Conhecimentos Básicos de Computação – Arquitetura dos Microprocessadores
Neste tutorial serão mostrados alguns conceitos básicos, definições, e utilizações de alguns microprocessadores. Tecnologias de uso e variantes de alguns microprocessadores. Serão vistos as características de alguns dispositivos de processamento, bem como alguns modelos de marcas. Todos os nomes aqui relatados com relação a nomes de empresas têm totais direitos reservados a seus respectivos donos, sendo aqui mencionados somente para efeito de consulta e auxílio no uso diário das tecnologias.
CONCEITOS BÁSICOS DA ARQUITETURA DOS MICROPROCESSADORES
A arquitetura básica se inicia com a ligação de uma CPU com o dispositivo de memória, através de uma via chamada BUS ou traduzindo barramento de computador.
Podemos definir via como um conjunto de fios e interligações que conecta os microprocessadores com os chips de memória localizado na placa mãe do computador.
Essas vias são assim divididas:
– VIA DE CONTROLE > faz a sincronização das vias chamada de : VIA DE DADOS E VIA DE ENDEREÇO.
– VIA DE ENDEREÇOS > é o canal por onde é enviado ou transpassado o endereço de dado da memória.
– VIA DE DADOS > é o canal por onde trafegam todos os dados enviados.
Um outro fator importante está relacionado à velocidade do processador, que é calculado em MIPS (Milhões de Instruções por Segundo)
Alguns exemplos da arquitetura dos diversos modelos (aqui é mencionado plataforma Intel) de microprocessadores em relação a sua velocidade MIPS.
- Intel Pentium – MIPS = 100
- Intel 80486 – MIPS = 20/40
- Intel 80386 – MIPS = 8
- Intel 80286 – MIPS = 2
- Intel 8086 – MIPS = 0,4
- Intel 8088 – MIPS = 0,4
- Intel 8085 – MIPS = 0,1
* O Dispositivo Clock
Este é o dispositivo responsável pelo monitoramento e verificação da quantidade de ciclos por segundo.
A unidade de medida do clock é o MHz (milhões de ciclos por segundo). O número de ciclos está ligado diretamente com o número de instruções (clock interno) e também ligado com o número de acesso a memória do computador (clock externo).
* O Barramento
Em uma definição simples, é uma via de comunicação entre os diversos componentes/dispositivos de um computador.
Tipos de barramento:
– IrDA (Infrared Developers Association)
Espécie de barramento sem fio que tem sua funcionalidade baseada no sistema de infravermelho.
– USB (Universal Serial Bus)
Sistema de barramento que se caracteriza em permitir que todos os periféricos externos sejam encaixados em uma única porta no computador.
– ISA (Industry Standard Architecture)
Tipo de barramento que tem como velocidade 08 bits para computadores PC XT e logo após 16 bits. A freqüência deste barramento é de 08 MHz.
– EISA (Extended Industry Standard Architecture)
Sistema de barramento com velocidade de 32 bits atuando com freqüência de 08 MHz.
– VLB (VESA Local Bus)
Tipo de barramento de dados igual ao do processador e frequência idêntica ao barramento local.
– PCI (Peripheral Component Interconnect)
Barramento com velocidade de trabalho de 32 bits, atuando com freqüência de 66 e 33 MHz e barramento de 64 bits.
– AGP (Acelerad Graphics Port)
Espécie de barramento de 32 bits trabalhando com freqüência de 66 MHz, dependendo da exigência e uso do barramento pode chegar a 133 MHz.
Este barramento é utilizado para periféricos de vídeo (placa de vídeo) e utiliza a memória RAM do computador para fazer armazenamento de dados mais abrangentes.
* Características principais dos processadores
Existem no mercado inúmeros e diversos modelos de processadores de computadores, os quais apresentam preços e desempenho diferenciados. Esta pequena explanação se destina a estabelecer os diferenciais básicos que determinam a performance de um processador, a parte teórica que vai lhe auxiliar a compreender as diferenças entre alguns principais processadores.
Ao adquirir um processador, a primeira coisa que se deve ter como prioridade e atenção é saber qual a sua frequência de operação, que é medida em Megahertz (MHz) ou milhões de ciclos por segundo, esta frequência também pode ser denominada de clock.
Veja este exemplo: Processador 486 de 100 MHz, ao lado de um Pentium também de 100 MHz. Apesar da frequência de operação ser a mesma, o 486 perde em muito no desempenho. Na prática, o Pentium seria pelo menos 2 vezes mais rápido. Este fato acontece em decorrência às diferenças na arquitetura dos processadores.
