IDENTIFICAÇÃO MANUTENÇÃO

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2 IDENTIFICAÇÃO MANUTENÇÃO ESTRUTURA DOS MICROS PADRÃO PC AULA 01

3 Sobre aula 1 Números binários e hexadecimais Dispositivos digitais e analógicos Circuitos integrados Estrutura dos micros padrão PC Micros de arquitetura aberta vs. fechada Processadores Co-processadores Memória Chipsets Chipsets Barramento Reset Clock Slots de expansão Interrupções Acesso Direto à Memória Endereços de I/O Flat Cable Jumpers e switches

4 Estrutura dos micros do padrão PC

5 PROCESSADOR CPU: Central Processing Unit ou UCP Unidade Central de Processamento. Toda programação é feita através de instruções. Todo microprocessador tem um conjunto de instruções Toda CPU tem pelo menos duas partes básicas OU duas centrais básicas chamadas de unidades de execução: UNIDADE DE CONTROLE UNIDADE LÓGICO-ARITMÉTICA

6 Unidade de controle Coordena todas as atividades do computador. Contém o conjunto de instruções, que é uma lista de todas as operações que a CPU é capaz de executar. Cada instrução é acompanhada de um microcódigo instruções bem básicas que dizem à CPU como executar a instrução. Compatibilidade ascendente: CPUs mais novas também rodam programas feitos para CPUs mais antigas.

7 Pode-se considerar o processador em si, como um grande conjunto que possui regras muito bem conhecidas de operação para que se obtenham determinados resultados.

8 Unidade lógica e aritmética Conhecida por ALU Arithmetic Logic Unit ou ULA Unidade Lógica e Aritmética. Possui conjuntos especializados para somar, subtrair, multiplicar, enfim, circuitos capazes de realizar operações aritméticas e lógicas com dados representados na forma de números inteiros.

9 Co-processador Co-processador é um microprocessador utilizado para alguma tarefa especifica Co-processador aritmético chamado por vezes de FPU Floating Point Unit (Unidade de Ponto Flutuante) A partir de 486 DX a Intel passou a embutir em todos os seus microprocessadores o coprocessador matemático.

10 Memórias RAM (Randon Access Memory): volátil O circuito da RAM recebe o nome de memória dinâmica ROM (Read-Only Memory): memória apenas de leitura Firmware: softwares armazenados na ROM BIOS: Basic Input/Output System POST: Power-On Self Test Setup: Configuração

11 BIOS Ensina o processador a trabalhar com os periféricos mais básicos do sistema, tais como os circuitos de apoio, a unidade de disquete e o vídeo em modo texto.

12 POST Inicializa todos os circuitos periféricos de apoio da placa-mãe Inicializa o vídeo Testa a memória Testa o teclado Carrega o sistema operacional na memória Entrega o controle do processador ao sistema operacional

13 SETUP Programa de configuração do hardware do computador

14 CACHE O processador consegue ser bem mais rápido que a RAM: Uma saída é fazer com que o processador espere o tempo necessário para que a RAM possa receber novos dados. A outra, mais inteligente: utilizar uma pequena quantidade de memória RAM de alto desempenho, chamada de memória estática.

15 BARRAMENTO LOCAL -FSB É o caminho do processador com a memória e o circuito de apoio chamado ponte norte Barramento de dados: é por onde os dados circulam Barramento de endereços: é por onde a informação de endereço é fornecida Barramento de controle: informações adicionais como, por exemplo, se a operação é de leitura ou escrita.

16 BARRAMENTO I/O O processador comunica-se com periféricos através de outros barramentos: Barramentos PCI/ISA

17 CLOCK Responsável pelo sincronismo e harmonia dentro do computador

18 Reset Duas maneiras de se reinicializar o micro: Chave RESET Efetuado por hardware Ctrl+Alt+Del Efetuado por software Por esta opção algumas sub-rotinas do POST não são executadas Em geral o POST começa a partir do passo Carregar o sistema operacional para a memória

19 Memória de massa Disquetes 3 ½ capacidade 1.44 Mbytes Discos rígidos HD CD-ROMs Fitas magnéticas

20 Dispositivos de Entrada e Saída Endereços I/O O processador comunica-se com os dispositivos de I/O através de uma área distinta e independente, chamada área de I/O.

