Texto1

Arquitetura de Computadores
- Revisão n
n
n
n
n
n
n
n
Principais funções de um Sistema Operacional
Componentes básicos da Arquitetura
Barramentos
Registradores da CPU
Ciclo de Instruções
Interrupções
Técnicas de E/S
Hierarquia de Memória
1
Produzido por Esther L. Mizrahi
yy
yy
yy
yy
yy
Produzido por Esther L. Mizrahi
Menu
Processar
Processar ee controlar
controlar aa execução
execução de
de programas
programas
Gerenciar
Gerenciar aa memória
memória
Proteger
Proteger as
as informações
informações ee oferecer
oferecer segurança
segurança
Escalonar
Escalonar ee gerenciar
gerenciar os
os recursos
recursos
Explorar
Explorar os
os recursos
recursos de
de hardware
hardware de
de um
um ou
ou
mais
mais processadores
processadores
2
Menu
MAR
.
.
.
MBR
Instrução
Instrução
I/O AR
Instrução
.
.
I/O BR
Dado
PC
IR
Dado
Dado
Dado
.
.
.
.
.
.
.
Onde:
PC
IR
MAR
MBR
I/O AR
I/O BR
.
.
Buffers
Menu
3
Produzido por Esther L. Mizrahi
y
= Program counter
= Instruction register
= Memory address register
= Memory buffer register
= I/O address register
= I/O buffer register
Processador (CPU)
Ø controla as operações do computador e executa as
operações de processamento de dados.
Barramento de Dados Barramento de Endereços
I/O AR
I/O BR
MBR
MAR
Barramento interno
IR
AC
IR
UC
PC
ULA
Decodificador de
Instrução e
Controlador do
Ciclo de Máquina
Sinais de controle
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4
R1
w
w
Rn
Menu
y
Memória Principal
Ø armazena dados e programas
Ø também conhecida como memória real ou primária
Ø volátil
Ø endereçável por célula
UCP
M
A
R
Address Bus
M
B
R
Data Bus
MP
R/W bit
MREQ bit
Conexão UCP X MP
Menu
5
Produzido por Esther L. Mizrahi
Endereço 0
M bits
Endereço 1
M bits
Endereço 2
M bits
Endereço 3
M bits
~
~
~
~
N células
Todas as células têm a
mesma quantidade M de
bits
Endereço N - 2
Endereço N - 1
Bit 1
Bit 2
Bit m-1
Organização Básica da MP
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6
Menu
y
Dispositivos de I/O (controladores de I/O)
Ø transporta dados entre o computador (CPU/memória) e seu
ambiente externo (periféricos) como:
F memória secundária (ex. disco rígido)
F
F
teclado, monitor, …
dispositivos de comunicação
HD
MP
UCP
Interface
Serial
Interface
Serial
Interface
Paralela
Interface
Paralela
Interface
Dedicada
barramento
Estrutura de um Sistema de I/O
Menu
7
Produzido por Esther L. Mizrahi
Reg. de Estado
Interface
com o
Dispositivo
Vias de Dados
Reg. de Dados
Dispositivo
Vias de Endereço
Lógica
de E/S
Vias de Controle
Interface
com o
Dispositivo
Estado
Controle
Diagrama de Blocos de uma Placa Controladora
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Menu
y
Interconexão de sistemas (Barramento)
Ø Barramento Interno
F
Ø
Ø
Ø
É a via de comunicação para transferência de dados entre a
CPU e os demais componentes.
Barramento de Endereço
Ø
Ø
É a via de comunicação entre os componentes internos da CPU
Barramento de Dados
É a via de comunicação para endereçamento de memória e
portas de I/O
Barramento de Controle
Ø
É a via de comunicação para os sinais de controle
ü
ü
ü
Menu
9
Produzido por Esther L. Mizrahi
Tem por base um relógio temporizador que define a
freqüência de operação do mesmo (ciclo de barramento).
