AULA 04

Arquitectura e

Tecnologias de

Computadores

MSc. Rafael Beto Mpfumo. 20201

Disciplina

Arquitectura e Tecnologia de Computadores

Ano / Semestre

1º Ano / 1º Semestre

Carga Horária

4h / Semana

Docentes

Rafael Beto Mpfumo e Nooro Dauto

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Sumário

• Estruturas de Interconexão

– Características principais e tipos de barramentos

• Sistema de Memórias do Computador

• Características do Sistema de memórias

• Hierarquia de memórias

• Tipos e funções das memórias

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Estruturas de Interconexão

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Estruturas de Interconexão

Um computador consiste de um conjunto decomponentes (memória, CPU, E/S) que se comunicamentre si atraves da motherboard . Ele é uma rede decomponentes básicos e devem existir caminhos deconexão entre esses componentes.

A colecção de caminhos que conectam os várioscomponentes ou módulos é chamada estrutura deinterconexão ou barramento

Todo barramento tem uma velocidade medida em MHz.

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Estruturas de Interconexão

Barramento

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Estruturas de Interconexão

Tipos de transferências geralmente suportada:

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Estruturas de Interconexão

Fisicamente, barramento do sistema é um conjunto decondutores elétricos paralelos.

Esses condutores são linhas de metal impressas em umaplaca (placa de circuito impresso).

Tipos de barramentos :

• Local/Sistema

• Internos

• Externos

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Estruturas de Interconexão

Barramentos de Sistema

• Um barramento do sistema contém de 50 a 100 linhasdistintas, que conectam os principais componentes docomputador.

• Cada linha tem uma função particular.

• São classificados em três grupos funcionais : dados,endereço e control

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Estruturas de Interconexão

Barramento de Dados

As linhas de dados fornecem o caminho paratransferência de dados entre os módulos, tem a funçãode transporte dos dados. O Barramento de Dados é bi-direcional, isto é, pode transmitir em ambas as direções.

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Estruturas de Interconexão

Barramento de Endereço

São as linhas de endereço destinadas a informar a fontee destino dos dados no barramento de dados.

Tem a função de indicar endereço de memória dosdados que o processador deve retirar ou enviar. Tipounidirecional.

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Estruturas de Interconexão

Barramento de Controle

Usadas para controlar o acesso das linhas de dados eendereços.

Controla solicitações e confirmações. Tipo bidirecional.

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Estruturas de Interconexão

• Escrita na memória

• Leitura de memória

• Escrita em porta de E/S

• Requisição de Barramento

• Concessão do Barramento

• Requisição de interrupção

• Relógio

• Inicialização (Reset)

Exemplos de actividades de controle

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Estruturas de Interconexão

Barramentos Internos: Ligam o processador aosequipamentos que ficam dentro do gabinete.

Existem diversos tipos de barramentos específicos paraequipamentos diferentes dentre eles:

• IDE

• SATA

• Slots

• ISA

• PCI

• AGP

• SCSI

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Estruturas de Interconexão

Barramentos IDE (Integrated Drive Electronics)

A conexão dos equipamentos se dá através de cabos Flat.

Usado para ligar a placa mãe a unidades dearmazenamento internas, como HDs, Drives de CDs eDVDs, entre outras.

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Estruturas de Interconexão

Barramentos SATA

O SATA, envia dados em série, o que gera menos ruído emelhora a velocidade de transferência.

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Estruturas de Interconexão

Slots de memória RAM

São ranhuras verticais , geralmente a numeração de trêsou quatro , que geralmente estão localizados no cantosuperior direito da placa- mãe, e servem para alocar amemória RAM.

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Estruturas de Interconexão

Barramentos ISA( Industry Standard Architecture)

Barramento de expansão para encaixar placas deexpansão como modems, placas de som, placas devídeo.

São barramentos lentos, sendo necessário um tempo deespera entre uma transferência e outra.

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Estruturas de Interconexão

Barramentos PCI (Peripheral Component Interface)

Substituto do barramento ISA (nas novas placas-mãe, émais comum encontrar vários slots PCI e apenas algunspoucos ISA).

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Estruturas de Interconexão

Barramentos PCI e PCI Express

Com a insuficiência do PCI em suportar periféricos cadavez mais rápidos, foi lançado o barramento PCIExpress(PCIe).

PCI Express 4.0 ou, simplesmente, PCIe 4.0 é a quartageração do padrão responsável pela comunicação entre aplaca-mãe e a placa de vídeo.

A novidade tem como diferenciais o dobro da velocidadeda versão anterior ( até 64 G/s) e a total compatibilidadecom componentes mais antigos.