21 Circuitos de Apoio Responsáveis por auxiliar o processador no gerenciamento do micro Chipsets: ponte norte e ponte sul

22 Controlador de Interrupçoes Controlador de interrupções Um pedido de interrupção é um que fazemos ao microprocessador para que ele pare de executar as tarefas que estiver executando naquele determinado momento para atender ao periférico que pediu tal interrupção

23 Quadro de interrupções IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6 IRQ7 IRQ8 IRQ9 IRQ10 IRQ11 IRQ12 IRQ13 IRQ14 IRQ15 Temporizador da placa mãe (conectado ao chipset) Teclado (conectado ao chipset) Conexão em cascata (conectado ao chipset) COM2 e COM4 (comunicação serial) COM1 e COM3 (comunicação serial) Placa de som Unidade de disquete Porta paralela Relógio de tempo real (conectado ao chipset) Interface de vídeo (Normalmente disponível) (Normalmente disponível) Mouse de barramento (bus mouse, mouse PS/2) Co-processador matemático (conectado ao chipset) Porta IDE primária Porta IDE secundária

24 Acesso Direto à Memória (DMA) Acesso direto à memória (DMA) O DMA permite a transferência de dados para a memória sem o conhecimento do processador. O barramento PCI emprega o bus mastering, que é muito mais rápido que o DMA padrão

25 Arquitetura aberta Qualquer fabricante poderia desenvolver micros e periféricos desse padrão

26 Placa mãe, slots Soquete para cpu Slots para RAM chipset Slots PCI Slots ISA

27 Instruções x86 x86 é o nome da parte principal do conjunto de instruções que as CPUs conseguem interpretar. As instruções x86 são mais conhecidas pelos seus mneumônicos: ADD adição MOV mover dados para os registradores As instruções x86 são convertidas em pequenas ordens chamadas microoperadores (uops).

28 x86: Assembler x86 Mesmo assembler ainda não é compreendido pela CPU. O barramento frontal FSB só compreende bits. as vias elétricas só conseguem sinalizar zeros e uns lógicos definidos por níveis de tensão. o que corre no FSB é o que chamamos de linguagem de máquina

29 O que ocorre no FSB A sequência B8 85 FA em hexadecimal é equivalente a um mov ax, FA85 carregar o acumulador (registrador) com o valor FA85, sendo que B8 é o código da instrução mov ax

30 ALU O poder das ALUs vem aumentando a cada geração, mas mesmo assim sua generalidade de uso é incapaz de oferecer boa performance para operações mais exigentes, como aquelas que envolvem dados de ponto flutuante. Por software é possível fazer a ALU entregar os mesmos resultados de uma FPU, mas será necessário um tempo enorme de processamento

31 FPU 386 DX (1985) e 486 DX (1989) foram as primeiras CPUs a incorporar uma FPU Instruções x87: instruções que operam com ponto flutuante Exemplo: FADD é a instrução equivalente da ADD para ponto flutuante. Normalmente x86 e x87 caminham juntas.

32 Sobre outras unidades de execução: MMX MMX: MultiMedia extensions Desenvolvida pela INTEL Introduzidas entre o fim de 1986 e começo de novas instruções MMX não operam com dados do tipo ponto flutuante: são nada mais do que ALU (sem a parte lógica) anabolizadas. Tipicamente, uma instrução MMX pode fornecer 4 resultados num único ciclo de clock: pelo menos 4 vezes mais volume do que uma instrução x86 equivalente.

33 3DNow! Lançado pela AMD Permitem o processamento de dados do tipo ponto flutuante com precisão simples sem seguir as regras do IEEE.

34 SSE Até o Pentium III a Intel ficou apenas com as MMX Com o Pentium III estrelaram as ISSE (Internet Streaming SIMD Extensions) depois conhecidas como SSE Com 70 novas instruções Às vezes aparece MMX+, que são as instruções MMX mais as SSE

35 Enhanced 3DNow! Somam 45 novas instruções: 21 herdadas da primeira edição 3DNow! das 24 novas: 19 constituem as chamadas MMX+ outras 5 funções especiais DSP (Digital Signal Processing) e úteis para soft-modens, codificação de MP3 e áudio em geral.

36 SSE2 Com 144 novas instruções que se somam às 70 originais Pentium 4 foi a primeira a reconhecê-las

37 Instruções do tipo SIMD SIMD: Single Instruction Multiple Data MMX, 3DNow! e SSE são todas instruções do tipo SIMD Uma instrução faz operação em vários dados.

38 Diagrama simplificado de um processador BARRAMENTO FRONTAL - FSB Cache L2 Cache L1 Dados Unidade de PF, MMX, ISSE, 3 DNow! Unidade de Inteiros Decodificador de Instruções Cache L1 Instruções

39 Arquitetura de uma placa mãe soquete 7

40 Processo Microeletrônico Você verá inúmeras vezes, principalmente em relação a novos processadores, referências à tecnologia empregada na construção da pastilha de silício, ou seja, à distância das trilhas que compõem a pastilha de silício, dada em mícron (μm) 386 1μm Pentium III (katamai) 0,25 μm Pentium III (coppermine) 0,18 μm Pentium IV

41 Processo microeletrônico Os elétrons chegam ao destino em menos tempo (ou seja, com maior velocidade) Maior frequência de operação Menos consumo de energia elétrica Menos produção de calor Tensão de alimentação (voltagem) menor