Arquitectura interna do computador

Escola Secundária de Alberto Sampaio Curso: EFA Secundário Dupla Certificação Nível 3 - Instalação e Manutenção de Grupo: Sistemas Informáticos Área: Formação Tecnológica UFCD 0769 Arquitectura interna do computador Hardware Ao conjunto de dispositivos eléctricos e mecânicos que formam todo o sistema informático dá-se o nome de hardware. Basicamente é tudo aquilo que no computador é físico, visível, palpável. Exemplos: o teclado, o monitor, a motherboard, o processador, a caixa onde são fixos todos os elementos (tower), etc. Software Ao conjunto de programas e aplicações que depois de inseridos no computador o transformam numa máquina útil dá-se o nome software. O software ao contrário do hardware é a parte não física, ou seja a parte lógica do sistema informático. Existem dois tipos diferentes de software: software de sistema; software de aplicação; Software de sistema O software de sistema ou sistema operático é o conjunto de instruções, programas e aplicações que criam um interface entre o utilizador e o computador. Exemplos: Windows 98, Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Microsoft DOS, Unix, Linux, Ubunto, Mac OS X, OS/2, Novel Netware, etc. Software de aplicação O software de aplicação podem ser chamado a todas as ferramentas que utilizamos diariamente para realizar tarefas no dia a dia, sejam elas tarefas mais simples ou complexas. Exemplos: Processamento de texto (Microsoft Word, Notpad, StartWriter, WordPerfect, etc.); Folhas de cálculo (Microsoft Excel, StartCalc, Quattro PRO, etc.) ); Firmware Firmware pode ser chamado ao conjunto de algumas instruções que vem incorporadas nos computadores (armazenados em dispositivos electrónicos próprios), e que permitem que este detecte os componentes de hardware, efectuem o autodiagnóstico do sistema durante o arranque e iniciem o processo de carregamento do sistema operativo para a memória. Exemplos: BIOS Basic Input/Output System; Programas de arranque; CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES Escola Secundária de Alberto Sampaio Rua Álvaro Carneiro 4710-216 Braga Telefone: 253 204 220 - Fax: 253 204 228 E-mail: Página 1 de 18

Hardware fundamental O hardware necessário ao funcionamento do computador está normalmente instalado numa caixa rectangular colocada horizontalmente (desktop) ou verticalmente (tower), aos computadores portáteis dá-se o nome de laptop. Unidade de sistema Um computador é um sistema capaz de processar informação de acordo com as instruções contidas num programa, independentemente da natureza física dos suportes que armazenam e processam essa informação. Na década de 50, um matemático americano, de nome John Von Neumann (1903-1957) apresentou um esquema que ilustrava as unidades principais de um computador pessoal. Este esquema ainda hoje é referência de estudo, quando se pretende descrever o interior de um computador. Esquema de Von Neumann Existe uma placa electrónica onde estão fisicamente ligados todos os dispositivos que fazem parte do hardware. A essa placa dá-se o nome de Placa-mãe ou Motherboard. Página 2 de 18

CPU O CPU ou UCP (Unidade Central de Processamento), também chamada de processador ou microprocessador, é o "cérebro" do computador. É no processador que são feitos os cálculos lógicos e aritméticos e o controlo de toda a máquina. Pode-se mesmo afirmar que o computador é o CPU, o resto é periférico. O CPU é um circuito integrado (chip) de vital importância para o computador. Dentro do processador existem milhões de transístores. Resumindo, o CPU: É o cérebro do computador; Responsável principal por todo o controlo e funcionamento do sistema informático; O tipo de processador existente no interior de um computador determina a velocidade com que este recebe e trata os dados e transmite as informações; Algumas das principias funções do CPU são: Realizar cálculos; Receber dados do exterior; Enviar informação para o exterior; Controlar operações. Unidade de Controlo (UC) Determina e controla as operações a efectuar. Assim, é a responsável pela correcta indicação das instruções a executar, pela leitura/escrita da informação armazenada na memória, pela descodificação das instruções e pelo controlo de todos os outros dispositivos do computador. Unidade Aritmética e Lógica (UAL ou ALU) Para além de um conjunto de tarefas específicas, a ALU é a responsável pela execução de todas as operações aritméticas (adição, subtracção, multiplicação, etc.) e lógicas (E, OU, NEGAÇÃO) sobres os dados. Registos Componentes que, temporariamente, armazenam dados com que a ALU efectua as operações. Os registos encontram-se na unidade de controlo e na unidade aritmética e lógica e são designados conforme a sua utilização. Unidade de Comunicação Interna Permite ligar os diferentes componentes internos do microprocessador aos componentes externos. Assim, é nesta unidade que são recebidos os dados provenientes de componentes externos (memórias ou dispositivos de entrada) para, em seguida, serem processados. Página 3 de 18

