Hardware

Computador:

Equipamento eletrônico capaz de receber, guardar, recuperar, processar e transmitir informações. Pode ser utilizado em aplicações diversas, devido a possibilidade de interpretar comandos/instruções agrupados em programas.

Hardware + Software
Segue a arquitetura de Von Neumann

Hardware :

É a parte física do computador. Equipamentos eletrônicos que permitem a entrada, processamento, armazenamento e saída de informações.

Os principais hardwares encontrados em um computador, podem ser agrupados nas seguintes categorias:
Dispositivo de entrada;
UCP;
Memória Principal;
Dispositivo de armazenamento ou memória auxiliar;
Dispositivo de saída

Bit Byte e palavra:

Bit: unidade mínima de uma informação no computador. Pode ser 0 (desligado) e 1 (ligado)
Byte: unidade formada por 8 bits
Unidade padrão para medir a capacidade de armazenamento de informações em um computador

Palavra:
Conjunto de bytes que um computador consegue processar em um certo instante
Computadores de 8 bits
Computadores de 16 bits
Computadores de 32 bits

Componentes básicos do computador:
Esquema de funcionamento:





UCP – Unidade Central de Processamento


CPU – Central Processing Unit
Local onde os dados são realmente processados
Uma CPU se encontra em um chip chamado de Microprocessador
Processador


Divide-se basicamente em três partes:
Unidade de Controle (UC): Interpreta as instruções que devem ser processadas
Unidade Lógica-Aritmética (ULA): Realiza o processamento de operações de propósito geral: aritméticas e lógicas


Registradores (Memória Interna): Locais onde os dados referentes a execução de uma determinada instrução são temporariamente armazenados

Unidade de Controle :

Controla as atividades do computador
Tem a função de interpretar e executar instruções armazenadas na memória de forma a solicitar que alguma operação seja realizada
Controla a seqüência da execução das instruções

Possui instruções pré-definidas
Executar conjuntos de instruções Þ Programa
As instruções variam de fabricante para fabricante
Os fabricantes tendem a agrupar as CPUs em famílias

Compatibilidade Ascendente
Manter a compatibilidade com novos componentes

Ciclo de Execução

São as etapas necessárias para a execução de uma instrução

1 – Busca da instrução
2 – Execução da instrução


Ciclo de execução
É medido em MHz = Clock
Milhões de ciclos por segundo
300MHz = 300 milhões de ciclos/segundo
A execução de um programa consiste, basicamente, na troca de informações entre a memória e a CPU, pois é na memória que se encontram as instruções e os dados que formam o programa

A memória é dividida em regiões. Cada região contém instruções e dados e são endereçados por um número
As instruções de um programa estão organizadas seqüencialmente na memória

ULA – unidade lógica aritmética

Operações Aritméticas
Soma, subtração, adição e divisão
Operações Lógicas
Funções que retornam Verdadeiro ou Falso

Registradores

Dispositivos de armazenamento temporário localizado na CPU
Armazenam dados e instruções a serem processados
Utilizados para armazenar dados necessários para realizar alguma operação

São voláteis
Custo alto
Tempo de acesso extremamente baixo
A capacidade dos registradores é variável ficando em torno de alguns bytes

Pelo tipo do computador
Evolução tecnológica
Mainframes – 64 bits
Minicomputadores – 32 bits
PCs – 8 a 64 bits

Basicamente um CPU contém os seguintes registradores:
PC (Program Counter)
MAR (Memory Adress Register)
MBR (Memory Buffer Register)
IR (Instruction Register)
I/O AR (I/O Adress Register)
I/O BR (I/O Buffer Register)
AC (Acumulador)


PC (Program Count)
Guarda a posição de memória da próxima instrução a ser executada. Ao final de cada execução o valor do PC é incrementado de forma a se obter a próxima instrução a ser utilizada


MAR (Memory Adress Register)
Registrador utilizado para a troca de informações entre a CPU e a Memória. Armazena o endereço de memória de uma informação a ser utilizada pela instrução

MBR (Memory Buffer Register)
Como o MAR, o MBR é utilizado para a troca de dados com a memória. Armazena o valor lido da memória (instrução ou dado) ou um valor a ser gravado na memória

IR (Instruction Register)
Guarda a instrução obtida da memória, para uma posterior execução
Tipos de Instruções
Transferência de dados do processador para memória ou vice-versa
Transferência de dados do processador para dispositivos E/S e vice-versa
Processamento de dados
Controle

I/O AR (I/O Adress Register)
Tem a mesma função do MAR, com a diferença que a interação é feita com dispositivos de entrada e saída
I/O BR (I/O Buffer Register)
Tem a mesma função do MBR, mas a interação acontece com os dispositivos de entrada e saída

AC (Acumulador)
Armazena os dados que receberão algum tratamento ou dados que já sofreram algum tratamento

Etapas da execução de uma instrução:

Busca a instrução
Interpreta a instrução
Busca de dados
Processa os dados
Escreve os dados