Automação e Computadores

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1 Automação e Computadores MICROCOMPUTADORES Curso Profissional de Técnico de Eletrónica, Automação e Computadores

2 O Computador

3 Hardware Unidades Funcionais de um Sistema Informático Dispositivos de Entrada teclado, rato, scanner Os dados são introduzidos através dos dispositivos de entrada (input) CPU Unidade Central de Processamento Motherboard, cache, RAM Memórias Disco rígido, drive de disquestes, de CD Em seguida são enviados para a unidade central de processamento Os novos dados, depois de processados, são enviados para os periféricos de saída (output). Dispositivos de Saída Monitor, impressora, colunas

4 Hardware CPU (Central Processing Unit: Unidade de Processamento Central) A Unidade de Processamento Central (CPU), também chamada de processador ou microprocessador (chip) é considerado o cérebro do computador porque é ele processa instruções, efectua cálculos e que gere o fluxo da informação. Trata-se de um circuito integrado, cuja estrutura varia de marca para marca e de versão para versão, apresentando no entanto partes comuns.

5 CPU CPU (Do Inglês- Central Processing Unit: Unidade de Processamento central)

6 CPU As partes comuns são: Secção de aquisição e descodificação de instruções: recebe instruções de outros componentes para serem descodificadas de modo a que o CPU possa determinar quais as operações a realizar. Secção de execução: onde são processados os dados e instruções recebidas. Unidade de Controlo (UC): controla ou determina as operações a executar a cada instante, enviando os sinais apropriados aos outros componentes Unidade de Aritmética Lógica (ALU): secção que efectua as operações aritméticas (soma, subtracções, etc.) e lógicas (operações de comparação). Registos: componentes (memórias) que armazenam temporariamente os dados com que a ALU efectua as CPU operações ou Processador que lhe são indicadas. Aquisição Descodificação Registos Controlo ALU

7 CPU Outros elementos da estrutura interna são: Unidade de memória cache interna: nos computadores atuais a memória cache possui uma importância fundamental. É uma memória rápida que armazena os dados mais requisitados pelo processador. Unidade de Segmentação e Unidade de Paginação: esta unidade tem como objetivo a conversão dos endereços lógicos, contidos nos programas, em endereços físicos, consoante o tipo de gestão de memória utilizada.

8 CPU Outros elementos da estrutura interna são: Unidade de Pré-escolha: requisita à memória cache uma lista de instruções a executar, armazenando-as internamente num dispositivo próprio de memória, pronta a passá-las à unidade de descodificação. Unidade de ligação com bus: permite ao processador comunicar com os componentes exteriores através dos barramentos ( ligação física entre os múltiplos componentes existentes numa placa de computador).

9 CPU Outros elementos da estrutura interna são: Bus externo de dados (Data Bus): é o canal físico ( pistas ) de comunicação de dados entre o interior e o exterior do CPU. O número de pistas do bus externo de dados determina a quantidade de informação que o CPU pode receber e enviar de cada vez. Bus externo de endereços (Adress Bus): são as linhas ou pistas de comunicação externas através das quais o CPU referencia e acede a endereços de memória. O número de linhas deste barramento determina o número de células de memória a que o processador pode aceder.

10 CPU Barramento de dados Número de bits que são transportados de e para o exterior de cada vez. o O grande segredo da evolução vertiginosa deve-se à cada vez maior possibilidade de miniaturização por parte das industrias de componentes eletrónicos. o Foi a miniaturização dos transístores que permitiu criar o circuito integrado, em seguida o microchip e processadores com cada vez mais transístores, podendo operar com frequências cada vez mais elevadas.

11 CPU Um processador tem características que o diferenciam de outros modelos, tais como: a quantidade de pinos, a frequência de relógio, registos internos, barramentos (bus) de dados e endereços. A frequência de relógio (clock) é uma das características que determina a capacidade de processamento da máquina, no entanto a quantidade de memória cache é fundamental para a rapidez do processador. Trata-se da velocidade ou frequência com que se faz o processamento dentro do CPU e é medida em ciclo por segundo (Hertz) Por exemplo, se o processador possuir um clock (frequência de relógio) de 900 MHz significa que os dados são processados dentro do chip a uma frequência de 900 milhões de vezes por segundo.

12 CPU Tendo em atenção que o aumento do número de transístores e de velocidade de processamento trouxe um incremento do consumo de energia e consequentemente da temperatura no interior do microprocessador, para arrefecer o componente, utilizam-se dissipadores e ventoinhas. Para aumentar o poder de dissipação, utiliza-se ventoinhas.

13 CPU Fisicamente, o microprocessador é encaixado em locais próprios na placa-mãe. Podem ser chamados de socket ou slot, dependendo do tipo de processador. ASUS PTP55D Delux com Socket LGA 1156 Processador Intel Core I ,93ghz Lga1156 Ddr3 8mb Cooler

14 CPU Processador PENTIUM

15 CPU A ter em conta na aquisição: Velocidade; modelo comercial; Socket. Desenvolvimento : De onde vem o material utilizado para a construção de uma CPU? Quantas pequenas peças tem um processador?