Toda operação de transferência é sincronizada com a
freqüência do barramento
Toda operação consome um número inteiro e conhecido de
ciclos
T1
T2
T3
T4
Endereço da Posição de Memória
Dado
MREQ
RD
Tempo
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10
Menu
ü
ü
ü
ü
Não existe temporizador
Os ciclos duram o tempo que for requerido pela operação
Uma mesma operação pode ter ciclos variáveis
Faz uso de um processo de sinalização (handshake)
Endereço da Posição de Memória
MREQ
RD
MSYN
Dado
SSYN
Tempo
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yy
Síncrono
Síncrono
uu
uu
yy
Menu
Mais
Mais fácil
fácil de
de ser
ser construído
construído
Maior
velocidade
Maior velocidade de
de operação
operação
Assíncrono
Assíncrono
uu Maior
Maior flexibilidade
flexibilidade de
de uso
uso
uu Oferecem
Oferecem vantagens
vantagens para
para atendimento
atendimento aa um
um conjunto
conjunto
heterogêneo
heterogêneo de
de dispositivos
dispositivos (lentos
(lentos ee rápidos)
rápidos)
A maioria dos barramentos é Síncrono
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Menu
n
n
Área
Áreade
dearmazenamento
armazenamentomais
maisrápida
rápida
porém
de
menor
capacidade
porém de menor capacidadeque
queaa
memória
memóriaprincipal
principal
F Registradores Visíveis :
ü Registradores de dados
ü Registradores de endereço
ü Códigos de condição
F Registradores de Controle e Status
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Registradores
Visíveis:
4Armazenamentotemporário
temporáriode
dedados
dadosdurante
duranteooprocessamento
processamento
4Armazenamento
4Acessíveisvia
vialinguagem
linguagemde
demáquina.
máquina.
4Acessíveis
Registradores
de Controle e Status:
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Menu
4Controlam
4Controlamoofuncionamento
funcionamentodo
doprocessador
processadoreeaaexecução
execução
dos
dosprogramas
programas
4Quando
4Quandoacessíveis
acessíveispor
porsoftware,
software,oosão
sãosomente
somentepor
porrotinas
rotinas
privilegiadas.
privilegiadas.
14
Menu
yy Podem
Podem ser
ser usados
usados pelo
pelo usuário
usuário
para
manipular
dados
para manipular dadoseeexecutar
executar
funções
funções
yy oo programador/compilador
programador/compilador
determina
determinaaasua
suafunção
função
u
Acumulador (AC)
u
Registrador Temporário (TR)
Registradores de uso genérico
F
u
Registrador que armazena uma das entradas da ULA
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Produzido por Esther L. Mizrahi
Menu
yy Contém
Contémendereços
endereçosde
dememória
memória
dos
dados
e
das
instruções
dos dados e das instruções
yy Podem
Podemconter
conteruma
umaparte
partede
deum
um
endereço
que
será
usado
para
endereço que será usado para
calcular
calcular oo endereço
endereço completo.
completo.
u
Stack Pointer (SP)
u
Segment Pointer (SX)
F
F
Endereço do topo da pilha
Endereço inicial de um segmento
• Quando a memória é dividida em segmentos, a memoria é
sempre referenciada pelo segmento e pelo offset
u
Index Register / Offset
F
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Indice a ser adicionado a uma base para se obter o
endereço do dado.
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Menu
yy Bits
Bitssetados
setadospelo
pelohardware
hardwareem
em
função
do
resultado
de
função do resultado decada
cada
operação
operaçãorealizada
realizada
yy Pode
Pode ser
ser acessado
acessado por
por um
um
programa,
apenas
no
modo
programa, apenas no modoleitura.
leitura.
u
u
u
Flag de sinal
ê
Flag de zero
ê
Flag de overflow ê
Produzido por Esther L. Mizrahi
n
n
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Menu
Program Counter (PC)
þ
n
Resultado positivo / negativo
Resultado zero
Resultado com estouro
Contém o endereço da próxima instrução a ser executada
Instruction Register (IR)
þ Contém a última instrução carregada da memória
Program Status Word (PSW)
þ
É um registrador (ou um grupo de registradores) que contém:
F códigos de condição e os bits de informação do status
F bit de interrupção habilitado/desabilitado
F bit de modo supervisor/usuário
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