INFORMÁTICA. PROCESSAR DADOS realizar com os mesmos operações lógicas e aritméticas. PROCESSAMENTO DE DADOS
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- Levi Conceição Gomes
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1 INFORMÁTICA PROCESSAMENTO DE DADOS COMPUTADOR FUNÇÕES LÊ PROCESSA GRAVA PROCESSAR DADOS realizar com os mesmos operações lógicas e aritméticas. OPERAÇÃO LÓGICA dois resultados (V)/(F). 4>3 (V) 3>7 (F) IRF_Declarado = IRF_Informado (V/F) 4 4(V) ELEMENTOS E UNIDADES DE TEMPO Válvula 1ª GERAÇÃO Transistor 2ª GERAÇÃO Circuito integrado 3ª GERAÇÃO CHIP pastilha de silício onde se monta um circuito integrado ELEMENTOS E UNIDADES DE TEMPO Milisegundo = 1/1000 = 10-3 Microsegundo = 1/ = 10-6 Nanosegundo = 1/ = 10-9 INFORMÁTICA - HARDWARE 1 MANUEL
2 REPRESENTAÇÃO DE DADOS BIT MENOR UNIDADE DE INFORMAÇÃO (0/1) BYTE = 8 BITS ( ) EM 1 BYTE (8 bits) PODEMOS REPRESENTAR 256 DIFERENTES CARACTERES! CADA COMBINAÇÃO DE BITS REPRESENTA UM CARACTERE! REPRESENTAÇÃO DE DADOS COMO 1 BYTE TEM 8 BITS TEMOS 2 8 = 256 COMBINAÇÕES! Exemplos: COMBINAÇÕES! Cada uma dessas combinações representa um caractere! OBSERVE A TABELA ABAIXO QUE FORNECE O NÚMERO N DE COMBINAÇÕES POR QUANTIDADE DE BITS 2 1 = = = = = = = = TABELAS DE REPRESENTAÇÃO DE DADOS EBCDIC Extended Interchange Code Binary Coded Decimal ASCII American Standard Code for Information Interchange UNICODE (UTF( UTF-Unicode Transformation Format ) padrão que permite aos computadores representar e manipular, de forma consistente, texto de qualquer sistema de escrita existente (UTF-8/UTF 8/UTF-16/UTF-32). INFORMÁTICA - HARDWARE 2 MANUEL
3 TABELAS DE REPRESENTAÇÃO DE DADOS A palavra casa é representada internamente por: c a s a Já palavra CASA (maiúscula) é representada por: C A S A UNIDADES DE MEDIDA BYTE E SEUS MÚLTIPLOS 1B = 1 (um) Byte 1 KB = 1024 Bytes 1 Kilobyte 1 MB = 1024 KBytes 1 Megabyte 1 GB = 1024 MBytes 1 Gigabyte 1 TB = 1024 GBytes 1 Terabyte 1 PB = 1024 TBytes 1 Pentabyte 1 HB = 1024 PBytes 1 Hexabyte BASE DE NUMERAÇÃO É a quantidade de dígitos utilizados para representação numa base específica. Base Número Dígitos utilizados de Dígitos Decimal (B 10 ) Binária (B 2 ) Hexadecimal(B 16 ) A B C D E F BASE DECIMAL Tomemos como exemplo o número 38 (B 10 ) O número 38 na base decimal pode ser escrito como: 38 = 3 x x 10 0 Ou seja 38 = 3 dezenas + 8 unidades Da mesma forma o número 128 pode ser visto como: 128 = 1 x x x 10 0 Ou seja 128 = 1 centena +2 dezenas + 8 unidades INFORMÁTICA - HARDWARE 3 MANUEL
4 OBSERVE A TABELA ABAIXO x x x 10 2 (100) 10 1 (10) 10 0 (1) =128 MUDANÇA DE BASE BINÁRIA PARA DECIMAL Consideremos o número binário (B 2 ). Qual o seu valor na base (B 10 )? BASTA MULTIPLICAR CADA DÍGITO BINÁRIO PELAS POTÊNCIAS SUCESSIVAS DE 2 E SOMAR! MULTIPLICANDO CADA DÍGITO BINÁRIO PELAS POTÊNCIAS SUCESSIVAS DE 2 E SOMANDO TEMOS x x x x x 2 4 (16) 2 3 (8) 2 2 (4) 2 1 (2) 2 0 (1) = 25 Assim 11001(B 2 )= 25 (B 10 ) MUDANÇA A DE BASE DECIMAL PARA BINÁRIA VAMOS PASSAR 57(B 10 ) PARA A BASE 2 (B 2 ) TEMOS QUE DIVIDIR 57 SUCESSIVAMENTE POR 2! TOMAMOS O ÚLTIMO QUOCIENTE E OS RESTOS DAS DIVISÕES! Escrevendo na ordem inversa temos Ou seja 57 (B 10 ) = (B 2 )! INFORMÁTICA - HARDWARE 4 MANUEL
5 SISTEMA DE COMPUTAÇÃO HARDWARE - COMPONENTES BÁSICOS SISTEMA DE COMPUTAÇÃO HARDWARE + SOFTWARE HARDWARE COMPONENTES BÁSICOS REGISTRADOR REGISTRADOR CPU REGISTRADOR REGISTRADOR UC ULA SISTEMA CENTRAL CPU + MEMÓRIA PRINCIPAL PERIFÉRICOS ENTRADA / SAÍDA / ARMAZENAMENTO ENTRADA MEMÓRIA PRINCIPAL BARRAMENTO DE DADOS SAÍDA HD Disquete Pen Drive CD/DVD Fita COMPONENTES DA CPU UC - UNIDADE DE CONTROLE Supervisiona as operações do computador sob a direção de um programa armazenado na memória interna (Sistema Operacional). ULA - Unidade Lógica e Aritmética Executa as operações aritméticas e lógicas dirigida pela Unidade de Controle (UC). REGISTRADORES pequenas áreas de memória situadas dentro da CPU destinadas ao armazenamento temporário dos dados que estão sendo manipulados (processados). MEMÓRIA PRINCIPAL dispositivo utilizado para armazenar dados e instruções. Se localiza na placa mãe e é também chamada de Memória Interna ou memória RAM. PERIFÉRICOS RICOS DE ENTRADA teclado, unidade de disco flexível, unidade de disco rígido (HD), unidade de fita, mouse, scanner, modem, leitora ótica, caneta ótica, unidade de CD/DVD, câmera digital, microfone... INFORMÁTICA - HARDWARE 5 MANUEL
