Quem Somos

Curso: Engenharia Biomédica - FUNORTE                    Período: 3º 
Disciplina: Arquitetura de Computadores 01 
Professor: Márcio Custódio
Semestre: 2º/2013
Equipe: Kamila Lopes, Ravena Amaral e Tatiane Marques
Objetivos do blog: O blog vem como um aliado para aqueles que assim como a equipe desejam crescer, compartilhar e expandir seus conhecimentos.
Contato: engbiomedicafunorte@gmail.com

4. Cooler

                                                                           Cooler
        

Dissipador de calor é o nome dado a um objeto de metal sendo geralmente feito de cobre ou alumínio, que pelo fenómeno da condução térmica e uma maior área por onde um fluxo térmico pode se difundir, maximiza o nível de dissipação térmica de qualquer superfície que gere calor. Sendo assim, dissipadores de calor têm o objetivo de garantir a integridade de equipamentos que podem se danificar com o calor gerado por seu funcionamento.
Serve para pegar o ar e joga-lo em cima do dissipador, que por sua vez resfria o ar e por fim, o processador. Uma parte importante desse conjunto é a pasta térmica que tem a função de manter a temperatura do processador estabilizada. No final de contas, é ela quem é a resfriada.
Tipos de cooler
Assim como os componentes dos computadores evoluem, a evolução dos coolers é necessária para acompanhar o aumento da temperatura interna das máquinas. Há basicamente três tipos de coolers, um para cada necessidade.
-Water Cooler
-Air Cooler
-Cooler Heatpipe

3. 1 Ciclo de instrução

 O passo a passo para que a instrução seja executada

                                               Na figura temos o diagrama funcional da CPU.



A UCP busca o código de operação (Opcode) na memória principal, o qual está localizado no endereço contido no CI e armazena-o no RI.
A UC lê o conteúdo do CI e coloca o endereço no REM. A UC envia um sinal - via barramento de controle - à controladora da memória principal para que realize uma operação de leitura. A memória principal lê o endereço que está no REM - via barramento de endereço - e busca o conteúdo da célula referenciada. A memória principal coloca no RDM - via barramento de dados - o conteúdo da célula. A controladora da memória principal envia à UC - via barramento de controle - o sinal de leitura concluída. A UC transfere o código de operação (conteúdo que está no RDM) ao RI. O decodificador de instruções decodifica (interpreta) o Opcode contido no RI. O RI envia para o decodificador os bits correspondentes ao Opcode. O decodificado determina quantas células à instrução ocupa e identifica a operação a ser realizada. A UC envia m sinal de controle à ULA informando a operação a ser realizada e incrementa o CI para apontar para a próxima instrução. A UC busca (se houver) o(s) dado(s). A UC envia um sinal - via barramento de controle - à controladora da memória principal para que realize uma operação de leitura. A memória principal lê o endereço que está no REM - via barramento de endereços - e busca o conteúdo da célula referenciada. A memória coloca no RDM - via barramento de dados - o conteúdo da célula lida. A memória principal envia à UC - via barramento de controle - um sinal de leitura concluída. A UC transfere o operando (conteúdo do RDM) ao RI (se for um código de operação) ou a um dos registradores internos da UCP. Esta fase se repete até que sejam trazidos para dentro da UCP todos os operandos necessários à execução da instrução.
A UC comanda a execução da instrução (a operação é executada sobre o(s) dada(s)). A ULA executa a instrução sobre os dados disponíveis nos registradores. Ao concluir a operação, a ULA envia um sinal para a UC informando que a execução terminou. A UC identifica o endereço de memória para onde deve ser enviado o resultado da operação e o armazena no REM. A UC autoriza o envio do resultado da operação para o RDM. A UC autoriza a controladora de memória a realizar uma operação de leitura no REM para obter o endereço de memória onde deverá ser escrito o resultado e uma leitura no RDM para obter o resultado a ser escrito na memória. Se o programa tiver terminado, para, senão, volta tudo de novo.

