ARQUITETURA DE COMPUTADORES

Transcrição

1 ARQUITETURA DE COMPUTADORES ELETRICIDADE Todos sabem que nosso hardware são peças eletrônicas que necessitam de um bom funcionamento da rede elétrica para que possam desempenhar de forma adequada sua função. Muitos problemas são ocasionados por defeitos na rede elétrica, como quedas de tensão, picos de luz e estrutura inadequada para instalação de nosso hardware. Nossos computadores podem funcionar em tomadas residenciais sem nenhum problema, desde que seja uma instalação adequada para nosso equipamento. Em microcomputadores as tomadas são baseadas em três pinos, também conhecidas como 2P+T. Esse padrão possui FASE, NEUTRO e TERRA. Para o correto funcionamento de nosso equipamento nunca devemos fugir deste padrão e nem tentar burlá-lo de alguma forma. Nunca retire o pino TERRA do cabo, nunca utilize adaptador no cabo e se a instalação não é conforme o padrão 2P+T chame um eletricista para fazê-lo. Abaixo temos algumas figuras, uma tomada no padrão correto, um cabo de energia com o fio terra quebrado e um adaptador. Alguns problemas causados por falta de instalação elétrica correta: O computador pode dar choque. Em caso de defeito na fonte de alimentação, algumas placas podem ser danificadas definitivamente, mesmo com a proteção da fonte. Pode ocorrer um curto circuito ao ligar equipamentos ao computador, como um monitor por exemplo. Aterramento O terra é um conector que possui valor igual a zero Volt absoluto, ou seja, seu valor não se altera diferentemente do neutro. Dessa forma, ele é o responsável por eliminar a sujeira elétrica dos componentes, pois toda carga eletrostática acumulada neles é descarregada para a terra (é daí que surgiu seu nome). O sistema de aterramento consiste em uma viga cravada na terra que é conectado a um fio, geralmente de cor verde e amarela, que percorre toda a casa. Ele tem como objetivo diminuir a variação de tensão de uma rede elétrica, eliminar as fugas de energia e proteger os usuários de um possível choque elétrico. Você já deve ter notado que o plug que liga o computador à tomada tem três pinos, ou pelo menos deveria ter. Pois bem, o terceiro pino é chamado de terra e, muitas vezes, é retirado pelas pessoas para que o plug encaixe em tomadas mais simples. É possível que sua residência já possua um sistema de aterramento, porém, o fio não está conectado ao equipamento. Verifique as tomadas e os plugs de conexão para ter certeza que está tudo em ordem. Caso sua casa não possua um sistema de aterramento, procure um eletricista predial para efetuar a instalação.

2 Eletrostática A eletrostática pode causar nos dispositivos dois tipos de defeitos: definitivo e latente. Defeitos definitivos: A placa, chip ou disco deixa de funcionar mesmo quando novo. É de fácil detecção. Defeitos latentes: A placa, chip ou disco funciona um tempo de logo começa a apresentar problema. É de difícil detecção. Abaixo vemos um chip danificado por eletrostática, no caso abaixo para ser visualizado teve de ser aumentado mil vezes. É muito fácil evitar este tipo de problema, devemos só seguir algumas regras básicas na hora de manusearmos nossas placas e discos. Nunca devemos tocar nos circuitos, sempre nas carcaças dos equipamentos, com isso evitamos contatos com os chips. Existe no mercado uma pulseira anti estática muito utilizada, com ela podemos tocar nas placas e discos sem problema de descarregamento de estática, a figura abaixo mostra a pulseira. Dicas de bancada Se a tomada já estiver no padrão correto, sempre utilizar um multímetro para medi-la antes de ligarmos o equipamento. Manusear sempre pelas bordas todos os hardwares, evitando a estática. Sempre utilizar algum dispositivo na rede como no-break, estabilizador ou filtro de linha antes de ligar o equipamento.

