Fórum de Arquitetura e Organização de Computadores by Sidney Viana

1.0 Processadores

sscviana — 2022-03-04 21:05:56 UTC

O modelo básico da estrutura central do computador, destacando o processador ao centro.

1.1 Sobre Processadores.

sscviana — 2022-03-04 21:10:55 UTC

Um processador é uma espécie de microchip especializado. A sua função é acelerar, endereçar, resolver ou preparar dados, dependendo da aplicação. Basicamente, um processador é uma poderosa máquina de calcular: Ela recebe um determinado volume de dados, orientados em padrão binário 0 e 1 e tem a função de responder a esse volume, processando a informação com base em instruções armazenadas em sua memória interna.

1.2 Processadores - ULA e UC.

sscviana — 2022-03-04 21:17:17 UTC

O que é ULA?

ULA é a sigla para Unidade Lógica Aritmética. Trata-se do circuito que se encarrega de realizar as operações matemáticas requisitadas por um determinado programa.

Processadores atuais possuem outra unidade para cálculos, conhecida como Unidade de Ponto Flutuante. Essa, por sua vez, serve para trabalhar com números enormes, de 64, 128 bits, por exemplo.

Unidade de Controle

O termo “cérebro eletrônico” está longe de classificar e resumir o funcionamento de um processador. No entanto, a Unidade de Controle é o que há de mais próximo a um cérebro dentro do processador. Esse controlador define o regime de funcionamento e da ordem às diversas tarefas do processador.

1.3 Processadores e outros processos.

sscviana — 2022-03-04 21:53:51 UTC

Entenda o Cache

Entenda como o espaço onde as instruções podem ser armazenadas dentro do processador funciona: Dado o volume de trabalho que a CPU enfrenta, neste espaço são alocadas informações constantemente requisitadas.

Isso é feito como forma de ganhar tempo: armazenadas no processador, esses dados estão rapidamente acessíveis e não é necessário executar uma varredura em disco ou na RAM para buscar as informações.

Registradores

Os registradores são a memória do processador. Você já entendeu que este microchip altamente especializado recebe dados e os processa, num regime de entrada e saída de informação que faz com que o computador, o tablet, o videogame, o GPS, a TV, enfim, todo equipamento eletrônico funcione.

Para "saber" o que fazer com os dados, contudo, o processador precisa de instruções. É isso que está armazenado neste tipo de memória chamada de Registrador: diversas regras que orientam a ULA a calcular e dar sentido aos dados que recebe.

Fonte:

sscviana — 2022-03-04 22:01:35 UTC

Por Filipe Garrett; Para O TechTudo
24/02/2012 19h06 Atualizado há 7 anos

Link: https://www.techtudo.com.br/noticias/2012/02/o-que-e-processador.ghtml

2.1 A junção de memória e processamento no mesmo chip imita a forma como o cérebro humano funciona.

sscviana — 2022-03-04 22:16:43 UTC

Lógica sobre memória

Um engenheiro brasileiro, atualmente trabalhando na Suíça, liderou uma equipe que desenvolveu um processador de computador que combina duas funções - operações lógicas e armazenamento de dados - em uma única arquitetura.

É um grande avanço para a eletrônica e para a informática, uma vez que a união de computação e armazenamento no mesmo chip - também conhecida como "arquitetura lógica-sobre-memória" - dispensa a troca de dados entre processador e memória, tornando os computadores mais rápidos e com menor consumo de eletricidade.

Essa junção também era longamente esperada por seu potencial impacto no processamento de algoritmos de inteligência artificial.

O avanço histórico foi liderado por Guilherme Migliato Marega, engenheiro eletricista formado pela USP (Universidade de São Paulo), que atualmente trabalha na Escola Politécnica Federal de Lausanne.

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/11/2020

2.0 Algumas melhorias nos processadores.

sscviana — 2022-03-04 23:07:45 UTC

As melhorias da Tecnologia nos processadores tem gerado.

Computação cognitiva, com maior desempenho e confiabilidade, além de redução de custos.
Tecnologia projetada para suportar cargas intensas de trabalho com alta performance estratégica e economia de energia.
Muito poder de processamento em menores espaços físicos.
Levar computadores potentes no bolso cada dia mais leves e mais rápidos.
IA(do inglês AI) e com isso melhorias em todas as áreas científicas.

2.2 Parametron.

sscviana — 2022-03-04 23:20:18 UTC

Parametron.

Pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, desenvolveram um microprocessador usando componentes supercondutores, que se mostraram cerca de 80 vezes mais eficientes em termos de energia do que os componentes semicondutores de última geração usados nos microprocessadores mais modernos.

