Aula sobre Barramento

1. Centro de Ensino Superior de Maceió - CESMAC
Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas – FACET
Curso de Análise de Sistemas
Barramento
Wendhel Washington Santos Moura

2. Barramento
Os principais componentes de um computador
são: Processador;
 Memória;
 Dispositivo de E/S;
Para que estes módulos computacionais possam se
comunicar (transmitindo dados) é necessário que exista
uma estrutura de interconexão entre cada um dos
componentes do computador.

3. Barramento
Arquitetura de barramento tradicional

4. Barramento
Informações trocadas por cada módulo

5. Barramento
Os principais componentes de um computador
são: Memória: a operação de leitura ou escrita é indicada através
de um sinal de controle (bit 0 ou 1). Além disso, o endereço da
posição de memória para que a operação seja realizada também
deve ser informado.
 E/S: também é possível que se realize operações de leitura ou
escrita sobre o dispositivo externo. Cada controladora está
associada a um endereço (porta) distinto para que possa ser
identificada. Além disso, sinais de interrupção podem ser emitidos
e direcionados ao processador.

6. Barramento
Os principais componentes de um computador
são: Processador: consegue ler dados e instruções para
serem processados. Além disso, sinais de controle são
gerados para coordenar a execução do sistema como
um todo. É possível que o processador receba sinais
de interrupção de outros componentes.

7. Barramento
O barramento deve permitir os seguintes fluxos de
transferências de informações:
 memória para o processador: instruções ou dados.
 processador para a memória: dados.
 E/S para o processador: dados de um dispositivo de E/S
são lidos pela CPU através de um módulo de E/S.

8. Barramento
O barramento deve permitir os seguintes fluxos de
transferências de informações:
 processador para E/S: dados são enviados para um
dispositivo de E/S.
 transferência entre um dispositivo de E/S e
memória: DMA.

9. Barramento
Interconexão de Barramentos
Uma característica muito importante dos barramentos é o
compartilhamento do meio de transmissão, uma vez que vários dispositivos
podem ser conectados a um mesmo barramento. Graças a esta
característica, um sinal enviado por um componente conectado a um
barramento específico pode ser recebido por todos os demais
componentes que pertencem a mesma conexão. Portanto, se dois ou mais
dispositivos decidirem enviar sinais ao barramento no mesmo instante,
estes sinais irão se sobrepor e, consequentemente, serão corrompidos.

10. Barramento
Interconexão de Barramentos
Basicamente, os barramentos são constituídos por linhas de
comunicação capazes de transmitir sinais que representam um
único dígito binário (0 ou 1). Dessa forma, podemos usar de forma
simultânea todas as linhas que compreendem o barramento para
transmitir uma quantidade N de bits em paralelo e melhorar a taxa
de transferência.

11. Barramento
Estrutura dos Barramentos
Normalmente, o barramento de sistemas possui entre 50 e 100
linhas distintas. Cada uma dessas linhas tem uma função
específica dentro da estrutura de interconexão. No entanto,
podemos classificar estas linhas em 3 grupos funcionais: dados,
endereços e controle.

12. Barramento
Estrutura dos Barramentos
Esquema de interconexão de barramentos

13. Barramento
Estrutura dos Barramentos
O barramento de dados é utilizado pra transferir dados entre os módulos do
sistema. Normalmente, este barramento contém 32 linhas (largura do
barramento). Como cada linha consegue transmitir apenas um bit por vez, a
quantidade de linhas determina quantos bits podem ser transferidos de uma
vez. O desempenho do sistema sofre forte influência da largura do
barramento de dados. Por exemplo, se o barramento de dados tiver 8 bits de
largura e cada instrução tiver tamanho igual a 16 bits, o processador precisará
acessar 2 vezes o módulo de memória em cada ciclo de instrução.

