Código da disciplina: E803. Versão: 01. Data da Última Atualização: 20/02/2002 Número de páginas: 36

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1 Título do material: PC-Hardware Típo do material: Apostila Professor: Carlos Antônio Garcez Mury Código da disciplina: E803 Nóme da disciplina: Microcomputadores II Versão: 01 Papel: A4 Data da Última Atualização: 20/02/2002 Número de páginas: 36

2 Microcomputador P C - Hardware 2 INSTITUTO NACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES - INATEL E 803 P C - HARDWARE PROFº.: CARLOS A. G. MURY Versão: 1º semestre de 2000

3 Microcomputador P C - Hardware 1 1. INTRODUÇÃO - O "Microcomputador" pode ser entendido como sendo : "Um Sistema Computacional implementado a partir de Microprocessador, de aplicação Universal, e constituído de um determinado conjunto padrão de Subsistemas, que lhe confere características próprias". - Dentre os tipos de Sistemas existentes, destacam-se: APPLE MACINTOSH Família PC ] PS/2, PS/1 ] IBM APTIVA ] onde a Família PC é a mais difundida (original e "clones"). 2. A FAMÍLIA PC - Em 1981 a IBM lançou o seu primeiro Computador pessoal, o "IBM PC" (Personal Computer). O IBM PC era constituído por um Microprocessador INTEL 8088 de 4.77Mhz e 64K bytes de Memória. - Mais tarde a IBM lançou o IBM PC XT (Extended Technology), com algumas melhorias sobre o IBM PC com um Winchester de 10Mbytes. - Com o processador da INTEL a IBM lançou o "IBM PC AT" (Advanced Technology). Este padrão foi copiado por vários outros fabricantes, que desenvolveram os chamados "clones". Estes Sistemas foram sendo melhorados, a partir dos novos Processadores lançados pela INTEL no mercado (386, 486, PENTIUM), e passaram a constituir o padrão de mercado. - A IBM utilizou os novos Processadores da INTEL, mas em outros Sistemas como o "PS-2" o "PS-1" e o "APTIVA". - Hoje entende-se como "AT", qualquer Computador compatível com o padrão "IBM PC AT", que utilize um Processador 286 ou superior.

4 Microcomputador P C - Hardware ESTRUTURA FUNCIONAL DO HARDWARE DO SISTEMA PC - A Estrutura do Hardware do "PC" pode ser melhor entendida, através de seus blocos funcionais: Microprocessador Memórias Barramentos (Slots) Adaptadores Portas Dispositivos periféricos: Teclado, Mouse, Impressora, Vídeo, Discos, etc. Fonte ( tipo chaveada) figura 1: Estrutura funcional de um Computador Neste tipo de Estrutura, o "Barramento", os "Adaptadores" e as "Portas", são responsáveis pela interconexão dos Subsistemas. a) SLOTS: - São conectores físicos, que permitem o acesso ao Barramento do Sistema. - Implementados com vários tipos de Arquiteturas. b) ADAPTADORES: - Fazem a adaptação das informações, provenientes do Barramento, enviando-as aos Dispositivos Periféricos, através das Portas. c) PORTAS: - São Interfaces de Hardware, onde estão padronizadas as características: físicas (conectores), elétricas e de sinalização dos pinos de conexão com os Periféricos. Ex: Porta Serial - Protocolo RS232

5 Microcomputador P C - Hardware ESTRUTURA FÍSICA DO HARDWARE DO PC - A estrutura física do Sistema PC pode ser dividida, basicamente, nos seguintes Módulos: Placa de CPU (Mother Board) Placas Controladoras/Portas Unidades de disco Unidade de Vídeo Teclado e Mouse Fonte (tipo chaveada) PLACA DE CPU - A estrutura do harware do PC está centrada na "Placa de CPU". - Também conhecida por: Placa Mãe Mother Board Placa de Sistema System Board Placa Principal Main Board - Estas placas contém ainda, além do Microprocessador: Co-processador (opcional até o 486SX) Memória ROM (BIOS) Memórias RAM : - Dinâmicas e Estáticas ("Cache") Barramentos de expansão - "Slots" Chips controladores Podendo incorporar, ainda, alguns tipos de Adaptadores MICROPROCESSADORES - Uma das principais características do Microprocessadores da INTEL, usados nos Microcomputadores PC, é a chamada "compatibilidade retroativa". Isto é, o é capaz de executar todas as Instruções do Assim como o é capaz de executar todas as Instruções do 80286, e assim por diante. Desta forma, os Programas já existentes podem continuar sendo utilizados em Máquinas mais novas, equipadas com os Processadores mais recentes.

