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Infra-Estrutura de Hardware

Infra-Estrutura de Hardware. Edna Barros. GRECO - Grupo de Engenharia da Computação Centro de Informática - UFPE. Infra-Estrutura de Hardware. Edna Barros. GRECO - Grupo de Engenharia da Computação Centro de Informática - UFPE. Roteiro da Aula. Os computadores no nosso dia a dia

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Infra-Estrutura de Hardware

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Presentation Transcript

  1. Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  2. Infra-Estrutura de Hardware Edna Barros GRECO - Grupo de Engenharia da Computação Centro de Informática - UFPE Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  3. Infra-Estrutura de Hardware Edna Barros GRECO - Grupo de Engenharia da Computação Centro de Informática - UFPE Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  4. Roteiro da Aula • Os computadores no nosso dia a dia • Conhecendo os componentes de um computador • CPU • Memória • Disco • Evolução dos computadores Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  5. Roteiro da Aula • Computador: Hardware e Software • Como funciona o computador • Executando um programa • Programa do curso • Opcional: • Evolução Histórica dos computadores Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  6. Conceitos Básicos de Arquitetura e Organização de Computadores Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  7. Motivação Porque é importante saber conceitos de arquitetura/organização de computadores? Revolução da Informação: Primeiro computador comercial no final anos 1940 .... Multiprocessadores (SP2, Clusters,....) Número e complexidade crescente de aplicações: Caixas Eletrônicos Computadores em automóveis Laptops Projeto Genoma World Wide Web Os computadores estão cada vez mais presentes no nosso dia a dia.... Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  8. Computadores no dia a dia... Computadores estão presentes nos mais diversos equipamentos Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  9. Computadores no dia a dia... No nosso dia a dia .... Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  10. Computadores no dia a dia... Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  11. Computadores no dia a dia... Centro de Dispatch Terminais de Dados Chamada Rede CDPD/GPRS GPS/AVL Voz e Dados E todos estes computadores/equipamentos podem estar conectados em rede .... Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  12. Armazenamento e Processamento de Informações....em um escritório • Como se dá o processamento das informações? • Informações que não tem uso no momento ficam no fichário. • A pasta sobre a mesa contém cópias das informações que precisaremos naquele dia. • Na mesa mantemos os papéis que estamos usando naquele momento • Completada uma tarefa, pomos os papéis alterados de volta no fichário. • Após o expediente, a faxineira joga no lixo tudo que está na mesa. Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  13. Componentes de um Computador Disco Memória Unidade de Controle (CPU) 3 2 1 timing & size Information timing & size Information Pastas Fichário Mesa • O fichário representa o disco rígido, com alta capacidade de armazenamento. • A pasta sobre a mesa representa a memória, de acesso rápido e fácil • Mesa e usuário são a CPU • OBS: Memória é volátil e disco não (faxineira) Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  14. Abrindo o computador.... Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  15. Abrindo o computador.... Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  16. Entrada/Saída Manual Teclado Mouse Monitor de Vídeo Joystick Característica comum: baixa velocidade Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  17. Entrada: Mouse Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  18. Saída: Monitor de Vídeo Tubo de raios catódicos Aumento da energia dos elétrons Aceleração Colisão numa tela de fósforo Emissão de luz Ponto luminoso Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  19. Saída: Vídeo Controle Densidade do fluxo controlada por circuitos adicionais Direção do feixe controlada por campo magnético Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  20. Saída: Vídeo Resolução Linhas: 1024 Pontos por linha: 1280 Resolução: 1.310.720 75 figuras/seg : 98.304.000 Bits/seg 100 MHz de largura de Banda Intensidade 8 bits/cor 24 bits/pixel 3.932.160 bits (Memória de Vídeo) Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  21. Display de cristal líquido Matrix de pixels Controle Complexo Tecnologia VLSI Saída: Vídeo Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  22. Unidade de Processamento Placa Mãe CPU Memória Disco rígido Disco Flexível Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  23. Placa Mãe Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  24. Placa Mãe Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  25. O Processador Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  26. Processador: PowerPC 750 Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  27. 8051 186.531 transistores 8 mm2 Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  28. 8051 186.531 transistores 8 mm2 Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  29. 8051 186.531 transistores 8 mm2 Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  30. Memória Processador Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  31. Memória Vs. Armazenamento O fichário representa o disco rígido, com alta capacidade de armazenamento. A pasta sobre a mesa representa a memória, de acesso rápido e fácil Mesa e usuário são a CPU OBS: Memória é volátil e disco não. Fluxo de Dados Fichário Pasta Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  32. Processador vs. memória µProc 60%/ano.. 1000 CPU Desemp. Proc-Mem:(cresce 50% / ano) 100 Desempenho 10 DRAM 7%/ano.. DRAM 1 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  33. Memória Principal Vs. Cache O fichário representa o disco rígido. A pasta sobre a mesa representa a memória principal. No quadro de avisos se encontram informações que podem ser acessadas de forma muito rápida. O quadro representa a cache. Mesa e usuário são a CPU Quadro Fichário Pasta Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  34. Níveis de memória Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  35. Discos Memória Processador Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  36. 36 Gbytes, 3 1/2” Discos Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  37. Discos magnéticos # discos: 1-15 (2 lados) rotação: 3600 - 7200 rpm diâmetro: 1-8 inch # trilhas: 1000-5000 # setores: 64-200 setor: 512 bytes Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  38. Discos / História 1973: 1. 7 Mbit/pol2 140 MBytes 1979: 7. 7 Mbit/pol2 2,300 MBytes source: New York Times, 2/23/98, page C3, “Makers of disk drives crowd even more data into even smaller spaces” Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  39. Discos: história 2000: 10,100 Mb/p2 25,000 MBytes 2000: 11,000 Mb/p2 73,400 MBytes 1989: 63 Mbit/pol2 60,000 MBytes 1997: 1450 Mbit/pol2 2300 Mbytes (2.5” diâmetro) 1997: 3090 Mbit/p2. 8100 Mbytes (3.5” diâmetro) Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1 source: N.Y. Times, 2/23/98, page C3

