View
457
Download
11
Category
Preview:
Citation preview
Luís Oliveira Nº7 11PA2
1
Sistemas Digitais e arquitectura de computadores
Luís Oliveira Nº7 11PA2
2
Índice Introdução ..................................................................................................................................... 3
PARTE I .......................................................................................................................................... 4
Apresentação geral da evolução do hardware, organização multinível das arquiteturas modernas
e o esquema de Von Newmann; .......................................................................................................... 4
Maquina Multinível ................................................................................................................... 5
A utilidade de máquinas com multinível tem como o objectivo aproximar os seres humanos
da máquina e quantas mais camadas tiver uma arquitectura, mais próxima da linguagem
humana estará a linguagem de alto nível da máquina. ............................................................ 5
Evolução de equipamentos informáticos .................................................................................. 9
Esquema de Von Neumman .................................................................................................... 10
Funcionamento ................................................................................................................... 11
Evolução dos Processadores ................................................................................................... 13
Parte II ......................................................................................................................................... 14
Dispositivos de Entrada/Saída e Armazenamento .................................................................. 15
Dipositivos de Entrada ........................................................................................................ 15
Dispositivos de Saída ........................................................................................................... 15
Dispositivos de Entrada/Saída (Mistos) .............................................................................. 16
Dispositivos de Armazenamento......................................................................................... 16
Parte III ........................................................................................................................................ 18
Evolução histórica das memórias ............................................................................................ 19
Como funciona as memorias ................................................................................................... 20
Parte IV ........................................................................................................................................ 22
Barramentos e interface ......................................................................................................... 23
Barramento do Processador ............................................................................................. 23
Barramento de Cache ........................................................................................................ 23
Barramento de Memória ................................................................................................... 23
Barramento de Entrada e Saída ........................................................................................ 24
Barramento de Dados ........................................................................................................ 24
Conclusão .................................................................................................................................... 25
Bibliografia .................................................................................................................................. 26
Luís Oliveira Nº7 11PA2
3
Introdução
O objectivo deste trabalhado é aprofundar os
conhecimentos dos componentes de hardware que
constituem um computador, para desenvolver este
trabalho baseie me nos tópicos que a professora
definiu para os quais são pretendidos serem feitos
através de informação obtida na Internet e pelo meu
conhecimento na área.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
4
PARTE I
Apresentação geral da evolução do hardware,
organização multinível das arquiteturas modernas e
o esquema de Von Newmann;
Luís Oliveira Nº7 11PA2
5
Maquina Multinível
A utilidade de máquinas com multinível tem como o objectivo
aproximar os seres humanos da máquina e quantas mais camadas tiver
uma arquitectura, mais próxima da linguagem humana estará a
linguagem de alto nível da máquina.
Existem 5 niveles
Nível 0: Lógica Digital
Foi desenvolvido por:
Engenheiros electrónicos e
computação
O que faz:
São determinados os componentes
electrónicos dos circuitos que vão
compor as portas lógicas e demais
circuitos digitais.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
6
Nível 1: Micro Arquitectura
Foi desenvolvido por:
Engenheiros e desenhadores de hardware.
O que faz:
Os circuitos são usados para compor as
implementações práticas de todas as
funções e mapeamentos usados na teoria
dos circuitos digitais.
Nível 2: Conjuntos de Instruções
Foi desenvolvido por:
Desenhadores de hardware,
profissionais ligados a engenharia e a
área de software.
O que faz:
Define-se o conjunto de instruções que
determinado CPU é capaz de
reconhecer, define-se também que tipo
de trabalho determinado computador e
capaz de realizar.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
7
Nível 3: Sistema Operativo
Foi desenvolvido por:
Equipas de programadores de
software.
O que faz:
É criado o Sistema Operativo do
computador, que torna capaz de
controlar todo o funcionamento do
sistema, tanto ao nível de software,
quanto ao nível de hardware.
Nível 4: Linguagem Montagem
Foi desenvolvido por:
Programadores
O que faz:
Tem-se a linguagem de montagem
para o programador ter acesso a
funcionalidades do computador que
não seriam permitidas pelas
chamadas linguagens de
programação de alto nível.
São programações necessárias para
serem executadas directamente no
hardware ou mais intimamente com
o sistema operativo.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
8
Nível 5: Linguagem de Alto Nível
Foi desenvolvido por:
Programadores de linguagens de alto
nível.
O que faz:
Desenvolvem-se aplicações específicas, de
modo a facilitar a execução das mesmas.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
9
Evolução de equipamentos informáticos
Os existiram 4 gerações de equipamentos de computadores:
Tornando os computadores espaçosos e complicados:
Luís Oliveira Nº7 11PA2
10
Esquema de Von Neumman
Jonh Von Neumman foi um matemático
húngaro, naturalizado norte-americano,
aos 40 anos do século XX, propôs um
padrão de arquitectura de computadores
que ainda hoje é seguido.
