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Processamento de     Dados            Autor:    Tiago Jastrow da Silva                             1
Processamento de DadosI. Introdução: Um dos principais problemas que encontramos hoje no mercado é aclassificação do micro...
V. Dados                                      VI. PROCESSAMENTO                                  VII. Resultado: INFORMAÇÃ...
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Bit - Toda a troca de informação entre os componentes internos de um computador é feitana forma de Dígitos Binários ou sej...
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Clock              Dados    0    1        1       0       1       0       1       0     1Transmissor       Exemplo de tran...
Dispositivo  Memória                           UCP                     E/S                fluxo de dados                fl...
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A UCP é construída de modo a ser capaz de localizar e transferir (acessar) bits damemória principal (se não existir a memó...
XLVII. Unidade Central de Processamento – UCP (Central Processing Unit – CPU) :XLVIII. Tem por finalidade o controle de to...
Assim como os demais componentes do micro, placas-mãe também tem marca. As maisconhecidas são Abit, Asus, Soyo, Fic, PCChi...
Componentes Básicos da Placa-MãeSlot – Através dos slots é capaz de instalar placas periféricas.       Os slots são os con...
Cada Micro apresenta características particulares, como, por exemplo, o tipo de memóriaque está instalado e a quantidade d...
Os chipsets mais antigos possuem ainda um circuito chamado de Buffer de Dados. Essecircuito serve para controlar a transfe...
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  1. 1. Processamento de Dados Autor: Tiago Jastrow da Silva 1
  2. 2. Processamento de DadosI. Introdução: Um dos principais problemas que encontramos hoje no mercado é aclassificação do micro de acordo com o processador que ele usa. Em nosso dia-a-diaouvimos as pessoas dizendo “tenho um Pentium III” ou “vou comprar um Celeron”enquanto que Pentium III e Celeron são apenas os processadores da máquina e não amáquina inteira. Saber o restante dos componentes do micro, como placa-mãe, memória,disco rígido e placa de vídeo, é tão importante quanto saber o tipo de processador que amáquina usa, já que o desempenho e a qualidade geral da máquina serão dados não peloprocessador, mas sim pelo conjunto de componentes da máquina. II. Outro conceito equivocado é o de que clock é sinônimo de velocidade, enquantoisso não é verdade. Um micro usando um processador de 1 GHz não necessariamente émais rápido do que um micro usando um processador 800 MHz, porque a comparação develocidade depende não só do processador que a máquina tem, mas também dos demaiscomponentes utilizados. Para entendermos realmente como um computador funciona, devemos, antes de maisnada, entender os circuitos eletrônicos usados no computador, ou melhor, como comunicam-se. Como vimos anteriormente em sistemas de numeração, sabemos que o computador eseus componentes são sistemas eletrônicos digitais, funcionando e comunicando-se através denúmeros binários. No sistema binário, ao contrário do sistema decimal, só há dois algarismos: “0”e “1”. No entanto, há uma grande vantagem: qualquer valor diferente desses será completamentedesprezado pelo circuito eletrônico, gerando confiabilidade e funcionalidade. Como o sistemabinário representa o estado de um dedo recolhido na mão (0) ou esticado (1), por vezes ochamamos de sistema digital. Cada algarismo binário (um “0” ou um “1”) é chamado de bit(contração de binary digit). Exemplo da confiabilidade e funcionalidade do sistema binário: suponhamos que iremosgravar uma música em uma fita DAT (Digital Audio Tape, que é uma fita cassete que gravainformações de maneira digital e não analógica como as fitas cassetes convencionais) e vamossupor que tivesse sofrido influência do meio. Logo estaria, como a fita de gravação analógica,cheia de interferências em sua camada magnética, representada para nós sob forma de ruído.Acontece que, há uma grande diferença: por Ter sido gravada sob forma de informações digitais,a música está codificado sob forma de vários “0”s e “1”s. Logo, qualquer valor diferente dos doisalgarismos será simplesmente ignorado pelo gravador reprodutor. O ruído será desprezado, porisso dizemos que sistemas digitais são mais confiáveis e mais “puros”.III. Vamos entender o que é um Processamento de dados? É o tratamento dos dados pormeio de máquinas, com o fim de obter resultados da informação representada pelos dados(diz-se apenas processamento). Ou conjunto de operações que transformam DADOS emINFORMAÇÕES, sendo DADO um fato isolado e INFORMAÇÃO um conjunto de fatosinteligentemente organizados.IV. Ex.: o valor de um cheque sacado são DADOS, vários cheques são debitados e após o processamento gera o extrato com todos os valores de cheques sacados e o saldo como resultado desse processamento. 2