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Estruturas de Interconexão

Barramentos PCI e PCI Express

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Estruturas de Interconexão

Barramento AGP:(Accelerated Graphical Port)

O slot AGP ( Accelerated Graphics Port ) ou porta gráficaaceleradora foi criada pela Intel para resolver os problemasde desempenho das placas de vídeo 3D que utilizam obarramento PCI. Foi substituido pela barramento PCIExpress.

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Estruturas de Interconexão

Barramentos Externos: Interligam os diversoscomponentes externos de um sistema operacionalcomo, memórias, dispositivos de entrada e saída etc.

• PS/2

• Serial

• Paralela

• USB

• Firewire (IEEE 1394)

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Estruturas de Interconexão

Porta PS/2

É o barramento utilizado para conectar mouse e teclado.

Há duas portas na parte traseira do gabinete, uma parao mouse e a outra para o teclado.

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Estruturas de Interconexão

Porta Serial (Rs-232)

Porta de comunicação utilizada para conectar, modems,mouses antigos, impressoras, e outros. Na comunicaçãoserial, os são transmitidos um a um, de forma sequencial,através de uma única via, o que explica o facto dos cabosque implementam este tipo de comunicação seremconstituídos por uma pequena quantidade de fios;

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Estruturas de Interconexão

Porta Paralela

As portas paralelas são usadas para conectarimpressoras, scanners, gravadores de cds etc.

A comunicação paralela, pode transferir vários bitssimultaneamente, por um fio dedicado, o que significaque os cabos utilizados para a comunicação paralela sãodotados de uma grande quantidade de fios (ou vias).

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Estruturas de Interconexão

Porta USB (Universal Serial Bus)

A interface externa USB fornece uma comunicação serial.

Usada em mouses, webcams, HDs removíveis ougravadores de DVD externos etc.

A USB também atende às especificações Plug and Play epode conectar os dispositivos com a máquina ligada esem precisar reiniciá-las.

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Estruturas de Interconexão

Porta Firewire (IEEE 1394)

Barramento serial padrão externamente rápido quesuporta taxas de transferências de dados de até 400Mbps. Embora muito rápido, o firewire é muito caro. Talcomo o USB, suporta Plug-and-Play.

A principal diferença entre do firewire e USB é que ofirewire suporta taxas de transferências altas e é maiscaro.

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Sistema de Memória

Memória - é o termo utilizado para designar ocomponente onde é armazenada a informação necessáriapara o funcionamento de um computador.

Um computador tem diferentes tipos de memória, noentanto, todas as memórias armazenam dados na formade bytes, que tem por definição, um agrupamento deinformações digitais e representa informações comoletras, números e símbolos.

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Sistema de Memória

Em geral, um determinado tipo de memória pode serclassificado de acordo com cinco

características:

• Tempo de acesso.

• Capacidade.

• Volatilidade.

• Tecnologia de fabricação.

• Custo.

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Sistema de Memória

Hierarquia de Memória

A hierarquia de memória pode ser caracterizada por trêsaspectos: capacidade, velocidade, custo.

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Sistema de Memória

Hierarquia de Memória

• A memória cache é geralmente controlada porhardware

• A memória principal (RAM) e a secundária é que ousuário tem acesso.

• O sistema operativo através de um mecanismo deMemória Virtual (Segmentação e/ou Paginação) cria a“ilusão” ao usuário que a memória total é do tamanhoda memória principal + memória secundária.

• A técnica de memória virtual realiza transferência deblocos de informação entre a memória primária esecundária automaticamente sem a intervenção dousuário comum.

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Sistema de Memória

Registradores

O registrador ou registo de uma é a memória dentro daprópria CPU que armazena n bits. Os registradores estãono topo da hierarquia de memória, sendo assim, é umtipo de memória mais rápida e financeiramente maiscustosa.

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Sistema de Memória

Memória Cache

Cache é uma memoria de acesso rápido, interno a umsistema, que serve de intermediário entre um operadorde um processo e o dispositivo de armazenamento aoqual esse operador acede.

A principal vantagem na utilização de um cache consistena velocidade de acesso a memória próxima davelocidade de memórias mais rápidas.

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Sistema de Memória

Memória Cache

Quando um processador precisar de uma palavra dememória, ele primeiro busca essa palavra na cache.

• Somente no caso de ela não estar armazenada na cacheé que a busca se dará na memória principal.

• Se uma parte substancial dos acessos for satisfeita pelacache, o tempo médio de acesso a uma palavra emmemória será pequeno, próximo ao tempo de acesso àcache.