3 Gabinetes e Fontes Gabinete nada mais é do que um case onde podemos montar nossas peças de forma adequada. Quando compramos um gabinete normalmente ele já vem com fonte de alimentação, parafusos para podermos fixar a placa mãe e os discos e cabos onde ligamos nossos botões frontais como Power, reset e até mesmo alguns vem com entrada USB e microfone/fone. Devemos nos atentar de algumas características na escolha do gabinete que irá influenciar diretamente o desempenho de nosso equipamento. Quanto maior o gabinete melhor será para podermos agregar coolers de dissipação de calor e melhor será o espaço para podermos trabalhar na instalação de nosso hardware. Abaixo vemos a figura de um gabinete padrão aberto. Se existe um componente absolutamente vital para o funcionamento de um computador, este é a fonte de alimentação. Sem ela, o computador é apenas uma caixa de plástico e metal sem função. A fonte de alimentação converte a corrente alternada (AC) da sua casa em corrente contínua (DC), necessária para o funcionamento do seu computador. Fonte de alimentação Em um computador, a fonte de alimentação é uma caixa de metal posicionada geralmente no canto do gabinete. Ela é visível na parte de trás da maioria dos equipamentos, e nela estão o conector do cabo de força e a ventoinha. Esta é uma fonte de alimentação retirada do gabinete de um computador. O pequeno interruptor vermelho, à direita, em cima do conector do cabo de força, serve para trocar a voltagem, de acordo com sistemas adotados em diferentes países. Interior de uma fonte de alimentação As fontes de alimentação, geralmente chamadas de fontes chaveadas, usam a tecnologia do chaveamento para converter a tensão alternada (AC) em tensão contínua (DC) de nível mais baixo.

4 3,3 volts 5 volts 12 volts Os níveis típicos de tensões de alimentação são: Os circuitos digitais utilizam tensões de 3,3 e 5 volts, enquanto a tensão de 12 volts é utilizada para fazer funcionar os motores dos drivers de disco e das ventoinhas. A especificação principal de uma fonte de alimentação é o watt. Um watt é o produto da voltagem em volts pela corrente em ampères. Se você trabalha com computadores há muitos anos, deve se lembrar que as antigas máquinas tinham interruptores vermelhos, grandes e pesados. Estes interruptores, na realidade, controlavam a aplicação da tensão de 120 volts na fonte de alimentação. Hoje você liga o equipamento ao pressionar um pequeno botão e o desliga através de uma das opções do menu. Estas possibilidades foram adicionadas às fontes de alimentação há alguns anos. O sistema operacional pode mandar um sinal para a fonte de alimentação desligar. O botão de ligar envia um sinal de 5 volts para a fonte de alimentação avisando-a quando deve ligar. A fonte de alimentação possui também um circuito que fornece 5 volts denominado standby voltage (VSB), mesmo quando o computador está desligado, fazendo com que o botão funcione, quando acionado. A tecnologia da fonte chaveada Antes de 1980, as fontes de alimentação costumavam ser pesadas e volumosas. Elas usavam transformadores grandes, pesados e enormes capacitores (alguns tão grandes quanto latas de refrigerante) para converter tensões alternadas de 120 ou 220 volts e 60 hertz em tensões contínuas 5 e 12 volts. As fontes chaveadas utilizadas hoje são muito menores e mais leves. Elas convertem o sinal de 60 Hertz (Hz, ou ciclos por segundo) para uma freqüência muito mais alta, o que significa mais ciclos por segundo. Esta conversão possibilita que o transformador pequeno e leve na fonte de alimentação baixe a tensão de 110 volts (ou 220 em alguns países) para a tensão adequada a um determinado componente do computador. O sinal alternado de alta freqüência, obtido por uma fonte chaveada, é também mais fácil de retificar e filtrar, se comparado ao sinal original de 60 Hz de rede elétrica, reduzindo as de tensões nos componentes eletrônicos do computador. Nesta foto você pode ver três pequenos transformadores (amarelos) no centro. À esquerda estão dois capacitores cilíndricos. As peças grandes de alumínio são os dissipadores de calor. O dissipador de calor esquerdo possui transistores fixados a ele. Estes são os transistores encarregados de fazer o chaveamento, fornecendo energia de alta freqüência aos transformadores. Fixado ao dissipador de calor da direita estão os diodos que retificam os sinais alternados, transformandoos em contínuos. Uma fonte chaveada retira da rede elétrica apenas a energia de que necessita. As tensões e correntes típicas fornecidas por uma fonte de alimentação são mostradas na sua placa de identificação.