  3. 3. V. Dados VI. PROCESSAMENTO VII. Resultado: INFORMAÇÃO O que é um Computador: É basicamente uma máquina, eletrônica automática, que lê dados, efetua cálculos e fornece resultados. Ou seja, máquina que recebe dados, compara valores, armazena dados e move dados; portanto trabalha com dados e estes, bem colocado, tornam-se uma informação.VIII. Para controlar todas as operações dos circuitos integrados existem os programas. IX. O que é um programa? É um conjunto ordenado de instruções, estabelecendo o que deve ser feito. São eles que mantém a máquina funcionando e permitem sua utilização de forma fácil e eficiente. Dessa maneira surge o Processamento de Dados. Hardware: Conjunto formado pelos circuitos eletrônicos e partes eletromecânicas de um computador. É a parte física, visível do computador: impressora, modem, monitor, teclado, os mais variados tipos de placas, etc. X. Software: É um conjunto de programas, rotinas e procedimentos envolvidos na operação de um computador. São de qualquer tipo e em qualquer linguagem, que são introduzidos na máquina para fazê-la trabalhar, passo a passo, e produzir algum resultado. Podem ser desde um sistema operacional tal como o Windows, até um utilitário ou aplicativo, ou mesmo um programa armazenado em um chip ROM. XI. XII. O hardware sozinho não funciona sem instruções (software) do que e quando fazer. 3
  4. 4. XIII. Para que as pessoas se entendam e possam comunicar-se entre si, é necessário que ambas falem uma linguagem comum. O mesmo acontece na relação homem-máquina. XIV. Quando surgiram os primeiros computadores, no final dos anos 40, tornou-se necessário programá-los. Isto era feito diretamente, determinando-se as instruções por meio de chaves localizadas no painel de controle do computador. XV. Entretanto, esse tipo de programação era demasiadamente improdutivo, principalmente porque sempre que se fosse repetir o processamento, era necessário gastar diversas horas para ajustar as chaves no painel do computador. XVI. Sentiu-se a necessidade de desenvolver um modo alternativo e que fosse mais simples para se obter os resultados esperados do computador XVII. Assim, em vez de chaves, as instruções eram inseridas no computador através de cartões ou fitas perfurados, que continham seqüências de números 0 e 1. XVIII. Quando duas pessoas, que falam idiomas diferentes, precisam se comunicar, existem duas saídas: ou uma delas aprende e procura se expressar no outro idioma, ou ambas continuam falando suas línguas com o auxílio de um tradutor para intermediá- las. XIX. O mesmo ocorre quando uma pessoa utiliza o computador. Ou aprende a expressar a linguagem de máquina, ou se expressa em linguagens semelhantes à linguagem humana, que são chamadas linguagens de lato nível. Neste caso, fez-se então necessário o uso de tradutores tipo os compiladores e interpretadores, como forma de codificar uma linguagem entendida por nós seres humanos para uma linguagem entendida pelas máquinas. Compiladores: traduz todo o programa para a linguagem de máquina antes de suaexecução pelo computador. Interpretador: traduz somente o trecho do programa que será executado em seguida,normalmente uma linha. Após a execução da linha, ele traduz a próxima que será executada eassim, sucessivamente, até o final do programa. Programa-fonte Programa-objeto em linguagem Compilador em linguagem de de programação máquina 4
  5. 5. XX. Programa-fonte em linguagem Execução de trechos doXXI. Interpretador de programação programaXXII.XXIII.XXIV.XXV. Níveis de Linguagens: Para facilitar a classificação de todas as linguagens existentes, costuma-se dizer que umalinguagem de computação encontra-se em um determinado nível em relação à linguagemhumana. Desta forma. Dizemos que uma linguagem é de Baixo Nível quando a sua estrutura estápróxima à linguagem entendida pelo computador. Por exemplo, como nos antigos computadores, quando utilizavam-se seqüências denúmeros 0 e 1 para representar os estados das chaves ligadas e desligadas. A linguagemAssembler é o melhor exemplo de linguagens de Baixo Nível. No outro extremo, encontramos as linguagens de Alto Nível, como o COBOL e o BASIC,entre outros. Dizemos que uma linguagem é de Alto Nível quando sua estrutura assemelha-se àlinguagem humana, normalmente baseada em palavras do idioma inglês como COMPUTE(calcular) ou PERFORM (executar). Comparativamente, podemos estabelecer a seguinte relação entre os níveis de linguagens: Quanto maior o nível de uma linguagem, mais simples é o processo de aprendizado, programação e de manutenção de programas já desenvolvidos. Quanto menor o nível de uma linguagem, maior quantidade de instruções é necessário para obtenção do resultado desejado. E conseqüentemente, maior é a dificuldade para o desenvolvimento de um programa. As linguagens de Alto Nível destinam-se ao desenvolvimento de aplicações práticas, eapresentam as seguintes características: compatibilidade entre computadores e transparência(independência) do Sistema Operacional, facilidade na elaboração e manutenção de programas efacilidade na contratação de mão-de-obra. As linguagens de Baixo Nível orientam-se para o desenvolvimento de aplicaçõesespecíficas, tais como Sistemas Operacionais, Compiladores, Utilitários, Gerenciadores de Bancode Dados, etc. Como essas linguagens trabalham ao nível da máquina, o programador conseguedesempenhos superiores tanto em velocidade de processamento quanto em memória utilizada.Em contrapartida, programas escritos em linguagem de Baixo Nível apresentam maiorcomplexidade de elaboração e manutenção, além de poucos profissionais conhecedores dessaslinguagens no mercado. Existe, ainda, um nível de classificação das linguagens, chamado Nível Intermediário. Estenível possui a eficiência de uma linguagem de Baixo Nível que está próxima à da máquina, e, aomesmo tempo, mantém as características de facilidade de programação das linguagens de AltoNível. Um exemplo seria a linguagem C.Na classificação de um modo geral a linguagem de Nível Intermediário foi absorvido pelalinguagem de Alto Nível. 5