6 PERIFÉRICOS RICOS DE SAÍDA monitor, impressora, unidade de disco flexível, unidade de disco rígido (HD), unidade de CD/DVD, unidade de fita, etc... PERIFÉRICOS RICOS DE ARMAZENAMENTO disco rígido (HD), disquete, CD, DVD, PenDrive, Compact Flash, Memory Card, Fita, etc PERIFÉRICOS RICOS DE ARMAZENAMENTO Disquete de 3 ½ Polegadas Capacidade: 1,44 MB (1,38 MB) Armazenamento magnético CD-R (Compact Disk) - não regravável Capacidade: 650 MB / 700 MB Armazenamento Ótico (laser) CD-RW - CD regravável Capacidade: 650 MB / 700 MB Armazenamento Ótico (laser) PERIFÉRICOS RICOS DE ARMAZENAMENTO DVD (Digital Video/Versatile Disk) 4,7 GB / 17 GB Armazenamento Ótico (laser) HD-DVD (High Density-DVD) 30 GB Armazenamento Ótico (laser) Blu-Ray (High Definition) - BD (Blu-Ray Disk) 25 GB e 50 GB Armazenamento Ótico (laser) PERIFÉRICOS RICOS DE ARMAZENAMENTO HD 80 GB / 8 TB Armazenamento Magnético PEN-DRIVE 512 MB / 128 GB Armazenamento em Memória Flash FITA DAT (Digital Audio Tape) 400 GB Armazenamento magnético (seqüencial) INFORMÁTICA - HARDWARE 6 MANUEL
7 ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA DOS COMPUTADORES TIPOS DE MEMÓRIA PRINCIPAL RAM (Random Access Memory - Memória de Acesso Randômico) volátil! ROM (Read Only Memory) não-volátil! ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA DOS COMPUTADORES RAM Memória onde são armazenados dados e programas que estão sendo utilizados pela CPU. CARACTERÍSTICAS É uma memória volátil. O seu conteúdo é alterado dinamicamente e é perdido quando se desliga o computador. O processador gasta o mesmo tempo para acessar qualquer posição de memória na RAM. Também chamada de memória: Principal, Interna ou Real. Pode ser lida ou gravada. ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA DOS COMPUTADORES TIPOS DE MEMÓRIA PRINCIPAL - RAM DRAM EDO (Dinâmica) SDRAM DDR-SDRAM RAM DDR2-SDRAM... SRAM (Estática) USADA COMO MEMÓRIA CACHE E CMOS DRAM (Dynamic RAM) é mais lenta que a SRAM e necessita de Refresh (precisa ser constantemente reenergizada). É mais barata que a SRAM e é a memória normalmente usada como memória principal dos computadores. SRAM (Static RAM) memória de acesso rápido, normalmente alimentada por uma bateria. Utilizada para armazenar informações que devem ser mantidas com a máquina desligada (CMOS) e nas memórias cache (não necessita de Refresh). INFORMÁTICA - HARDWARE 7 MANUEL
8 TIPOS DE MEMÓRIA DRAM EDO RAM (Extended Data Output RAM) tipo de memória antiga usada nos primeiros Pentiums. SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) em média 10% mais rápida que as memórias EDO. Trabalha sincronizada com os ciclos da placa-mãe. TIPOS DE MEMÓRIA DRAM DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM) tipo de SDRAM que transfere dois dados por cada ciclo de clock dobrando a velocidade de acesso. Um modelo DDR 400 MHz opera na verdade a 200 MHz, porém obtém um desempenho como se estivessem rodando a 400 MHz. A taxa de transferência entre o processador e esse tipo de memória está em torno de 3 Gbytes por segundo (3 GB/s) dependendo do modelo. Hz (Hertz) É UMA MEDIDA DE FREQUÊNCIA OBSERVE NA FIGURA COMO TRABALHA A DDR DDR,DDR2,DDR3, FOREVER AND EVER... TRANSMISSÃO NORMAL Para cada ciclo (pulso) a DDR transmite dois dados. 1 PULSO 1 DADO INFORMÁTICA - HARDWARE 8 MANUEL