5 A tecnologia empregada na fonte chaveada também é utilizada para transformar sinal contínuo em alternado, como encontrado em vários inversores de energia de automóveis, que utilizam equipamentos AC. Essa tecnologia transforma a tensão contínua da bateria do carro em tensão alternada. Padronização das fontes de alimentação Já existiram pelo menos seis padrões diferentes de fontes de alimentação para computadores. Recentemente a indústria adotou a fonte de alimentação baseada no modelo ATX. ATX é uma especificação industrial que indica que a fonte de alimentação tem as características físicas para encaixar-se em um gabinete ATX e que possui as características elétricas para trabalhar com uma placa mãe ATX. Os cabos da fonte de alimentação do computador utilizam conectores padronizados, o que torna difícil conectar de forma errada. Os fabricantes de ventoinhas geralmente usam os mesmos conectores, utilizados nos cabos de alimentação dos demais periféricos, permitindo que esta obtenha facilmente os 12 volts de que necessita. Os fios codificados por cores e os conectores padrão tornam possível ao consumidor ter muitas escolhas para a substituição de uma fonte de alimentação. Gerenciamento avançado de alimentação O gerenciamento avançado de alimentação (APM) oferece um conjunto de cinco diferentes estados em que o seu sistema pode se encontrar. Ele foi desenvolvido pela Microsoft e pela Intel para os usuários que desejam economizar energia. Cada componente do sistema, incluindo o sistema operacional, o sistema básico de entrada e saída, a placa mãe e os dispositivos conectados, todos precisam ser compatíveis com o APM para utilizar esta característica. Se você deseja desativar o APM porque suspeita que ele esteja consumindo recursos do sistema ou causando conflitos, a melhor maneira de fazê-lo é através da BIOS. Assim o sistema operacional não tentará reinstalá-lo, o que poderia acontecer se ele fosse desativado apenas através do software. Potência da fonte de alimentação Uma fonte chaveada de 400 watts não irá necessariamente utilizar mais energia do que uma de 250 watts. Uma fonte maior será necessária se você utilizar todos os slots (conectores de interface) da placa mãe ou cada compartimento disponível no gabinete do computador. Não é uma boa idéia ter uma fonte de 250 watts se você tiver um total de 250 watts em dispositivos, uma vez que a fonte não deve ter sua capacidade carregada em 100%. De acordo com a empresa PC Power and Cooling, Inc. (em inglês), alguns valores de consumo de potência (em watts) para itens comuns de computador são: Item do computador Interface de vídeo padrão AGP Interface padrão PCI Cartão PCI SCSI Dispositivo de disco flexível Interface de rede Watts 20 a 30W 5W 20 a 25W 5W 4W

6 Fontes de alimentação de mesmo fator de forma (refere-se ao atual modelo da placa mãe) são diferenciadas pela potência fornecida e pela extensão da garantia. Melhorias na fonte de alimentação Recentes melhorias na placa-mãe e no chipset permitem aos usuários verificar as rotações por minuto da ventoinha da fonte de alimentação via BIOS e através de uma aplicação do Windows fornecida pelo fabricante da placa mãe. Novos projetos oferecem um controle do ventilador de modo que ele funcione apenas com a velocidade necessária, de acordo com a necessidade de refrigeração. Projetos recentes em servidores da Web incluem fontes de alimentação com fonte sobressalente, o que permite a troca de uma fonte enquanto a outra está em uso. Alguns computadores novos, particularmente aqueles projetados para serem usados como servidores, possuem fontes extras. Isto significa que há duas ou mais fontes de alimentação no sistema, uma fornecendo a energia e a outra atuando como reserva. A fonte reserva entra em ação imediatamente no caso de falha da fonte principal. Então a fonte principal pode ser trocada enquanto a outra está em uso. Placa Mãe Na placa mãe ficam localizados os principais componentes e circuitos. Todo o trabalho do computador é realizado por está peça. È muito importante que sua qualidade seja colocada em primeira instância na hora de escolhermos sua compra. A placa mãe influencia diretamente no desempenho de seu computador. Não adianta por exemplo comprar um ótimo processador e depois uma placa mãe de baixa qualidade, pois vai ser um gasto inútil, onde a perda de desempenho é nítida. Todas as placas são muito parecidas, mas necessitamos observar que diferem para cada fabricante de processador (Intel e AMD), e também pelo soquete de cada processador especificamente. Cada placa mãe vai encaixar um tipo específico de fabricante com um tipo específico de soquete. Veremos abaixo uma lista de soquetes encontrados para cada placa mãe, esta lista de divide em dois fabricantes, Intel e AMD, assim como seus respectivos soquetes. - Soquetes para placa mãe Intel: 478 Pentium 4 LGA 775 Core 2 Duo LGA 1136 Core i7 LGA 1155 Core i3 LGA 1156 Core i5

