Memória Cache

Cache é um dispositivo de acesso rápido, interno a um sistema, que serve de intermediário entre um utilizador de um processo e o dispositivo de armazenamento ao qual esse operador acede.

Cache L1 ou cache de nível 1 consiste num tipo de memória cache que está mais próximo da ULA (unidade lógica e aritmética). Normalmente tem capacidade de 8 KB a 128KB. Assim como a L2, é encontrada no processador e é construída a partir de memória SRAM, já que é normalmente utilizada em pequenas quantidades e precisa ser bastante rápida.


Cache L2, ou cache de nível 2 consiste numa memória interna do processador instalada em associação com os transistores cujo objetivo é acelerar a velocidade do sistema, já que armazena as informações mais utilizadas pelo processador, que caso não estivessem nessa memória teriam de ser acedidas na memória RAM. O problema era que muitas vezes o processador tinha que ficar á espera que os dados fossem libertados pela memória RAM para poder continuar a executar as tarefas, o que acarretava na perda de desempenho. Resumindo, memória cache é um bloco de memória de acesso rápido para o armazenamento temporário de informações mais utilizadas pelo processador evitando que ele tenha que recorrer a comparatividade lenta da memória RAM.


Cache L3 Terceiro nível de cache de memória. Inicialmente utilizado pelo AMD K6-III (por apresentar o cache L2 integrado ao seu núcleo) utilizava o cache externo presente na motherboard como uma memória de cache adicional.

Memoria RAM

SRAM- Static Random Access Memory, que significa memória estática de acesso aleatório em Português) é um tipo de memória de acesso aleatório que mantém os dados armazenados desde que seja mantida sua alimentação, não precisando que as células que armazenam os bits sejam refrescadas (atualizadas de tempo em tempo), como é o caso das memórias DRAM.

DRAM é um tipo de memória de acesso direito que armazena cada bit de dados num condensador. O número de eléctrodo armazenados no condensador determina se o bit é considerado 1 ou 0. Como vai havendo fuga de eléctrodo do condensador, a informação acaba por se perder, a não ser que a carga seja refrescada periodicamente. Embora esse fenómeno da perda de carga não ocorra nas memórias SRAM, as DRAMs possuem a vantagem de terem custo muito menor e densidade de bits muito maior, possibilitando em um mesmo espaço armazenar muito mais bits (o que em parte explica o menor custo).

Tipos de memorias DRAM

SDRAM (Synchronous DRAM)

• Síncronas com o relógio de sistema 

DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM).

• Reagem a ambos os flancos do sinal de relógio 
• Muito utilizadas em PCs 
• Evolução: DDR (2000) DDR-2 (2003) DDR-3 (2007) 

RDRAM (Rambus DRAM)

• Têm esta designação porque os módulos de memória estão ligadas em série num barramento (bus) próprio Eficientes em leituras e escritas por blocos 
• Pouco utilizadas em PCs, usadas na Playstation 2 e Nintendo 64

Endereçamento de memória

Bloco Básico (RAM de 1 bit)

End: Entrada de endereços (ativa uma dada localidade) 

D : Entrada de Dados (escrita do novo estado de localidade) 

X: Controle de Escrita (‘1’) / Leitura (‘0’).

Para efetuar uma escrita 

• Acionar a entrada de endereços (End=1) 
• Injetar a informação a ser escrita no terminal de dados (D = I) 
• Acionar o terminal de controle/escrita (X=1)

Para efetuar uma leitura 

• Acionar a entrada de endereços (End=1) com o terminal de controle/escrita inativo (X=0)
•  Ler informação na saída de leitura

A imagem seguinte representa é o processo de endereçamento de uma memória

Arquitectura de Von Neumann e de Harvard

Arquitetura de von Neumann

A Arquitetura de von Neumann (de John von Neumann), é uma arquitetura de computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar os seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas. Unidade central de processadores, memória, aritmética lógica, dados de entrada, registadores e unidade de controlo são os principais componentes constituintes da arquitetura Von Neumann. São organizadas na estrutura física do CPU, o que garante um melhor desempenho.

