Capitulo 02 – conceito de hardware e software

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CAPITULO 02 – CONCEITO DE HARDWARE E SOFTWARE


2.1 INTRODUÇÃO

Neste capítulo serão apresentados conceitos básicos de hardware e de software relativos à arquitetura de computadores e necessários para a compreensão dos demais capítulos. Os assuntos não serão abordados com profundidade, porém podem ser consultadas referências como (Patterson e Hennesy, 1998), (Stallings, 1999) e (Tanenbaum,1992) para maiores informações.

2.2 HARDWARE

Um sistema computacional é um conjunto de circuitos eletrônicos interligados, formado por processadores, memórias, registradores, barramentos, monitores de vídeo, impressoras, mouse, discos magnéticos, além de outros dispositivos físicos (hardware). Todos esses dispositivos manipulam dados na forma digital, o que proporciona uma maneira confiávelde representação e transmissão de dados.
Todos os componentes de um sistema computacional são agrupados em três subsistemas básicos, chamados unidades funcionais: processador ou unidade central de processamento, memória principal e dispositivos de entrada/saída (Fig. 2.1). Estes subsistemas estão presentes em qualquer tipo de computador digital, independente da arquitetura ou fabricante. Nesteitem serão descritos os conceitos básicos dos principais componentes desses subsistemas.

2.2.1 PROCESSADOR

O processador, também denominado Unidade Central de Processamento (UCP), gerencia todo o sistema computacional controlando as operações realizadas por cada unidade funcional. A principal função do processador é controlar e executar instruções presentes na memória principal, através deoperações básicas como somar, subtrair, comparar e movimentar dados.
Cada processador é composto por unidade de controle, unidade lógica e aritmética, e registradores. A unidade de controle (UC) é responsável por gerenciar as atividades de todos os componentes do computador, como a gravação de dados em discos ou a busca de instruções na memória. A unidade lógica e aritmética (ULA), como o nomeindica, é responsável pela realização de operações lógicas (testes e comparações) e aritméticas (somas e subtrações).


Fig 2.1 Sistema Computacional

A sincronização de todas as funções do processador é realizada através de um sinal de clock. Este sinal é um pulso gerado ciclicamente que altera variáveis de estado do processador. O sinal de clock é gerado a partir de um cristal de quartzo que,devidamente polarizado, oscila em uma determinada freqüência estável e bem determinada.
Os registradores são dispositivos com a função principal de armazenar dados temporariamente. O conjunto de registradores funciona como uma memória de alta velocidade interna do processador, porém com uma capacidade de armazenamento reduzida e custo maior ao da memória principal. O número de registradores e suacapacidade de armazenamento variam em função da arquitetura de cada processador.
Alguns registradores podem ser manipulados diretamente por instruções (registradores de uso geral), enquanto outros são responsáveis por armazenar informações de controle do processador e do sistema operacional (registradores de uso específico). Entre os registradores de uso específico, merecem destaque:

• ocontador de instruções (CI), ou program counter (PC), contém o endereço da próxima instrução que o processador deve buscar e executar. Toda vez que o processador busca uma nova instrução, este registrador é atualizado com o endereço de memória da instrução seguinte a ser executada;
• o apontador da pilha (AP), ou stack pointer (SP), contém o endereço de memória do topo da pilha, que é a estrutura dedados onde o sistema mantém informações sobre programas que estão sendo executados e tiveram que ser interrompidos;
• o registrador de status, ou program status word (PSW), é responsável por armazenar informações sobre a execução de instruções, como a ocorrência de overflow. A maioria das instruções, quando executadas, alteram o registrador de status conforme o resultado.


2.2.2 MEMÓRIA...
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