Temas de hoje: BARRAMENTOS

Definição

Tipos de barramento

Barramento de dados

Barramento de endereços

Barramento de controle

Local do barramento

Barramento em sua forma física

Circuito integrado de 3 estados

O QUE É UM BARRAMENTO

Barramento é a estrutura que permite a interligação elétrica entre os diferentes blocos e circuitos constituintes do processador (MPUs e MCUs).

A seta larga na figura acima representa um conjunto de trilhas que interligam cada entidade do equipamento ao barramento do equipamento constituído também por conjunto de trilhas elétricas.

As pontas das setas largas indicam que a ligação é bidirecional, ou seja, bits circulam tanto do barramento para o bloco em questão, quanto do bloco para o barramento.

O QUE É UM BARRAMENTO

Uma vez que os barramentos permitem a interligação de um bloco (um periférico, uma placa de aplicação específica, uma placa de vídeo especial, uma aquisição de dados específicas, etc.) com os demais componentes do equipamento, basta a interligação de um novo bloco aos barramentos do equipamento (com os devidos cuidados, especialmente os controles de habilitação) para que o novo bloco faça parte do equipamento.

A disponibilização dos barramentos nos conectores de slots dos computadores pessoais (PC), junto com a divulgação das funções e limites de cada conexão no slot, permitiu e ainda permite a feitura de periféricos de diversas naturezas que, acoplados ao PC, acrescem e criam recursos para aplicações diversas.

O QUE É UM BARRAMENTO

O conceito de barramento permite a flexibilização do equipamento processado, sendo, com certeza, uma das características responsáveis para a quantidade de equipamentos processados que nos cercam nos dias atuais.

Evidente que as conexões dos barramentos tem de obedecer a um padrão físico, elétrico, de posicionamento, taxas de transferência, etc.

O avanço da tecnologia, criando possibilidades mais interessantes de conexão (maior velocidade, maior quantidade de conexões, etc.), exigiu, de tempo em tempo, a “atualização” das padronizações das conexões dos barramentos.

Placas com múltiplos padrões de slots são comuns nos tempos de transição de tecnologia (por que será?).

O QUE É UM BARRAMENTO

Embora “mais visíveis” nos equipamentos com MPU, já que não só

dependem, como oferecem e fomentam a existência (e conexões!) com dispositivos outros, os barramentos existem em todos os equipamentos e CI processados, já que, fazem parte da arquitetura e constituem os meios de comunicação de bits (poderia ser outra coisa?) entre as partes componentes do CI ou equipamento.

TIPOS DE BARRAMENTO

Existem diferentes tipos de barramentos em função da “qualidade”

(significado) dos bits que circulam por ele.

Existem basicamente:

• Barramentos de dados

• Barramento de endereço

• Barramento de controle

BARRAMENTO DE DADOS

• São as interligações dos pinos de dados de todos os CIs e blocos pertencentes ao equipamento.

• Possibilitam a transferência de dados entre os dispositivos e instruções entre a CPU e a memória (arquitetura CISC).

• O número de linhas do barramento de dados (tamanho da palavra de dados do processador) é uma potência de 2, tais como: 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits.

• O tamanho do barramento de dados é fixo em uma MPU e MCU já que depende do circuito interno do CI (tamanho dos registros de dados e da ULA dentro da CPU).

• Nos MPU, palavras de dados de maior tamanho são sempre bem-vindas, porém dependem dos limites da tecnologia existente.

• Nos MCU, o tamanho da palavra de dados depende da aplicação do MCU.

BARRAMENTO DE DADOS

CPUs da Intel com 8 bits: Intel 8008 (1973), 8080 (1975), 8085 (1976)

CPUs da Intel com 16 bits: Intel 8086 (1978), 80286 (1982)

CPUs da Intel com 32 bits: Intel 386 (1985), 387 (1987), 486 (1992),

Pentium (1993), Pentium II (1998), Pentium III (1999), Pentium 4 (2000),

CPU com 64 bits: Athlon 64 (2003)

BARRAMENTO DE ENDEREÇOS

• São as interligações de todos os pinos de endereço de todos os CIs e blocos que compõem o equipamento.

• A palavra binária imposta ao barramento de endereços significa o endereço a ser selecionado na memória ou no dispositivo de E/S.

• É geralmente unidirecional da CPU para as memórias e dispositivos de E/S, já que, a “coordenação” de memória e periféricos é ditado pelo

processamento que transcorre na CPU.

• Possuem tamanho de quantidade de linhas de valor de potência de 2 e seu tamanho define a capacidade máxima de endereçamento da CPU.

BARRAMENTO DE CONTROLE

• São as interligações entre os sinais de controle produzidos pela CPU e pelos periféricos de forma a se “entenderem” no tempo e na

utilização de recursos.

• Os sinais de controle que ativam ou desativam os dispositivos, selecionam determinado modo de operação, sincronizam os circuitos, etc.

• Possui número de linhas necessárias ao funcionamento do processador.