9 DDR,DDR2,DDR3, FOREVER AND EVER... DDR - DOUBLE DATA RATE DDR,DDR2,DDR3, FOREVER AND EVER... DDR2 2 acessos em cada pulso! Pulso-1ºAcesso 2 dados Sinal Digital 1 Pulso 200 MHz 2 dados 400 MHz Pulso-2ºAcesso 2 dados DDR2 para cada pulso 4 dados! 200 MHz 800 MHz! DDR,DDR2,DDR3, FOREVER AND EVER... DDR3 4 acessos em cada pulso! DDR,DDR2,DDR3, FOREVER AND EVER... Pulso - 1º Acesso Pulso - 2º Acesso Pulso - 3º Acesso 2 dados 2 dados 2 dados DDR3 4 ACESSOS EM CADA PULSO! EM CADA ACESSO 2 DADOS! DDR3 PARA CADA PULSO 8DADOS! 200 MHz 1600 MHz! Pulso - 4º Acesso 2 dados INFORMÁTICA - HARDWARE 9 MANUEL
10 DDR,DDR2,DDR3, FOREVER AND EVER... TIPOS DE MEMÓRIA DRAM 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO 1 DADO DDR 1 ACESSO 2 DADOS DDR2 2 ACESSOS 4 DADOS DDR3 4 ACESSOS 8 DADOS DDR2-SDRAM A memória DDR2 SDRAM realiza 2 acessos por cada ciclo de clock. Assim, uma memória DDR2 de 800 MHz opera na verdade internamente a 200 MKz já que transfere 4 dados por ciclo de clock. DDR3-SDRAM A memória DDR3 SDRAM realiza 4 acessos por cada ciclo de clock. Assim, uma memória DDR3 de 1600 MHz na verdade opera internamente a 200 MKz já que transfere 8 dados por ciclo de clock. ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA DOS COMPUTADORES ROM memória que normalmente só pode ser lida e não é volátil, ou seja não perde o seu conteúdo quando a máquina e desligada. Já vem gravada de fábrica e contêm os seguintes programas: BIOS (Basic Input Output System), POST (Power-On Self Test) e SETUP. Programas armazenados em memórias do tipo ROM são chamados de FIRMWARE. ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA DOS COMPUTADORES TIPOS DE MEMÓRIA PRINCIPAL - ROM ROM ROM PROM EPROM EEPROM INFORMÁTICA - HARDWARE 10 MANUEL
11 ROM é o modelo mais antigo e mais barato. Já vem gravada de fábrica e não pode ser regravada. PROM (ROM programável) é comprada virgem e só pode ser programada uma única vez. É mais cara que a memória ROM. TIPOS DE MEMÓRIA ROM TIPOS DE MEMÓRIA ROM EPROM (Erasable PROM) memória cujo conteúdo pode ser apagado com raio reprogramada um número limitado de vezes. ultravioleta. Pode ser EEPROM (Eletrically Erasable PROM) memória que pode ser apagada (toda ou parte) e reprogramada eletricamente. OUTROS TIPOS DE MEMÓRIA MEMÓRIA PERMANENTE (auxiliar) usada para armazenar programas e dados que são trazidos para a memória principal (RAM) quando necessário. São exemplos de memória permanente: disco rígido (HD), disquete, CD- ROM, CD-RW, DVD, Compact Flash, Pendrive, fita magnética, etc. Também chamada de Memória Secundária ou Memória de Massa. OUTROS TIPOS DE MEMÓRIA MEMÓRIA VIRTUAL É a extensão da memória principal da máquina em disco (HD). Foi criada para permitir a execução de programas maiores em computadores com uma memória principal (RAM) relativamente pequena. Computadores de grande porte usam exaustivamente o recurso de memória virtual. Este recurso é também amplamente utilizado em micros da linha IBM-PC e em vários sistemas operacionais. INFORMÁTICA - HARDWARE 11 MANUEL
12 MEMÓRIA VIRTUAL MEMÓRIA VIRTUAL WINDOWS WORD CPU EXCEL FIREFOX LIVRE RAM SWAPPING WINDOWS WORD CPU EXCEL FIREFOX LIVRE RAM SWAPPING MEMÓRIA VIRTUAL MEMÓRIA VIRTUAL COREL HD COREL HD MEMÓRIA VIRTUAL SWAPPING WINDOWS WORD COREL CPU EXCEL COREL FIREFOX LIVRE MEMÓRIA VIRTUAL WORD/FIREFOX HD RAM SWAPPING TÉCNICAS DE MEMÓRIA VIRTUAL A MEMÓRIA VIRTUAL PODE SER IMPLEMENTADA USANDO-SE DUAS TÉCNICAS: PAGINAÇÃO E SEGMENTAÇÃO. MEMÓRIA VIRTUAL PAGINADA chamados páginas e possuem tamanho fixo. os blocos são MEMÓRIA VIRTUAL SEGMENTADA os blocos são chamados segmentos, e podem ter tamanho variável. INFORMÁTICA - HARDWARE 12 MANUEL