3. Subsistema de processamento

A UCP (Unidade Central de Processamento) é responsável pelo processamento e execução de programas armazenados na memória principal, buscando suas instruções, examinando-as e então, executando uma após a outra. 
A UCP pode ser divida em duas categorias funcionais: Unidade Funcional de Controle e Unidade Funcional de Processamento.
A Unidade Funcional de Processamento é composta por: Registradores, ACC, ULA. A Unidade Funcional de Controle é composta por: RDM, REM, CI, RI, Decodificador de instruções, UC, Clock (relógio).


Unidade Lógica e aritmética (ULA)
Como o próprio nome indica, essa unidade assume todas as tarefas relacionadas às operações lógicas (ou, e, negação, etc.) e aritméticas (adições, subtrações, etc...) a serem realizadas no contexto de uma tarefa. 
A função efetiva deste dispositivo é a execução das instruções dos programas que se encontram armazenadas na memória. Ao chegarem à UCP, essas instruções são interpretadas e traduzidas em operações que será executada pela ULA.


Registrador de dados de memória (RDM) e de endereços de memória (REM)
O RDM também chamando de MBR (Memory Buffer Register), é um registrador que armazena temporariamente dados (conteúdo de uma ou mais células) que estão sendo transferidos da memória principal para a UCP (em uma operação de leitura) ou da UCP para a memória principal (em uma operação de escrita).
O REM também chamado de MAR (Memory Address Register), é um registrador que armazena temporariamente o endereço de acesso a uma posição de memória, necessário ao se iniciar uma operação de leitura ou de escrita.




Contador de instruções (CI)
Este registrador é também chamado de Programa Counter (PC) ou contador de programa. 
Esse contador aponta para a próxima instrução a ser buscada da memória a ser executada pelo processador. O sistema automaticamente efetiva a modificação do conteúdo do CI de modo que ele passe a armazenar o endereço da próxima instrução na sequência.


Registrador de instruções (RI).
Esse registrador tem a função de armazenar a instrução que será executada pela UCP.  O RI está ligado diretamente ao decodificador de instruções o qual irá interpretar a instrução e avisar á Unidade de Controle (UC).


Decodificador de instruções 
 A função do decodificador é identificar que operação será realizada, correlacionada à instrução cujo código de operação foi decodificado. Assim o RI irá passar ao decodificador uma sequência de bits representando uma instrução a ser executada.


Relógio (clock)
Este dispositivo é definido como um gerador de pulsos, cuja sua duração é chamada de ciclo, e a quantidade de vezes que esse pulso básico se repete em um segundo define a unidade de medida do relógio, denominados frequência, a qual também é usada para definir a velocidade na CPU.

2.4 Subsistema de memória

                                                          Memória secundária

Além da memória principal, que é diretamente acessada pela CPU, existe
também a memória secundária (também chamada de memória de massa). Este tipo de memória não é acessado diretamente pela CPU. Seu acesso é feito através de interfaces ou controladoras especiais. A memória secundária é uma memória do tipo permanente (não se apaga quando o computador está desligado), que tem uma alta capacidade de armazenamento, e um custo muito mais baixo que o da memória principal. 
A memória secundária não é formada por chips, e sim, por dispositivos que utilizam outras tecnologias de armazenamento. Alguns exemplos de memória secundária: o disco rígido, disquetes, CD-ROM e fita magnética. O disco rígido, assim como os disquetes e as unidades de fita, usa a tecnologia magnética para armazenar dados. Os discos CD-ROM usam tecnologia ótica. 

2.3 Subsistema de memória

                                                             Memória ROM

Assim como a memória RAM ela também é considerada uma memória principal, mas apresenta algumas diferenças. Uma vez que o processador nada realiza sem as instruções, é óbvia que ele deve ter acesso a certa quantidade de memória não volátil, isto é, a um local onde estejam permanentemente armazenadas instruções que automaticamente iniciam a operação e a inicialização do sistema, tão logo a alimentação elétrica seja ligada. Além de não perder seus dados no caso de falta de energia, esta memória não deve sofrer alteração por parte dos usuários ou dos próprios programas sendo então uma Memória de Apenas Leitura (Read Only memory – ROM). A memória ROM vem gravada de fábrica (“Mask Programmed” – programada pela máscara) e não pode ser alterada, pois já é fabricada com o programa.
As memórias ROM são aplicadas em um computador para armazenar três programas principais: BIOS( Basic Input Output System) ou sistema básico de entrada e saída que ensina o processor da máquina a operar com os dispositivos básicos de entrada e saída; POST ( Power on Self Test) autoteste- programa de verificação e teste que se executa após a ligação do computador, realizando diversas ações sobre o hardware; SETUP programa que altera parâmetros armazenados na memória de configuração.