  6. 6. As formas de linguagem em uso são:Linguagem Linguagem Linguagem Linguagem nãoMáquina Assembly Alto Nível procedimentais (4ª geração)Linguagem de Máquina = representação simbólica de zeros e uns (0 ou 1).Linguagem Assembly = representação simbólica de instrução da CPU.Linguagem de Alto Nível = permite programa ser independente da máquina (necessitamde interpretadores e compiladores). Tradicionais = COBOL e FORTRAN Modernas = PASCAL, C e ADA Orientada a Objetos = C ++, OBJECT, PASCAL, DELPHI, etc... Especializadas = APL, LISP, OPS5, PROLOG ( para aplicações específicas )Máquina, Assembly, Alto Nível = 3 primeiras geraçõesou linguagens procedimentais (específica a ação)4ªgeração ou Não-Procedimental = aplicação banco de dados (específica o resultado desejado) XXVI. À medida que o uso dos computadores eletrônicos foi se tornando cada vezmais disseminado, novas atividades passaram a ser realizadas por esses equipamentos.Tornou-se absolutamente comum o uso do computador para processamento da Folha dePagamento ou da Contabilidade de uma empresa, ou ainda, a realização de complexoscálculos de Engenharia ou Balística. Esta diversificação no uso dos computadores levou ao desenvolvimento de linguagensespecíficas para a utilização em determinados ramos de atividade. Isto explica o motivo pelo qual,hoje, existe um número tão elevado de linguagens de programação disponíveis na área deprocessamento de dados. A seguir, uma síntese das principais características, evolução, campos de aplicação eperspectivas futuras de algumas das linguagens de programação mais utilizadas atualmente.Lembramos que, existem outras inúmeras linguagens tão importantes quanto as que virão aseguir, mas que por motivos de objetivo da matéria, espaço e tempo não serão mencionadascomo por exemplos PASCAL, o BASIC, etc. Assembler: Primeira linguagem, nascido junto com o computador, mantém sua utilidadeaté nos dias de hoje. De difícil entendimento e compreensão, por não estarmos acostumado com notação binária. Seqüências de números 0 e 1 não significam absolutamente nada para nós. Escrever um programa binário se torna cansativo. A simples troca de um número 0 por um número 1, ou vice-versa, pode trazer conseqüências imprevisíveis, isso é suficiente para que o computador compreenda outra instrução totalmente diferente da que se desejava inicialmente. A possibilidade do programador cometer erros é muito grande. Para cada família de computadores temos um conjunto de instruções diferentes para realizar a mesma tarefa. Isto tornou-se um empecilho para a popularização da linguagem. No entanto, vale lembrar que ASSEMBLER é a linguagem mais indicada paraprogramação de determinados programas, principalmente quando se necessita de boa velocidadede execução e de programas compactos. Por este motivo, é a linguagem mais adequada para o 6
  7. 7. desenvolvimento de Sistemas Operacionais, Compiladores, Utilitários , Gerenciadores de Bancode Dados, etc. LISP: É uma abreviação de LISt Processor, ou Processador de Listas. Primeira linguagemem Inteligência Artificial. Criada em 1960, até hoje é uma das linguagens mais utilizadas naspesquisas com inteligência artificial. Em Lisp, um programa nada mais é do que uma coleção de funções, que concorrem paraa realização de um objetivo comum. A sintaxe da Lisp é realmente estranha e aborrece um grandenúmero de programadores iniciantes. Uma simples expressão do tipo A + 1 * B – 2 / C torna-se uma confusão de parênteses quando traduzida para LISP, comopor exemplo: (+A(-(*1B)(/2C) )) Passado o choque inicial, um programador de nível médio logo assimila a sintaxe tãopeculiar da linguagem Lisp. Então por que utilizar Lisp em pesquisas com inteligência artificial? Porque o ponto forte desua eficiência é a manipulação de símbolos (que nada mais são do que elementos das listas). Os pesquisadores de I.A. estão cercados desse tipo de manipulação porque opensamento humano (que é o alvo do trabalho da inteligência artificial) envolve muito maismanipulação de simbologias do que de números. PROLOG: É a lógica do conhecimento. É uma linguagem de programação especialmentevoltada para a manipulação do conhecimento. Prolog deixa o julgamento para o programador,ficando responsável pelo raciocínio. Um programa em Prolog consiste numa série de fatos sobredeterminado assunto, com base nos quais o sistema tentará responder às perguntas que lhefaremos. Cada declaração em Prolog apresenta um fato. Não importa a ordem em que informamosos fatos. Isto significa que podemos aumentar a potência de um programa pela simples adição denovas declarações. Essas características fazem com que o Prolog seja uma das linguagens mais fortes,candidatas à padronização de sistemas especialistas, cuja base estrutura-se sobre a declaraçãode uma seqüência de conhecimentos. COBOL: É a primeira em aplicações comerciais. Criada em 1959, é, sem dúvida, alinguagem