Material de hardware - SI 2012
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O documento descreve as principais funções e componentes de um computador, incluindo processamento de dados, armazenamento e movimentação de dados. Apresenta a máquina de von Neumann como modelo de arquitetura de computadores modernos, com unidades de controle, aritmética e memória separadas. Explica o ciclo de busca e execução de instruções durante a execução de um programa.
Material de hardware - SI 2012
- 1. Funções de um computador • Processamento de dados • Armazenamento de dados • Movimentação de dados • Controle
- 2. A Máquina de von Neumann Unidade Lógica e Aritmética Memória Equipamentos Principal de entrada e saída Unidade de Controle
- 3. • O programa passa a ser armazenado na memória do computador juntamente com os dados. • As tarefas de controle e de operações aritméticas são separadas. • Cria a base da estrutura dos computadores modernos usados até hoje. • A proposta foi implementada com a construção do computador IAS no Instituto de Princeton em 1952.
- 4. I/O controle armazenamento processamento
- 5. I/O Comunicação entre os periféricos controle armazenamento processamento
- 6. I/O Armazenamento de dados controle armazenamento processamento
- 7. I/O Processamento de dados armazenados controle armazenamento processamento
- 8. I/O Processamento de dados armazenados e externos controle armazenamento processamento
- 9. Estrutura Computacional (Global) • Centro de armazenagem • Centro de processamento • Linhas de comunicação • Periféricos
- 10. Periféricos Linhas de comunicação Computador
- 11. Estrutura Computacional (Interno) • Unidade de processamento central (CPU): controla as operações do computador e realiza as funções de processamento das informações. Geralmente identificado como o processador. • Memória principal: armazena as informações • I/O: realiza a transferência de informações entre o interior e o exterior • Interconexões: mecanismos de troca de informações entre a CPU a memória principal e o I/O
- 12. Computador I/O Sistema de Interconexão Memória CPU principal
- 13. Estrutura de uma CPU • Unidades de Controle: responsável pelo controle da CPU • Unidade aritmética e lógica (ALU): realiza as operações de processamento • Registradores: possibilita a armazenagem interna na CPU • Interconexões: realiza a comunicação entre as unidades da CPU
- 14. CPU Registradores Interconexão interna Unidade de ALU controle
- 15. O 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).
- 16. Execução de um programa: início Ciclo Busca da instrução de busca Execução da instrução Ciclo de instrução parada
- 17. Componentes de um computador PC MAR instruções IR MBR memória instruções instruções dados I/O AR dados dados I/O BR CPU PC - program counter IR - instruction register MAR - memory address register MBR - memory buffer register I/O AR - I/O address register buffers I/O BR - I/O buffer register I/O
- 18. PC MAR instruções IR MBR memória instruções instruções dados I/O AR dados dados I/O BR CPU No inícioações: ciclo de instrução, Tipos de de um o processador armazenadainstrução Aprocessador - memória ou vice- • instrução é busca uma em IR. nainstrução é interpretada o valor A memória e incrementa e a versa armazenado emI/O ou vice-versa ação é realizada.PC. • processador - • processamento de dados buffers • controle (mudança na I/O seqüência de execução)
- 19. Exemplo: Execução de um programa que soma dois números armazenados em duas posições da memória e armazena o resultado na segunda posição. São necessários três ciclos de busca e três de execução.
- 20. PC memória 302 301 300 300 301 302 940 941 IR AC 1940 5941 2941 0003 0005 0002 2941 5941 1940 0005 0003 Notação hexadecimal: CPU 0000=0 1000=8 0001=1 1001=9 0 3 16 0010=2 1010=A opcode endereço 0011=3 1011=B 0100=4 1100=C magnitude 0101=5 1101=D 0110=6 1110=E Instruções Instruções:em hexa: 0111=7 1111=F 1 - Load AC from Memory 0001 - Load AC from Memory 2 - Store AC to Memory 0010 - Store AC to Memory 1940 = 0001100101000000 5 - Add AC from Memory 0101 - Add AC from Memory
- 21. Interrupções: São mecanismos que possibilitam que outros módulos, tais como unidades de I/O ou de memória, possam interromper a seqüência de eventos sendo executada pelo processador, de forma a melhorar o desempenho.
- 22. Execução de um programa que realiza chamadas de escrita intercaladas com processamento 1 - seqüência de instruções início Programa de I/O não envolve I/O 1 2 - seqüência de instruções Comando de I/O não envolve I/O escrita fim 3 - seqüência de instruções não envolve I/O 2 escrita 3 processador em espera escrita processador em espera
- 23. Execução de um programa: início Ciclo Busca da instrução de busca Execução da instrução Ciclo de instrução Verificação da ocorrência de interrupções. interrupção interrupção Programa suspenso. habilitada desabilitada Ciclo de interrupção parada