2.2 Subsistema de memória

                                                       Memória Cache

A memória CACHE está sempre repleta de dados ou instruções, visando otimizar o relacionamento entre a UCP e a Memória Principal. Uma vez que ela é muito menor do que a memória principal. Sua função principal é acelerar a velocidade de transferência das informações entre processador e memória principal, e com isso, aumentar os desempenhados sistemas de computação. Essas memórias são do tipo volátil assim como a memória RAM. Quando o processador solicita um determinado dado e o encontra na cache, não há necessidade de requisitá-lo à memória principal. Sempre que a UCP vai buscar uma nova instrução, ela acessa a memória CACHE. 
Se a instrução ou dado estiver na CACHE (ACERTO ou HIT), ela é transferida em alta velocidade para a UCP.  Se a instrução ou dado não estiver na CACHE (FALTA ou MISS), então o sistema está programado para interromper a execução do programa e transferir a instrução desejada da memória principal para a UCP. 
Os processadores trabalham com dois tipos de caches: cache L1 (level 1 ou nível 1) e cache L2 (level 2 ou nível 2). A L1 era encontrada na parte interna do processador e a L2 era externa a ele.

2.1 Subsistema de memória

                                                         Registrador







O registrador é um dispositivo de armazenamento de dados existente dentro do processador. O tamanho do registrador é medido em bits. O conjunto de todos os registradores forma uma memória interna do processador, de alta velocidade, mas de baixa capacidade de armazenamento se comparada com outras memórias (cache, principal, disco rígido, CD). O registrador é a memória mais rápida da hierarquia de memória do computador.
A função da memória é a de armazenar dados destinados a serem, em algum momento, utilizados pelo processador (MONTEIRO, 2007). O processador busca dados e instruções de onde estiverem armazenadas e os deposita temporariamente em seu interior para que possa realizar as operações solicitadas utilizando seus demais componentes. Os dispositivos denominados registradores são os locais onde esse conteúdo fica armazenado. Assim o conceito de registrador surgiu da necessidade do processador de armazenar temporariamente dados intermediários durante um processamento. São dispositivos de armazenamento volátil assim como a memória RAM.

2. Subsistema de memória

O computador possui muitas memórias, as quais se encontram interligadas de forma bem estruturada, constituindo o que é chamado de subsistema de memória, o qual é parte do sistema computacional. 
O subsistema de memória é projetado de modo que seus componentes sejam organizados hierarquicamente. 

Observe na figura abaixo que no topo temos o registrador que tem alta velocidade e baixa capacidade armazenamento ao contrário das memórias que estão na base da pirâmide, que tem baixa velocidade e alta capacidade de armazenamento.