13 TÉCNICAS DE MEMÓRIA VIRTUAL O Windows aloca memória virtual de forma dinâmica, embora o usuário possa definir a sua própria configuração de memória virtual se desejar (Painel de Controle/Sistema). A Memória Virtual é gerenciada pelo SISTEMA OPERACIONAL. TÉCNICAS DE MEMÓRIA VIRTUAL A memória virtual é também conhecida como: arquivo de paginação, arquivo de troca ou arquivo de swap (swapfile). No Windows o arquivo de memória virtual se chama pagefile.sys. O tamanho da memória virtual é em média igual a 1,5 o tamanho da RAM. O Windows trabalha com memória virtual PAGINADA. OUTROS TIPOS DE MEMÓRIA MEMÓRIA FLASH tipo de memória que retém as informações quando a energia elétrica é interrompida (memória não-volátil). É usada em dispositivos portáteis, tais como pendrives, cartões de memória, celulares, etc. Usada também em alguns computadores para armazenar as informações da BIOS, que podem ser atualizadas, sem que o chip da BIOS seja substituído, à medida que surgem novas versões. INICIALIZAÇÃO (BOOT) CARGA DO SISTEMA OPERACIONAL INICIALIZAÇÃO é a seqüência de operações executadas a partir do momento em que o computador é ligado, até que o sistema esteja pronto para ser usado. MEMÓRIAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO DE BOOT RAM ROM CMOS (SETUP) INFORMÁTICA - HARDWARE 13 MANUEL
14 RAM quando o computador está desligado a memória RAM está vazia já que é volátil til. É para a memória RAM que deve ser carregado o Sistema Operacional (Windows/Linux) da máquina para que possamos usá-la. Todo programa para ser executado precisa ser carregado para a RAM. ROM a memória ROM é não volátil e contém o BIOS e seus subsistemas POST e SETUP. INICIALIZAÇÃO (BOOT) INICIALIZAÇÃO (BOOT) CMOS a memória CMOS (ou SETUP) fica na placa-mãe e contém a certidão de nascimento da máquina, ou seja, todas as características do computador como: quantidade de memória instalada (RAM), modelo e capacidade do disco rígido, modelo e tipo de unidade de CD/DVD, tipo e quantidade de portas (serial, paralela, USB), senha para acessar a máquina (se for o caso), além da data e da hora, etc. INICIALIZAÇÃO (BOOT) CMOS - OBSERVAÇÕES As informações são mantidas na CMOS com o micro desligado através de uma bateria. Quando essa bateria descarrega o computador perde essas informações (a data e hora, por exemplo). A CMOS é do tipo SRAM (Static RAM) e por essa razão consegue manter as informações armazenadas com um nível baixo de energia (bateria). PROCESSO DE BOOT BOOT WINDOWS BATERIA CPU RAM VAZIA CMOS (SETUP) MBR - BOOT WINDOWS HD ROM BIOS POST SETUP FIRMWARE MBR = Master Boot Record INFORMÁTICA - HARDWARE 14 MANUEL
15 FUNÇÃO DE CADA PROGRAMA NO PROCESSO DE BOOT FUNÇÃO DE CADA PROGRAMA NO PROCESSO DE BOOT QUEM BIOS POST ONDE ESTÁ ROM ROM O QUE FAZ Transfere do disco de sistema (HD) para a memória (RAM) o conteúdo do MBR (Master Boot Record), que contém, dentre outras informações um programa de partida (BOOT). Faz um checklist no hardware da máquina para saber se está tudo ok. QUEM BOOT SETUP ONDE ESTÁ MBR (HD) ROM O QUE FAZ É carregado para a RAM e em seguida transfere o núcleo (KERNEL) do Sistema Operacional para a memória. Utilizado para alterar a configuração da máquina gravada na CMOS. Para ativar o SETUP basta pressionar DEL ou F2 no momento que a máquina estiver inicializando. OS PROGRAMAS DA ROM BIOS (Basic Input Output System) é a primeira camada de software do sistema, responsável por "dar a partida" no micro e pelo suporte básico de acesso ao hardware da máquina. O BIOS informa ao processador e ao Sistema Operacional como trabalhar com os periféricos e dispositivos mais básicos do sistema. OS PROGRAMAS DA ROM POST (Power On Self Test) é o primeiro passo no processo de inicialização da máquina. Esse processo realizado pelo BIOS testa o hardware (faz um checklist) antes de carregar o Sistema Operacional. As informações necessárias para realizar o POST estão gravada na memória CMOS. SETUP componente do BIOS que permite configurar as diversas opções oferecidas pela placa-mãe. Essas informações de configuração ficam gravadas na memória CMOS (SetUp). INFORMÁTICA - HARDWARE 15 MANUEL