6 Microcomputador P C - Hardware CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DOS MICROPROCESSADORES INTEL - O principal fator de medida do desempenho de um Microprocessador é sua velocidade. - A velocidade de processamento de um Microprocessador depende, principalmente do: Número de bits da via interna de dados; Número de bits da via externa de dados; Frequência de clock (interna e externa). - Além da velocidade, existem outros tipos de avanços tecnológicos incorporados a cada nova versão lançada. a) Nº DE BITS - Quanto maior o nº de bits, mais rapidamente o Microprocessador será capaz de executar operações com números grandes. - Existem ainda a diferenciação do número bits interno e externa da via de dados. Microprocessador Bits internos Bits externos SX DX PENTIUM A possibilidade de se implementar Máquinas mais baratas, a partir do aproveitamento dos periféricos já exixtentes no mercado em grande número, levou a criação dos Processadores 8088 (derivação do 8086) e do 80386SX (derivação do 80386, depois denominado de 80386DX). - O Processador PENTIUM foi criado com um barramento externo de 64 bits, com o intuito de compensar a diferença de velocidade entre a CPU e a Memória. Desta forma, o dobro de informação é transferida em cada acesso.

7 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) b) FREQUÊNCIA DO CLOCK - O valor da frequência de clock do Microprocessador, influenciará diretamente na velocidade de processamento. - Como a evolução da velocidade das Memórias não acompanha o da CPU e com o objetivo de permitir a redução dos custos de desenvolvimento das Placas de CPU, a série da INTEL, a partir da CPU (no ano de 1992), passou a apresentar a frequência de clock interna maior do que a externa. Exemplo: O 486DX2-50 opera com um clock interno de 50 Mhz, e com um clock externo de 25 Mhz. Desta forma, este Microprocessador executa suas Instruções a uma velocidade de 50 Mhz e faz acessos aos dispositivos da Placa de CPU a uma velocidade de 25 Mhz. A vantagem desta técnica é ter um Computador veloz na execução de Instruções, aproveitando dispositivos lentos e de menor custo e, também, permitindo reduzir os problemas de interações eletromagnéticas das Placas de CPU. - Tabela de clock das versões do Microprocessador 80486: Microprocessador Clock interno Clock externo 486DX Mhz 33 Mhz 486SX Mhz 25 Mhz 486SX Mhz 33 Mhz 486DX Mhz 40 Mhz 486DX Mhz 50 Mhz 486DX Mhz 25 Mhz 486SX Mhz 25 Mhz 486DX Mhz 33 Mhz 486DX Mhz 40 Mhz 486DX Mhz 33 Mhz 486DX Mhz a 37.5 Mhz 486DX Mhz 25 a 50 Mhz

8 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) c) Outras características c.1) Número de Instruções básicas: Processador nº de Instruções 8088 : : : : 206 PENTIUM : 216 PENTIUM MMX : 273 ( Instruções específicas para aplicações Multimídia) c.2) Quantidade de transistores Processador nº de transistores : : : PENTIUM : a K6III : 21,3 milhões Obs: O aumento do número de transistores é decorrente da evolução da tecnologia de construção dos transistores, que vem permitindo a diminuição gradativa destes componentes.

9 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) d) Avanços tecnológicos - Criar um Microprocessador com um maior número de bits, e também operando com um clock mais elevado, já são considerados avanços tecnológicos. Entretanto, muitos outros avanços são acrescentados sempre que é lançado um novo Microprocessador. Esses avanços são conseguidos às custas de um maior número de circuitos dentro do Chip do Processador, a partir da ampliação de seu tamanho e, também, da miniaturização dos transistores utilizados na implementação dos circuitos do Chip. - Por exemplo, o PENTIUM é capaz de executar duas Instruções simultaneamente, o que o não pode realizar. Já o 486 possui 8KB de Memória CACHE interna, o que o 386 não possui. - As mesmas Instruções de um Processador de estágio anterior são, normalmente, executadas por num Processador mais avançado, com uma menor quantidade de ciclos de clock (menor quantidade de "ciclos de máquina"). - Devido a essas inovações tecnológicas, não se pode usar simplesmente o clock e o número de bits para comparar a velocidade dos Microprocessadores. d.1) Evolução dos Processadores INTEL 80286: - Acréscimo na área de endereçamento - 16MB - Executa as Instruções do 8086 com menos ciclos de clock. - Clock de 6 Mhz a 25Mhz. - Novos recursos de gerenciamento de Memória, permitindo ao Sistema operar: no "Modo Protegido", através da implementação da "Memória estendida (acima de 1MB). com "Memória Virtual" onde: - "Modo Protegido": permite uma proteção de tarefas de Hardware, impedindo que uma tarefa interfira na outra.(necessário para operação com Sistemas Operacionais Multitarefa. - "Memória Virtual": Utilização de uma Memória secundária ( disco rígido) como Memória de Programa, o que permite rodar Programas maiores que o tamanho da RAM do Sistema. - "Multitarefa": Compartilhamento em tempo real dos serviços da CPU e dos periféricos, quando vários Programas são executados ao mesmo tempo. Tarefa gerenciada pelo Sistema Operacional que possui este tipo de recurso.