mais utilizada no mundo inteiro em aplicações comerciais. Seus criadores estavaminteressados em uma linguagem de alto nível para uso comercial, que fosse próxima do inglêscoloquial e que pudesse produzir aplicações independentes das diferenças entre equipamentos. Cobol vem de uma abreviação de COmmon Business-Oriented Language (linguagemcomum orientada para Negócios). As estimativas variam muito, mas há indícios que 65% dos programas usados nosdepartamentos de processamentos de dados de média a grandes empresas utilizam o Cobol. Possui a capacidade de gerenciar grandes volumes de dados. Sendo basicamente umalinguagem de processamento por registros, o Cobol é adequado para armazenar, recuperar,organizar e imprimir informações. C: Foi criada em 1972, como parte de um conjunto de ferramentas desenvolvidas para oSistema Operacional UNIX. O sistema Unix e a linguagem C estão intimamente ligados. Inicialmente, o engenheiro Ken Thompson, considerado um dos pais do Unix, escreveu osistema utilizando a linguagem Assembler disponível em um computador específico (PDP-7).Visando fornecer portabilidade ao Unix, isto é, procurando fazer um sistema operacional quepudesse ser utilizado por qualquer outro computador, Thompson desenvolveu uma linguagemtransportável. Essa linguagem foi, então, modificada e aperfeiçoada por Dennis Ritchie, quedesenvolveu a linguagem C. 7
  8. 8. Um programa C é de grande portabilidade, possibilitando escrever um único código eutilizá-lo em qualquer máquina. Algumas de suas principais características foram descritas acimaquando descrevemos os níveis de linguagens. Com o aumento da popularidade da linguagem C, muitos programadores começaram ausar a linguagem para programar todo tipo de tarefa, por causa da portabilidade e eficiência.Atualmente, existem compiladores C para quase todos os computadores, o que torna o trabalhode transporte de programas, entre equipamentos diferentes, bastante simples e rápido. JAVA: Afinidade com a Internet. Java possui uma forte relação com a popularização daInternet, sendo projetada e desenvolvida pela Sun Microsystems, que objetivava criar umalinguagem de programação que pudesse operar em redes computacionais heterogêneas (redesde computadores formadas por mais de um tipo (modelo) de computador) e que fosseindependente da plataforma de execução. Suas características são: Elimina a complexidade de linguagens como “C”, proporcionando maior facilidade de aprendizado. Possui grande similaridade na sintaxe de “C”ou “C++”. A filosofia de programação orientada a objetos permite a criação de software modulares, tornando o desenvolvimento e manutenção de programas mais eficiente. Um sistema em Java torna-se responsável pelo gerenciamento de memória do computador. Java é uma linguagem robusta. Oferece recursos que evitam a codificação de vírus com essa linguagem. Java é seguro. Possui portabilidade. O Java possui o mérito de ser uma linguagem que não depende de uma plataforma computacional específica. É uma linguagem que pode executar diferentes linha de códigos ao mesmo tempo (Multithread). Java é uma linguagem nova e por ser recente, ainda não se desenvolveu todo o seupotencial. Há poucos programadores Java no mercado, embora isto seja realmente apenas umaquestão de tempo.XXVII. Tipos de Software: Software básico: É o conjunto de programas que supervisionam e auxiliam a execução dos diversos softwares aplicativos. O software básico é. em geral, formado pelos seguintes programas principais: • Sistema Operacional - é responsável pela interface (interação) entre hardware e o usuário, o hardware e outros softwares aplicativos , como está representado na figura abaixo. (exemplos: WINDOWS 95 e 98, UNIX, DOS, OS2, etc) • Compiladores e Interpretadores: que traduzem ou interpretam os programas escritos em diferentes linguagens. O software básico é fornecido pelo próprio fabricante do computador e, em geral, está escritoem linguagem de máquina.Software aplicativo: É o programa específico escrito para executar alguma operação (ou resolverum problema) de interesse do usuário. Em geral é escrito em Linguagem de Alto Nível pelo própriousuário.Área de atuação dos softwares aplicativos: administração de pessoal, automação 8
  9. 9. bancária, automação comercial, faturamento, produção, serviços públicos, cobranças,compras, imobiliárias, controle numérico, crediário, contábil, etc.OBSERVAÇÃO: Tanto o software aplicativo como o básico, trabalham em linguagem demáquina, isto é, em código binário, que é a única codificação aceita pelo hardware ou arquiteturado computador. O usuário, em geral, não manipula diretamente valores ou códigos binários. Os programasdo software básico encarregam-se de efetuar a tradução dos códigos e a conversão dos valores. Histórico e Evolução do ComputadorÁbacoA primeira calculadora que se tem notícias é o ábaco, de origem chinesa, do século V a.C.