Função do Computador / Interconexão do Computador

Componentes do Computador

Estruturas de Interconexão

Função do Computador

Interconexão de Barramento

Interconexão Ponto-a-Ponto

Arquitetura de Von Newmann

Dados/Intruções armazenados em única memória de leitura e escrita

A Programação do Computador (Possibilidade 1)

A Programação do Computador (Possibilidade 2)

Execução em padrão sequencial de uma instrução para a seguinte

Conteúdo da memória endereçavel pela localização (desconsidera o tipo de dado)

Interconexão entre componentes para armazenar dados binários e realizar operações lógicas/aritméticas

Cada cálculo exige uma configuração lógica específica

Componentes interligados = "programa" na forma de hardware

Unidades podem ter comportamento alterado dependendo de sinais de controle aplicados

Hardware não é religado para novos programas, o programador dá novos sinais de controle

Programa

Sequência de etapas

Cada etapa = uma operação artimética/lógica

Cada etapa = conjunto diferente de sinais de controle

Software: Sequência de códigos que geram sinais de controle quando interpretadas

Unidade Central de Processamento

Unidade de Controle

Unidade Lógica e Aritmética

Componentes Entrada/saída

Entram com dados e instruções no sistema, além de sair com resultados

Memória Principal

Armazena temporariamente códigos e resultados

Processo básico

Módulos básicos do Computador

Memória

Entrada/Saída

Processador

Módulos do Computador

Conexão de Memória

Recebe e envia dados

Recebe endereços

Recebe sinais de controle (leitura,escrita,temporização)

Conexão de E/S

Saída

Entrada

Recebe dados do computador

Envia dados a periféricos

Conexão da CPU

Recebe dados de periféricos

Envia dados ao computador

Recebe endereços do computador

Escreve dados após processamento

Envia sinais de controle

Lê instruções e dados

Recebe e atua em interrupções

Mais usada atualmente

restrições elétricas encontradas com aumento da frequencia em barramentos muito largos

Vantagens

Maior taxa de dados (velocidade)

Melhor escalabilidade

Baixa latência

Barramento

Somente um dispositivo por vez pode transmitir com sucesso

Transmissão feita em sinais de 0 e 1

Caminho de comunicação que conecta dispositivos

Várias linhas juntas formam um barramento paralelo

Barramento de Sistema: conecta CPU, memória e E/S

Barramento de Dados

Parâmetros que afetam conexão: Largura e Frequência

Aumentar largura de banda

Transporta dados

Maior frequência do barramento

Mais bits no barramento

Barramento de Endereço

Identifica origem ou destino dos dados

Largura determina capacidade máxima de memória no sistema

Linhas de endereço também endereçam portas de E/S

Barramento de controle

Controlar acesso e uso das linhas de dados e endereço

Operação do barramento

Envio de dados

Requisitar dados

Transferir dados

Obter uso do barramento

Obter uso do barremento

Transferir requisição ao outro módulo(linhas de controle)

Esperar o segundo módulo enviar os dados

Tipo de barramento

Multiplexado

Dedicado

Linhas separadas para dados e endereços

Linhas compartillhadas

Linha de controle váidas de endereço ou dados

Vantagem: menos linhas

Desvantagens: Controle mais complexo e desempenho máximo

Método de arbitração

Centralizada

Distribuída

Árbitro de barramento aloca tempo

Módulo separado ou parte do processador

Não existe controlador central

Cada módulo contém lógica de controle de acesso

Módulos atuam juntos para compartilhar barramento

Temporização

Coordenação de eventos no barramento

Assíncrona

Síncrona

Sincronismo na borda inicial

Barramento de controle inclui linha de clock

Eventos determinados por sinais de clock

Único ciclo para um evento

Flexível porém complexa de implementar

Pode-se misturar dispositivos lentos e rápidos

A ocorrência de um evento depende da ocorrência do evento anterior

Largura do Barramento

Impacta desempenho do sistema e a capacidade de memória endereçável

+trilhas = +custo

Tipo de Transferência de dados

Leitura-após-escrita

Transferência de dados em blocos

Leitura-modificação-escrita

Multiplexado(endereço e dados)

Leitura(escravo=>mestre)

Escrita(mestre => escravo)

Execução de um programa

Execução da instrução(ciclo de execução)

Busca de instruções(ciclo de busca/fetch)

Ciclo de Busca (Fetch)

Contador de Programa mantém endereço da próxima instrução

Processador busca instrução do local de memória apontado pelo PC

Incrementar PC

Instrução carregada no Registrador de Instrução

Processador interpreta instrução e realiza ações

Ciclo de Execução

Controle

Processador de dados

E/S do processador

Processador-memória

Combinação geral

Interrupções

E/S

Timer

Programa

Falha de hardware

Interrupções e Ciclo de interrupção

Suspende execução do programa atual

Interrupção de processo

Salva contexto

Define PC para endereço inicial da rotina de interrupções

Restaura contexto e continua programa interrompido

Múltiplas Interrupções

Controlador de linha gerará interrupção toda vez que unidade de dados chegar

Impressora gerará interrupção toda vez que completar uma operação

Técnicas para múltiplas interrupções

Desativar interrupções

Definir prioridades

Interrupções ficam pendentes e são verificadas após primeiras serem processadas

Processador ignora demais interrupções enquanto processa uma

Interrupções tratadas em sequência enquanto ocorrem

Interrupções de baixa prioridade podem ser interrompidas pelas de alta prioridade

Processamento de alta prioridade termina, processador volta a interrupção anterior