F oc aula_03a
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Estrutura interna do computador
OC_Aula_03
. Física (Hardware)= Equipamento
. Lógica (Software) = Programas
. Interconexão = Ligação
. Dados = Comunicação
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Organização de Computadores
dispositivos de entrada e saída a comunicação do usuário com o computador a comunicação do computador com o meio ambiente (dispositivos externos a serem monitorados ou controlados) armazenamento (gravação) de dados.
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Organização de ComputadoresOrganização dos Sistemas Computacionais
Computador Pessoal Moderno
EntradaProcessamento
ArmazenamentoSadaí
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Organização de Computadores
Entrada/SaidaENTRADA: teclado, mouses, scanners, leitoras óticas, leitoras de cartões magnéticos, câmeras de vídeo, microfones, sensores, transdutores,etc SAÍDA: impressoras, monitores de vídeo, plotters, atuadores, chaves, etcI/O(E/S) Armazenamento: Discos, fitas
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Organização de Computadores
ImpressorasMatricialPlotterJato de Tinta (cores e ceras)Laser
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Organização de ComputadoresOrganização dos Sistemas Computacionais
Estrutura Interna do Computador Unidade de processamento central (CPU)
Local onde realmente ocorre o processamento dos dados
Memória principalLocal onde o programa e os dados ficam temporariamente
armazenados à disposição do processador
Entrada/Saída (I/O)Dispositivos de comunicação do usuário para a máquina, e
desta para o usuário
InterconexõesOferece a ligação entre os diferentes dispositivos que querem
se comunicar
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Organização de Computadores
Entrada/SaidaInterface Interna
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Organização de Computadores
TransmissaoSimplex
Duplex
Full Duplex
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Organização de Computadores
Formas de Comunicação Comunicação SerialOs byte são desmontados, serializados e transferidos bit a bit por um único par condutor.Na outra extremidade os bytes são novamente montado byte a byte.
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Organização de Computadores
Formas de ComunicaçãoCOMUNICAÇÃO EM PARALELO Grupos de bits são transferidos simultaneamente bytes a bytes, através de diversas linhas condutorasA taxa de transferência("throughput") é alta
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Organização de Computadores
TABELA COMPARATIVACusto: Paralelo maior = Serial menorDistancia: Paralelo Curta = Serial S/limiteThroughput :Paralelo Alto = Serial baixo
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Organização de ComputadoresOrganização dos Sistemas Computacionais
Estrutura Interna do Computador
Sistema de Interconexão
CPUMemóriaPrincipal
E/S
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Organização de ComputadoresOrganização dos Sistemas Computacionais
Estrutura Interna do Computador Unidade de processamento central (CPU)
controla as operações do computador e realiza as funções de processamento das informações (processador)
Sistema de Interconexã
o
CPUMemóriaPrincipal
E/S
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Organização de ComputadoresOrganização dos Sistemas Computacionais
Estrutura Interna do Computador Memória principal
armazena os programas e os dados. É volátil e tem capacidade limitada
Sistema de Interconexã
o
CPUMemóriaPrincipal
E/S
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Organização de ComputadoresOrganização dos Sistemas Computacionais
Estrutura Interna do Computador Entrada/Saída (I/O)
realiza a transferência de informações entre o computador e o ambiente externovários dispositivos fazem diferentes operações
Sistema de Interconexã
o
CPUMemóriaPrincipal
E/S
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Organização de ComputadoresOrganização dos Sistemas Computacionais
Estrutura Interna do Computador Interconexões
mecanismos de troca de informações entre a CPU, a memória principal e os dispositivos de entrada/saída
Sistema de Interconexão
CPUMemóriaPrincipal
E/S
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Organização de Computadores
Estrutura Interna da memória
Interconexão Interna
UALUnidade de
Controle
Registradores
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Organização de Computadores
DIAGRAMA DE BLOCOS DE UM COMPUTADOR
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Organização de ComputadoresOrganização da Unidade de Processamento Central
ACC
REGs
Unidade de Controle
Barramento Interno
ULA
Bar
ram
ent
o d
e C
ontr
ole
Unidade Central de Processamento – UCP (em inglês, Central Processing Unity - CPU)
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Organização de ComputadoresOrganização da Unidade de Processamento Central
UAL - Unidade Aritmética e Lógica execução das instruções
Unidade de Controle (UC)busca, interpretação e controle de execução das instruçõescontrole dos demais componentes do computador
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Organização de ComputadoresOrganização da Unidade de Processamento Central
Diagrama funcional
U
nid
ade
de
Con
trol
e
Barram. de Endereços
Barram. de Dados
ACC
REGs
Bar
ram
ento
In
tern
o
ULA
Barramento de Controle
UC
Decodificador de Instruções
IR
REM
RDM
Clock
Memória Principal
PC
PC – Contador de Instruções (Program Counter)
IR – Registrador de Instrução(Instruction Register)
ACC – Acumulador (Accumulator)
REGs – RegistradoresRDM – Registrador de Dados
da MemóriaREM – Registrador de
Endereços de MemóriaUC – Unidade de Controle
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Organização de ComputadoresOrganização da Unidade de Processamento Central
PC - Contador de Instruções (Program Counter)armazena o endereço da próxima instrução a ser executada - tem sempre o mesmo tamanho do REM.
IR - Registrador de Instrução (IR - Instruction Register)armazena a instrução a ser executada.
ACC - Acumulador (Accumulator)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.
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Organização de Computadores
U
nida
de d
e C
ontr
ole
Barram. de Endereços
Barram. de Dados
Organização da Unidade de Processamento Central
Diagrama funcional
ACC
REGs
Bar
ram
ento
In
tern
o
ULA
Barramento de Controle
UC
Decodificador de Instruções
IR
REM
RDM
Clock
Memória Principal
PC
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Organização de Computadores
Execução de um programaO processador busca uma instrução de cada vez da memória e a executa. Algumas instruções requerem várias operações.O processamento de uma instrução é chamado de ciclo de instrução ou de execução (execute cycle).O processo de busca de instruções na memória é chamado de ciclo de busca (fetch cycle).
Início
Busca da Instrução
Execução da Instrução
Parada
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Organização de ComputadoresO que acontece em 1 ciclo de Clock
Valores lógicos são movidos de um conjunto de registradores através de fios e portas lógicas para um outro conjunto de registradores.
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Organização de Computadores
Transferências de Registradores Busca da Instrução (Instruction Fetch)
Instrução = MEM [PC]; PC <= PC + 1
Decodificação e Busca dos Operandos (Decode & Reg. Operand Fetch)
A = REG[rs]; B = REG[rt]; I = imm11(inst)
Execução (Execute)resultados aritméticos, soma de endereços, comparação
Memóriaload, store
Write-register
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Organização de Computadores
F I M