10 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) d) Avanços tecnológicos (continuação) 80386: - A CPU 386 possibilitou um grande salto no desempenho do PC e, tornou-se um um marco entre as CPUs da INTEL. Sua arquitetura, chamada de "Arquitetura de 32 bits" foi mantida nos 486, e seu sistema de gerenciamento de Memória é usado pelo PENTIUM. - Capacidade de processar informações de 32 bits, com novas Instruções próprias para este tipo de tarefa. - Inclusão de novos tipos de dados e fila de Instruções de 16 bytes. - Acesso à Memória do Sistema em um "Barramento local" (mesmo da CPU) com capacidade de até 4GB. - Inclusão de "Caches" externos de Memória (RAM estática). - Clock de 16 a 40Mhz. - Introdução de uma nova técnica de gerenciamento de Memória, a "Paginação", que cria um "endereço linear" para acesso a Memória. Esta técnica é utilizada na operação de "Memória virtual". - Inclusão do "Modo Virtual 8086", que permite ao sistema operar tanto com Programas 8086 e quanto aplicativos no Modo protegido. - A "compatibilidade retroativa" com os processadores de 16 e até 8 bits fica mantida, através da possibilidade de utilização dos Registradores em forma de subconjuntos, como ilustra a figura abaixo:

11 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) d) Avanços tecnológicos (continuação) : - Praticamente o mesmo conjunto de Instruções, mesmos Registradores, mesmos modos de endereçamento, mesmos recursos de gerenciamento de memória e tipos de dados do Integração do Co-processador aritmético (486DX), que executa as mesmas Instruções do "387" (co-processador aritmético do 386), mas com velocidade bastante superior (5 vezes mais rápido). - Inclusão de um "cache interno (nível 1)" (8K). característica de processadores RISC. - Tecnologia de construção de transistores menores, de menor capacitância, e consequentemente de maior velocidade. - Freqüências de clock de 25 a 100Mhz - Possibilidade de execução de algumas Instruções com apenas 1 clock, devido a utilização de técnicas RISC (criação de "Microcódigos" executados por vários estágios da Arquitetura de seu "Pipeline"). - PENTIUM: - Set de Instruções, Registradores, tipos de dados e modos de acesso à Memória são similares aos do modelo 386/ Cache interno de 16K. - Barramento externo de 64 bits. - clock de 133 a 200Mhz. - Pode executar duas Instruções simultaneamente (característica RISC), devido a utilização de duas "Unidades de Execução": U e V, onde a U executa instruções com dados inteiros e ponto de flutuante, enquanto V só opera com dados inteiros. - Conjunto de Instruções com 3 tipos de Instruções: U, V e UV, designando em qual unidade de execução pode ser executada. Compiladores que levam esta capacidade em consideração podem gerar códigos extremamente velozes. - Par de Memórias caches internas, mais versáteis e eficientes, uma para dados e outra para códigos, que mantém o Processador operando a toda velocidade. - Predição de decisão, que determina antecipadamente os desvios (jumpers). - Co-processador aritmético totalmente redesenhado e, relação a implementação do 486.

12 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) d) Avanços tecnológicos (continuação) - PENTIUM PRO: - ampliação das características RISC no projeto. - pode executar 3 Instruções simultaneamente. - clock de 133, 150 e 200Mhz - Cache primário (L1) de 16KB (8KB de dados, 8KB de códigos). - Cache secundário (L2) de 256KB (ou 512KB) em barramento dedicado colocado em um segundo compartimento dentro do chip. - Execução de Instruções fora de ordem, previsão dinâmica de desvios e execução especulativa. - Permite o processamento paralelo, isto é, a operação de vários Processadores no mesmo Sistema. - Seu desempenho só é aproveitado se operar com Sistemas Operacionais de 32 bits (Windows95, OS/2, UNIX). Para Softwares de 16 bits, seu desempenho é inferior ao PENTIUM padrão. - Sua linha deverá ser descontinuada, devido ao alto custo das soluções adotadas no seu projeto, já que o PENTIUM II possui todas as suas funções em implementação mais simples. - PENTIUM MMX: - 37 novas Instruções ao conjunto padrão PENTIUM, específicas para facilitar as aplicações Multimídia. - Cache interno (primário) de 32KB, o que garante um ganho de até 10% nos aplicativos comuns. Programas escritos, aproveitando estas Instruções podem ter um ganho de até 60% no seu tempo de execução. - PENTIUM II: - Inclui todas as inovações das demais versões: original, MMX, PRO. - clocks de 233, 266 Mhz, previsto para chegar a 400Mhz (interno). - Implementado em um Módulo contendo o Processador e alguns chips de Memória. - O Módulo exige Mother-boards próprias, devido ao seu formato totalmente diferente do convencional.