• Em alguns computadores podem existir diversos níveisde cache. Ex: nível 1 é implementado dentro do chip ;nível 2 implementado na placamãe

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Sistema de Memória

Memória Cache

Princípio da Localidade

Localidade Temporal

• Uma posição de memória referenciada recentementetem boas chances de ser referenciada novamente emum futuro próximo Iterações e recursividade

Localidade Espacial

• Uma posição de memória vizinha de uma posiçãoreferenciada recentemente tem boas chances detambém ser referenciada

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Sistema de Memória

Tipos de Memória Principal

Random Access Memory (RAM) – é uma memória deacesso aleatório e é o local de armazenamentotemporário(volátil) de dados e programas que estão a seracedidos pela CPU.

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Sistema de Memória

Tipos de Memória Principal

Read Only Memory (ROM) – é uma memória somente deleitura que contém instruções de operação básica comoinicialização do computador e carregamento do sistemaoperativo. É uma memória não volátil.

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Sistema de Memória

Tipos de memória RAM

SRAM - é uma RAM estática que é usada como memóriacache. É muito mais rápida que a DRAM é não precisa deser actualizada com frequência e é mais cara.

• Baseadas em flip-flops

• Conteúdo persiste enquanto circuito alimentado

• Mais rápidas (geralmente usadas como memóriacache)

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Sistema de Memória

Tipos de memória RAM

DRAM - é uma RAM dinâmica que é usada comoMemória Principal. Este tipo de memória necessita deactualização constante, com pulsos eléctricos paramanter os dados armazenados no chip.

• Baseadas em capacitores

• Consomem menos potência, mais baratas

Módulo SDR (Single Data Rate): transfere um dado porpulso de clock

Módulo DDR (Double Data Rate) : tráfego é de doisdados por pulso de clock

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Sistema de Memória

Tipos de memória DRAM

SDRAM - é uma DRAM síncrona que opera sincronizadacom o barramento de memória:

• DDR

• DDR1

• DDR2

• DDR3

• DDR4

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Sistema de Memória

DDR (Double Data Rate) - é uma memória que transfereos dados duas vezes mais rápido que a SDRAM.

DDR 2 - é mais rápida que a DDR e melhora odesempenho em relação à outra por reduzir o ruído dediafonia entre as linhas de transmissão.

DDR 3 - é duas vezes mais rápida que a DDR2, consomemenos energia e gera menos calor.

DDR 4 - quadruplica a capacidade de armazenamentomáxima da DDR 3, precisa de 40% a menos de energiadevido ao uso de uma tensão mais baixa, tem recursosavançados de correcção de erros.

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Sistema de Memória

Tipos de memória SDRAM

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Sistema de Memória

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Sistema de Memória

Tipos de memória ROM

PROM - é uma ROM programável cujas informações sãogravadas depois da fabricação. A informação não podeser apagada ou re-gravada.

EPROM - é uma PROM cujo seu conteúdo pode serremovido com exposição à luz UV.

EEPROM - é uma EPROM cujo seu conteúdo pode serapagado e regravado sem a necessidade de retirar o chipdo computador.

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Sistema de Memória

Tipos de Memória Secundarias

Memórias Secundárias ou de massa, são memórias dotipo não volátil e memórias que ajudam o computador aguardar informações. Ex: CD, DVD, Pen Drive, HD, Cartãode Memória (SSD), Disquete.

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Sistema de Memória

Tipos de Memória Secundárias

HD Hard Disk ou Disco duro. Armazena os dados docomputador. É uma memória não volátil, ou seja, que nãose apaga após o computador ser desligado.

Funcionamento do HDD

Para ler e gravar dados no disco, são usadas cabeças deleitura eletromagnéticas que são presas a um braçomóvel, o que permite seu acesso a todo o disco.

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Sistema de Memória

Tipos de conexão para HDD

• Conexão IDE/ATA - foi o primeiro padrão, as primeirasplacas tinham apenas uma porta IDE e uma FDD (dodrive de disquete) e mais tarde passaram a ter aomenos duas (primária e secundária).

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Sistema de Memória

Tipos de conexão para HDD

• Conexão SATA - usado para ligar tanto os HD’sactuais, quanto os SSD’s na placa mãe. O SATA, enviadados em série, o que gera menos ruído e melhora avelocidade de transferência.

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Sistema de Memória

Tipos de Memória Secundarias

SSD Disco de Armazenamento. Solid Slate Drive (Driveem Estado Sólido)

Como funciona? Baseados em Memória Flash, dos pendrives e cartões de memória. Armazena os dadosutilizados procedimentos eletrônicos.

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Sistema de Memória

Análise comparativa entre HDD e SSD

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Sistema de Memória

Análise comparativa entre HDD e SSD

HD - Hard Disk

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Sistema de Memória

Análise comparativa entre HDD e SSD

SSD

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Perguntas e Debate ????

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Obrigado

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