(antes de Cristo) capaz de efetuar operações algébricas elementares.Calculadoras mecânicasAnteriormente à década de 40 já existiam calculadoras mecânicas, dentre elas, pode-se destacar: acalculadora de Charles Babbage.Primeira geração - ENIACFoi na década de 40 que surgiram as primeiras válvulas eletrônicas, o exército americanonecessitava de um equipamento para efetuar cálculos de balística, foi quando se iniciaram osestudos neste sentido. Cada válvula era capaz de representar um bit de informação (somente aceitadois estados, ligada ou desligada). Os bytes eram compostos por oito válvulas.Como não se tinha muita confiança nos resultados, devido à constante queima de válvulas, cadacálculo era efetuado por três circuitos diferentes e os resultados comparados, se dois delescoincidissem, aquele era considerado o resultado certo.Os computadores eram verdadeiros monstros eletrônicos que ocupavam muito espaço e consumiammuita energia.O ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer), construído em 1948 tinha 19.000válvulas e consumia cerca de 200 quilowatts, um absurdo para a época.Segunda GeraçãoFoi em 1947 que surgiu o primeiro transistor.Características: revolucionou a eletrônica, os circuitos passaram a consumir muitíssimo menosenergia , a ocupar menos espaço, isto a um custo bem satisfatório.Os transistores eram e são muito mais confiáveis que as válvulas.São feitos de cristal de silício, o elemento mais abundante na Terra.Em 1954 a Texas Instruments iniciou a produção comercial de transistores.Da mesma forma os transistores, nos circuitos digitais foram utilizados para representar os doisestados: ligado/desligado, ou seja, zero/um.Nos anos 60 e 70 devido ao emprego do transistor nos circuitos, se deu a explosão, o boom do usode computadores. Ocupavam menos espaço e tinham um custo satisfatório.Curiosidade: Em 1968 chegou o primeiro computador da UNICAMP, um IBM 1130, com16KB de memória e um disco de 1 MB, foi um acontecimento, eletrabalhava com cartões perfurados. Rodava programas em ASSEMBLER,Fortran, e PL1.Terceira geração 9
  10. 10. Nos anos 60, iniciou-se o encapsulamento de mais de um transistor num mesmo receptáculo, surgiuassim o Circuito Integrado - CI, os primeiros contavam com cerca de 8 a 10 transistores por capsula( chip ).Quarta geraçãoEm novembro de 1971, a Intel introduziu o primeiro microprocessador comercial, o4004, inventado por três engenheiros de Intel. Primitivo aos padrões de hoje, ele continhasomente 2.300 transistores e executava cerca de 60.000 cálculos por segundo.Quinta geraçãoPentium P55C ou MMXA evolução das aplicações de multimídia, envolvendo gráficos, imagens e sonstornou uma necessidade a implementação de instruções que facilitassem sua execução. A Inteladicionou ao Pentium, 57 novas instruções voltadas para este tipo de processamento, são aschamadas instruções MMX, ou seja, Multimedia Extentions. São várias instruções comuns,executadas por hardware e propiciam um bom ganho em velocidade deprocessamento. Há uma melhoria de performance da ordem de 10% nos processamentos ditosnormais, não envolvendo as funções MMX. XXVIII. XXIX. Componentes do Hardware XXX. Veremos quais são as principais partes de um micro e como serelacionam entre si. O computador e seus componentes são sistemas eletrônicosdigitais, funcionando e comunicando-se através de números binários. XXXI. Na natureza, todo tipo de informação pode assumir qualquer valorcompreendido em um intervalo de - ∞ a + ∞. Conseguimos distinguir um som maisalto do que o outro, ou perceber quanto um ambiente está mais claro do que ooutro. Todo esse tipo de informação é conhecida como informação analógica. Aconstrução de circuitos eletrônicos teoricamente deveria seguir os mesmo moldesda natureza. No entanto, na hora da construção de circuitos eletrônicos para oprocessamento das informações, a utilização de informações analógicas tornou-seum grande problema. Se um dispositivo enviar um determinado valor e, durante opercurso, houver um problema qualquer ( interferências eletromagnéticas ), talinformação chagará alterada. O grande problema, no entanto, estará no fato de queo dispositivo receptor não terá meios de verificar se a informação era verdadeira ounão. Nenhum dispositivo eletrônico conseguiria funcionar corretamente e não seriaconfiável. XXXII. Como já vimos, os dispositivos eletrônicos para o processamento deinformações trabalham com um sistema numérico chamado sistema binário. Nosistema binário só há dois algarismos: “0” e “1”. XXXIII. Logo, o computador é constituído por vários componentesespecíficos, circuitos integrados, miniaturizados, usualmente chamados chips,onde as trocas de informações são realizadas na forma de BITs. 10
  11. 11. Bit - Toda a troca de informação entre os componentes internos de um computador é feitana forma de Dígitos Binários ou seja BIT (Binary Digit), o qual varia somente entre osseguintes estados: • Ligado => 1 • Desligado => 0 Não importa o tipo de processamento que esteja sendo realizado, seja caracteralfabético ou aritmética decimal, o computador estará sempre utilizando-se de dígitosbinários. O Bit pode ser agrupado formando unidades maiores, sendo uma das maisutilizadas o BYTE, que é o agrupamento de 8 Bits, podendo representar ao computadorum caractere. Por este motivo, pode-se dizer que na maioria das vezes o termo Byte confunde-secom o termo caractere.Transmissão de Dados A informação pode ser transmitida por um sinal elétrico de forma analógica oudigital. Analógica: os sinais elétricos variam continuamente entre todos os valores permitidos pelo meio de transmissão. Exemplo: telefone comum. Digital: os sinais elétricos correspondente à informação podem assumir somente valores predefinidos. Como estamos tratando de