7 - Soquetes para placa mãe AMD: 754 Athlon 64 e Sempron 939 Athlon 64 AM2 Athlon 64 X2 AM2+ - Athlon 64 X2 FX AM3 Athlon Phenom Todas as placas possuem slots para conexão de placas adicionais, estes slots são chamados de barramento. Cada barramento possui uma velocidade específica que com o passar do tempo e da tecnologia vai melhorando. Barramento ISA Antigo barramento utilizado em 386, 486 e Pentium, totalmente obsoleto para as novas tecnologias. Normalmente é da cor preta. Barramento PCI Normalmente da cor branca, são encontrados na maioria dos computadores, muito utilizados por placas de som, placas de rede e fax modem. Barramento AGP Normalmente da cor cinza, é bem mais rápido do que o PCI e possui diferentes versões como (1x, 2x, 4x, 8x), normalmente utilizado para conexões de placa de vídeo. Barramento PCI-Express Substituiu o AGP para conexão de placas de vídeo. Muito mais veloz e permite uma melhor distribuição das versões como (1x, 4x, 8x e 16x). Normalmente da cor azul. Abaixo segue tabela de bits e velocidade de cada barramento: Chipset Não precisa se preocupar com o chipset quando montar seu computador porque ele já vem agregado a placa mãe e pronto para funcionar. No caso de sistemas operacionais Windows, devemos instalar os driver para seu melhor funcionamento. Também existem qualidades dos chipsets, que influenciam diretamente no desempenho do computador. O chipset é uma dupla de chips (em alguns casos um também pode ser um único chip), chamado de: Ponte Norte ou MCH (Memory Controller Hub). Ponte Sul ou IOCH (I/O Controller Hub). A ponte norte fica normalmente localizada entre o processador, a memória e os slots. A ponte sul fica sempre abaixo do slot PCI.

8 A ponte norte trabalha com furquencias muito elevadas e por isso normalmente vem com um dissipador de calor. A ponte sul trabalhando com freqüências menores não precisa de dissipador. Abaixo vemos um diagrama de placa mãe que mostra que todo tráfego na placa passa pelo chipset. Clock Externo e FSB Processadores velozes necessitam de acesso a memória de forma adequada. Nossa placa faz a ponte entre essas conexões. Ainda assim o clock externo/fsb (Front Side Bus), ainda é inferior ao clock interno. Vamos ver alguns exemplos: Core 2 Quad de 3 GHz, com FSB de 1333MHz. Pentium 4 de 3.2 GHz, com FSB de 800MHz. OBS: Clock externo nada mais é do que o FSB. Interfaces de Conexão Hoje em dia utilizamos vários tipos de conexões entre nossos periféricos. Vamos mostrar algumas das mais utilizadas para conectar nossa placa mãe ao dispositivo adicional que necessitamos.

9 Interface IDE Também chamada de ATA (Paralell ATA), serve para conectar dispositivos de armazenamento de drivers óticos. Desde 2004 esta interface foi substituída pela SATA, que veremos mais adiante. Os modelos IDE são chamados de ultra DMA que foi o último padrão adotado pelos fabricantes. O cabo utilizado para esta conexão é chamado de cabo FLAT IDE. Existem cabos IDE de 40 e 80 vias, onde a velocidade de transmissão é diferente. A placa mãe consegue identificar automaticamente esta diferença e limitar a velocidade do cabo. Abaixo podemos verificar alguns modelos ATA e sua taxa de transferência e a figura do cabo FLAT IDE: Interface SATA Novo padrão de interface de conexão, substituto do ATA. Chamamos de Serial ATA, ou seja, SATA, possuindo uma velocidade muito superior ao padrão anterior. Abaixo vemos a figura do cabo SATA: Conexões da placa mãe ao gabinete Toda placa mãe tem de possuir conexão com o gabinete, pois este fará o computador ligar, resetar e mostrará leds indicativos. Normalmente vem escrito tanto no gabinete como na placa mãe onde devemos conectar os cabos, se tivermos dúvidas, devemos consultar o manual da placa mãe. Abaixo segue uma figura que mostra as do gabinete com a placa mãe:

10