16 Construção Transístores, pequenos componentes presentes em aparelhos eletrónicos. Os transístores são os únicos componentes inteligentes na eletrónica (considerando apenas os de funções básicas). A diferença entre eles e os resistências (resistores), condensadores (capacitores) e indutores, está na tarefa executada. Enquanto estes últimos manipulam a energia elétrica de forma simples, os transístores aproveitam-na para funcionar como interruptores e amplificadores.

17 Construção Transístores Quando em conjunto, muitos transístores podem realizar tarefas complexas (execução de aplicações e jogos avançados). Essa é uma razão para que existam em abundância nos processadores. Os primeiros processadores já contavam com milhares de transístores, os mais evoluídos passaram para os milhões e os atuais chegam a bilhões.

18 Construção Transístores A diminuição de tamanho é tão grande que nem sequer podemos ver a olho nu um transístor. Alcançam a casa das dezenas de nanómetro, ou seja, muito mais fino que um fio de cabelo. No entanto, não é só pelo tamanho que adquirem importância mas principalmente pela função realizada. Assim como os átomos são fundamentais para quaisquer seres vivos, os transístores são essenciais para o funcionamento dos processadores.

19 Construção Transístores Outro aspeto importante, está relacionado com o formato. Enquanto um transístor comum, em geral, tem formato quadrado e três pernas, os transístores construídos com nanotecnologia perdem esta característica, parecendo-se muito mais com partículas.

20 Construção Diagrama dos circuitos Antes de iniciar o processo de fabrico dos processadores, os projetistas e engenheiros criam o diagrama de circuitos. Este diagrama é uma espécie de desenho que vai determinar que peça ficará em determinada posição dentro de um processador.

21 Construção Diagrama dos circuitos O desenvolvimento do diagrama dos circuitos é efetuado em diversos locais de maneira colaborativa. Nesta primeira etapa surge a arquitetura dos processadores. Através de muita análise, os engenheiros decidem a quantidade de memória cache, os níveis de memória, a frequência e detalhes específicos quanto ao modo de utilização da memória cache.

22 Fonte: MICROCOMPUTADORES Construção Diagrama dos circuitos Intel Atom Processor Z6xx SM35 Express Chipset: Block Diagram

23 CPU Fonte: INTEL

24 CPU Um processador é, tipicamente, caracterizado da seguinte forma: fabricante, modelo e frequência de relógio. AMD FX Phenom e Phenom II Athlon 64 Sempron Turion 64 Opteron Core 2 Duo Core Duo Atom Modelos Core i7 Core i5 Core i3 Pentium 4 Pentium D e Pentium EE Pentium M Celeron Xeon Fonte:

25 Hardware O CPU define, sem dúvida o desempenho do computador

26 Processadores - CLOCK CLOCK Frequência com que o processador consegue executar as tarefas. Quanto maior a frequência, menor será o tempo de execução, portanto, mais rápido será o processador.

27 Processadores - Análise Devemos analisar alguns fatores antes de fazer uma compra, por exemplo: a velocidade (clock), a quantidade de núcleos, a memória cache, o BUS e muitos outros. EX: a velocidade máxima não quer dizer muita coisa, visto que um carro económico pode atingir 140 Km/h, no entanto isto não significa que ele consiga atingir a mesma velocidade no mesmo espaço temporal em que um carro mais potente conseguiria.

28 Processadores - Análise Não é só o clock a influenciar na velocidade; Os CPUs da AMD tinham um clock inferior e com isso davam a impressão de serem mais lentos; Ainda assim ficou demonstrado em vários testes de desempenho que alguns AMD conseguiam desempenho semelhante ao Intel Pentium com maior frequência.

29 Processadores - Análise Tudo está relacionado com arquitetura interna dos processadores, fator que sempre manteve a tecnologia AMD totalmente diferente da utilizada nos processadores Intel. O modo como os processadores são desenvolvidos e programados, altera completamente a velocidade, capacidade de processar dados e realizar cálculos.

30 Hardware Os processadores apresentam diversos tipos, que variam de acordo com a quantidade de núcleos, capacidade de processamento e suporte ao overclock, atividade que consiste em aumentar a capacidade.

31 Hardware Single-core ou multi-core: esta característica indica a quantidade de núcleos de processamento que um processador pode ter, podendo variar de apenas um núcleo até mais de oito núcleos. Quanto maior o número de cores, maior é a capacidade de processar tarefas simultaneamente e acelerar as aplicações do PC.

32 Hardware Arquitetura 32 ou 64 bits: essa característica remete à capacidade de processamento de informações do processador. Apenas chips com arquitetura de 64 bits conseguem que o PC aproveite quantidades superiores a 3GB de RAM, além de processarem blocos maiores de dados de maneira mais rápida.

33 Hardware Compatibilidade com overclock: esta é uma técnica utilizada para aumentar a velocidade nominal do processador e conceder um desempenho extra ao utilizador. Processadores que possuem esta capacidade são identificados como Unlocked, no caso de Intel, ou Black Edition, para AMD.

