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ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES (AOC (Arquitetura (Interessa ao…
ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
AOC
Arquitetura
Interessa ao programador
Organização
Aspectos técnicos do computador. corresponde as unidades operacionais (UCP, unidades de memoria, barramentos, sinais de controle, etc)
ULA ou ALU
Realização de operações aritméticas simples
ISA
Interface entre software e hardware
Arquiteturas famosas de computadores
Von Neumman
Divida em 4 partes
Registradores
ULA
Operações aritmetricas
Unidade de controle
Executa as funções
Memoria principal
A memoria armazena tanto os dados quanto as instruções de execução dos programas
Gargalo de Von Neumman
Limitação da taxa de transferência entre a CPU e a memória
Ocorre porque existe apenas um caminho para a transmissão dos dados
Ciclo de Von Neumman
Busca
Executa
Decodifica
Características
Separação da Unidade Aritmética e de Controle
Utilização de barramentos e registradores
Conceito de programa armazenado
Hardware de entrada e saída (I/O)
Harvard
Possui barramentos separados
O processador pode ler uma instrução enquanto executa outra
Um barramento para instruções e outro para dados
Taxonomia de Flynn
SISD( (Single Instruction Single Data)
Computador serial
Computador com uma unica CPU
SIMD (Single Instruction Multiple Data)
GPU
MISD (Multiple Instruction Single Data)
Criptografia
Não aplicavel
Computação quantica
MIMD (Multiple Instruction Multiple Data)
Supercomputadores
Analise de desempenho
Termos importantes
Tempo de resposta (Latência)
Tempo entre o inicio e o termino da execução
Diminuir o tempo de resposta quase sempre
melhora a vazão
Desempenho é definido como o inverso
do tempo de execução
Throughput (Vazão)
Tarefas completadas por unidade de tempo
Clock
Quantidade de instruções por segundo
1 Hz. = 1 ciclo/s)
Métricas utilizadas
Ciclos de clock
Tempo de ciclo
Instruções por programa (CPI)
Média dos ciclos de clock por instrução
CPI (Ciclos de clock por instrução)
Número de ciclos gastos por cada instrução
O desempenho de uma maquina depende de vários fatores
Memoria
Tempo do cliclo do clock
Quantidade de cliclos gasto por intrução
Frequência do clock
Tempo de execução
Tempo decorrido
Tempo de CPU gasto no SO realizando as tarefas a
pedido do programa
Tempo de CPU
Não conta E/S ou tempo consumido rodando outros programas
Significa o tempo que a CPU consome computando
Conceitos basicos
Memoria
Conjunto de posições / locações endereçaveis
Palavras
unidade básica de transferência
entre a UCP e a memória.
Palavras são localizadas atraves de um endereço
Contem dados e instruções
Uma memória com 2^M palavras necessita de M
bits de endereço
Registradores
Memoria interna da UCP
Dedicada e de uso geral
Barramento
Via de comunicação
Trafego do barramento
é enviado o endereço da instrução, a instrução é lida
são enviados os endereços dos operandos
são enviados e retornam os operandos
Para eliminar gargalo
manter informações na CPU
diminuir tamanho em bits das informações transferidas
Inclusão de registradores
Tipos de barramentos
Dados
Endereço
Controle