Memória Central ou Memória Principal A memória central armazena informação necessária ao funcionamento do computador. Existem três tipos de memórias centrais: RAM (Random Access Memory), CACHE e ROM (Read Only Memory). Memória secundária ou auxiliar ou de massa - Memória para guardar dados e a informação com um carácter mais duradouro. Consiste nos dispositivos de armazenamento secundário - Caracterizam-se por uma grande capacidade de armazenamento (ex: disco rígido, CD, DVD, etc) Placa principal, placa-mãe ou motherboard Interior de um computador Fixado no interior do computador existe uma placa (de grande dimensão) que contém um grande número de circuitos electrónicos impressos, responsáveis pela circulação dos dados e informações entre os diferentes componentes do computador e entre este e o exterior, permitindo que o CPU comunique com a memória e com todos os periféricos instalados. Esta placa é geralmente conhecida por motherboard, também designada por placa-mãe ou placa- principal. Motherboard CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES Escola Secundária de Alberto Sampaio Rua Álvaro Carneiro 4710-216 Braga Telefone: 253 204 220 - Fax: 253 204 228 E-mail: novasoportunidades@ @esas.pt Página 4 de 18

Os componentes essenciais instalados na placa principal são: PROCESSADOR ou microprocessador (CPU), encaixado num conector especifico; CHIPSET, componente que comanda todo o fluxo de dados entre o processador, as memórias e os demais componentes MEMÓRIA PRINCIPAL (RAM, ROM e CACHE); SLOTS EXPANSÃO para o encaixe das placas de vídeo, som, modems e outros periféricos; CONECTORES para o encaixe de novos módulos de memória RAM; PORTAS série, paralelo, USB e outras; CONECTORES para o teclado, rato e fonte de alimentação BIOS (Basic Input/Output System) ou sistema básico de entrada e saída pequeno chip responsável pelo reconhecimento dos componentes de hardware instalados e pelo fornecimento de informações básicas para o funcionamento do computador; Conectores dispositivos de armazenamento: para disco rígido, leitor de CD-ROM, leitor de disquetes. Slots para a placa Gráfica Chipset Chipset CPU Slots de Expansão Socket - Conector para CPU Placa de Som Conectores para RAM Pilha Conector para drive disquete Conectores para disco rígido, Drive CD-ROM/DVD Conector para fonte alimentação Módulo RAM Placa principal - principais conectores e slots de expansão http://motherboards.org Página 5 de 18

É possível classificar as motherboards em duas grandes famílias: AT e ATX. Na família AT, mais antiga (em produção desde 1983 até 1996), podem-se encontrar motherboards de diversos tamanhos, estando mais divulgadas as mais pequena, designadas por baby AT, por oposição ao formato Full-size AT. Tipicamente estes formatos utilizam o mesmo tipo de caixa. As placas ATX (especificação desenvolvida pela Intel, em 1995) representam uma natural evolução relativamente às anteriores, sendo totalmente incompatíveis ao nível da caixa. As principais inovações podem ser resumidas do seguinte modo: conectores das diversas portas de I/O integrados na motherboard, o que evita a instalação de cabos, aumentado assim a fiabilidade; fonte de alimentação liga através de um único conector, que apenas encaixa num posição (potencial fonte de erros nas placas AT!); a posição da CPU e dos conectores de memória facilita o seu manuseamento e promove a capacidade de refrigeração, uma vez que se encontram estrategicamente próximos das ventoinhas da fonte; os conectores das unidades de disco estão mais próximos dos espaços reservados para a sua instalação; À semelhança do que aconteceu com o formato AT, a Intel também especificou uma versão reduzida da placa ATX, a mini-atx, apenas de dimensões mais reduzidas, mas directamente intermutáveis com uma ATX BIOS Esquema da placa principal destaque da BIOS Página 6 de 18