Não é nenhum segredo que componentes eletrônicos supercondutores são energeticamente mais eficientes, mas o balanço geral quase nunca é positivo, uma vez que se gasta muita energia para resfriar tudo - os supercondutores só funcionam em temperaturas criogênicas.

Para balancear melhor essa equação, Christopher Ayala e seus colegas trabalharam com uma estrutura eletrônica digital supercondutora chamada "parametron de fluxo quântico adiabático".

Processador supercondutor

Ayala então usou essas junções Josephson supercondutoras para criar circuitos Parametron, que por sua vez serviram como blocos de construção para um microprocessador de alto desempenho e que roda com um gasto mínimo de energia.

"Queríamos provar que o AQFP [parametron de fluxo quântico adiabático] é capaz de realizar computação de alta velocidade com eficiência energética e fizemos isso desenvolvendo e demonstrando com sucesso um microprocessador AQFP protótipo de 4 bits chamado MANA (Arquitetura Integrada Monolítica Adiabática), o primeiro microprocessador supercondutor adiabático do mundo," disse Ayala.

Agora que a equipe provou o conceito dessa arquitetura de processador supercondutor, eles planejam otimizar o chip e determinar sua escalabilidade e a velocidade de processamento que pode ser alcançada com ele.

E, além de construir microprocessadores, a equipe está interessada em examinar como os AQFPs podem ajudar em outras plataformas de computação, como na computação neuromórfica para inteligência artificial e na computação quântica.

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/12/2020

3.0 Uma noção de segurança e os novos processadores.

sscviana — 2022-03-05 00:49:26 UTC

Proteção na Informática.
Já se tentou de muitas formas tornar a computação interativa na Internet segura. Nesta era em que tudo tem perdido seu espaço físico para ser substituído pelo cyber-espaço, pelo seu cyber-homônimo, tem surgido a necessidade de que para esta nova vida cibernética, que é muito rentável e interessante as oligarquias mundiais, seja muito segura, pois o tempo e o espaço vão a uma "quase" vida transformando a realidade com muita propriedade em uma cyber-vida. Isso lida com muitas informações valiosas e pessoais, bem como, movimentação de bens e dinheiro.

Já tentou-se muitas coisas, humano se defendendo de humano com códigos e mais códigos para elevar a segurança e privacidade das redes mundiais e dos aparelhos ligados a ela. São camadas e camadas de criptografia e novos métodos de proteção que logo são ultrapassados por uma legião de hackers, pois são grupos de muitas pessoas em todo mundo reunindo-se para burlar a leis de segurança cibernética.

E tem surgido novas tecnologias em chips que visão impedir o hacker de ultrapassar suas muralhas defensivas. Vamos falar um pouco sobre esta realidade.

3.1 TPM 2.0

sscviana — 2022-03-05 00:55:20 UTC

TPM

A tecnologia TPM (Trusted Platform Module ou Módulo de plataforma confiável) foi projetada para fornecer funções relacionadas à segurança baseadas em hardware. Um chip TPM é um processador de criptografia seguro projetado para executar operações criptográficas. O chip inclui vários mecanismos de segurança física para torná-lo resistente a violações, e um software mal-intencionado não pode violar as funções de segurança do TPM. Algumas das principais vantagens do uso da tecnologia TPM são a possibilidade de:

Gerar, armazenar e limitar o uso de chaves de criptografia.
Use a tecnologia TPM para autenticação de dispositivo de plataforma usando a chave RSA exclusiva do TPM, que está gravada nela.
Ajudar a garantir a integridade da plataforma, executando e armazenando medidas de segurança.

As funções mais comuns do TPM são para medições de integridade do sistema e uso e criação de chaves. Durante o processo de inicialização de um sistema, o código de inicialização que é carregado (incluindo firmware e componentes do sistema operacional) pode ser medido e gravado no TPM. As medidas de integridade podem ser usadas como prova de como um sistema foi iniciado e como garantia de que uma chave baseada no TPM só foi usada com o software correto para inicializar o sistema.

As chaves baseadas no TPM podem ser configuradas de várias maneiras. Uma opção é tornar uma chave baseada no TPM indisponível fora do TPM. Isso é bom para reduzir ataques de phishing porque impede que a chave seja copiada e usada sem o TPM. As chaves baseadas no TPM também podem ser configuradas para exigir um valor de autorização de uso. Se ocorrerem muitas tentativas de autorização incorretas, o TPM ativará sua lógica de ataque de dicionário e evitará novas tentativas de valor de autorização.

