Arquitectura e Tecnologias de Computadores...Tipos de Memória Secundárias HD Hard Disk ou Disco...

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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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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Barramento

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Tipos de transferências geralmente suportada:

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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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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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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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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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Barramento de Controle

Usadas para controlar o acesso das linhas de dados eendereços.

Controla solicitações e confirmações. Tipo bidirecional.

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• 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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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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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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Barramentos SATA

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

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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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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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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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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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Barramentos PCI e PCI Express

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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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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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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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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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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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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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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


HD - Hard Disk

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Sistema de Memória


SSD

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Perguntas e Debate ????

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Obrigado

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