circuitos digitais, iremos considerar somente a transmissão digital. Quando falamos que um determinado dispositivo digital (origem) trabalha a umdeterminado número de bits, significa que o canal de comunicação desse dispositivotransmite e recebe essa quantidade de bits por vez, só podendo comunicar-se comdispositivos (destino) que manipulem a mesma quantidade de bits. A comunicação desses dois dispositivos, por sua vez, podem serem feitas de duasmaneira: transmissão paralela ou transmissão em série ( ou serial ). Ou seja, os dados digitais podem ser transmitidos a um determinado destino, viaum meio de transmissão nos modos serial ou paralelo.Transmissão Paralela Todos os bits que o dispositivo transmissor é capaz de manipular são transmitidossimultaneamente ao receptor. Alguns processadores transmitem 64 bits por vez; dessa forma, o caminho entre oprocessador e a memória RAM é um caminho de 64 bits ( esse caminho entre oprocessador e a memória RAM é chamado barramento local ). Todos os componentes internos do micro utilizam esse método de comunicação. Oque pode variar é a quantidade de bits que são transmitidos por vez e a velocidade comque a transmissão é feita, isto é, com que freqüência os dados são enviados dotransmissor ao receptorCLOCK XXXIV. A transmissão de dados entre o receptor e o transmissor é controladapor um sinal de controle chamado clock. Esse sinal é usado para sincronizar o 11
  12. 12. transmissor com o receptor, isto é, para informar ao receptor que um dado está sendo transmitido. XXXV. Na figura 1.1 mostra a transmissão de quatro dados entre o processador e a memória RAM. Repare que os dados são transmitidos na subida do pulso de clock ( processadores como o Athlon e o Pentium 4 juntamente com as memórias RAM do tipo DDR-SDRAM e Rambus permitem que mais de um dado seja transmitido por pulso de clock ). XXXVI. O clock a que nos referimos é o sinal de clock usado na transmissão dos dados e não o clock que as pessoas se referem quando estão falando de um computador ou processador ( processador com clock de 800 MHz ). Toda transmissão paralela utiliza um sistema de clock. Esses sistemas de clock, entretanto, são independentes, isto é, o sistema de clock usado na transmissão de dados entre o processador e a memória RAM não é o mesmo usado na transmissão de dados entre o disco rígido e a placa-mãe, por exemplo. Clock D63 D63 D62 D62 Intel D61 D61 . . . . . . . . . . . . Processador . . . . . . pentium III Memória RAM D4 D4 D3 D3 Processador D2 D2 D1 D1 D0 D0 Dados 1 Dados 2 Dados 3 Dados 4XXXVII. A velocidade da transmissão paralela depende da freqüência do clock, isto é, da quantidade de pulsos que ele faz por segundo, que é medida em uma unidade chamada Hertz (HZ). Como em cada pulso de clock um dado pode ser transmitido, aumentando-se a freqüência do clock aumentamos a velocidade com que os dados são transmitidos. XXXVIII. Além do clock, a velocidade de transmissão paralela depende também da quantidade de bits que são transmitidos por vez. Uma transmissão onde sejam transferidos 64 bits por vez será mais rápida do que uma transmissão onde sejam transferidos 32 bits por vez, caso seja usada uma mesma freqüência de clock. Assim como a velocidade de clock, a arquitetura interna de um microprocessador tem influência na sua performance. Dessa forma, 2 CPU´s com a mesma velocidade de clock não necessariamente trabalham igualmente. Enquanto um processador Intel 80286 requer 20 ciclos para multiplicar 2 números, um Intel 80486 (ou superior) pode fazer o mesmo cálculo em um simples ciclo. Por essa razão, estes novos processadores poderiam ser 20 vezes mais rápido que os antigos mesmo se a velocidade de clock fosse 12
  13. 13. a mesma. Além disso, alguns microprocessadores são superescalar, o que significa queeles podem executar mais de uma instrução por ciclo.XXXIX.XL.XLI. Interferência Eletromagnética e Atenuação XLII. A transmissão paralela é a que oferece maior velocidade. Porém,quando uma corrente elétrica passa por um fio, é criado um campo eletromagnéticoao redor. Se o campo eletromagnético do fio for muito forte, será gerado um ruídono fio ao lado, corrompendo a informação que estiver sendo transmitida. XLIII. Quanto maior a freqüência do clock, maior este problema. Esse é umdos motivos porque os processadores usam uma freqüência de operação externamuito menor (processador - memória Ram) do que a sua freqüência de operaçãointerna. XLIV. Há ainda o problema de atenuação, isto é, o sinal transmitido vaificando fraco à medida em que trafega no fio. Por isso quanto menor for o cabo,melhor. XLV. Esse é o motivo porque a transmissão paralela não é quase usada noexterior do micro, sendo mais usada em seu interior.Transmissão em Série A grande diferença entre transmissão paralela e transmissão em série é avelocidade: uma transmissão paralela de 64 bits será 64 vezes mais rápida do que umaem série, caso usem o mesmo clock ! Por usar apenas um único fio para transmitir suas informações, a transmissão emsérie sofre bem menos com os problemas de ruído e atenuação, fazendo com que ométodo de transmissão preferido para dispositivos localizados fora do micro, comoteclados, mouses, etc. Na transmissão serial cada bit que compõe um caractere é enviado para umequipamento receptor que deve perceber qual é o início da transmissão, a velocidadecom que os bits são transmitidos para posteriormente, montar os caracterescorrespondentes. Esta é uma questão de sincronização entre envio e recepção de bits. Os principais modos de transmissão, no que diz respeito à sincronização entre oequipamento transmissor e receptor, são: transmissão síncrona e transmissãoassíncrona. Transmissão em Série Síncrona: usa um fio para a transmissão do sinal de clock,que é usado pelo receptor para saber onde começa e onde termina cada dado que estásendo transmitido. 13
