Arquitetura de Computadores Barramentos (bus)

Arquitetura de Computadores

Barramentos (bus)

Os barramentos surgiram da necessidade da interligação entre o processador, memória e periféricos.

É um agrupamento de trilhas em que trafegam sinais elétricos. Esses sinais podem ser de controle, dados e endereços. Um caminho comum pelo qual os dados trafegam dentro do computador.

Os barramentos conectam dispositivos internos e externos ao computador, possuem uma taxa de relógio própria, além de largura (quantidades de trilhas) variável.

O tamanho de um barramento é importante, pois ele determina a quantidade de dados que pode ser transmitido em uma única vez: 8, 16, 32 ou 64.

Todo barramento tem uma velocidade medida em MHz.

Inicialmente estas ligações eram feitas na forma ponto a ponto (Figura abaixo):

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Esta solução era cara, complicada e limitava a expansão de novos dispositivos. (Falta do paralelismo da ligação ponto a ponto).

Para reduzir os custos de fabricação dos dispositivos e possibilitar a ampliação do uso de novos recursos nos computadores, a DEC (Digital Equipment Corporation) implementou um barramento com linhas padronizadas e compartilhadas, entre os diversos dispositivos, chamado padrão “OmNIBUS” (Figura abaixo):

[pic 2]

Estrutura do barramento

Um barramento do sistema contém, tipicamente, de 50 a 100 linhas distintas. Cada linha possui uma função ou significado particular. Embora existam diferentes projetos de barramento, as linhas de um barramento podem ser classificadas em três grupos funcionais: linhas de dados, linhas de endereço e linhas de controle.

Além disso, devem existir linhas para a distribuição de energia para os módulos conectados no barramento.

[pic 3]

LINHAS DE DADOS (barramento de dados)

Fornecem um caminho para a transferência de dados entre os módulos do sistema. O barramento de dados contém tipicamente 8, 16, 32 e 64 linhas; o número de linhas é conhecido como a largura do barramento de dados que constitui um parâmetro fundamental para o desempenho global do sistema. (cada linha pode conduzir apenas 1 bit por vez).

LINHAS DE ENDEREÇO

Utilizadas para designar a fonte ou o destino dos dados transferidos pelo barramento de dados. Por exemplo, quando o processador deseja ler uma palavra(de 8,16, 32 ou 64 bits) da memória, ele coloca o endereço da palavra desejada nas linhas de endereço. A largura do barramento de endereço determina a capacidade máxima da memóriado sistema.

LINHAS DE CONTROLE

Usadas para controlar o acesso e a utilização das linhas de dadose de endereço.

Como as linhas de dados e de endereço são compartilhadas por todos os componentes, deve existir uma maneira de controlar sua utilização. Os sinais de controle são utilizados tanto para transmitir comandos quanto para transmitir informações de temporização entre os módulos do sistema.

Os sinais de temporização indicam a validade das informações de dados e de endereço.

Os sinais de comando especificam as operações a serem executadas.

CLASSIFICAÇÃO DOS BARRAMENTOS

Os barramentos dividem-se em:

Local (ou de sistema): interliga a UCP e a memória.

Nesta classe, encontra-se a arquitetura DIB (Dual Independent Bus). São 2 barramentos independentes.

Umdos barramentos interliga a UCP à memória principal, denominado defrontside bus (FSB), e o outro, interliga a UCP à memória cachê externa, denominado de backside bus (BSB).

Esses barramentos possuemalta velocidade de tráfego, por serem independentes, podem ser requisitados ao mesmo tempo.

Entrada e saída(ou I/O (Input/Output)):Interliga todas as outras interfaces ao barramento local, sendo a largura e velocidade, menor quea do barramento local.

Esquema de barramento

[pic 4]

Os barramentos de I/O classificam-se em:

Interno:interligam os dispositivos normalizados, padrão (teclado,portas seriais/paralelas, drives de disquetes, etc.).

Externo: utilizado para expandir as características do computador,acrescentando novos dispositivos.

Esses dispositivos interligam-se como sistema por meio de conectoresInterno/Externo.

[pic 5]

As linhas de um barramento podem ser classificadas em dois tipos genéricos: dedicadas e multiplexadas.

Dedicadas

Tem uma função fixa ou é associada a um subconjunto de componentes físicos de um computador.

EX.: A utilização de linhas distintas para dados e endereço, comum em muitos barramentos.

Multiplexadas

Informações de dados e de endereço podem ser transmitidas por meio do mesmo conjuntode linhas, utilizando-se uma linha de controle de Endereço Válido.

Esse método de utilização das mesmas linhas do barramento com vários propósitosé denominado multiplexação detempo.

Tipos de barramento

Um PC tem muitos tipos de barramentos, que incluem:

Barramento do processador: é o barramento que o chipset usa para enviar/receber informações do processador.

Barramento de memória: é um barramento que conecta o subsistema de memória ao chipset e ao processador. Em alguns sistemas o barramento do processador e o barramento de memória são basicamente a mesma coisa.

Barramento local de E/S (Entrada/Saída). É usado para conectar periféricos de alto desempenho à memória, chipset e processador. (placas de vídeo, interface de redes de alta velocidade...)