ARQUITETURA DE COMPUTADORES Prof. Kleber Carrhá
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Capitulo 7 – Entrada e Saída
Arquitetura e Organização de Computadores
William Stallings 8ª Ed.
Pagina 176
• E/S = Entrada e Saída
• I/O = Imput / Output
Entrada e Saída
Computador
• O computador basicamente, é composto por:
1. Mouse 2. Teclado 3. Monitor
4. Torre ou gabinete
Hardware
• Hardware refere-se a todos os componentes físicos de um computador.
• COMPOSTO: Teclado, mouse, placa mãe, monitor, disco rígido, cabos e impressora são exemplos de hardware .
• No sistema binário, as máquinas trabalham com apenas os números 0 (Zero) e 1 (Um). Portanto quando estamos executando um programa, as fontes de informações são convertidas para uma representação binária, uma sucessão de zeros e uns
DISPOSITIVOS DE ENTRADA
• Podemos classificar dispositivo de entrada como qualquer periférico que utilizamos para passar infor mações para o computador, isto é, esse periférico de entrada é o intermediário entre o usuário e o
computador.
• Exemplos: Teclado, mouse, scanner, web cam, microfone, trackball, leitor ótico e mesa
digitalizadora.
DISPOSITIVOS DE SAÍDA
• Podemos classificar dispositivo de saída como qualque r periférico que o computador utiliza para passar inform ações para o usuário, isto é, esse periférico
de saída é o intermediário entre o computador e o usuário
• Exemplos:Monitor, impressora, plotter, caixa de som.
Unidade Central de Processamento (CPU)
• Podemos dizer que se trata do cérebro do microcomputador, onde são processados todos os dados que dão entrada no microcomputador.
• Sua principal função é administrar o transporte dos dados dentro da máquina. Portanto, a CPU é o cérebro do computador, que lê e executa todas as instruções dos programas.
UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO
CPU
A CPU (Central Processing Unit) ou UCP (Unidade Central de Processamento), popularmente chamado de processador, é um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador. Todos os computadores e equipamentos eletrônicos baseiam-se nele para executar suas funções, podemos dizer que o processador é o cérebro do computador por realizar todas estas funções, é tornar o computador inteligente.
Um processador incorpora as em um único circuito integrado, ou no máximo alguns circuitos integrados. É um dispositivo multifuncional programável que aceita dados como entrada, processa de acordo com as instruções e fornece resultados como saída. Processadores operam com números e símbolos representados no sistema binário..
Um microprocessador é responsável por buscar e executar instruções existentes na memória. Essas instruções são o que chamamos de linguagem de máquina. São comandos muito simples, como operações aritméticas e lógicas, leituras, gravações, comparações e movimentações de dados. Essas instruções simples, quando agrupadas, formam o que chamamos de programas.
Um processador precisa realizar operações de leitura da memória. Nessas leituras o processador recebe as instruções a serem executadas e os dados a serem processados.
Também é preciso realizar gravações de dados na memória, para guardar os resultados intermediários e finais do processamento.
Não basta ser capaz de realizar leituras e gravações na memória. Processador também precisa ser capaz de comunicar-se com o mundo exterior. Neste mundo exterior está o usuário que opera o computador. É preciso ler dados provenientes do teclado, bem como transferir dados para o vídeo ou para a impressora.
Essas operações são chamadas de "entrada e saída", ou E/S (em inglês, Input/Output, ou I/O).
Portanto, além de processar dados, um processador deve ser capaz de realizar operações de entrada e saída, bem como realizar leituras e gravações na memória.
Número de bits
• O número de bits é uma das principais características dos processadores, e exerce uma influência direta no desempenho.
• Um processador deve ser também capaz de acessar
uma grande quantidade de memória. Os processadores de 8 bits podiam utilizar, no máximo, 64 KB de
memória, o que é uma quantidade incomparável para os dias atuais, mas bem razoável para os padrões da sua época. Depois vieram os processadores de 16 bits.
Os primeiros eram capazes de acessar até 1 MB de
memória, depois vieram outros modelos que chegavam a até 16 MB. Os atuais processadores de 32 bits podem endereçar até 4096 MB de memória.
Coprocessador
Os processadores de 16 bits podiam operar, opcionalmente, com um tipo especial de processador chamado de coprocessador matemático. Trata-se de um processador auxiliar, dedicado à execução de cálculos em ponto flutuante em alta velocidade. Um processador comum podia perfeitamente realizar operações matemáticas como raiz quadrada, funções algébricas e
trigonométricas, mas um coprocessador matemático faz esses mesmos cálculos a uma velocidade dezenas de vezes maior. A partir do 486, o
processador matemático passou a ser incluído dentro do próprio chip do
processador. Ele está disponível para qualquer programa que precise executar cálculos complexos.