Arquitectura de Harvard

A Arquitetura de Harvard baseia-se num conceito mais recente que a de Von-Neumann, tendo vindo da necessidade de por o microcontrolador a trabalhar mais rápido. É uma arquitetura de computador que se distingue das outras por possuir duas memórias diferentes e independentes em termos de barramento e ligação ao processador.

Baseia-se na separação de barramentos de dados das memórias onde estão as instruções de programa e das memórias de dados, permitindo que um processador possa aceder as duas simultaneamente, obtendo um desempenho melhor do que a da Arquitetura de von Neumann, pois pode procurar uma nova instrução enquanto executa outra.

Von Neunmann VS Harvard

A diferença entre a arquitetura Von Neunmann e a Harvard é que a última separa o armazenamento e o comportamento das instruções do CPU e os dados, enquanto a anterior utiliza o mesmo espaço de memória para ambos. Nos CPUs atuais, é mais comum encontrar a arquitetura Von Neunmann, mas algumas coisas da arquitetura Harvard também são vistas.
Nessas distintas arquiteturas, temos vantagens e desvantagens, como pode-se observar a seguir: Arquitetura tipo Harvard: Caminhos de dados e de instrução distintos, dessa forma, os seus componentes internos têm a seguinte disposição. Já na arquitetura Von-Neumann, é processada uma única informação de cada vez, visto que nessa tecnologia, execução e dados percorrem o mesmo barramento, o que torna o processo lento em relação à arquitetura Harvard.

Arquitectura de computadores

Definição de arquitectura de computadores

Arquitetura de computadores é a estrutura e a organização do hardware e refere-se ao funcionamento interno do computador, como está organizado e arranjado a parte não vista pelo utilizador do computador.

Existe um conceito de níveis na arquitetura de computadores. A ideia básica é que existem muitos níveis nos quais o computador pode ser considerado, do nível mais alto, onde o utilizador executa programas, ao nível mais baixo, que consiste de transistores e fios.

Função da North bridge

North bridge faz a comunicação do processador e as memórias e com os barramentos de alta velocidade AGP e PCI-Express

Funçao South bridge

South bridge é um chip que implementa as capacidades mais "lentas" da motherboard numa arquitetura de chipset northbridge/southbridge.

Chipset

Um Chipset é o nome dado ao conjunto de chips utilizados na motherboard e cuja função é realizar diversas funções de hardware, como controlar dos barramentos (PCI, AGP), controlo e acesso à memória, controlo da interface IDE e USB, Timer, controlo dos sinais de interrupção IRQ e DMA, entre outras.

North bridge

O northbridge geralmente lida com a comunicação entre a UCP, memória RAM, AGP ou PCI Express e o south bridge.

South bridge

Visto que o southbridge não está diretamente conectado à UCP, a ele é dada a responsabilidade pelos dispositivos mais lentos num PC típico.

FSB

Front Side Bus ou FSB é o barramento de transferência de dados que transporta informação entre a UCP(Processador) e o northbridge da motherboard.

DMA

O termo DMA é um acrónimo para a expressão Direct memory access. O DMA permite que certos dispositivos de hardware num computador acedam á memória do sistema para leitura e escrita independentemente da CPU. Muitos sistemas utilizam DMA, incluindo controladores de disco, placas gráficas, de rede ou de som.

Circuitos integrados TTL e CMOS

TTL é uma classe de circuitos digitais construídos de transistores de junção bipolar (BJT), e resistencias. Isso é chamado lógica transistor-transistor porque ocorrem ambas as funções porta lógica e de amplificação pelos transistores (em contraste com a RTL e a DTL).

CMOS é um tipo de tecnologia empregada na fabricação de circuitos integrados onde se incluem elementos de lógica digital, microprocessadores, microcontroladores, memórias RAM, etc.

Classificação dos Circuitos Integrados

• Integração em pequena escala (SSI) < 100 portas
• Integração em média escala (MSI) 100 < NP <1 000
• Integração em larga escala (LSI) 1 000 < NP < 10 000
• Integração em muito larga escala (VLSI) > 10 000 portas

TTL – Transistor Transistor Logic

A mais usada

• Série 54 (-55 a +125 ºC) – utilizações militares
• Série 74 ( 0 a +75 ºC) – utilizações industriais
• Sub-famílias: STD, S, LS, ALS, AS

Séries CMOS:

• 4000/14000 (foram as duas primeiras séries da família CMOS); 
• 74C (compatível, pino a pino e função por função, com os dispositivos TTL); 
• 74HC (CMOS de Alta Velocidade); 
• 74HCT (os dispositivos 74HCT - CMOS de Alta Velocidade - podem ser alimentados directamente por saídas de dispositivos TTL). 