13 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) - Uma nova geração de Processadores baseados na tecnologia de processo 0,18 micron da Intel. - Velocidades de clock de: 450, 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700, 733, 750 e 800 Mhz. - Microarquitetura P6 de execução dinâmica ( predição, análise de fluxo de dados e execução especulativa). - Barramento de sistema para 100Mhz ou 133Mhz. - Suporta os chipsets intel: 840e, 440GX e 440Bx. - Incorpora a tecnologia MMX novas Instruções que habilitam aplicativos de processamento avançados de imagem, 3D, audio e vídeo, e reconhecimento de voz. - Cache L2 de 512K. - Número de série eletrônico do Processador intel, podendo ser utilizado para:. aumentar a segurança em transações pela Internet;. permitir o gerenciamento de informação ou controle de PCs nas Empresas. OBS: O usuário pode permitir ou não a transmissão do número de série.

14 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) Recursos Técnicos e Inovações - Micro-arquitetura superescalar avançada RISC86" de 6 Instruções/ciclo. - Dez unidades paralelas de execução especializada. - Previsão avançada de desvio de dois níveis. - Execução especulativa. - Execução "out of order" completa. - Velocidades de clocks disponíveis : 400 e 450Mhz. - TriLevel Cache:. fornece um total de 320KB de caches internos (64KB interno L1 e 256KB interno L2);. Projeto de cache interno de portas múltiplas, permitindo leituras/gravações simultâneas de 64 bits dos caches L1 e L2. Barramento frontal de 100 MHz para um cache externo opcional de Nível 3 em placas de sistema Super7. - Tecnologia 3DNow!. 21 novas instruções para otimizar o desempenho dos gráficos 3D e multimídia. Um fundamento de 3D Na maioria dos aplicativos 3D, os objetos são feitos de polígonos dispostos em uma variedade de maneiras, de modo a criar uma imagem realística. Na maioria das vezes, centenas ou milhares de polígonos são necessários para um único objeto 3D, criando uma enorme quantidade de dados a serem gerados e manipulados. A tecnologia 3DNow! é idealmente adequada a este tipo de ambiente. - Funcionamento máximo de 4 operações de ponto flutuante por clock. - Multiplicador e ALU separados para execução de instrução superescalar. - Compatível com os sistemas operacionais existentes para x86. - Compatível com a plataforma Super7 de alto desempenho e ótima relação custo-benefício. - Suporta barramento de processador de 100 MHz de alta velocidade. - Suporte à Accelerated Graphics Port (AGP) - Execução otimizada superescalar de instruções MMX, com decodificação dual e dois pipelines de execução. - Unidade de ponto flutuante (FPU) de alto desempenho compatível com IEEE 754 e Tamanho de matriz: 21,3 milhões de transistores em 118 mm2 de matriz. - Disponível em empacotamento tipo Ceramic Pin Grid Array (CPGA) de 321 pinos (compatível com plataforma Super7). - Fabricado usando a tecnologia de processo estado da arte de silício de cinco camadas de metal de 0,25 micra e tecnologia de interconexão.

15 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) - Principais características: -Microarquitetura superescalar de nove instruções super encadeadas. -Desenhado freqüências de clock de: 500,510,600,650,700,750,800,850Mhz. -Decodificadores de instruções x86 paralelas múltiplas. -Três unidades de execução do ponto flutuante fora de ordem, totalmente encadeadas, que executam todas as instruções x87 (ponto flutuante), MMX e 3DNow!. -Três unidades de números inteiros encadeados, superescalar, fora de ordem. -Três unidades de cálculo de endereços encadeados, superescalar, fora de ordem. -Unidade de controle de instruções, de 72 entradas. -Prognóstico de ramificação dinâmica avançada. -Tecnologia 3Dnow! aperfeiçoada com novas instruções para permitir melhores cálculos matemáticos de números inteiros, para codificação de voz e vídeo e melhor movimento de dados para plug-ins de Internet e outras aplicações. -Sistema bus AMD Athlon de 200 MHz (pode ultrapassar 400 MHz) permitindo a amplitude de banda do sistema líder para aplicações de alto intercâmbio de dados. -Arquitetura cache de alta performance que apresenta cache integrado de 128KB L1 e interface programável cache L2 com alta velocidade, de 512K até 8MB. - Processo de produção utilizando tecnologia de 0.18 micron.

