AULA 11 - Microprocessadores - Graduação

Barramentos do computador

Barramento é um caminho de comunicação entre dois ou mais dispositivos; é um conjunto de linhas de comunicação (condutor elétrico ou fibra ótica) que permitem a interligação entre dispositivos de um sistema de computação (CPU; Memória Principal; HD e outros periféricos), ou entre vários sistemas de computação.

O conjunto de barramentos (bus, em inglês) é a forma de interconexão dos módulos e dispositivos do computador que permite troca de sinais de controle e dados.

O mecanismo mais comum de interconexão usa um barramento do sistema compartilhado com múltiplas linhas. Os sistemas mais modernos usam uma hierarquia de barramentos para obter melhor desempenho.

O processador tem um barramento especial, que o interconecta diretamente à memória principal, ou à cache.

Este barramento é chamado de barramento do processador (local):

Porém, normalmente quando se fala em barramento, está se referindo ao barramento de sistema:

Os principais aspectos de um projeto de sistema de barramento são:

• arbitragem - decisão sobre permissões para envio de sinais por meio das linhas do barramento; pode ser centralizada ou distribuída
• temporização - envio de sinais sincronizado por um relógio central, ou assíncrono, com base na transmissão mais recente
• largura do barramento - quantidade de bits que podem ser transmitidos ao mesmo tempo, número de linhas de endereço e dados - 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, etc
• velocidade de transmissão de dados - medida em bps (bits por segundo) - 10 bps, 160 Kbps, 100 Mbps, 1 Gbps etc.

Existem 3 funções distintas nos barramentos:

• Comunicação de Dados: função de transporte dos dados. Tipo bidirecional;
• Comunicação de Endereços: função de indicar endereço de memória dos dados que o processador deve retirar ou enviar. Tipo unidirecional, e;
• Comunicação de Controle: função que controla as ações dos barramentos anteriores. Controla solicitações e confirmações. Tipo bidirecional.

Barramento do processador

É utilizado pelo processador internamente e para envio de sinais para outros componentes do sistema computacional.

Atualmente, os barramentos dos processadores (os de transferência de dados) têm sido bastante aprimorados com o objetivo de maior velocidade de processamentos de dados.

== Barramento de Cache É o barramento dedicado para acesso à memória cache do computador, memória estática de alto desempenho localizada próximo ao processador.

Barramento de Memória É o barramento responsável pela conexão da memória principal ao processador. É um barramento de alta velocidade que varia de micro para micro e atualmente gira em torno de 512 MHz a 8192 MHz, como nas memórias do tipo DDR3.

Barramento de Entrada e Saída É o barramento I/O (ou E/S), responsável pela comunicação das diversas interfaces e periféricos ligados à placa-mãe, possibilitando a instalação de novas placas, os mais conhecidos são: PCI, AGP e USB.

Os periféricos não se conectam diretamente ao barramento de sistema devido:

Há uma larga variedade de periféricos com vários métodos de operação sendo inviável incorporar diversas lógicas de controle dentro do processador... A taxa de transferência de dados dos periféricos é normalmente mais baixa do que a da memória do processador sendo inviável usar o barramento de alta-velocidade para comunicação com periférico. Os periféricos usam normalmente formatos de dados e tamanhos de palavras diferentes dos do computador a que estão agarrados. Permitem a conexão de dispositivos como:

Placa gráfica; Rede; Placa de Som; Mouse; Teclado; Modem; etc. São exemplos de Barramentos de Entrada e Saída:

AGP; AMR; EISA; IrDA; ISA; MCA; PCI; PCI-e; Pipeline; SCSI; VESA; USB, e; PS/2. Barramento de Dados É o barramento Data Bus, responsável por transportar informação da instrução (através do código de operação), variável do processamento (cálculo intermediário de uma fórmula por exemplo) ou informação de um periférico de E/S (dado digitado em um teclado). O tamanho da via de dados determina respectivamente o máximo número de instruções (e portanto o potencial de processamento) e a precisão do processamento aritmético (através do cálculo de ponto flutuante) ou o número de símbolos possíveis a ser representado (por exemplo, pontos de uma foto).

Ex:

1) O processador 8088 possui 8 bits no barramento → máximo de 256 instruções e variáveis numéricas entre -128 a +127 (ou 0 a 255). 2) O processador Pentium IV possui 32 bits no barramento→ variáveis numéricas entre - 2147483648 e + 2147483647. O tamanho do barramento de dados está ligado a capacidade de processamento do sistema. Se o processamento é simples (como o controle booleano de um CLP) 8 bits são suficientes. Por outro lado, se há a necessidade de um processamento complexo (como os sistema de multimídia onde há a necessidade de processarmos milhões de pontos de imagem) processamento de até 128 bits já estão disponíveis. Obviamente existe a necessidade de aumentar igualmente a velocidade do sistema pois a "paciência" do usuário é a mesma ao ligar uma lâmpada ou processar uma imagem fotográfica.