Número de bits internos
Daqui vem as terminologias "micro de 8 bits", "micro de 16 bits" e "micro de 32 bits". Dentro de um processador, existem vários circuitos que armazenam, transportam e processam dados. Nos processadores 386 e 486, tais circuitos operam com 32 bits de cada vez. Nos antigos chips 8086, 8088 e 80286, todos esses circuitos operavam com 16 bits. Nos novos computadores, alguns circuitos operam com 64 bits, mas a maioria deles opera com 32. Por isso, esses dois chips são considerados processadores de 32 bits. Quanto maior é o número de bits de um processador, mais veloz poderá realizar cálculos e processamento de instruções em geral. Veja por exemplo, os limites de números inteiros positivos que podem ser manipulados com 8, 16 e 32 bits:
Número de bits externos
Para que um processador seja rápido, é preciso que ele seja capaz de manipular instruções em alta velocidade. Essas instruções são
armazenadas na memória, e portanto, é preciso que a memória seja acessada em alta velocidade. Em conjunto com a execução de
instruções, o processador também lê e armazena dados na memória, o que é mais uma razão para que a memória seja rápida. A
velocidade de transferência de dados entre o processador e a
memória está diretamente relacionada com o número de bits do seu barramento de dados. Trata-se de um conjunto de sinais digitais que ligam o processador à memória e aos dispositivos de entrada e saída de dados. Os processadores de 8 bits utilizavam um barramento de dados também com 8 bits. O processador 8086, operava com 16 bits, tanto internamente como externamente, ou seja, utilizava um
barramento de dados também com 16 bits. Até então, o número de bits internos era igual ao número de bits externos do
microprocessador, mas isto nem sempre ocorre. Por exemplo, o microprocessador 8088, usado nos primeiros PCs, operava
internamente com 16 bits, e externamente com apenas 8.
Capacidade de endereçamento
Aqui está um fator que não está exatamente relacionado com a velocidade, e sim, com a capacidade de manipular grandes quantidades de dados. A capacidade de endereçamento nada mais é que o máximo tamanho que pode ter a memória, ou, seja, o número máximo de células de memória que um processador consegue acessar.
Para acessar uma célula (ou posição) de memória, o processador precisa informar qual é o endereço desta célula. Cada célula armazena um byte. Processadores com barramento de dados de 16 bits podem acessar duas células de uma só vez. Aqueles com barramentos de dados com 32 e 64 bits podem acessar até 4 e 8 células, respectivamente.
Clock
Também chamado de frequência, o clock de um
processador também está diretamente relacionado com o número de instruções que podem ser
executadas a cada segundo. O 8086 e o 8066, nas suas primeiras versões, operavam a 5 MHz. Isto não significa exatamente 5 milhões de instruções por
segundo, e sim, 5 milhões de CICLOS por segundo.
Algumas instruções mais simples podiam ser
executadas em apenas dois ciclos. Desta forma, em um segundo seria possível executar 2.500.000
dessas instruções. Outras instruções mais
complexas, como a multiplicação e a divisão, eram muito mais demoradas.
Dissipadores de Calor e Coolers
• Dissipador de calor: é o responsável por diminuir e dissipar o calor gerado em computadores, evitando danos por superaquecimento, dentre outros problemas.
• Dissipadores são normalmente construídos de metais, como alumínio o u cobre, e são utilizados também outros dispositivos que geram calor em exc esso, como vídeos games e mesmo em partes específicas dos computadores, c omo placas de vídeo 3D ou discos rígidos.
Placas Mãe
•A estrutura física e lógica do PC repousa na placa- mãe.
•Continua a ser verdadeira a afirmação de que o di spositivo essencial sobre o qual se constrói toda a arquitetura de um PC é a placa-mãe.
Placas Mãe
Placas Mãe moderna
Placas Mãe I/O
Chipset
• O Chipset nada mais é do que um conjunto de circuitos eletrônicos integrados. Estes circuitos eletrônicos geram os controles que são fundamentais para o trabalho do processador.
Slots de expansão
• Para que seja possível conectar placas que adicionam
funções ao computador, é necessário fazer uso de slots de expansão.
• Esses conectores permitem a conexão de vários tipos de dispositivos. Placas de vídeo, placas de som, placas de redes, modems, etc, são conectados nesses encaixes.
Placa de expansão
• Placas de vídeo: são dispositivos responsáveis por enviar as imagens geradas no computador para as telas dos monitores.
Placa de expansão
• Placas de som: O nome já diz tudo: as placas de som são disposit ivos responsáveis por prover o áudio gerado em seu computador.
Modems
• Os modems são usados para estabelecer conexão com a Internet através de uma linha telefônica.
Mult I/O
Curiosiodade
Unidade para colocar gaveta
Controladora de sensores segfu