16 Microcomputador P C - Hardware 14 e) Tabela comparativa dos diversos Processadores

17 Microcomputador P C - Hardware MICROPROCESSADORES (continuação) e) PROCESSADORES CISC x RISC - Os Processadores até o 80386, apresentavam características que os classificavam como "Processadores do tipo CISC" (Complex Instruction Set Computer), cuja principal característica estava em possuir Instruções com vários tipos de "Modos de endereçamento", e portanto de alta complexidade; mas que permitia operar com poucos Registradores e com pouca Memória, garantindo assim, um baixo custo para os Sistemas. - A partir do 486, a Intel passou a incorporar características dos Processadores do tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer), que permite um melhor desempenho mas com maior custo (devido a necessidade de operar com uma maior quantidade de componentes). No entanto o custo dos componentes vem decrescendo continuamente, o que vem permitindo a ampliação das técnicas RISC nos novos processadores, como o PENTIUM. - Principais características dos Processadores RISC: - Instruções com Modos de endereçamento simples e de extensão fixa (tipo MOV), o que altera a operação do "Decodificador de Instrução", e consequentemente dos "Microcódigos", através de "op-codes" maiores, mas que podem ser executados de forma mais simples e rápida. - Implementação do hardware com grande quantidade de Registros e com Cache interno. - Set de Instruções reduzido. - Separação dos Barramentos de dados e de Programa. Consequências: - Maior velocidade na execução dos Softwares, apesar do aumento do tamanho dos Programas (devido a repetição das Instruções e do maior tamanho de seus op-codes). - Necessidade de uma maior capacidade de Memória (Programas maiores). OBS:- Apesar da maior variedade de Instruções disponíveis no CISC, os Programas em Linguagem de alto-nível, só utilizam uma parte do Set de Instruções disponível, devido ao tipo de tradução feita pelos Compiladores. - A IBM, a Motorola e a Apple, se uniram para a criação do "POWER PC" de arquitetura RISC, já utilizado nos Modelos do Macintosh, mas que pretende entrar no Mercado do PC, através da emulação do conjunto de Instruções X86.

18 Microcomputador P C - Hardware COPROCESSADORES ARITMÉTICOS - O termo genérico "Coprocessador" é utilizado para designar um Processador, de uso opcional no Sistema, que executa operações aritméticas especiais, aumentando de 10 a 50 vezes a velocidade de execução de Programas que necessitam de muitos cálculos, como os de aplicações Científicas e de CAD, desde que estes façam uso das Instruções do Co-processador. - Executam operações complexas tais como: operações trigonométricas, raiz quadrada, operações logarítmicas, operações com ponto-flutuante, etc. - Cada Microprocessador opera com um Coprocessador específico: Exemplos: MICROPROCESSADOR CO-PROCESSADOR 8088/ SX 80387SX 80386DX 80387DX 80486SX 80487SX Os chips 486DX, PENTIM e PENTIUM PRO, englobam o Microprocessador e o Co-processador aritmético MEMÓRIAS - A Placa de CPU contém os seguintes tipos de Memórias: ROM: - Onde fica armazenado o FIRMWARE, que é o conjunto de Programas que proporcionam o controle sobre o Hardware, denominado de BIOS - Basic Input Output System. RAM Estática (SRAM): - Forma um Banco auxiliar de Memórias, o chamado "Cache". - São utilizadas, devido ao seu menor tempo de acesso, o que permite aumentar o desempenho do Sistema, em relação a velocidade. RAM Dinâmica (DRAM): - Forma o Banco principal de Memórias. - Onde os Programas são carregados para serem executados. - São utilizadas por serem baratas e compactas, apesar de serem relativamente lentas.

19 Microcomputador P C - Hardware TIPOS DE ENCAPSULAMENTOS DAS MEMÓRIAS a) DIP (Dual In Line Package) - Tipo de encapsulamento das Memórias ROM nos Sistemas Atuais. - OS Sistemas mais antigos (até o "286") utilizavam Memórias DRAM com este tipo de encapsulamento. b) SIPP (Single In Line Pin Package) - Tipo de encapsulamento utilizado por alguns Sistemas mais antigos para o Banco de DRAM. - Este tipo de encapsulamento encontra-se em desuso atualmente. b) SIMM (Single In Line Memory Module) Small - Tipo de encapsulamento ainda utilizado pela maioria dos Sistemas atuais para formar o Banco de DRAM. - São encontrados em duas versões: 30 pinos: - Formado por pentes de 8 bits, o que obriga seu uso em grupos de 4 para Sistemas de 32 bits (386DX e 486). 72 pinos: - Utiliza memórias de 32bits, o que facilita a instalação e a expansão dos Sistemas de 32bits. - No caso do Pentium (64 bits) o uso deve ser feito em grupo de 2 pentes. d) DIMM - Tipo mais recente de encapsulamento utilizado. - A estrutura do pente é semelhante ao do SIMM, mas opera com barramento de dados de 64 bits, mas adequado aos Processadores Pentium. - Seu pente possui 168 pinos. - Capacidades dos Módulos disponíveis: 8, 16, 32 e 64 Mbytes.