CMOS – Complementary MOS

• A que menos consome
• Muito lenta
• Funciona com alimentação entre 3 e 5 V
• Problemas na interface TTL para CMOS

Circuitos integrados

Definição de circuito integrado

Um circuito integrado, também conhecido por chip, é um dispositivo microeletrônico que consiste em vários transístores e outros componentes interligados capazes de desempenhar muitas funções...

Tipos de encapsulamento de circuitos integrados

Um encapsulamento é basicamente uma proteção que envolve um circuito integrado. A sua principal função é garantir a conexão segura entre os circuitos e as placas físicas. Esta proteção é composta por pinos de metal, que fixam um envoltório retangular feito de metal, plástico ou de outros materiais . O mecanismo descrito garante que a transmissão de energia não cause danos físicos nos circuitos nem nas próprias placas.
Por exemplo, o PGA (Pin Grid Array) é usado bastante em microprocessadores, implementando uma matriz de pinos que circula o chip principal da CPU. Este modelo possui algumas variantes, como o PPGA, e o FC-GPA, os quais são usadas em processadores muito famosos, como os Pentium III e 4. Outro modelo muito usado é o Ball Grid Array, cujos pinos são em formato de bolas, usado bastante em chipsets de placas mãe(motherboards) e em algumas placas de vídeo e CPUs. Sendo um modelo mais antigo, o Dual In-Line Package foi um dos encapsulamentos mais usados desde a década de 70. O seu uso é recomendado para módulos menores, utilizando uma quantidade reduzida de pinos, normalmente em formato de ganchos.

Festival Nacional de Robótica

A Universidade do Minho, a SAR (Soluções de Automação e Robótica) e a Capital Europeia da Cultura são as entidades organizadoras deste evento que vai juntar 121 equipas de alunos do ensino secundário e superior.

O Festival Nacional de Robótica está dividido em três vertentes: competições em sete categorias; demonstrações de sistemas robóticos e um encontro para apresentação de trabalhos e investigações na robótica. As competições incluem Futebol Robótico Médio, Condução Autónoma, Robot@Factory e Free Bots. Os vencedores de cada competição vão depois representar Portugal na Robocup 2012, em junho, no México.

Robôs humanoides

Definição

Um robô humanoide é um robô cuja aparência global é baseada na aparência do corpo humano. Em geral, os robôs humanoides possuem um tronco com uma cabeça, dois braços e duas pernas, embora algumas formas de robôs humanoides possam ter apenas parte do corpo, por exemplo, a partir da cintura para cima.

Actroid DER

Actroid DER, fruto de seis anos de trabalho da equipa – composta por apenas seis membros – a Actroid DER pretende simular, com o máximo de realismo, a fala e a postura de um humano. Apesar de seus movimentos ainda serem limitados, a simpática robô japonesa fascinou com suas respostas rápidas e principalmente pela beleza e realismo de seu visual na Robotec Fair 2009...

O engenheiro responsável pela equipa afirma que o próximo passo começa a ser tomado assim que voltarem ao Japão, oferecendo à Actroid DER a possibilidade de andar e deixando seus movimentos mais naturais...

Actroid-F

A partir de uma câmera, as expressões do "operador" são passadas para o robô que as reproduz da melhor maneira possível. Não se trata de algo 100% natural ainda, pois são movimentos visivelmente mecânicos. Entretanto, é possível notar nitidamente os avanços que foram obtidos desde a edição do Actroid DER...

Robô da Honda pode tomar decisões, saltar e servir bebidas

A Honda apresentou uma nova versão do ASIMO, um robô humanoide bastante ágil e com capacidade de realizar operações delicadas. O robô é capaz de tomar decisões por si só e, em momentos críticos, pode-se tornar independente de ação humana. Pode correr até 9 km/h, saltar com os dois ou um único pé e servir bebidas, com a ajuda de um polegar opositor independente.