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Hardware de Computadores

Mapa mental: Hardware de computadores
Inhalt der Mindmap
Hardware de Computadores
Está intimamente ligado ao software
Processadores
- É considerado o "cérebro" do computador
- Busca instruções da memória e as executa
- Decodifica para determinar seu tipo e operandos
- Cada CPU tem um conjunto específico de instruções que ela consegue executar
- Ex: x86, ARM
- Formalmente chamados de CPU
- Cada um tem um conjunto específico de funções que conseguem executar
- Registradores
- O sistema operacional deve estar ciente de todos os registros
- Possuem registradores gerais usados para armazenar variáveis e resultados temporários
- Possuem registradores especiais visíveis para o programador
- Contador de programa
- Contém o endereço de memória da próxima instrução a ser buscada.
- Ponteiro de pilha
- Aponta para o topo da pilha atual na memória
- PSW (Program Status Word)
- Contém os bits do código de condições
- Contador de programa
- Modernos
- Pepeline
- Possuem unidades de busca, decodificação e execução separadas
- Superescalar
- São presente mais de uma unidade de execução
- Duas ou mais instruções são buscadas simultaneamente, decodificadas e jogadas em um buffer de instrução até que possam ser executadas
- Pepeline
- Sua maioria possui dois modos
- Núcleo
- A CPU pode executar todas as instruções em seu conjunto de instruções e usar todos os recursos de hardware
- Sistema operacional de computadores de mesa e servidores normalmente opera em modo núcleo
- Usuário
- Maioria do sistema operacional de sistemas embarcados operam em modo usuário
- Programas de usuários sempre são executados nesse modo
- Geralmente são inacessíveis ao usuário instruções envolvendo E/S e proteção de memória
- Núcleo
- "Chamada de sitema"
- Tem a função de chavear do modo usuário para o modo núcleo
- Chips Multithread e Multinúcleo
- Multithread
- Permite que a CPU mantenha o estados de dois threads diferentes e então faça o chaveamento entre eles em nanosegundos
- Thread é um tipo de processo leve
- Multinúcleo
- Tem quatro, oito ou mais processadores completos nele
- Multithread
- GPU
- Unidade de processamento gráfico
- Milhares de núcleos minúsculos
Memória
- Segundo principal componente de qualquer computador
- Idealmente deve ser rápida ao extremo, para que o processador não seja atrasado pela memória
- Sua camada superior consiste em registradores internos a CPU
- A capacidade de armazenamento disponível neles é tipicamente:
- 32 x 32 bits em uma CPU de 32 bits
- 64 x 64 bits em uma CPU de 64 bits
- Em seguida vem, a memória cache, que é controlada pelo hardware
- A memória principal é dividida em linhas de cache
- Tipicamente de 64 bytes
- Quando o programa precisa ler uma palavra da memória, o hardware confere se a linha requisitada está na cache
- Se estiver na cache, a requisição é atendida
- Se não estiver, uma requisição é feita para a memória
- Na memória cache
- Há níveis L1, de 16KB cada, e alguns possuem uma segunda cache, chamada chache L2
- Caching
- A maioria dos S.Os mantem partes de arquivos na memória principal, para evitar ter que ficar procurando eles no disco
- Se estiver na cache, a requisição é atendida
- A memória principal é dividida em linhas de cache
- A capacidade de armazenamento disponível neles é tipicamente:
- Memória ROM
- Memória somente de leitura, não volátil
- Rápida e barata
- Memória flash
- Meio de armazenamento em dispositivos eletrônicos portáteis
- CMOS
- Memória volátil que guarda data e hora atualizadas
Discos
- Disco rígido
- Mecânico, mais lento e maior.
- Um ou mais pratos metálicos que rodam a 5400, 7200, 10800 RPM ou mais.
- Possui um braço mecânico que se move nesse disco a partir de suas laterais
- Pode ler uma região circular chamada de trilha
- Trilha é dividida em determinado número de setores
- Pode ler uma região circular chamada de trilha
- As informações são escritas no disco em uma série de círculos
- SSDs
- Discos em estado sólido
- Não têm partes móveis
- Armazenam dados na memória flash
- Também armazenam grande quantidade de dados que não é perdida quando a energia é desligada
- Discos em estado sólido
- Disco rígido
Barramentos
- Exemplos
- Cache, memória, USB, SATA, DMI, PCI e PCIe
- PCIe
- Sucessor do PCI
- Fazem a comunicação entre placas de controladoras e a placa mãe, utilizadas em computadores pessoais para transmissão de dados.
- USB
- Barramento serial universal
- Inventado para conectar todos os dispositivos de E/S lentos.
- Como por exemplo o teclado e o mouse ao computador.
- "Interroga" os dispositivos de E/S a cada 1 ms para verificar se está ocorrendo algum tráfego de dados
- Usa um pequeno conector com quatro a onze fios
- SCSI
- Interface Pequena de Sistema Computacional
- Barramento de alto desempenho voltado para discos rápidos, digitalizadores de imagens e entre outros
- A CPU se comunica com a memória através do PCIe usando um barramento DDR3
- Plug and Play
- Faz o sistema coletar automaticamente informações sobre os dispositivos de E/S
- linhas de comunicação que permitem a interligação entre dispositivos
- Exemplos
Dispositivos de E/S
- Controlador
- É o chip ou o conjunto de chips que controlam fisicamente o dispositivo
- Aceita comandos do sistema operacional
- Possui um pequeno número de registradores para se comunicar com ele
- Dispositivo
- Parte física
- Possuem interfaces relativamentes simples
- Para padronizá-los e por terem poucas funções
- Software que conversa com o controlador
- Chamado de driver de dispositivo
- Cada fabricante de controladores tem que disponibilizar drivers para cada sistema operacional
- Devem ser colocados dentro do sistema operacional
- A entrada e saída podem ser realizadas em três maneiras diferentes
- Um programa emite uma chamada de sistema
- Usando um chip DMA, que pode controlar o fluxo de bits entre a memória e algum controlador sem intervenção da CPU
- O driver inicia o dispositivo e pede a ele que interrompa quando terminar
- Controlador
Informationen
- Beschreibung
- Mindmap am Hardware de Computadores, erstellt von Pedro Sandrini am 03/06/2019.
- Erstellt von
- Pedro Sandrini
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