20 Microcomputador P C - Hardware CHIPS CONTROLADORES - A Placa de CPU atuais contém vários Chips Controladores, (VLSI) que executam uma ou vários funções no Sistema, tais como: Controle de DMA, Controle das Memórias DRAM, SRAM, Controle de Interrupções, etc. - O conjunto de CIs VLSI de controle da Placa é denominado de Chip_set ARQUITETURAS DE BARRAMENTOS/SLOTS - O Barramento é um conjunto de Conexões eletrônicas, que faz a expansão das vias de dados, endereço e controles, para permitir a ligação de vários tipos de periféricos à placa de CPU. - Na placa de CPU os barramentos são formados a partir de Conectores chamados "SLOTS". - Existe vários tipos de "Barramentos", dentre eles os mais usados são: ISA, EISA, VESA e PCI. Barramento ISA - Industry Standard Archicteture - Derivado do Barramento padrão IBM PC AT, que não possuía as especificações de carga e de sinalização. - A Intel especificou as informações de carga e sinalização, sobre o Barramento IBM PC AT, resultando no Barramento conhecido como ISA. - Utilizado como barramento padrão em, praticamente, todas as placas de CPU. - Opera com transferência de dados de 8 ou 16 bits com clock de 8Mhz. - Este tipo de barramento é inadequado para conexão com as placas de vídeo e de disco rígido dos Sistemas atuais, mas não compromete o desempenho de placas como as "Controladoras de disco flexível" ("drivers"), ou de FAX/MODEM, por exemplo.

21 Microcomputador P C - Hardware ARQUITETURAS DE BARRAMENTOS/SLOTS (continuação) VESA LOCAL BUS - Desenvolvido pela VESA - Video Electronics Standards Association, com o objetivo de permitir uma alta velocidade de transferência de dados entre a placa de CPU e a Memória de Vídeo das placas SVGA. - Este tipo de Barramento é denominado de "Barramento proprietário", isto é, desenvolvido por um fabricante para uso em seu próprio Sistema. No entanto,o VESA LOCAL BUS foi adotado como padrão por todos os fabricantes de Sistemas que faziam uso de CPUs 386DX e Características principais: Opera com transferência de dados de 32 bits. Faz uso da técnica conhecida como "Local Bus", onde são utilizadas as mesmas conexões levadas para o Subsistema das Memórias e, também, o mesmo clock utilizado para elas. - Diagrama em blocos de um Sistema 486/PENTIUM, utilizando Barramento VESA Local BUS (VL)

22 Microcomputador P C - Hardware BARRAMENTOS (Continuação) - Placa de CPU, 486 VESA/ISA - A disposição dos Slots VESA e ISA na Placa de CPU, permite a combinação de dispositivos VESA e ISA, numa mesma Placa Controladora (Adaptador). Barramento EISA - Enhanced Industry Standard Archicteture - Criado pela COMPAG - Operação em 32 bits, com 32Mbits por segundo - Uso limitado aos "Servidores de Arquivo" de Redes de Microcomputadores, por necessitar de Chips muitos complexos e caros.

23 Microcomputador P C - Hardware BARRAMENTOS (Continuação) P C I - Peripherical Componente Interconect - Desenvolvido pela INTEL especificamente para operar com as CPUs PENTIUM (64 bits). - Realiza transferências de dados de 32 ou 64 bits em alta velocidade. - Diagrama em blocos de um Sistema PCI/ISA - A conexão (Ponte) do "Barramento Local" do Microprocessador com o Barramento PCI é feita através de um Chip especial. - Cada Processador utiliza um CI Ponte específico.

24 Microcomputador P C - Hardware BARRAMENTOS (Continuação) - Placa de CPU, PENTIUM PCI/ISA - DESEMPENHO RELATIVO DAS ARQUITETURAS DE BARRAMENTOS:

25 Microcomputador P C - Hardware TECLADO - O PC-XT utiliza o teclado padrão de 83 teclas, enquanto o PC-AT faz uso do teclado padrão de 101 teclas. - O "Adaptador" do subsistema do Teclado está localizado na Placa de CPU, enquanto no Teclado encontra-se um Microprocessador, responsável pelo controle do teclado e pela comunicação. - A conexão física (Porta) é feita através de um conector do tipo DIN de 5 pinos. - A comunicação é do tipo serial, assíncrona, half-duplex. - O Microprocessador do Teclado (8048) envia e recebe comandos, status e dados. - Os dados enviados são do "código de varredura" da tecla acionada, podendo tratar a repetição de tecla e o acionamento simultâneo de teclas, através da detecção do momento em que uma tecla foi pressionada ou liberada. - O código da tecla é de 7 bits, enquanto o bit mais significativo indica se a tecla foi pressionada ou liberada: pressionada: 0XXXXXXX liberada: 1XXXXXXX - A técnica de transmissão do "código de varredura", permite uma grande flexibilidade ao Software, na definição do código que será relacionado ao código do teclado.