16 ENDEREÇAMENTO DE MEMÓRIA ALGUNS CONCEITOS PALAVRA conjunto de bytes que é tratado pelos circuitos internos do computador como uma unidade. BARRAMENTO DE DADOS Quantidade de informação (bits) que o processador acessa simultaneamente na memória principal. É uma espécie de canal de comunicação entre a CPU (processador) e a Memória Principal. ENDEREÇAMENTO DE MEMÓRIA CLOCK Dispositivo encontrado nos computadores, cuja função é gerar sinais periódicos necessários ao controle e sincronização das operações. A unidade de medida do CLOCK é o Hertz (Hz) e seus múltiplos KHz, MHz, GHz. Numa mesma categoria de processadores, quanto mais alto for o clock, melhor será o desempenho da máquina. Processadores mais modernos alcançam clock da ordem de 3,8 GHz. ENDEREÇAMENTO DE MEMÓRIA CO-PROCESSADOR ARITMÉTICO processador auxiliar cuja função é executar todas as operações que envolvem cálculos aritméticos. O co-processador aritmético serve para melhorar o desempenho da máquina. Nos modelos mais antigos existe na placa mãe um "soquete" vazio onde o mesmo pode ser encaixado. Nos modelos de processadores mais modernos o co-processador aritmético já vem embutido no mesmo Chip do processador principal. ENDEREÇAMENTO DE MEMÓRIA ENDEREÇO é a identificação de uma posição de memória. Os endereços de memória normalmente são expressos em hexadecimal, por exemplo: 4FAD. MEMÓRIA ENDEREÇÁVEL é o maior valor que pode alcançar a memória RAM de um computador. O tamanho da memória endereçável depende da quantidade de Bits de Endereçamento utilizados pelo processador. Exemplo: Um processador com 32 bits de endereçamento pode endereçar até 2 32 = 4GB (4 giga bytes!). INFORMÁTICA - HARDWARE 16 MANUEL
17 ENDEREÇAMENTO DE MEMÓRIA MEMÓRIA CACHE é uma memória onde são armazenados os dados que são estatisticamente mais solicitados pela CPU. É uma memória mais cara, mais rápida, feita de material especial. O gerenciamento da memória cache é feito por hardware (controlador de cache do processador) e pelo Sistema Operacional. TIPOS DE CACHE CACHE INTERNO L1 e L2 - internos ao processador CACHE EXTERNO L3 externo ao processador REGISTRADORES 20 ns R1 R3 MEMÓRIA CACHE CPU RAM R2 R4 CACHE REGISTRADORES 10 ns MEMÓRIA CACHE (SRAM) ENDEREÇAMENTO DE MEMÓRIA L1 primeira camada de cache do sistema. O L1 trabalha na mesma freqüência do processador com tempos de latência muito baixos. L2 segunda camada de cache do sistema. Em geral é maior que o L1, mas com tempos de latência maior. É interno ao processador na maioria dos modelos. L3 terceira camada de cache. Normalmente é externo ao processador. LATÊNCIA é o número de ciclos que o módulo demora para começar a transferir dados a partir do momento que eles são solicitados. CACHE INTERNO CACHE INTERNO 20 ns L1 L2 MEMÓRIA CACHE CPU RAM R1 R2 L3 REGISTRADORES 8 ns CACHE EXTERNO (SRAM) INFORMÁTICA - HARDWARE 17 MANUEL
18 COMO FUNCIONA A MEMÓRIA CACHE MEMÓRIA CACHE funciona baseada no princípio de localidade, ou seja, todos os programas repetem trechos de código e acessam repetidamente dados próximos. A localidade pode ser Temporal ou Espacial. LOCALIDADE TEMPORAL posições de memória, uma vez acessadas, tendem a ser acessadas novamente no futuro próximo. LOCALIDADE ESPACIAL os endereços dos próximos acessos tendem a ser próximos de endereços de acessos anteriores. MEMÓRIA CACHE CACHE MISS Se o processador procurar por uma informação e ela não estiver no cache (L1, L2 e L3) ocorreu então um cache miss (ausência da informação no cache). A disciplina de acesso ao cache é sempre 1º L1, 2º L2, depois L3 (se houver). HIT RATE taxa de acerto, ou seja, o percentual de vezes que o processador precisa de uma informação e ela já está no cache. Nos processadores atuais essa taxa é da ordem de 98%. MEMÓRIA CACHE MEDIDAS QUE CARACTERIZAM O DESEMPENHO DA MEMÓRIA CACHE TEMPO DE ACESSO EFETIVO AO CACHE. TAXA DE ACERTO (Hit Rate ou Cache Hit). CONCEITOS DE HARDWARE CHIPSET são circuitos de apoio ao processador que gerenciam praticamente todo funcionamento da placa-mãe (controle de memória cache, memória RAM, controle do buffer de dados, interface com a CPU, etc) sendo também responsável pelas informações necessárias ao reconhecimento do hardware. É necessário porque o processador sozinho não consegue controlar todo funcionamento da placa-mãe. INFORMÁTICA - HARDWARE 18 MANUEL