  14. 14. Clock Dados 0 1 1 0 1 0 1 0 1Transmissor Exemplo de transmissão em série síncrona Receptor Vantagens: Maior segurança quando há erros, pois no final do bloco é enviada configuração de verificação de validade; Transmissão mais eficiente, pois a proporção entre informação e controle é maior; Não é tão sensível a distorções, portanto pode-se operar em velocidades mais elevadas. Desvantagens: Na ocorrência de erro, todo bloco é perdido e precisa ser retransmitido integralmente. Transmissão em Série Assíncrona: o mesmo canal onde os dados são transmitido é usado para a transmissão dos sinais de sincronismo entre o receptor e o transmissor. São transmitidos dois sinais de sincronismo, chamados start bit e stop bit, indicando, respectivamente o início e o fim da transmissão de um grupo de bits. Start 0 1 1 0 1 0 1 0 Stop Bit BitTransmissor Receptor Exemplo de transmissão em série assíncrona Vantagens: Os caracteres podem ser transmitidos em espaços de tempos aleatórios; Os caracteres são facilmente gerados por dispositivos eletromecânicos; Caractere transmitido é completo, pois encerra toda a informação; Custo do equipamento envolvido é baixo. Desvantagens: A sincronização depende do indicativo de início que pode não ser reconhecido devido a distorções; Informação é mais suscetível a erros; Alta proporção do que é transmitido são indicadores de controle e não de informação. A transmissão seria a forma como os componentes do Hardware se relacionam. Os principais componentes são: Memória; Unidade Central de Processamento – UCP; Unidade de Entrada e Saída – E/S. 14
  15. 15. Dispositivo Memória UCP E/S fluxo de dados fluxo de controleXLVI. Memória: Tem por função armazenar internamente toda informação que émanipulada pela máquina: os programas e os dados. A memória pode ser classificada quanto sua velocidade de acesso (tempo de acesso) - capacidade de armazenamento - custo – volatilidade. Em função destas características, pode-se estabelecer uma hierarquia de tipos de memórias que consiste em: • registradores; • memória cache; • memória principal; • memória secundária.RegistradoresSão dispositivos de alta velocidade, localizados fisicamente na unidade central deprocessamento, para armazenamento temporário de dados. O número de registradoresvaria em função da arquitetura de cada processador. Existem registradores de usoespecífico (com propósitos especiais) e de uso geral.Os de uso específico são:Contador de instruções: responsável por armazenar o endereço da próxima instruçãoque a unidade central de processamento deverá executar. Toda vez que uma instrução jáestá sendo processada o endereço da próxima instrução a ser processada é armazenadano contador de instruções.Apontador de pilha: responsável por armazenar o endereço de memória do topo dapilha. Pilha é uma estrutura de dados onde o sistema mantém informações sobre tarefasque estavam sendo processadas, mas que por algum motivo tiveram que serinterrompidas.Registrador de estado: responsável por armazenar informações sobre a execução doprograma (status do programa). A cada instrução executada, o registrador de estado éalterado conforme o resultado gerado pela instrução.Principais características:- construídos com material e tecnologia que lhes proporcionam o mais rápido tempo de transferência de bits.- Permitem o armazenamento de uma quantidade pequena de bits.- Localizam-se na unidade central de processamento e servem para armazenamento bastante temporário de dados, endereços ou mesmo instruções. 15
  16. 16. - Necessitam de energia elétrica de alimentação e, portanto, se a fonte de energia desaparece, também os bits neles armazenados se “apagam”Memória Cache O processador consegue ser bem mais rápido do que a memória RAM, assim,a transferência de instruções e dados da memória principal para CPU pode serdemorada, devido a diferença de velocidade entre os dois componentes. Emboraesse problema não importasse muito na época dos primeiros PCs, começou a serum inconveniente e tanto a partir do processador 386. Visto que a CPU perde tempo aguardando o término da transferência, asolução adotada na maioria das vezes era fazer com que o processador esperasseo tempo necessário para que a lenta memória RAM ficasse pronta para recebernovos dados. Essa técnica - chamada wait states - diminui o desempenho do micro,pois o processador passará boa parte do tempo ocioso, esperando a memória RAMficar pronta para receber ou entregar dados. Uma outra solução mais inteligente é a utilização de uma pequena quantidadede memória RAM de alto desempenho, chamada memória estática, comointermediária na leitura e escrita dos dados na memória RAM. Surge a memória cache para otimizar o uso da memória principal. Com isso,o micro ganha desempenho, pois o processador é capaz de trocar