  40. Discos: Limites Capacidade crescente (60%/ano) and Taxa de transf. crescente (40%/ano) Redução lenta do tempo de acesso (8%/ano) Tempo para leitura completa: Ano Sequencial Randômica 1990 4 minutos 6 horas 2000 12 minutos 1 semana Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  41. Tendências e Desafios no Desenvolvimento de Computadores Processadores, Memória e Discos Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  42. Tecnologia: Capacidade de Integração Alpha 21264: 15 million Pentium Pro: 5.5 million PowerPC 620: 6.9 million Alpha 21164: 9.3 million Sparc Ultra: 5.2 million Moore’s Law 2X transistores/Chip A cada 1.5 anos “Moore’s Law”: Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  43. Tecnologia: Capacidade de Integração Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  44. Tecnologia: Desempenho do Processador 1.54X/yr Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  45. Tecnologia: Desempenho do Processador Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  46. Avanços na Tecnologia Processador 2X velocidade a cada 1.5 ano; 1000X desempenho nos últimos 15 anos Memória DRAM capacidade: 2x / 1.5 anos; 1000X tamanho nos últimos 15 anos Custo por bit: melhora 25% por ano Disco capacidade: > 2X em tamanho a cada 1.5 ano Custo por bit: melhora em média 60% por ano 120X tamanho na última decada Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  47. Evolução dos Computadores Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  48. Avanços na tecnologia • O que estes intervalos de tempo tem em comum? • 1776-1999 (224 anos) • 2000-2001 (2 anos) • Resposta:Progresso similar no desempenho dos processadores! • Crescimento exponencial (Lei de Moore) • Projetistas trabalham para melhorar velocidade de reduzir consumo de potência dos processadores. Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  49. Avanços na tecnologia Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

  50. Avanços na tecnologia Infra-estrutura de Hardware Capítulo 1

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