26 Microcomputador P C - Hardware TECLADO (continuação) Tabela de códigos para um teclado internacional de 102 teclas:

27 Microcomputador P C - Hardware PORTA PARALELA - A Porta Paralela é comumente utilizada para conexão com a IMPRESSORA. - Ao longo do tempo surgiram vários tipos de implementações, o padrão atual é o IEEE 1284, que engloba as versões anteriores. - Utiliza transferência de dados é de 8 bits e uma interface de 17 linhas.

28 Microcomputador P C - Hardware PORTAS SERIAIS - As Portas Seriais utilizam o Protocolo de Comunicação "Start/Stop" de comunicação assíncrona e interface RS-232-C. - A velocidade das implementações atuais chega a 115 Kbits/segundo. com um buffer de 16 bytes. - A Placa Multi-I/O contém duas Interfaces Seriais COM1 e COM2, com conectores distintos, um conector do tipo "D" de 9 pinos e um conector "D" de 25 pinos. * UART: Universal Assynchronous Receiver and Transmitter Porta Endereço Endereço base Interrupção COM1 3F8H-3FFH 3F8H IRQ4 COM2 2F8H-2FFH 2F8H IRQ3 COM3 3E8H-3EFH 3E8H IRQ4 COM4 2E8H-2EFH 2E8H IRQ3

29 Microcomputador P C - Hardware PORTA DE JOGOS - Utiliza o conector shell D de 15 pinos padrão. - Aceita o controle de 2 joysticks com detecção de posição X e Y, e 4 interruptores. - A posição X Y é determinada através de potenciômetros que incorporam um circuito RC, do qual é medido o tempo de descarga segundo a seguinte expressão: tempo de descarga = 24,2µS + 0,011 R para R < 100KΩ

30 Microcomputador P C - Hardware UNIDADES DE DISCO - São responsáveis pela armazenagem de informações de forma permanente. - Existem basicamente três tipos : Magnéticos Ótico Unidade(s) de Disco Flexível (Floppy Disk Drives) Unidade de Disco Rígido - Hard Disk (Winchester) CD ROM (Compact Disk Read Only Memory) PORTA E ADAPTADOR DA UNIDADE DE DISQUETES (floppy disck) - O design do PC aceita 4 unidades de disco flexível. - As unidades de disco são conectadas através de um encaixe de 35 pinos encadeado de uma unidade para outra. - o Adaptador pode estar localizado fisicamente em "Placas Controladoras" ligadas aos slots, ou pode fazer parte da própria placa de CPU ("on board")

31 Microcomputador P C - Hardware PORTA/ ADAPTADOR DA UNIDADE DE DISCO RÍGIDO E DE DISCO ÓTICO - PORTA IDE (Intelligent Drive Electronics) - A Porta mais utilizada para conexão do Disco Rígido ou do Disco Ótico é a IDE, devido ao seu baixo custo. - A Porta IDE aceita 2 unidades de disco. - A versão original aceitava somente discos rígidos, com capacidade máxima de 528 MB. As versões atuais operaram, também com CD-ROM e a capacidade máxima é de 8GB (EIDE-Enhanced IDE) - A transferência de dados é de 16 bits. - A versão original operava somente no modo PIO (Programmed I/O), onde a transferência dos dados é feita sob controle do Software do PC. A alta velocidade não fica comprometida, graças às Instruções especiais dos processadores X86, de manipulação de blocos de dados. - A versão atual, além do Modo PIO padrão, também opera com tranferência DMA (Direct Memory Acess), onde a transferência dos dados é feita por Controladores (hardware) e não pelo Software (CPU). Diagrama de conexão das Unidades de disco e a Porta IDE

32 Microcomputador P C - Hardware PLACA ADAPTADORA DE PORTA MULTI I/O - Nas implementações do PC até o 486, a maioria dos Adaptadores estava localizada numa só Placa, denominada de "Placa Adaptadora de Porta Multi-I/O". - Esta Placa era comumente conectada ao Barramento ISA (16 bits). - Esta Placa incorpora: - A Porta IDE, - 2 Portas Seriais - 1 Porta Paralela - 1 Porta de jogos - A Porta para os Disquetes - Em alguns tipos de Placa Multi-I/O é estendida até o Slot VESA. Neste caso, a Porta IDE é conectada ao "Barramento Local", aumentando consideravelmente a velocidade de acesso ao Disco Rígido e ao Disco ótico.