14. Barramento
Estrutura dos Barramentos
O barramento de endereços é utilizado para designar a origem ou destino
dos dados que estão sendo transferidos pelo barramento de dados. Um fato
interessante é que a largura do barramento de endereços determina a
capacidade máxima da memória. Normalmente, utilizamos as linhas de
endereços também para endereçar as portas de módulos de E/S. Geralmente,
os bits mais significativos identificam um componente específico do sistema e
os bits menos significativos identificam uma porta de E/S ou uma posição de
memória (endereço).

15. Barramento
Estrutura dos Barramentos
As linhas de controle são importantes pois controlam o acesso e a utilização
das linhas de dados e de endereços pelos componentes do sistema, uma vez
que o barramento é compartilhado. Os sinais de controle podem ser
destinados a emitir comandos e também informações de temporização
(clock). Os sinais de comandos são enviados para especificar o tipo de
operação que será executada (escrita e leitura na memória, escrita e leitura
em porta de E/S, requisição e concessão do barramento, interrupção, etc).

16. Barramento
Estrutura dos Barramentos
O barramento opera da seguinte forma:
Quando um módulo deseja enviar dados para outro módulo, ele deve:
1. obter o controle do barramento,
2. transferir os dados por meio do mesmo,
Quando um módulo deseja requisitar dados de outro módulo, ele deve:
1. obter o controle do barramento,
2. transferir uma requisição para o outro módulo por meio das linhas de
endereço e de controle apropriadas. Feito isso ele deve aguardar que os
dados sejam enviados.

17. Barramento
Projeto de Barramentos
Podemos definir alguns elementos que são comuns aos barramentos
apesar da diversidade de fabricantes e implementações do mesmo.
 Tipos de Barramentos: em relação as linhas que formam um
barramento podemos dizer que elas podem ser: dedicadas ou
multiplexadas.
 Linhas Dedicadas: tem uma funcionalidade fixa ou está
associada a um subconjunto de componentes físicos de um
computador. Exemplo: linhas específicas para dados, para
endereços e para sinais de controles.

18. Barramento
Projeto de Barramentos
 Tipos de Barramentos
 Linhas Multiplexadas: permite a utilização de uma mesma
linha do barramento para diferentes propósitos. Um esquema
muito utilizado é a multiplexação de tempo, onde transmissão de
dados e endereços alternam o uso do barramento durante
intervalos de tempos.

19. Barramento
Projeto de Barramentos
 Métodos de Arbitração: mecanismos de arbitração do uso do
barramento são necessários para controlar seu uso já que vários
componentes podem compartilhar um mesmo canal de comunicação. Os
métodos utilizados para este controle são classificados em: centralizados
e distribuídos.
 Centralizados: existe um controlador de barramento
(dispositivo físico que pode ser independente ou até mesmo
implementado pelo próprio processador) responsável por permitir
a cada componente fazer uso do mesmo por um determinado
período de tempo.

20. Barramento
Projeto de Barramentos
 Métodos de Arbitração
 Distribuídos: cada módulo do sistema contém uma lógica de
controle de acesso ao barramento e com isso, deve existir uma
decisão conjunta entre os componentes para controlar o uso do
barramento.

21. Barramento
Projeto de Barramentos
 Temporização: faz referência ao modo como as operações/eventos
acontecem no barramento. Basicamente, temos um esquema de
transmissão síncrona e outro assincrona.
Assíncrona: a ocorrência de um evento no barramento depende
da ocorrência de outro evento anterior.

22. Barramento
Projeto de Barramentos
 Temporização
Síncrona: a ocorrência dos eventos é determinada por um
relógio (clock) que tem seu sinal transmitido por uma linha
específica do barramento. Este relógio é caracterizado por uma
seqüência de 0s e 1s que se alternam em intervalos de tempo de
mesma duração. Conhecemos como ciclo de relógio ou ciclo de
barramento uma transmissão de um 1 e de um 0. Desse modo,
todos os eventos que acontecem no barramento devem,
obrigatoriamente, começar no início do ciclo do relógio. Além
disso, a maioria dos eventos duram exatamente o tamanho de
um ciclo de barramento.

23. Bibliografia
 STALLING, W. Arquitetura e Organizações de
Computadores, 5ª Edição, Prentice Hall, São Paulo,
2002.