Fonte: Microsoft Site.

3.2 Processador Anti-Hacker.

sscviana — 2022-03-05 01:03:59 UTC

Processador anti-hacker

Uma nova arquitetura de processador de computador desenvolvida na Universidade de Michigan, nos EUA, promete nada menos do que lançar as bases de um futuro no qual os computadores se defendem proativamente contra ameaças, tornando obsoleto o atual modelo de segurança de encontrar bugs e lançar atualizações.

O novo chip, batizado de Morpheus, bloqueia possíveis ataques de hackers criptografando e reorganizando aleatoriamente bits chave de seu próprio código e de seus dados 20 vezes por segundo.

Isso é infinitamente mais rápido do que um hacker humano consegue trabalhar e milhares de vezes mais rápido do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico.

"A abordagem atual de eliminar erros de segurança um por um é um jogo perdido. As pessoas estão constantemente escrevendo código e, tão logo há um novo código, haverá novos bugs e vulnerabilidades de segurança. Com o Morpheus, mesmo que um hacker encontre um bug, a informação necessária para explorá-lo desaparece 50 milissegundos depois. É talvez a coisa mais próxima de um sistema seguro à prova do que surgir no futuro," disse o professor Todd Austin.

Agitação e semântica indefinida

Em vez de usar software para corrigir vulnerabilidades de códigos conforme elas são descobertas, o processador Morpheus inclui a segurança em seu hardware. A constante aleatorização dos recursos críticos do programa, em um processo chamado "churn" (agitação ou rotatividade), torna as vulnerabilidades virtualmente impossíveis de serem identificadas e exploradas.

Ainda assim, a rotatividade dos dados e sua aleatorização feita pelo processador são transparentes para os desenvolvedores de software e os usuários finais. Isso porque o mecanismo se baseia na aleatorização de bits de dados conhecidos como "semântica indefinida", que se refere aos recantos e fendas obscuras da arquitetura de computação - por exemplo, a localização, formato e conteúdo do código de um programa é uma semântica indefinida.

A semântica indefinida faz parte do maquinário mais básico de um processador. Os programadores legítimos geralmente não interagem com ela, mas os hackers podem fazer engenharia reversa para descobrir vulnerabilidades e iniciar um ataque.

A taxa de "agitações" do chip pode ser ajustada para cima ou para baixo para encontrar o equilíbrio certo entre maximizar a segurança e minimizar o consumo de recursos. O professor Austin conta que a taxa de aleatorização de uma vez a cada 50 milissegundos foi escolhida para o processador de demonstração porque é milhares de vezes mais rápida do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico, enquanto reduz o desempenho apenas em cerca de 1%. A arquitetura também inclui um detector de ataque que procura ameaças pendentes e aumenta a taxa de geração aleatória se perceber que um ataque é iminente.

O chip de demonstração é um processador RISC-V - um design de chip comum, de código aberto, usado frequentemente para pesquisa. A equipe já está tentando comercializar a tecnologia.

4.0 Periféricos.

sscviana — 2022-03-05 01:23:46 UTC

Periféricos.

O periférico na Informática define-se como sendo um aparelho que envia e recebe informações de um computador. Esses periféricos, sejam eles para receber ou enviar informações, estão todos ligados ao CPU (Unidade de Processamento de Dados, ver aqui o que é) do computador.

Tudo aquilo que se liga a um computador é um periférico. Como periféricos na Informática, temos as impressoras, o rato (mouse), as telas (ecrãs), scanner, os discos externos, leitores e gravadores de CD e DVDs, etc.

Todos esses periféricos dividem-se em periféricos de entrada e periféricos de saída, além desses também existem os periféricos que fazem as duas coisas, chamados de periféricos de entrada e saída ou periféricos mistos.

1.1 Tipos de Periféricos.

sscviana — 2022-03-05 01:33:12 UTC

dispositivo de entrada envia dados ou instruções para o computador, como mouse, teclado, mesa digitalizadora, scanner de imagem, leitor de código de barras, controlador de jogo, caneta leve, pistola leve, microfone, câmera digital, webcam, dance pad e memória de somente leitura;
dispositivo de saída fornece dados de saída do computador, como um monitor, projetor, impressora, fones de ouvido e alto-falante do computador;
dispositivo de entrada/saída (ou misto) executa funções de entrada e saída, como um dispositivo de armazenamento de dados do computador (incluindo uma unidade de disco, unidade flash USB, cartão de memória e unidade de fita).

Fonte: Wikipédia.