19 CONCEITOS DE HARDWARE BARRAMENTOS São vias de comunicação existentes na placa-mãe, através das quais o microprocessador transmite e recebe dados de circuitos internos e externos. Os barramentos ligam os periféricos ao chipset e ao processador. Um barramento é compartilhado pelos dispositivos. Exemplos: PCI, ISA, EISA, AGP, etc... CONCEITOS DE HARDWARE PRINCIPAIS CATEGORIAS DE BARRAMENTOS SERIAIS os dados são transmitidos através de um único par de fios (um envia/o outro recebe). Exemplos: portas seriais (COM), portas USB, Serial ATA (SATA). PARALELOS utilizam um número maior de fios para transferir vários bits ao mesmo tempo. Exemplos: as portas paralelas (LPT) que utilizam 8 bits e o barramento PCI 32 bits. CONCEITOS DE HARDWARE PRINCIPAIS TIPOS DE BARRAMENTOS INTERNOS Dados / Endereço / Controle EXTERNOS (Expansão) ISA / EISA / PCI(32 bits) / PCI-64 bits / PCI-X / AGP / PCI Express / FireWire... PRINCIPAIS BARRAMENTOS INTERNOS BARRAMENTO DE DADOS via por onde circulam os dados. O fluxo de dados ocorre nos dois sentidos, da CPU para a RAM e da RAM para a CPU. BARRAMENTO DE ENDEREÇOS via por onde a informação de um endereço de memória é fornecida. O fluxo de dados é da CPU para a RAM. BARRAMENTO DE CONTROLE via por onde circulam informações adicionais como, por exemplo, se a operação é de leitura ou escrita. O fluxo de dados ocorre nos dois sentidos, da CPU para a RAM e da RAM para a CPU. INFORMÁTICA - HARDWARE 19 MANUEL
20 CPU PROCESSADOR BARRAMENTOS INTERNOS B.CONTROLE B.DADOS B.ENDEREÇOS M E M Ó R I A PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO ISA (Industry Standard Architecture) primeiro barramento usado em micros da linha IBM-PC. Apesar de antiquado e lento, ainda é usado para a conexão de periféricos como placas de som e modems. Opera com 8 ou 16 bits. EISA (Extended Industry Standard Architecture) extensão do barramento ISA. É compatível com o ISA, duas vezes mais rápido que este e opera a 32 bits. PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO PCI (Peripheral Component Interconnect) padrão de barramento que substituiu modelos mais antigos como o ISA e EISA, tornando-se padrão da indústria pela sua alta velocidade de transferência de dados, teoricamente 132 Mega Bytes por segundo (MB/s). É um barramento 32 bits e trabalha com freqüência de 33 MHz. Taxa = 32 bits x 33 MHz = 1056 Megabits/s = 132 MB/s. Obs: 1056 Megabits/8bits = 132 Megabytes PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO PCI-64 bits (Peripheral Component Interconnect) é uma evolução do PCI 32 bits. Trabalha com 64 bits e com freqüência 33 MHz e 66 MHz. Taxa de transmissão 33 MHz 64/8 x 33 = 264 MB/s. Taxa de transmissão 66 MHz 64/8 x 66 = 528 MB/s. INFORMÁTICA - HARDWARE 20 MANUEL
21 PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO PCI-X (Peripheral Component Interconnect EXtendend) é uma evolução do PCI 64 bits. Trabalha com freqüências maiores (100/133/266/512 MHz). Versão PCI-X 1.0 freqüências 100 e 133 MHz Taxas de transferência 800 MB/s e 1064 MB/s. Versão PCI-X 2.0 freqüências 266 e 512 MHz Taxas de transferência 2128 MB/s e 4096 MB/s. PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO AGP (Accelerated Graphics Port - Porta Aceleradora Gráfica) interface desenvolvida pela Intel para gráficos de alta performance, especialmente gráficos 3D. A interface AGP permite armazenar texturas 3D e o elemento z (terceira dimensão) na memória principal (RAM) em vez de guardá-las na memória de vídeo. Um barramento AGP trabalha a 66 MHz e transfere 32 bits por pulso. A sua taxa de transmissão básica é de 66 x 32 / 8 = 264 MB/s. PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO AGP A tecnologia ainda permite trabalhar nos modos x2, x4 e x8 que transferem 2, 4 e 8 dados por pulso de clock com taxas de: 2x = 528 MB/s (mega bytes por segundo) 4x = 1 GB/s (giga bytes por segundo) 8x = 2 GB/s (giga bytes por segundo) PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO USB (Universal Serial Bus) barramento onde todos os periféricos externos são conectados na placa mãe através de um único plug. Além de ser Plug and Play (PnP) também permite conectar e desconectar periféricos por fora do gabinete sem desligar ou reiniciar o computador (Hot Swap). INFORMÁTICA - HARDWARE 21 MANUEL