34 Hardware overclock: No entanto, é preciso estar ciente que a exigência excessiva de processamento dos chips podem fazer com que esses componentes se desgastem mais rápido, além de obrigar o utilizador a equipar a máquina com sistemas de arrefecimento mais eficientes.

35 Hardware

36 Hardware

37 Hardware

38 Hardware

39 Hardware

40 RESUMO Memória Cache Volátil; Memória RAM Volátil; Memória ROM Não volátil.

41 RESUMO PROCESSADOR Núcleos DUAL CORE CORE DUO CORE 2 DUO 2 núcleos I3 ; I5

42 RESUMO PROCESSADOR QUAD I5 ; I7 4 núcleos Núcleos I7 6 núcleos

43 ! RESUMO PROCESSADOR - NÚCLEOS Quanto maior o número de núcleos, maior vai ser a divisão de tarefas. Algumas vezes o maior número de núcleos pode não significar maior desempenho. A forma como os processadores são desenvolvidos e depois produzidos pode fazer a diferença.

44 RESUMO PROCESSADOR! EX: Para a realização de um determinado trabalho, se dois técnicos com as mesmas capacidades trabalharem em conjunto e dividirem as tarefas, há maior probabilidade de terminar num menor espaço de tempo.

45 ! MICROCOMPUTADORES RESUMO PROCESSAMENTO Front Side Bus Corresponde ao barramento que faz a ligação da Unidade Central de Processamento à Northbridge da placa-mãe. De uma forma menos técnica, representa a velocidade externa do processador.

46 ! MICROCOMPUTADORES RESUMO Nota: A velocidade do processador pode ser de 2Ghz no entanto pode não ser possível acompanhar com o barramento. EX: Um automóvel pode ter um motor com 200Cv, no entanto com os limites de velocidade das Estradas, nunca se tira rendimento do motor.

47 RESUMO FSB

48 NORTHBRIDGE e SOUTHBRIDGE O chipset é um chip responsável pelo controle de uma série de elementos da placa-mãe, como acesso à memória, barramentos e outros. Northbridge: geralmente requer um dissipador de calor, tendo em atenção que é muito requisitado. As tarefas são: controlar o FSB (front side bus, operações com a memória, barramento AGP, etc. Southbridge: temo como funções controlar dispositivos de entrada e saída, como interfaces IDE ou SATA. Curso Profissional de Técnico de Eletrónica, Automação e Computadores

49 Articulação com as memórias PROCESSAMENTO A memória principal RAM envia informação para o processador poder calcular. A informação é enviada pelo barramento.

50 Articulação com as memórias Memória CACHE:! Elemento que ajuda a minimizar a diferença de desempenho entre o processador e os outros componentes dos computadores.

51 Articulação com as memórias Memória CACHE:! A quantidade de memória também influencia na velocidade real do processador. Os atuais processadores possuem diferentes níveis de memória cache L1, L2,

52 Articulação com as memórias Memória CACHE:! Há CPUs que usam memória cache compartilhada, enquanto que outros possuem níveis dedicados. Os mais recentes processadores chegam a contar com mais de 10 MB de memória cache, porque de facto pode fazer diferença no processamento.

53 Articulação com as memórias Memória CACHE:! Onde se perde maior velocidade de processamento? No envio de informação para o processador. É aqui que a função da CACHE é importante!

54 Articulação com as memórias Memória CACHE: Se a memória CACHE não estiver dentro do processador, vai perder-se mais tempo no envio. É por essa razão que a memória CACHE estar dentro do processador se torna tão importante!!

55 Articulação com as memórias ENVIO de INFORMAÇÃO A memória RAM envia para o processador. A ALU, dentro do processador, realiza os cálculos.

56 Articulação com as memórias ENVIO de INFORMAÇÃO sem memória CACHE no processador.

57 Articulação com as memórias ENVIO de INFORMAÇÃO sem memória CACHE no processador.

58 Articulação com as memórias ENVIO de INFORMAÇÃO sem memória CACHE no processador.

59 Articulação com as memórias ENVIO de INFORMAÇÃO No caso da memória RAM DDR, o envio de dados vai ser duplicado. O clock efetivo nos chips é diferente do valor usado pelo barramento do sistema.

60 Articulação com as memórias ENVIO de INFORMAÇÃO A frequência do BUS não duplica. O dobro de dados transita simultaneamente.

61 Articulação com as memórias A sigla DDR significa Double Data Rate, Dupla Taxa de Transferência. Para entender como a taxa de transferência aumenta em duas vezes, basta realizar o cálculo: [número de bytes] x [frequência do barramento] x 2

62 Para escolher 1º) A marca; 2º) Defina suas prioridades; 3º) Informar-se muito bem nos sites oficiais sobre os diversos modelos; 4º) Analise o tipo de memória requisitado para o processador (ex: DDR2, DDR3);

63 Para escolher 5º) Para processadores de alto desempenho, aproveite para verificar a fonte necessária e a placa-mãe suportada; 6º) Analisar bem os comparativos nos sítios web da especialidade; 7º) Faça uma boa pesquisa sobre os preços.

64 Artigo Montar um PC CLICAR NA LIGAÇÃO

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