Podemos ainda distinguir na placa principal conectores para dispositivos externos, como por exemplo: Rato Teclado Impressora Pen-Drives (USB) Placa principal Conectores para dispositivos externos Barramento (Bus) Observando mais detalhadamente uma placa principal constata-se que existe um conjunto muito complexo de circuitos impressos, em linhas paralelas. Chamamos a estes circuitos barramento (ou bus). São, na verdade, verdadeiros caminhos de dados, que permitem o transporte e troca de informação entre os vários componentes de um computador (processador, memórias, slots de expansão, periféricos, etc.). Pistas ou Caminho de dados Barramento (Bus) Uma das características mais importantes de um computador é a arquitectura de barramento (bus) pois é ela que determina forma como estão interligados todos os componentes e periféricos desse computador e a velocidade com que a informação é transmitida. Na verdade, o bus é como que uma auto-estrada com muitas faixas; quantas mais faixas tiver mais rápida é a transmissão de dados. Os tipos de bus mais «antigos» eram de 8 bits oito «faixas», ao passo que os modernos computadores pessoais vêm geralmente equipados com barramento de 64 bits, o que permite transferências maiores de dados. Página 7 de 18

São muitos e variados os componentes que podemos ligar a um computador, nomeadamente, placas de rede, placas de som, dispositivos de armazenamento, teclados, ratos, impressoras, etc. Contudo, para que estes componentes possam coexistir ligados a um computador e a funcionar correctamente, é necessária a existência de regras e o cumprimento de normas. Estas regras e normas são determinadas pela arquitectura de barramento. Barramento Placa principal destaque para o Barramento Tipos de arquitecturas de barramentos: ISA (Industry Standard Architecture) VLB (Vesa Local Bus) PCI (Peripheral Component Interconnect) AGP (Accelerated Graphic Port) Página 8 de 18

Dispositivos de entrada e saída de dados A entrada e a saída de informação efectuam-se através de dispositivos específicos, externos ou periféricos ao sistema. Existem vários dispositivos que veiculam a comunicação entre o computador e o utilizador. Um dispositivo de entrada (INPUT) pode ser definido como um sistema que permite introduzir dados do exterior num sistema informático. A figura abaixo ilustra o sentido da circulação dos dados entre os dispositivos (periféricos) entrada e o computador. Dispositivos (ou periféricos) de entrada (INPUT) Dispositivos de Entrada Dispositivos de entrada Os dispositivos ou periféricos de entrada convertem os dados introduzidos pelo utilizador em sequências próprias de bits, capazes de serem interpretados pelo processador. Neste sentido, existem inúmeros dispositivos que permitem a comunicação entre o utilizador e o computador, nomeadamente: Teclado O teclado é um dispositivo de entrada indispensável num computador, pois é principalmente através dele que os utilizadores podem introduzir dados no sistema. Rato Em ambientes gráficos, como o Windows, o rato é um dispositivo fundamental pois permite controlar o cursor no ecrã, marcar pontos ou executar comandos. Existem diferentes tipos de ratos e teclados com ou sem fio. CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES Escola Secundária de Alberto Sampaio Rua Álvaro Carneiro 4710-216 Braga Telefone: 253 204 220 - Fax: 253 204 228 E-mail: novasoportunidades@ @esas.pt Página 9 de 18

Scanner Leitor de códigos de barras O scanner é um dispositivo que lê a informação contida numa folha de papel e, com a ajuda de software adequado, a converte para formato digital. Assim, a informação depois de digitalizada pode ser processada pelo computador. Este dispositivo tem um funcionamento semelhante ao de um scanner. Usado, geralmente, em pontos de venda, a sua utilização é muito simples e substitui, em muitas situações, o próprio teclado. Câmara fotográfica digital Joystick Este dispositivo permite a captura digital de imagens. São câmaras que possuem as características de uma máquina fotográfica normal mas também incorporam hardware que lhes permite digitalizar as imagens capturadas, armazenando-as em dispositivos amovíveis. Posteriormente, as imagens podem ser transferidas para o computador. O joystick tem um funcionamento semelhante ao de um rato, servindo, essencialmente, como um dispositivo de indicação Existem vários modelos de joysticks onde são incorporados diversos botões, de uso simples e intuitivo; geralmente, são utilizados em software de diversão (jogos). Outros dispositivos de entrada Microfone Webcam Caneta óptica CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES Escola Secundária de Alberto Sampaio Rua Álvaro Carneiro 4710-216 Braga Telefone: 253 204 220 - Fax: 253 204 228 E-mail: novasoportunidades@ @esas.pt Página 10 de 18