• Por exemplo, o barramento de dados é comum a todo CI e dispositivo periférico. É claro de que há uma ordem de utilização deste barramento. Enquanto um periférico está assumindo este barramento (por exemplo ao enviar uma palavra de dados para a CPU), os demais componentes do equipamento estão NÃO utilizando o barramento de dados. Isso exige controle e recursos em cada CI e dispositivo que possibilite a assunção ou não assunção na definição dos níveis de tensão (lógicos) em seus terminais, evitando o conflito no barramento.

LOCAL DO BARRAMENTO

Os barramentos são também classificados pelo local onde se encontram (ou ao local ao qual atendem).

• Barramentos interno: Localizado dentro da CPU, atende às necessidades operacionais do ciclo de máquina. Existem tanto em MPC e MCU e o usuário não tem acesso a eles.

• Barramento local: Nome dado aos barramentos do MPU que interligam a CPU aos dispositivos voltados ao funcionamento automático da CPU, portanto, dispositivos mais próximos e essenciais ao processador, tauiscomo: memória RAM, memória cachê. Na MCU o barramento local está interno ao CI.

• Barramento de sistema: Nome dos barramentos que atendem aos periféricos e dispositivos não essenciais (plugáveis).

• Barramentos de expansão: disponíveis nos slots da placa principal do computador.

LOCAL DO BARRAMENTO

BARRAMENTO EM SUA FORMA FÍSICA

Fisicamente (eletricamente, eletronicamente) eles não diferem entre si e são constituídos pela conexão franca entre os pinos de mesma função e mesma ordem

BARRAMENTO EM SUA FORMA FÍSICA

Fisicamente (eletricamente, eletronicamente) eles não diferem entre si e são constituídos pela conexão franca entre os pinos de mesma função e mesma ordem

CIRCUITO INTEGRADO DE 3 ESTADOS

Todo CI e todo dispositivo interligado a um processador é, a princípio, um dispositivo digital de 3 estados.

Dois estados são os dois níveis lógicos estudados na lógica Booleana:

• Nível lógico um, presente, ligado, verdadeiro, on.

• Nível lógico zero, ausente, desligado, falso, off

Os níveis lógicos são definidos por diferentes níveis de tensões e capacidade de correntes elétricas definidos pelo circuito interno nos pinos de sua conexão externa, conforme o nível lógico seja um ou seja zero.

Além desses dois níveis conhecidos, há o chamado 3º estado, ou estado de alta impedância, onde o dispositivo não define o nível de tensão e corrente em seu pino de conexão, ou seja, ele, enquanto no 3º estado, não define nível lógico em sua saída.

CIRCUITO INTEGRADO DE 3 ESTADOS

Nível

lógicoNomes Tensão Corrente

Circuito

equivalente do

estágio de saída

Impedância

de saída para

um terminal

da fonte

Baixa

impedância

(para o

terminal

negativo da

fonte)

UM

alto,

presente,

verdadeiro

+Vcc

Fornece a

corrente que a

carga

demandar

0 VBaixa

impedância

(terra)

(para o

terminal

positivo da

fonte)

ZERO

baixo,

ausente,

falso

Absorve a

corrente que a

carga

demandar

Não

definido

Terceiro

estado,

Indeter-

minado

alta impe-

dância

Não determi-

nado pelo

circuito de

porta

Não fornece,

nem absorve

corrente

elétrica

Alta

impedância

CIRCUITO INTEGRADO DE 3 ESTADOS CIRCUITO INTEGRADO DE 3 ESTADOS

CIRCUITO INTEGRADO DE 3 ESTADOS

Exercícios

Exercícios

1. Defina barramento.

2. A disponibilização de conexão com os barramento nos primeiros computadores pessoais (PC) teve impacto na maior aplicação do PC. Escreva um parágrafo sobre este aspecto.

3. O avanço da tecnologia, criando maiores possibilidades e exigindo barramentos mais adequados reflete na padronização das conexões em um slot de PC. Escreva um parágrafo comentando esse aspecto.

4. Compare a existência de barramentos em MPU e em MCU.

5. Compare a “visibilidade” dos barramentos em MPU e em MCU

6. Existem 3 diferentes tipos de barramentos. Quais são eles?

7. A classificação que você apontou na questão anterior é baseada em qual característica dos barramentos?

8. O que é transferido pelo barramento de dados?

9. Do que depende o tamanho (quantidade de bits) do barramento de dados?

Exercícios

10. Escreva um parágrafo comparando o tamanho da palavra de dados em uma MPU e em uma MCU.

11. O barramento de controle é geralmente unidirecional. O que é um barramento unidirecional? Por que o barramento de controle é unidirecional?

12. No texto sobre o barramento de controle, há o seguinte trecho: “[...] ... um periférico

está assumindo este barramento [...]”. O que significa: um periférico assumiu um barramento?

13. No texto sobre o barramento de controle, há o seguinte trecho: “[...] ...evitando o

conflito no barramento [...]”.O que significa: conflito no barramento?

14. Qual a classificação dos barramentos pelo local onde ele se encontra?

15. Descreva fisicamente o que é um barramento.

16. Defina CI digital de 3 estados.

17. É possível se implementar o conceito de barramento utilizando apenas dispositivos digitais de dois estados? Justifique