Esquema de Von Neumman
Luís Oliveira Nº7 11PA2
11
Funcionamento
A unidade de controlo:
“Sabe” onde está parte do programa, para onde vai a execução do
mesmo e o que fazer em casos de desvios.
Unidade lógico aritmética (ALU ou ULA) é:
Responsável por executar instruções juntamente com os dados de
entrada, contém uma (acumulador) ou algumas memórias especiais
(registadores).
Luís Oliveira Nº7 11PA2
12
Os dados processados pela ULA podem ser:
Armazenados directamente na memória principal do sistema ou Podem
ser enviados para um dispositivo de saída.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
13
Evolução dos Processadores
Depois do processador Intel Pentium IV aparece o Intel Pentium D,
Ao aparecer a tecnologia Multicore que funcionava com mais de um
núcleo ao mesmo tempo, assim, cada núcleo não precisava trabalhar
numa frequência tão alta. Se o esquema de escalonamento de tarefas
funcionasse de maneira eficiente, seria possível trabalhar com quase o
dobro do clock. Um processador dual-core de 1,5 GHz, por exemplo,
poderia ter um desempenho semelhante a uma CPU de núcleo único de 3
GHz.
Em 2006 é lançado o Intel Core Duo, Intel Core2 extrema quad-core e Intel
Core2 quad.
Em 2010, a Intel lançou três modelos de
processadores diferentes. Cada um possui um
foco, pois existem usuários com interesses
distintos: Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
14
Parte II
Dispositivos de entrada, saída e armazenamento: visão
geral dos periféricos existentes hoje o seu modo de
funcionamento e suas aplicações; Memórias
permanentes, tais como: discos, flashs e cartões de
memória;
Luís Oliveira Nº7 11PA2
15
Dispositivos de Entrada/Saída e Armazenamento
Dipositivos de Entrada
Os dispositivos de entrada permitem a comunicação no
sentido do utilizador para o computador onde o
utilizador pode controlar ou mesmo interagir com este.
Exemplos: Teclados, Ratos, Joysticks, Scanners,
Câmaras Digitais, Microfones, TouchPads e
Trackballs.
Como funciona:
Ao por o botão virão para o ON, o rato liga
um lazer que faz uma leitura da área, ou
seja ele regista os movimentos ou acções do
rato mando o sinal ao computador.
Dispositivos de Saída
Os dispositivos de saídas permitem a
comunicam no sentido do computador para
o utilizador.
Exemplos: Monitores, Placas Gráficas,
Impressoras, Projectores de Vídeo,
Plotters/impressoras, Altifalantes e
Auscultadores.
Como funciona:
Os auscultadores (ligados ao computador)
estao a receber sinais para os emitores de
som, esses sinas vem da placa de som instalada no computador.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
16
Dispositivos de Entrada/Saída (Mistos)
Os dispositivos de entrada/saída
permitem a comunicação em ambos os
sentidos do computador para o
utilizador e vice-versa.
Exemplos: Placas de Som, Dispositivos de
Ligação a Rede, Touch Screens, Placas de
captura de TV.
Como funciona:
Ao carregar o botão do comando, ele
emiti um sinal por infravermelhos que é
recebida pelo receptor de infravermelhos na televisão, esse receptor
manda sinal a placa de captura de TV, e ela manda o sinal para a televisão.
Dispositivos de Armazenamento
Os dispositivos de armazenamento permitem a
gravação de dados de forma permanente ou
semipermanente. Estes podem ser, de acordo com a
tecnologia utilizada, classificados como ópticos,
magnéticos e semicondutores.
Exemplos: Magnéticos: Disco Rígido e Bandas
Magnéticas.
Semicondutores: Cartões de memória e
Pen Drives.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
17
Como funciona:
O modo de armazenamento de um pendrive funciona por meio de elétrons. Quando os elétrons apresentam carga positiva são encarados pelo computador como o número 1 e quando perdem essa carga pelo número 0. É isso mesmo, o pendrive funciona com código binário assim como todos os programas de computador.
E esse código binário é inserido no pendrive através da porta usb do seu computador.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
18
Parte III
Evolução histórica das memórias; Memória: funcionamento das
memórias dos computadores atua, referência obrigatória à RAM,
ROM e memória flash;
Luís Oliveira Nº7 11PA2
19
Evolução histórica das memórias Primeiro foi criada a SWAP ou a cache de disco, pois era necessário ter
uma memória auxiliar para as memórias RAM para quando elas ficção
cheias. Mais tarde apareceram as SRAM e as DRAM e com isso
juntaram as 2 para criar uma
memoria com a velocidade da
SRAM e a qualidade da DRAM,
chamando- se cache que
aumenta o desempenho do
computador. O buffer é
parecido com a cache mas o
buffer só recebe dados.
