SDAC MODULO 7
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Sistemas Digitais e arquitectura de computadores
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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
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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.
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4
PARTE I
Apresentação geral da evolução do hardware,
organização multinível das arquiteturas modernas e
o esquema de Von Newmann;
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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.
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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.
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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.
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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.
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Evolução de equipamentos informáticos
Os existiram 4 gerações de equipamentos de computadores:
Tornando os computadores espaçosos e complicados:
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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
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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).
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Os dados processados pela ULA podem ser:
Armazenados directamente na memória principal do sistema ou Podem
ser enviados para um dispositivo de saída.
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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.
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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;
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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.
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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.
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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.
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Parte III
Evolução histórica das memórias; Memória: funcionamento das
memórias dos computadores atua, referência obrigatória à RAM,
ROM e memória flash;
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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.
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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.
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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.
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Parte IV Barramentos e Interfaces: padrões de comunicação entre
dispositivos e entre periféricos;
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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.
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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).
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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.
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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/