AULA 09 - Semana 05_REVISADO

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INTRODUÇÃO A CONCEITOS DE COMPUTAÇÃO

Hardware

SUMÁRIO ❖ Arquitetura de von Neumann ➢ ➢ ➢ ➢

Memória Unidade Lógica Aritmética Unidade de Controle Ciclo Busca-Execução

❖ Sistemas Embarcados ❖ Arquiteturas Paralelas

Arquitetura de von Neumann

Memória Coleção de células, cada uma com um único endereço físico. RAM (Random Access Memory): célula pode ser acessada diretamente. ROM (Read Only Memory): memória apenas de leitura RAM é volátil e ROM não é.

Memória Coleção de células, cada uma com um único endereço físico. Endereçabilidade: número de bits armazenados em cada localização endereçável de memória

Endereço

Conteúdo

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Leitura Reading

Escrita Writing

Unidade Lógica Aritmética Realiza operações aritméticas e operações lógicas. ALU: Arithmetic/Logic Unit Registrador: Pequena área de armazenamento na CPU usada para guardar valores intermediários ou dados especiais Endereço

Conteúdo

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2

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⋮

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Unidade de Entrada Dispositivos que aceitam dados a serem armazenados em memória

Unidade de Saída Dispositivo que imprime ou exibe dados armazenados em memória, ou faz uma cópia permanente de informação armazenada em memória ou em outro dispositivo.

Unidade de Controle Encarregada do ciclo de busca–execução, ou seja, executa operações de busca, decodificação e execução das tarefas. Registrador de instrução (RI): contém a instrução que está sendo correntemente executada

RI

Endereço

Conteúdo

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Unidade de Controle Encarregada do ciclo de busca–execução, ou seja, executa operações de busca, decodificação e execução das tarefas. Contador de programa (CP): registrador que contém o endereço da próxima instrução a ser executada

RI

CP

Endereço

Conteúdo

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Fluxo de Informação Barramento: coleção de fios pelos quais os dados trafegam Transporta três tipos de informação: endereço, dados e controle Largura de barramento: número de bits que podem ser transferidos em paralelo sobre o barramento

Fluxo de Informação Memória cache: tipo de memória pequena e de alta velocidade, destinada a guardar dados frequentemente usados. Encadeamento: técnica que desmembra uma instrução em passos menores que podem ser sobrepostos

Fluxo de Informação Placa-mãe: principal placa de circuito de um computador pessoal Os componentes da arquitetura de von Neumann residem na placa-mãe

Ciclo Busca-Execução 00000000

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00000000

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RAM

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle

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Conteúdo

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RI

CP

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Ciclo Busca-Execução Busca 00000000

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RAM

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle

Endereço

Conteúdo

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RI

CP

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7

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Ciclo Busca-Execução Decodificação RAM

RI 10110111 Código da Operação 1

0

1

Carregar no Registrado A

Endereço 1

0

1

1

1

Conteúdo do endereço 7

Endereço

Conteúdo

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Ciclo Busca-Execução Execução 00000000 01000101

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RAM

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle

Endereço

Conteúdo

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RI

CP

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Ciclo Busca-Execução 01000101

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RAM

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle

Endereço

Conteúdo

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1

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RI

CP

5

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10110111 00100110

00000001 00000000

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7

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Ciclo Busca-Execução 01000101

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00000000

00000000

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle

RI 00100110

Carregar no RAM Registrado B Endereço Conteúdo Conteúdo do endereço 6 0 10110111 1

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RI

CP

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10110111 00100110

00000001 00000000

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Ciclo Busca-Execução Execução 01000101

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RAM

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle

Endereço

Conteúdo

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RI

CP

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10110111 00100110

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Ciclo Busca-Execução 01000101

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RAM

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle

Endereço

Conteúdo

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RI

CP

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Ciclo Busca-Execução 00

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Unidade Central de Processamento Unidade de Controle

RI 10000100

Somar e armazenar Conteúdo RAM endereço 01 (B) Endereço Conteúdo endereço 00 (A) 0

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RI

CP

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Ciclo Busca-Execução 00

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Unidade Central de Processamento Unidade de Controle RI

CP

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Unidade Lógica e Aritmética

Ciclo Busca-Execução 00

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RAM

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle RI

CP

10100100 00100110 10000100 10110111

00000001 00000010 00000011 00000000

Unidade Lógica e Aritmética

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Conteúdo

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Ciclo Busca-Execução 00

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RI 10100100 Escrever conteúdo A

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RAM

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle RI

CP

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Unidade Lógica e Aritmética

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Endereço 4

Ciclo Busca-Execução 00

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RAM

Unidade Central de Processamento Unidade de Controle RI

CP

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Unidade Lógica e Aritmética

Endereço

Conteúdo

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Sistemas Embarcados ● Computadores projetados para realizar uma faixa estreita de funções como parte de um sistema maior. ● O sistema embarcado fica usualmente em uma única pastilha de microprocessador com os programas armazenados em ROM.

Arquiteturas Paralelas ● Computação paralela em nível de bit: aumentar o tamanho da palavra de um computador. ● Computação paralela em nível de instrução: algumas instruções em um programa são executadas independentemente em paralelo. ● Computação paralela em nível de dados: um único conjunto de instruções pode ser executado em diferentes conjuntos de dados ao mesmo tempo.

Arquiteturas Paralelas ● Processamento síncrono: Múltiplos processadores aplicam o mesmo programa, de modo totalmente coordenado, a múltiplos conjuntos de dados Controle

Processador 1

Processador 2

Conjunto de Dados 1

Conjunto de Dados 2

... ...

Processador n Conjunto de Dados n

Arquiteturas Paralelas ● Computação paralela em nível de tarefa: diferentes processadores podem executar diferentes tarefas sobre os mesmos ou em diferentes conjuntos de dados. ● Se os diferentes processadores operam no mesmo conjunto de dados, temos um encadeamento em máquina de von Neumann.

Processador 1

Processador 2

...

Processador n

Arquiteturas Paralelas ● Processador paralelo de memória compartilhada: A situação na qual múltiplos processadores compartilham uma memória global

Memória Compartilhada

Processador 1

Memória local 1

Processador 2

Memória local 2

...

Processador n

...

Memória local n

INTRODUÇÃO A CONCEITOS DE COMPUTAÇÃO

Hardware