, obrigatoriamente, começar no início do ciclo do relógio. Além disso, a maioria dos eventos duram exatamente o tamanho de um ciclo de barramento.
  23. 23. Bibliografia  STALLING, W. Arquitetura e Organizações de Computadores, 5ª Edição, Prentice Hall, São Paulo, 2002.

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