Dispositivos de saída É através dos dispositivos ou periféricos de saída que os dados processados são transmitidos para o exterior. Como dispositivos, ou periféricos, de saída mais utilizados podemos referir: ecrã ou monitor, impressora, plotters e projector de imagem. Dispositivos (ou periféricos) de saída (OUTPUT)) Ecrã ou Monitor É um dos dispositivos de saída mais importantes, pois é o principal meio de comunicação entre o computador e o utilizador. Ligada à motherboard existe uma placa, chamada placa gráfica, que traduz a informação vinda do CPU ou da RAM e a envia, de forma perceptível, para o monitor. Essencialmente, existem dois tipos de monitores: Placa gráfica monitores de raios catódicos (CRT) do mesmo género dos aparelhos de televisão; monitores de cristais líquidos (LCD) São menos cansativos para a vista e ocupam menos espaço, pois são relativamente finos. monitor táctil Possuem uma película capacitiva que permite o controlo da posição do rato apenas com o toque do dedo. CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES Escola Secundária de Alberto Sampaio Rua Álvaro Carneiro 4710-216 Braga Telefone: 253 204 220 - Fax: 253 204 228 E-mail: novasoportunidades@ @esas.pt Página 11 de 18

Impressoras A impressora é um dispositivo que permite a saída de informação para suporte físico, normalmente o papel. Existem diversos tipos de impressoras, nomeadamente: Impressoras matriciais ou de agulhas Utilizam uma cabeça de impressão composta por 9 ou 24 agulhas. São barulhentas, lentas, têm pouca qualidade de impressão e, actualmente, caíram em desuso; Impressoras de jacto de tinta As impressoras de jacto de tinta monocromáticas utilizam apenas tinta preta, enquanto que as impressoras de jacto de tinta a cores utilizam geralmente três cores diferentes (ciano, magenta e amarelo), juntamente com o preto. Tinteiro Impressoras laser a impressão é feita através de um raio laser que incide sobre a folha de papel e à sua passagem borrifa tinta em forma de pó. É através da acção do calor que a tinta depois se fixa definitivamente no papel. Estas impressoras podem imprimir a cores ou só a preto e são normalmente utilizadas para impressões de alta qualidade. São impressoras rápidas e de preço mais elevado. Plotters ou traçadores gráficos São também dispositivos de saída, semelhantes às impressoras, mas que se destinam a imprimirr desenhos de grandes dimensões, com elevada qualidade e rigor, como, por exemplo, plantas arquitectónicas, mapas cartográficos, etc. CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES Escola Secundária de Alberto Sampaio Rua Álvaro Carneiro 4710-216 Braga Telefone: 253 204 220 - Fax: 253 204 228 E-mail: novasoportunidades@ @esas.pt Página 12 de 18

Projectores de vídeo Estes dispositivos ligam-se directamente ao computador através do mesmo conector a que se liga o monitor, permitindo assim projectar o conteúdo do ecrã para uma tela proporcionando uma imagem de grandes dimensões. Colunas de Som Dispositivos de entrada e saída Os dispositivos de entrada e saída (input/output) são aqueles que tanto permitem efectuar a entrada como, também, a saída de dados. Ou seja, são dispositivos capazes de canalizar informação do exterior para o interior do computador e vice-versa. Como dispositivos de entrada e saída podemos referir: as drives, os modems, os monitores tácteis e as placas de rede. Drives São dispositivos de entrada e saída de dados que permitem a comunicação entre o processador e os suportes de armazenamento de informação. Para tal, os dispositivos de armazenamento (CD, DVD, Disquete) devem ser colocados dentro das respectivas drives. Drive CD Drive de Disquete Drive de DVD CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES Escola Secundária de Alberto Sampaio Rua Álvaro Carneiro 4710-216 Braga Telefone: 253 204 220 - Fax: 253 204 228 E-mail: novasoportunidades@ @esas.pt Página 13 de 18