22 PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO USB OBSERVAÇÕES É possível usar uma única porta USB para conectar até 127 dispositivos periféricos, incluindo altofalantes, telefones, fax-modem, unidades de CD-ROM, HD s, joysticks, unidades de fita, teclados, scanners, impressoras e câmeras, etc. A versão 2.0 trabalha com uma taxa de transferência de 480 Mbps (60 MB/s) e a versão 3.0 a uma taxa de 600 MB/s. PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO PCI EXPRESSS padrão de barramento serial com taxa de transferência básica de 250 MB/s para slots 1x. Taxas de transferência (slots): 4x = MB/s ( 1 GB/s) 8x = MB/s ( 2 GB/s) 16x = MB/s ( 4 GB/s) PRINCIPAIS BARRAMENTOS DE EXPANSÃO FIREWIRE (IEEE1394) padrão de barramento serial semelhante ao USB. Taxas de transferência: 50 MB/s a 100 MB/s. É Plug and Play. Suporta até 63 dispositivos. PRINCIPAIS PLACAS PLACA-MÃE (mother board) é o componente mais importante do computador, pois é responsável pela comunicação entre todos os seus componentes. É a placa-mãe que define quais as características dos componentes que o computador pode suportar. A maioria das placas-mãe já vem com a placa de som e a placa de vídeo on-board. INFORMÁTICA - HARDWARE 22 MANUEL
23 COMPONENTES DA PLACA MÃE PROCESSADOR MEMÓRIA RAM MEMÓRIA ROM (Bios/Post/Setup) CHIPSET CMOS Slots de expansão (conectores) PRINCIPAIS PLACAS PLACA DE VÍDEO (adaptador de vídeo) é o componente que cria as imagens para que possam ser exibidas no monitor. Normalmente possui memória própria, com capacidade medida em MB ou GB. PLACA DE SOM é o componente que possibilita ao computador trabalhar com áudio (sinais sonoros). PLACA DE FAX-MODEM permite realizar conexões pela internet e enviar e receber fax. PRINCIPAIS PLACAS PLACA DE REDE (ADAPTADOR DE REDE) é um dispositivo de hardware responsável pela comunicação entre os computadores em uma rede. As placas de rede possuem um número conhecido como endereço MAC (Media Access Control). Esse número (48 bits) vem gravado na placa em uma memória do tipo ROM e a identifica de maneira única. Assim, não existe no mundo duas placas de rede com o mesmo número. PROCESSADORES CISC (Complex Instruction Set Computer) processadores equipados com circuitos capazes de executar um grande conjunto de instruções básicas. RISC (Reduced Instruction Set Computer) processadores com um conjunto de instruções relativamente pequeno. Cada instrução é otimizada para que seja executada rapidamente, normalmente, dentro de um único ciclo de relógio. É o contrário do CISC. INFORMÁTICA - HARDWARE 23 MANUEL
24 PROCESSADORES POST-RISC arquitetura de processadores moderna em que as instruções apesar de complexas (CISC), podem ser quebradas em instruções do tipo RISC. Podem ser utilizados para usuários, servidores e estações de trabalho. PROCESSADORES HYPER THREADING tecnologia que simula em um processador físico dois processadores lógicos. Isso torna o sistema mais rápido quando se usa vários programas ao mesmo tempo. Esse processo rende um acréscimo de até 20% na velocidade dos aplicativos desde que haja vários aplicativos sendo executados simultaneamente CPU 1 PROCESSADOR FÍSICO HT 2 PROCESSADORES LÓGICOS CPU-1 LÓGICO CPU-2 LÓGICO PROCESSADORES DUAL-CORE É um processador de dois núcleos onde ambos compartilham a mesma pastilha de silício. Esse tipo de processador permite executar tarefas em paralelo, agilizando o processamento. Exemplos de processadores dual-core: Core 2 Duo e o Athlon X2. PROCESSADORES QUAD-CORE 4 PROCESSADORES FÍSICOS (NÚCLEOS) NO MESMO CHIP EXEMPLOS INTEL i3 2 núcleos n i5 2 ou 4 núcleos n i7 4 núcleosn CHIP CPU-1 FÍSICO CPU-2 FÍSICO DUAL-CORE 2 PROCESSADORES FÍSICOS NO MESMO CHIP CHIP CPU-1 FÍSICO CPU-2 FÍSICO CPU-3 FÍSICO CPU-4 FÍSICO 4 PROCESSADORES NO MESMO CHIP INFORMÁTICA - HARDWARE 24 MANUEL
