Introdução à Arquitetura de Computadores

INTRODUÇÃO À ARQUITETURA DE COMPUTADORES

INTRODUÇÃO:

Apesar da existência de uma grande diversidade em termos de arquiteturas de computador, podemos enumerar, num ponto de vista mais genérico, os componentes básicos desta classe de equipamento.

Os principais elementos de um computador são:

• Processador: Responsável pelo tratamento de informações;
• Memória: Responsável pela armazenagem dos programas e dos dados;
• Periféricos: São os dispositivos responsáveis pelas entradas e saídas de dados do computador, pelas interações entre o computador e o mundo externo. Como: Monitor, Teclados, Mouses, Impressoras, etc.;
• Barramento: Liga todos os componentes;

PROCESSADOR:

É um circuito integrado, que é considerado o “cérebro” do computador. Ele executa programas, faz os cálculos e toma decisões, de acordo com as instruções armazenadas na memória.

O processador forma uma parte muito importante do computador, chamada de UCP (Unidade Central de Processamento). Ligando-se um processador e alguns chips de memória e alguns outros chips auxiliares, tornou-se possível construir um computador inteiro em uma única placa de circuito. Esta placa, geralmente é chamada de placa mãe. Não se considera de que tipo UCP está dizendo, podemos dizer que a UCP realiza estas tarefas:

• Busca e executa as instruções existentes na memória. Os programas que ficam gravados em disco rígido são enviados para a memória, estando na memória, a UCP executa os programas e processa dados;
• Comanda todos os outros chips do computador;

Unidade Lógica e Aritmética

O primeiro componente essencial num computador (ou sistema computacional) é a Unidade Lógica e Aritmética (ALU), a qual, como o próprio nome indica, 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.

É importante ressaltar os parâmetros que influenciam no desempenho global de um sistema computacional: Tamanho da palavra (processada pela unidade lógica e aritmética), Velocidade de cálculo, Frequência do relógio, Quantidade de operações, etc...

Unidade de Controle (UC)

A Unidade de Controle tem a maior importância na operação de um computador, uma vez que é esta unidade que assume toda a tarefa de controle das ações a serem realizadas pelo computador, comandando todos os demais componentes de sua arquitetura. É este elemento quem deve garantir a correta execução dos programas e a utilização dos dados corretos nas operações que as manipulam. É a unidade de controle que gerencia todos os eventos associados à operação do computador, particularmente as chamadas interrupções, tão utilizadas nos sistemas há muito tempo.

Registradores

A UCP contém internamente uma memória de alta velocidade que permite o armazenamento de valores intermediários ou informações de comando. Esta memória é composta de registradores (ou registros), na qual cada registro tem uma função própria. Os registros, geralmente numerosos, são utilizados para assegurar o armazenamento temporário de informações importantes para o processamento de uma dada instrução. Conceitualmente, registro e memória são semelhantes: a localização, a capacidade de armazenamento e os tempos de acesso às informações que os diferenciam. Os registros se localizam no interior de um microprocessador, enquanto a memória é externa a este. Um registro memoriza um número limitado de bits, geralmente uma palavra de memória.

Clock

Clock é um circuito oscilador que tem a função de sincronizar e ditar a medida de velocidade de transferência de dados no computador, por exemplo, entre o processador e a memória principal. Esta frequência é medida em ciclos por segundo, ou Hertz. Existe a frequência própria do processador, comandando operações internas a ele, e a frequência do computador a ele associado, basicamente ciclos UCP-Memória principal.

MEMÓRIA

O computador é dotado de uma quantidade de memória (que varia de máquina para máquina), a qual se constitui de um conjunto de circuitos capazes de armazenar os dados e os programas a serem executados pela máquina. Categorias de memória:

Memória principal: Normalmente devem estar armazenados os programas e dados a serem manipulados pelo processador. Em termos básicos, a memória principal é vista como um conjunto de chips que são inseridas na placa mãe do computador.

Memória secundária: Permite armazenar uma maior quantidade de dados e instruções por um período de tempo mais longo, o disco rígido é o exemplo mais evidente de memória secundária de um computador, mas podem ser citados outros dispositivos menos recentes como as unidades de fita magnética e os cartões perfurados.

Memória cachê: Constituída de uma pequena porção de memória com curto tempo de resposta. É uma área reservada de memória que possui duas funções: aumentar o desempenho do computador e aumentar o tempo de vida das unidades de disco.

BARRAMENTOS

Nada mais é do que um caminho comum pelo qual os dados trafegam dentro do computador, este caminho é utilizado para comunicações e pode ser estabelecido entre dois ou mais elementos do computador. O tamanho do barramento é importante, ele determina quantos dados podem ser transmitidos em uma única vez. Todo barramento tem uma velocidade medida em MHz, um barramento rápido, permite transmitir dados rapidamente. Todos os barramentos têm duas partes: um barramento de endereçamento e um barramento de dados. O barramento de dados transfere o dado em si (por exemplo, o valor de memória) e o barramento de endereço transfere a informação de onde o dado se encontra.