1.3 Estrutura interna do computador (comunicação básica entre processador e memória )

                                                           Barramento

É uma via de comunicação que liga os componentes de um computador. O barramento conduz de modo sincronizado o fluxo de informações (dados, instruções, endereços e controles) de um componente para o outro ao longo da placa mãe.
O barramento de um sistema computacional, denominado barramento do sistema, é um caminho por onde trafegam todas as informações dentro do computador, é formado por 3 vias específicas, sendo elas: barramentos de dados, endereços e controle.
O barramento de dados interliga o RDM (registrador de dados de memória, localizado na UCP) á memória principal, para transferência de instruções ou dados a serem executados, é bidirecional, ou seja, ora os sinais percorrem o barramento vindo da UCP para memória principal (operação escrita), ora percorrem o caminho inverso (operação de leitura). Possui influência direta no desempenho do sistema, pois, quanto maior a sua largura, maior o número de bits (dados) transferidos por vez e consequentemente mais rapidamente esses dados chegarão ao seu destino (UCP ou memória).
O barramento de endereço interliga o REM (registrador de endereço de memória, localizado na memória) á memória principal, para transferência dos bits que representam determinado endereço de memória onde se localiza uma instrução ou dado a ser executado. É unidirecional visto que somente a UCP aciona a memória principal para a realização de operações de leitura ou escrita. Possui tantas vias de transmissão quantos são os bits que representam o valor de um endereço.
O barramento de controle Interliga a UCP, mais especificamente a Unidade de Controle (UC), aos demais componentes do sistema computacional (memória principal, componentes de entrada e de saída) para passagem de sinais de controle gerados pelo sistema. Sendo também bidirecional.
Os barramentos compartilham suas vias de comunicação entre diversos componentes neles conectados. Somente é permitida a passagem de um conjunto de bits de cada vez em por esse motivo, o controle do barramento torna-se um processo essencial para o funcionamento adequado do sistema.

1.2 Estrutura interna do computador (comunicação básica entre processador e memória )

                                                           Processador

Os processadores (ou CPU, de Central Processing Unit - Unidade Central de Processamento) são chips responsáveis pela execução de cálculos, decisões lógicas e instruções que resultam em todas as tarefas que um computador pode fazer. Por este motivo, são também referenciados como "cérebros" destas máquinas. O processador exerce a função principal, já que cabe a ele o acesso e a utilização da memória e dos dispositivos de entrada e saída para a execução das atividades.
A UCP é composta por várias partes distintas, entre elas: registradores, Unidade de Controle (UC) e Unidade Lógica Aritmética (ULA). O registrador é uma memória semelhante à memória RAM, porém o que difere uma da outra é o fato de o registrador ser mais rápido e de pouca capacidade de armazenamento.
A capacidade de processamento de uma UCP, ou seja, sua velocidade é bastante influenciada pelo tamanho da palavra (tamanho do registrador).
A UCP pode ser dividida em duas categorias funcionais, as quais podem ser chamadas de unidades, conforme segue: Unidade funcional de controle e Unidade funcional de processamento.  

1.1 Estrutura interna do computador (comunicação básica entre processador e memória )

                                                              Memória RAM

Com a finalidade de armazenar seus dados, um computador contém um conjunto grande de circuitos, cada qual capaz de armazenar um bit. A este conjunto denominamos memória principal da máquina.
A memória principal é denominada memória RAM ( Random Acess Memory), é um tipo de memória volátil, ou seja, seu conteúdo fica armazenado enquanto o computador estiver ligado, ao desligar o conteúdo se perde.  Memória indispensável para o funcionamento do computador, a qual o processador pode fazer acesso direto.
Os circuitos de armazenamento de memória principal de um computador são organizadas em unidades manipuláveis denonimadas células (palavras). Para distinguir, na memória principal de um computador, cada célula individual, esta é identificada por um nome único, denominado endereço.
A memória RAM é denominada genericamente de DRAM (Dynamic RAM), ou RAM dinâmica, pelo fato de possuir uma característica chamada refrescamento de memória, que tem a finalidade de manter os dados armazenados enquanto o computador estiver ligado. Pelo fato de precisarem ser "refrescadas" ou realimentadas constantemente, as memórias DRAM consomem muitos ciclos do processador para realimentação. Por isso são mais lentas e possuem custo muito menor e capacidade de armazenamento de dados consideravelmente maior que as memórias estáticas (exp.: cache).  

1. Estrutura interna do computador (comunicação básica entre processador e memória )

O computador é uma máquina que processa informações eletronicamente, na forma de dados e pode ser programado para as mais diversas tarefas.

As fases do processamento são:

• Entrada de Dados (Informações iniciais)
• Processamento (Instruções)
• Saída de Dados (Resultados)

Abaixo vemos a comunicação básica dentro do computador, vemos também os principais barramentos existentes que são responsáveis por interligar todos os componentes dentro da máquina.