33 Microcomputador P C - Hardware MOUSE - O Mouse permite deslocar um cursor no vídeo em modo gráfico ou no modo texto, acessando algum tipo de opção (ícones, menus,etc). - O Projeto eletro/mecânico do mouse é composto pelos seguintes ítens: dois ou três botões; duas roldanas dois trandutores (geralmente ópticos/pulsos) de posição angular (X,Y) que permitem converter o deslocamento em dados digitais. - A comuicação é serial, podendo ser conectado a uma das Portas seriais (geralmente COM1 ou COM2), ou a uma Porta especial na Placa de CPU. - Existem dois tipos de protocolos de comunicação, mais comumente utilizados: Protocolo de 2 botões ou 3 bytes - taxa de tx: 1200bps - tamanho da palavra: 7 bits Protocolo de 3 botões ou 5 bytes - taxa de tx: 1200bps - tamanho da palavra: 8 bits

34 Microcomputador P C - Hardware VIDEO - O Sub-sistema de vídeo é o mais complexo do Sistema PC. - O hardware do Sub-sistema de vídeo é composto pelo MONITOR e pela "Placa Adaptadora de Vídeo". - A principal especificação do Monitor é o "Pitch" - distância (mm) entre dois fósforos de uma mesma cor (RGB). O pitch varia de 0,39 a 0,22mm. Quanto menor o pitch maior a qualidade do Monitor. - O Monitor está interligado ao Sistema através de um conector "D" de 15 pinos na Adaptora de vídeo. Sendo que a Placa adaptadora está colocada em um dos Slots do Sistema. - O Adaptador de vídeo passou por vários tipos de Arquiteturas, tendo sido mantida a "compatibilidade retroativa" entre elas. - Principais Arquiteturas dos Adaptadoras de vídeo: MDA ( Monochrome Display Adapter) CGA ( Color Graphics Array) VGA ( Video Graphics Array) SVGA ( Super VGA) AVGA ( Accelerated VGA) - As principais diferenças entre as várias Arquiteturas estão: na quantidade de "pixels" (resolução) e o número de cores disponíveis. Onde o pixel - picture element, é definido como o menor elemento de imagem gerado pelo Adaptador de vídeo. - A figura abaixo ilustra a evolução das Arquiteturas dos Adaptadores de vídeo:

35 Microcomputador P C - Hardware PLACA ADAPTADORA DE VÍDEO - Diagrama em blocos do Adaptador AVGA: onde: AVGA - Accelerated Video Graphics Array - estabelece a conexão direta com o barramento (VL ou PCI) - gera os sincronismos - controla o acesso do software a Memória de Vídeo, etc. RAMDAC - Random Access Memory and Digital/Analog Converter - Converte os dados da Memória de Vídeo em sinal RGB analógico para o Monitor. - Converte a informação de cores de 8 bits em valores de cores de 24 bits, utilizando a "paleta de cores" armazenado na RAM do RAMDAC. RAM - RAM de vídeo - Memória de vídeo, contém os dados da imagem digital. - Pode ser implementado com Memórias do tipo VRAM (Video RAM), - Possui duas portas de acesso, onde os dados para renovar o vídeo são acessados numa porta separada da porta de atualização de vídeo. ROM-BIOS - Contém o Programa de configuração e de interface do Adaptador.

36 Microcomputador P C - Hardware OPERAÇÃO DO SUB-SISTEMA DE VÍDEO - O Software da CPU carrega a Memória de Vídeo (Placa adaptadora), com os dados da página gráfica. - A Memória de vídeo é varrida de forma sincronizada com a varredura da tela. A informação de cor cada pixel vai sendo plotada em sua correspondente posição na tela.

37 Microcomputador P C - Hardware OPERAÇÃO DO SUB-SISTEMA DE VÍDEO (continuação) - A conversão para as "cores verdadeiras" do RBG (24 bits), faz uso da "paleta de cores" denominada de CLUT (Color Look-Up Table), onde ficam armazenadas 256 das 16,8 milhões de cores possíveis. Exemplo de "paleta de cores", onde as "pseudo-cores" de 8 bits são convertidas em 24 bits ("cor verdadeira"). - Os conversores D/A convertem os respectivos valores RGB em tensões analógicas, que são enviadas ao Monitor junto com os pulsos de sincronismo. - O Monitor recebe o sinal RGB+sincronismo e executa a varredura na tela. - O processo de varredura da Memória de Vídeo é constante, a atualização da informação da "página de vídeo" depende da necessidade do Software.