Arquitetura Computadores

Máquina Multinível
1. 0 - Lógica Digital
2. 1 - Microarquitetura
3. 2 - Arquitetura do conjunto de instruções
4. 3 - Sistema Operacional
5. 4 - Linguagem Montagem
6. 5 - Linguagem orientadas
Tradução
1. Montagem
2. Compilação
3. Interpretação
Von Neuman
1. Barramento externo compartilhado
2. Baixo custo
3. Desempenho Limitado
Harvard
1. Dois barramentos externos independentes
2. Memórias independentes
3. Reduz o gargalo do barramento
4. Encarecimento
CPU
1. Processa programas na memória
2. Executa programas na memória
3. Composta
  1. Unidade de Controle (UC)
    1. busca instruções na memória principal e determina o tipo de cada instrução
  2. Unidade lógica e aritmética (ULA)
    1. Realiza um conjunto de operações necessárias à execução de instruções
  3. Registradores
    1. elementos de armazenamento temporário, extremamente rápidos
4. Registradores
  1. Armazenamento temporário
  2. Extremamente rápido
  3. PC
    1. Aponta para próxima instrução
  4. IR
    1. Armazena a instrução que está sendo executada
  5. MAR
    1. Endereço de posição de memória
  6. MBR
  7. OPCODE
    1. Operação a ser realizada pelo processador
  8. Operando
    1. Dados da instrução
  9. CI
    1. assim que a instrução que vai ser executada é buscada da memória principal para a CPU, o sistema modifica esse registrador de modo que ele passe a armazenar o endereço da próxima instrução.
Endereçamento de instruções
1. Modo Imediato
2. Modo direto
3. Modo Indireto
4. Modo de Endereçamento por registrador
RISC
1. Acesso a memória
  1. Load
  2. Store
2. Operandos em registradores
3. Uso intenso de registradores
4. Instrução facilmente descodificável e de tamanho fixo
5. Mais espaço na memória
6. Programação mais díficil
7. Uso intenso de pipeline
8. Uma instrução por ciclo
9. Redução do tamanho CPI, maior tamanho de código
10. Complexidade compilador
CISC
1. Mais lentos, instruções mais complexas
2. Programas curtos e mais simples
3. Poucos registradores, mais referencia memoria
4. Simplificação compiladores, alto número de instruções compexas
5. Hardware mais caro e complexo
6. Microprogramação
7. Não utiliza ou uso moderado de pipeline
8. Impossibilidade alterar instrução composta
Memória
1. o local da arquitetura no qual os programas e os dados são armazenados previamente a sua execução
2. unidade básica é o bit
3. O número de bits de uma célula é chamado palavra,
  1. qualquer palavra na memória é lida com igual velocidade.
  2. Uniform Memory Access (UMA).
4. e, o menor dado que pode ser referenciado na memória é o byte
5. Big endian
  1. byte mais significativo é armazenado no endereço mais baixo
6. Little endian
  1. byte menos significativo é armazenado no endereço mais baixo
7. Princípio da localidade de referência
  1. Localidade temporal
  2. Localidade espacial
Ciclo de execução da instrução
1. 1-busca de instruções
2. 2-decodificação
3. 3-execução
4. 4-acesso à memória
5. 5-gravação nos registradores
Processador
1. são chips responsáveis pela execução de cálculos, decisões lógicas e instruções que resultam em todas as tarefas que um computador pode fazer.
2. Fabricante Intel
  1. Core I3
  2. Core I5
  3. Core I7
  4. Conjunto de instruções principais SSE
Barramento
1. responsável por interligar todos os componentes
2. Vantagem
  1. elimina a necessidade de conectar cada dispositivo com todos os outros
3. Formado
  1. barramento de dados
    1. interliga a UCP à memória principal, para transferência de instruções ou dados a serem executados
  2. barramento de endereço
    1. possibilita a transferência dos bits que representam um determinado endereço de memória no qual se localiza uma instrução ou dado a ser executado.
  3. barramento de controle
    1. faz a sincronização das referidas atividades, habilitando ou desabilitando o fluxo de dados
4. O tamanho do barramento de endereços determina a quantidade máxima de armazenamento de dados que a memória principal pode dispor
  1. barramento 20 linhas
    1. 2 elevado a 20 = 1.048.576 Bytes = 1 MB.
5. Tipos
  1. Síncronos
  2. Assíncronos
Pipeline
1. Pipelining é uma técnica desenvolvida para melhorar o desempenho de processadores
2. permite que um processador sobreponha a execução de diversas instruções de modo que mais instruções possam ser executadas no mesmo período de tempo
3. Um pipeline de instruções é semelhante a uma linha de montagem industrial.
4. mais de uma instrução é executada de forma concorrente por ciclo de clock. Não absolutamente simultaneamente, mas com bastante redução de tempo.
5. Evolução
  1. arquitetura superescalar
    1. otimizar o pipelining, de forma que os processadores possam executar múltiplas instruções, 4 ou 6, em um ciclo de clock
Dispositivos de Armazenamento
1. Categorias
  1. Persistentes
  2. Não Persistentes
2. Tipos
  1. SATA x PATA
    1. é um padrão de interface cujas vias de transmissão dos sinais é paralela
      1. é mais lento, pois há interferência entre os sinais
    2. suporta 2 dispositivos por conexão um dispositivo master e um slave
    3. é considerado sinônimo do padrão ATA/IDE
    4. é um barramento serial, no qual a transmissão é de um único bit por vez em cada sentido
    5. A transmissão serial reduz os problemas de sincronização e interferência encontrados nas interfaces paralelas, permitindo que sejam usadas freqüências mais altas.
    6. SATA é uma tecnologia que pode ser utilizada para discos rígidos, unidades ópticas e outros dispositivos de armazenamento de dado
    7. A taxa de transmissão pode ser de 150 MB/s (SATA I), 300 MB/s (SATA II), ou 600 MB/s (SATA III).
    8. Existem vários padrões de controladoras SATA, os mais comuns são SATA 1.5 Gbit/s, SATA 3.0 Gbit/s, e SATA 6.0 Gbit/s.
  2. Disco Rígido
    1. é uma mídia de armazenamento magnética que permite o armazenamento persistente (não-volátil) de grandes volumes de dados com baixo custo e tempos de acesso razoáveis
    2. Disco Eletromecânico
    3. Bloco
      1. unidade básica de armazenamento e transferência de dados no disco
  3. Disco SAAS
    1. (Serial Attached SCSI)
    2. permite o uso de extensores (expanders),
      1. dispositivos que permitem ligar diversos discos SAS a uma única porta.
    3. Tipos
      1. Edge Expanders
      2. Fanout Expanders
    4. Os discos SAS podem ser instalados em gavetas removíveis e podem ser trocados com o servidor ligado (hotswap)
    5. são full-duplex e a velocidade de transferência é maior por estar disponível para o dispositivo
3. SSD
  1. oferecem tempos de acesso extremamente baixos
  2. são mais resistentes a choques mecânicos e são mais silenciosos
  3. Vantagens
    1. Baixo Consumo
    2. Menor nível de ruído
    3. Melhor desempenho
    4. Maior Durabilidade
    5. Baixo aquecimento
4. Cache de Disco
  1. utilizada para o bom desempenho dos acessos ao disco
  2. caching de leitura (read caching)
  3. caching de escrita (write caching, também chamado buffering),
  4. Estategias de cache
    1. Read-behind é a política de cache de disco mais simples
    2. Write-through
    3. Write-back

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