25 DISCOS RÍGIDOS IDE (Integrated Drive Electronics) Interface padrão (paralela) utilizada para conectar discos rígidos e outros periféricos. ATA (Advanced Technology Attachment) semelhante ao IDE. PATA (Parallel-ATA) ATA paralelo (diferenciar do SATA). SATA (Serial ATA Advanced Technology Attachment) sucessor do ATA. Transfere dados em série. DISCOS RÍGIDOS SCSI (Small Computer System Interface) Interface utilizada como padrão de comunicação de controladora de discos rígidos de alto desempenho. Provê taxas de transmissão de dados mais rápida que os padrões de porta paralela e serial (IDE). Pode ser usada para HD, Scanner, Impressoras, etc. É possível conectar vários dispositivos (7) em uma única porta SCSI. Os modelos mais modernos suportam até 15 dispositivos em uma única porta SCSI. MONITORES DOT PITCH é o espaçamento (em milímetros) entre os pontos que formam a tela do monitor. Quanto menor o valor do dot pitch, melhor a qualidade de um monitor. MONITORES ENTRELAÇAMENTO AMENTO Técnica que permite ao monitor traçar ar metade das linhas horizontais a cada passo. Primeiro, por exemplo, as linhas pares e depois as ímpares. Isso tende a gerar a sensação de flickering (tremor) da imagem, efeito desagradável que é eliminado nos monitores nãoentrelaçados que desenham toda a tela de uma só vez. Comparados dois monitores com a mesma resolução, em geral o não-entrela entrelaçadoado é melhor. INFORMÁTICA - HARDWARE 25 MANUEL
26 CONCEITOS DE HARDWARE DMA (Direct( Memory Access) é um sistema que permite que os periféricos ricos acessem diretamente a memória RAM sem ocupar o processador. BUS MASTERING é um sistema avançado de acesso direto à memória, que permite que HDs, placas de vídeo e outros periféricos leiam e gravem dados diretamente na memória RAM, sem ocupar o processador. Barramentos mais modernos como o PCI dão suporte ao Bus Mastering. CONCEITOS DE HARDWARE PLUG AND PLAY (PnP) tecnologia que permite o Sistema Operacional detectar dispositivos e instalar automaticamente os drivers para que aquele dispositivo funcione. Estes dispositivos são equipados com uma memória ROM contendo informações que permitem ao Sistema Operacional detectá-los automaticamente. HOT SWAP tecnologia que permite substituir um dispositivo com o computador ligado, como por exemplo, Pen-Drives em portas USB. CONCEITOS DE HARDWARE DRIVE é um mecanismo que permite ler e gravar dispositivos. Exemplos: o drive de disquete, disco rígido, unidade de CD/DVD, etc. É um hardware! DRIVER é um conjunto de rotinas que permitem ao sistema operacional acessar um determinado periférico. Ele funciona como uma espécie de tradutor entre o dispositivo e o sistema operacional ou programas que o estejam utilizando. É um software! CONCEITOS DE HARDWARE POOL DE IMPRESSÃO é uma impressora conectada a vários dispositivos de impressão através de várias portas. Os dispositivos de impressão devem possuir o mesmo driver de impressora. Utilizando um pool de impressão, os usuários conseguem imprimir sem precisar definir para qual dispositivo de impressão o documento deverá ser enviado. A impressora realiza essa tarefa localizando a porta disponível. INFORMÁTICA - HARDWARE 26 MANUEL
27 CONCEITOS DE HARDWARE FAST BOOT é uma opção de configuração do SETUP que permite diminuir os testes realizados pelo BIOS no processo de POST. DUAL BOOT técnica que permite a instalação de dois ou mais sistemas operacionais diferentes no mesmo computador. Em geral é instalado um gerenciador de boot, que pergunta qual sistema deve ser inicializado cada vez que o computador é ligado (Windows/Linux). INFORMÁTICA - HARDWARE 27 MANUEL
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