Logica temporizada

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LÓGICA TEMPORIZADA

Trabalho de pesquisa feito para obtenção de nota na disciplina Arquitetura de Computadores, ministrado pela professor Joelson, no curso de Sistemas de Informação da Universidade Federal da Paraíba, Campus VI.

Lógica temporizada


Na comunicação entre UCP e memória, as instruções, os dados e os endereços "trafegam" no computador através dos barramentos (de dados, deendereços e de controle), sob a forma de bits representados por sinais elétricos:

* Tensão positiva alta ("high" – próxima de 3 volts) significando "1" .
* Tensão baixa ("low" - próxima de zero) significando "0".

Mas os dados no computador não ficam estáticos; pelo contrário, a cada ciclo (cada "estado") dos circuitos, os sinais variam, de forma a representar novas instruções, dados eendereços.
Os sinais ficam estáticos apenas por um curto espaço de tempo que é tempo necessário e suficiente para os circuitos poderem detectar os sinais presentes no barramento naquele instante e reagir de forma apropriada.
Periodicamente, uma nova configuração de bits é colocada nos circuitos, e tudo isso só faz sentido se pudermos de alguma forma organizar e sincronizar essas variações, deforma a que, num dado instante, os diversos circuitos do computador possam "congelar" uma configuração de bits e processá-las.
É preciso que exista um elemento, que forneça uma base de tempo para que os circuitos e os sinais se sincronizem. Este circuito é chamado clock  Cada um dos estados diferentes que os circuitos assumem, limitados pelo sinal do clock, é chamado um ciclo de operação.Clock
Trata do relógio interno do computador, com  é um pulso alternado de sinais de tensão, gerado pelos circuitos de relógio (composto de um cristal oscilador e circuitos auxiliares).
A Unidade de Controle da UCP envia a todos os componentes do computador um sinal elétrico regular - o pulso de "clock" - que fornece uma referência de tempo para todas as atividades e permite o sincronismo dasoperações internas.

Ciclo de Operação
Cada um destes intervalos regulares de tempo é delimitado pelo início da descida do sinal, equivalendo um ciclo à excursão do sinal por um "low"e um "high" do pulso. 

O tempo do ciclo equivale ao período da oscilação. A física diz que período é o inverso da frequência. Ou seja, 

P = 1 / f

A frequência f do clock é medida em hertz.

Porexemplo, se f = 10 hz logo P = 1/10 = 0,1 s.

1 Mhz (1 megahertz) equivale a um milhão de ciclos por segundo.

Sendo a frequência de um processador medida em megahertz, o período será então medido em nanosegundos:


f = 10 Mhz = 10 x 10^6 hz
P = 1 / (10*10^6) = 100 ns (100 nanosegundo).

Quando se diz que um processador é de 200 Mhz, significa que seu ciclo de operação será de:

1/ 200.000.000 s = 5 x 10^-9 s ou seja, 5 ns.

Como podemos ver pelo exemplo a seguir, o processador com o clock ilustrado em (B) teria um tempo de ciclo cinco vezes menor que o (A) e portanto teria (teoricamente) condições de fazer cinco vezes mais operações no mesmo tempo.

Na prática, o aumento no clock de um processador faz com que mais instruções possam ser realizadas em um mesmointervalo de tempo.
Os primeiros computadores tinham um único sinal de clock geral, válido para UCP, memória, barramentos de E/S (entrada / saída), etc. À medida que a tecnologia foi se aperfeiçoando, a frequência de clock de operação dos processadores (e, em menor escala, também a das memórias) aumentou em uma escala muito maior que a dos demais componentes.
Desta forma, foi necessário criardiferentes pulsos de clock para acomodar as frequências de operação dos diferentes componentes.
A placa-mãe de um PC utiliza uma freqüência-mestra (hoje em geral de 66 Mhz, equivalente a um período de 15 ns, estando em prancheta placas para 100 MHz) para seu barramento (ciclo de barramento), a qual é multiplicada ou dividida para ser utilizada pelos demais componentes:

* o processador tem essa...
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