O processador ainda é um componente básico de qualquer PC. Com o avanço cada vez mais acelerado da tecnologia, e várias empresas disputando uma fatia do mercado, os engenheiros das empresas são obrigados a desenvolver projetos cada vez mais ousados com intuito de produzir os processadores com alto desempenho. De certa forma isto é excelente para os usuários, mas também pode trazer muitas armadilhas, visto que com a diversidade de projetos, cada processador acaba saindo-se bem em algumas tarefas, mas com resultados nada agradáveis em outras. Não se pode ter preconceito e julgar o desempenho de um processador apenas pela frequência de operação, como era feito na época dos computadores 486.
Alguns modelos de processadores e informações básicas
1. PC 80286
Velocidade: 16 bits (Interno e Externo)
– As informações são armazenadas e gravadas na memória RAM do computador (aqui não tratamos da mesma memória RAM de execução) que tem seu conteúdo através de uma bateria.
– Velocidade de acesso a memória de 16 MB.
– Fazia uma simulação de memória RAM feita no HD do computador, utilizando memória virtual, todo este processo sendo realizado através de uma troca de arquivos denominado swap file.
– Tinha um soquete (é o local de encaixe) para os co-processadores 80287.
– Características de multitarefa, que pode ser definido como a realização de várias tarefas ao mesmo tempo.
– Proteção de memória, pois os programas tinham endereços próprios de memória alocada, não podendo desta forma invadir o espaço determinado para outro programa.
– Quando havia a invasão de espaço reservado por parte dos programas, acontecia o que chamamos de GPF (General Protection Fault – Falha Geral de Proteção ).
2. PC 80386
Velocidade: 32 bits
– Velocidade de acesso a memória podendo chegar a 04GB.
– Utilização do modo protegido, podendo retornar para o modo real.
– Existia um co-processador chamado de 80387SX para processador 80386SX e 80387DX para o 80386DX.
– Modelos 80386DX (Double Word) com barramento trabalhando a uma velocidade externa e interna de 32 bits.
– Modelos 80386SX (Single Word) trabalhando com barramento interno e externo a uma velocidade de 16 bits (externo) e 32 bits (interno).
– Era possível usar programas de modo real dentro do sistema de modo protegido, o que é chamado de Modo Virtual 8086.
– Usava a memória cache (espécie de memória que armazena uma quantidade reduzida da parte do conteúdo da RAM). Este processo agiliza e velocidade do processamento.
3. PC 80486
Velocidade: 32 bits (interno e externo)
– Utilizava cache integrado interno com velocidade de 08KB.
– Característica de cache externo de 256 KB e 512 KB.
– Modelos 80486 DX com co-processador aritmético interno e 80486SX que não tinha co-processador. A placa mãe do computador permitia inserir um processador 80487SX.
– Este processador teve um aumento significativo em sua velocidade chegando a ser quase duas vezes mais rápido que o 386.
– Variações de velocidade de 25MHz, 33 MHz e 40 MHz. Porém foi criada uma grande dificuldade, pois na época não havia circuitos capazes de trabalhar com velocidades superiores a 40 MHz.
– Sistema de Multiplicação de Clock, que pode ser definido como a velocidade que o processador trabalha internamente maior do que a da placa mãe. Desta forma foram lançados no mercado processadores 486DX2 (trabalhando com o dobro de freqüência da placa mãe). Logo em seguida foi lançado o 486DX4 (com velocidade de trabalho 03 vezes maior do que a velocidade da placa mãe).
4. PC 80486DX2
Velocidade: 32 bits (interno e externo)
– Modelos:
* 80486DX2-50 com velocidade clock externo de 25 MHz e interno de 25×2 = 50 MHZ
* 80486DX2-66 com velocidade clock externo de 33 MHz e interno de 33×2 = 66 MHZ
* 80486DX2-80 com velocidade clock externo de 40 MHz e interno de 40×2 = 80 MHZ
– Como já informado anteriormente, trabalhava com o sistema de multiplicação de clock, onde a frequência interna era superior ou mais precisamente o dobro da freqüência externa.
5. PC 80486DX4
Velocidade: 32 bits (interno e externo)
– Modelos:
* 80486DX4-75 com velocidade de clock externo 25 MHz e interno de 25×3 = 75 MHZ.
* 80486DX4-100 com velocidade de clock externo 33 MHz e interno de 100 MHZ.
– Trabalhava também com o sistema de multiplicação de clock, onde a frequência interna ao invés de ser o dobro era o triplo da freqüência externa, aumentando consideravelmente a capacidade de processamento
Nesta quinta parte do tutorial, foi visto algumas características de um componente muito importante em um computador: O processador. Apesar deste dispositivo não ser o único responsável pela velocidade de um computador, é de grande necessidade conhecer o funcionamento e características básicas de alguns deles. O fato é que o computador é um conjunto de dispositivos trabalhando coordenadamente de forma a otimizar e melhorar a velocidade do trabalho e não somente o processador, propriamente dito, responsável direto pela velocidade do conjunto.
Fonte: http://www.juliobattisti.com.br/artigos/infoconc/informaticaconcursos005.asp