Disco duro Modems O modem é o dispositivo utilizado quando se pretende ligar um computador a outros através de um meio de comunicação não digital, como, por exemplo, a linha telefónica. Os modems podem ser internos, sob a forma de placas que são encaixadas na motherboard, ou externos. Modem Externo Modem Interno (PCI) Placas de Rede Estes dispositivos permitem ligar vários computadores em rede. Monitores tácteis (Touch screen) Têm características idênticas aos monitores que normalmentee utilizamos, mas permitem também a introdução de dados através de toques na área de ecrã. CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES Escola Secundária de Alberto Sampaio Rua Álvaro Carneiro 4710-216 Braga Telefone: 253 204 220 - Fax: 253 204 228 E-mail: novasoportunidades@ @esas.pt Página 14 de 18

Resumo: Dispositivos de entrada e de saída de dados A entrada e a saída de informação efectuam-se através de dispositivos específicos, externos ou periféricos ao sistema. Um dispositivo de entrada pode ser definido como um sistema que permite introduzir dados do exterior num sistema informático. Ao contrário, um dispositivo de saída pode definir-se como um sistema que permite ao computador disponibilizar informação para o exterior, para que a possamos utilizar. Existem vários dispositivos que veiculam a comunicação entre o computador e o utilizador. Estes dispositivos podem ser agrupados em três grandes grupos: Dispositivos de entrada (input) Dispositivos de saída (output) Dispositivos de entrada e saída (input/ output) DISPOSITIVOS ENTRADA SAÍDA ENTRADA/SAÍDA Teclado Monitor Drive de disquetes Rato Impressora Drive de disco duro Caneta óptica Projector Vídeo Drive de CD/DVD Scanner (ou digitalizador) Colunas Drive de bandas magnéticas Microfone Plotter Modem Câmara digital Placa de rede Joystick Monitores Tácteis Leitor de código de barras Placa de som WebCam Microfone Página 15 de 18

PORTAS DE ENTRADA / SAÍDA Uma porta é, por definição, um local onde se entra e sai. Em termos de tecnologia informática não é excepção. As portas são tomadas existentes na da caixa do computador, às quais se ligam dispositivos de entrada e de saída, e que estão directamente ligados à motherboard. Tipos de portas Estas portas ou canais de comunicação podem ser: Porta DIM Porta PS/2 Porta série Porta Paralela Porta USB Porta FireWire Porta DIM É uma porta em desuso, com 5 pinos, e a ela eram ligados os teclados dos computadores da geração da Intel 80486, por exemplo. Como se tratava apenas de ligação para teclados, existia só uma porta destas nas motherboard. Nos equipamentos mais recentes, os teclados são ligados às portas PS/2. Porta PS/2 Os teclados e ratos dos computadores actuais são, na maior parte dos casos, ligados através destes conectores. Nas motherboards actuais existem duas portas deste tipo. PORTAS PS/2 Página 16 de 18

Porta Série Uma porta série, num PC, baseia-se na norma RS-232. As motherboards possuem uma ou duas portas deste tipo. Estas portas são também designadas de COM1 e COM2. As portas do tipo RS-233 permitem a ligação de ratos (mais antigos), modems (externos) e impressoras em série, etc. Porta Paralela Uma porta paralela obedece à norma Centronics. Ao contrário da porta série, em portas paralelas o sinal eléctrico é enviado em simultâneo e, como tal, tem um desempenho superior. Esta porta é vulgarmente utilizada para ligar impressoras e scanners. Tem 25 pinos em duas filas. Porta USB Esta porta está ligada ao barramento USB da motherboard e utiliza as potencialidades do mesmo. Permite conectar periféricos fora da caixa do computador, sem a necessidade de instalar placas e reconfigurar o sistema. Os dispositivos USB podem ser ligados ou desligados com o computador em funcionamento. Actualmente com a divulgação da tecnologia USB (Universal Serial Bus) e com todas as vantagens inerentes, a maioria dos dispositivos passaram a dispor desta tecnologia, exemplos: teclados, ratos, impressoras, scanners, etc Esta porta é também utilizada para ligar discos amovíveis, pens-drives, leitores de mp3, e câmaras digitais. Página 17 de 18

Porta FireWire A porta FireWire assenta no barramento com o mesmo nome, que representa um padrão de comunicações recente e que tem várias características em comum com o USB, mas traz a vantagem de ser muito mais rápido. Assim como na ligação USB, os dispositivos FireWire podem ser conectados e desconectados com o computador ligado. A ligação Firewire é utilizada para ligar discos amovíveis, pen-drives, câmaras digitais, televisões, impressoras, scanners, dispositivos de som, etc. RESUMO: Página 18 de 18