#1 Organização de Computadores - Conceitos Básicos

Conceitos Básicos

Arquitetura e organização de computadores são dois conceitos fundamentais no estudo dos sistemas de computação.

Arquitetura: Refere-se aos atributos do ponto de vista do programador e, portanto, tem impacto direto sobre a execução lógica de um programa.

Organização: Refere-se às unidades operacionais e suas interconexões.

Desta forma, uma mesma arquitetura pode ser implementada por meio de diferentes organizações.

Funções básicas de um computador:

✔  Processamento de dados;

✔ Armazenamento de dados;

✔ Transferência de dados;

✔ Controle.

Para desempenhar as funções o computador precisa executar um conjunto de instruções (programa).

Os computadores que conhecemos são baseados no conceito de programa armazenado, introduzido por Von-Neumann.  

As instruções do programa e os dados são armazenados em uma memória, de forma que a alteração de um programa consiste na alteração de um endereço de memória.

O ciclo de execução de cada uma das instruções de um programa é dividido em 07 estados:

1.       Cálculo do endereço de instrução;

2.       Busca da instrução (Instruction Fetch);

3.       Decodificação da instrução;

4.       Cálculo do endereço do operando;

5.       Busca do operando (Operand Fetch);

6.       Execução da operação;

7.       Armazenamento do resultado.

No entanto, os computadores modernos utilizam o conceito de interrupção para diminuir o tempo de ociosidade dos processadores, o ciclo de execução das instruções ganha mais alguns estados.

As classes mais comuns de interrupção são:

✔  Interrupções de software;

✔  Interrupção de relógio;

✔  Interrupção de E/S;

✔  Falha de hardware.

A estrutura básica de um computador é composta 04 componentes:

1.       Unidade central de processamento (CPU);

2.       Memória principal;

3.       Dispositivos de E/S;

4.       Sistemas de interconexão.

Cada componente possui subdivisões. A CPU, por exemplo, possui 04 subdivisões:

1.1   Unidade de controle;

1.2   Unidade lógica e aritmética (ALU);

1.3   Registradores;

1.4   Interconexões da CPU.

                 Falaremos sobre cada um deles mais adiante.

Para interconectar dois ou mais dispositivos em um sistema são utilizados os chamados barramentos.              

Os barramentos são compostos por linhas que podem ser:

✔  Dados;

✔  Endereço ou;

✔  Controle.

Os barramentos de controle podem ser utilizados para controlar direito de leitura ou escrita em memória ou E/S, interrupções, confirmações, relógio e reset.

O projeto dos barramentos que compõe um sistema é de grande importância no desempenho do sistema. 05 Pontos importantes no projeto de barramento:

1.       Tipo – dedicado ou multiplexado;

2.       Método de arbitração – Centralizado ou Distribuído;

3.       Temporização - Síncrona ou Assíncrona;

4.       Largura – número de linhas;

5.       Tipo de transferência – Leitura, escrita, escrita/modificação/escrita, escrita/leitura, em bloco.

Para aumentar o desempenho do sistema, os barramentos são organizados de maneira hierárquica, de forma a isolar o tráfego de dados entre CPU e memória do tráfego proveniente de operações de E/S. Os chamados barramentos de expansão proporcionam maior flexibilidade ao sistema (ex.SCSI),enquanto os barramentos de alta velocidade são utilizados para dispositivos de alta capacidade (ex. FireWire).