Mais tarde decidiram
incorporar no processador uma
memoria cache interna, criando
assim também a externa.
De hoje em dia a SWAP age como uma segunda memoria.
A ROM foi criada para ser uma memória de apenas de leitura de dados
(BIOS) com as necessidades de alterar esses dados foram criados
vários “ROM’s” como por exemplo: PROM, EPROM, EEPROM, EAPROM
E com isso descobriram uma nova memória Flash pois essa memória
Flash permitia esses dados da ROM serem guardados no flash.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
20
Como funciona as memorias Dentro das memórias temos:
Registos: São capaz de armazenar bits também é o meio mais rápido e
mais caro de se armazenar um dado.
Tipos de memória:
Memória RAM: A memória RAM (Random
Access Memory) é a forma mais conhecida
de memória de computador. A memória
RAM é considerada de "acesso aleatório"
porque é possível aceder directamente
qualquer célula da memória basta conhecer
a linha e a coluna que cruzam essa célula.
Memória ROM: Memória apenas
de leitura(ROM), também conhecida
como firmware, é um circuito
integrado (chip) programado com
dados específicos, no momento de
sua construção. Circuitos
integrados de ROM não são usados
somente em computadores, mas em
muitos outros equipamentos electrónicos.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
21
Memória Flash: A memória electrónica adquire várias formas e serve
para vários propósitos. A memória flash é usada
para armazenamento rápido e fácil de dados em
equipamentos, como câmaras digitais
e videojogos. É mais usada como disco rígido que
como memória RAM. Na verdade, a memória
flash é considerada um dispositivo de
armazenamento de estado sólido. Estado sólido
significa que não há partes móveis (tudo é
electrónico, em vez de mecânico).
Memória Virtual: A memória virtual é uma parte comum na maioria
dos sistemas operacionais dos computadores pessoais. Ela traz um
grande benefício para os usuários a um preço bem acessível.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
22
Parte IV Barramentos e Interfaces: padrões de comunicação entre
dispositivos e entre periféricos;
Luís Oliveira Nº7 11PA2
23
Barramentos e interface Barramento é um conjunto de linhas de comunicação (fios elétricos
condutores em paralelo) que permitem a interligação entre
dispositivos de um sistema de computação.
Existem 5 barramentos:
Barramento do Processador
É utilizado pelo processador internamente e para envio de sinais para outros componentes do sistema computacional.
Actualmente, os barramentos dos processadores (os de transferência de dados) têm sido bastante aprimorados com o objectivo de maior velocidade de processamentos de dados.
Barramento de Cache
É o barramento dedicado para acesso à memória cache do computador. Memória estática de alto desempenho localizada próximo ao processador
Barramento de Memória
É o barramento responsável pela conexão da memória principal ao processador. É um barramento de alta velocidade que varia de micro para micro e actualmente gira em torno de 133 MHz a 4000 MHz, como nas memórias do tipo DDR3.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
24
Barramento de Entrada e Saída
É o barramento I/O (ou E/S), responsável pela comunicação das diversas interfaces e periféricos ligados à placa-mãe, possibilitando a instalação de novas placas, os mais conhecidos são: PCI, AGP e USB.
Permitem a conexão de dispositivos como:
Placa gráfica; Rede; Placa de Som; Mouse; Teclado; Modem; etc.
São exemplos de Barramentos de Entrada e Saída:
AGP; AMR; EISA; IrDA; ISA; MCA; PCI; PCI-e; Pipeline; SCSI; VESA; USB, e; PS/2.
Barramento de Dados
É o barramento Data Bus, responsável por transportar informação da instrução (através do código de operação), variável do processamento (cálculo intermediário de uma fórmula por exemplo) ou informação de um periférico de E/S (dado digitado em um teclado). O tamanho da via de dados determina respectivamente o máximo número de instruções (e portanto o potencial de processamento) e a precisão do processamento aritmético (através do cálculo de ponto flutuante) ou o número de símbolos possíveis a ser representado (por exemplo, pontos de uma foto).
Luís Oliveira Nº7 11PA2
25
Conclusão
Conclui que os diferentes componentes de hardware foram
melhorados para serem mais rápidos, mais pequenos e mais
eficientes em que cada um desses componentes tem funções
especificas, neste trabalhado baseado nos tópicos da
professora, apesar de não ter encontrado imagens de
barramentos, o trabalho mostrou um pouco de dificuldade,
mas consegui concluir o trabalho de acordo com as minhas
espectativas.
Luís Oliveira Nº7 11PA2
26
Bibliografia
As fontes usadas neste trabalho foram:
Google: www.google.com
Wikipedia: www.wikipedia.com
http://pt.calameo.com/read/000495166f370b4b1debb
How Stuff Works: http://computer.howstuffworks.com/
Recommended