dados com amemória estática em sua velocidade máxima. Um circuito chamado Controlador de Cache ( embutido no chipset da placa-mãe )copia os dados que acredita que o processador precisará, da memória RAM para o cachede memória. Assim, em vez de ter de buscar os dados na memória RAM, que é umcaminho lento, pois usa wait states, o processador lê a cópia dos dados localizada nocache de memória, que é um caminho bem mais rápido. A técnica do cache de memória foi introduzida nos PCs a partir do processador 386DX. Esse primeiro cache interno é também conhecido como cache de nível 1, ousimplesmente cache L1.O processo de funcionamento da memória cache consiste em:1. A CPU, ao requisitar uma instrução ou dado (durante a execução de um programa), procura,inicialmente, esta instrução ou dado na memória cache. Caso o valor desejado esteja armazenadona cache, será transferido com a velocidade compatível com a CPU (e esta não fica ociosaesperando).2. Se a instrução ou dado não estiver armazenada na cache, deverá, então, ser transferida damemória principal3. Tendo em vista a propriedade já mencionada, espera-se que a maior parte das requisições daCPU seja atendida pela memória cache e, com isso, se atinge o desempenho desejado.Quanto maior a capacidade de armazenamento da cache mais se ganha em rapidez edesempenho na execução de programas .Memória Principal Responsável pelo armazenamento do(s) programa(s) que está(ão) sendoexecutado(s) pela UCP em um certo instante, bem como do(s) dado(s) referenciado(s)pelo(s) programa(s) em execução. 16
  17. 17. A UCP é construída de modo a ser capaz de localizar e transferir (acessar) bits damemória principal (se não existir a memória cache).Para que um programa possa ser executado pela UCP, é necessário que ele sejapreviamente armazenado na memória principal. Em um computador quando usamos o termo “memória”, normalmente estamos nosreferindo a sua memória RAM. Se um programa que o usuário pretenda executar nãoestiver na memória RAM, então ele deve ser transferido de um sistema de memóriasecundário, como disco rígidos, unidades de CD-ROM e disquetes para a memória RAM. A RAM (Random Access Memory) é um tipo de circuito eletrônico de memória quepermite a leitura e a escrita de dados em seu interior. Só que ela é uma memória volátil,isto é, cortando-se sua alimentação elétrica, apagamos os dados que estavam nelaarmazenados. Para isto teremos trabalhando em conjunto a memória ROM. A ROM (Read Only Memory) é um circuito eletrônico de memória onde os seusdados não podem ser modificados, isto é, seu conteúdo é sempre o mesmo. Emcompensação, o conteúdo dessa memória não é perdido quando cortamos a sua fonte dealimentação. Quando ligamos o micro, o processador não sabe o que fazer; ele precisa serprogramado. O programa necessário para dar partida no micro é gravado em umamemória ROM, que está localizado na placa-mãe do computador. Assim, quando ligamoso micro, o processador lê e executa o programa que está localizado na memória ROM docomputador. Um programa (software), quando armazenado em ROM, recebe o nome defirmware. Dentro na memória ROM do micro, há basicamente três programas (firmware),são eles: BIOS (Basic Input/Output Sytem, Sistema básico de Entrada/Saída); POST (Power On Self Test, Autoteste ao Ligar); Setup (configuração). Veremos com mais detalhes na próxima apostila, quando estudarmos astecnologias para a construção de circuitos de memória ROM e RAM.Memória Secundária Como a memória principal serve para armazenar obrigatoriamente um programa aser executado e, tendo uma capacidade naturalmente limitada, acarreta um problemapara a guarda e recuperação de informações. O problema reside principalmente nalimitação de capacidade da memória principal. Para resolver esse problema, desenvolveu-se outra forma de armazenamento, demaior capacidade, menor custo e total permanência para as informações. Entre os elementos que podem constituir a memória secundária, tambémconhecida como memória de massa, os mais conhecidos são: fitas magnéticas, discos,disquetes e cds. 17
  18. 18. XLVII. Unidade Central de Processamento – UCP (Central Processing Unit – CPU) :XLVIII. Tem por finalidade o controle de todas as funções do sistema (incluindo osdemais componentes), bem como a execução efetiva das operações matemáticas elógicas sobre os dados. É o processador (responsável pela atividade-fim dosistema) e o controlador dos demais componentes.XLIX.Unidade de Entrada e Saída – E/S: Também conhecido como dispositivos de I/O(input/output). Na entrada é realizada a conversão das informações a serem introduzidaspelo computador, da forma inteligível ao ser humano para forma binária, própria damáquina. E na saída são apresentados os resultados do processamento ao operadorpelos dispositivos de saída, havendo conversão no sentido inverso - binária para a formavisual.Exemplos de equipamentos de E/S: - leitora de cartão: entrada - impressora: saída - terminal de vídeo: saída - teclado: entrada - disquete: entrada/saída - etcOutros componentes do computador:Placa-Mãe e seus Componentes A Placa Mãe (Mother Board) é uma grande placa que fica dentro do gabinete queabriga em si várias outras placas e os principais componentes internos do computador.Na placa-mãe é que o processador, memória RAM, placa de vídeo e todos os demaiscomponentes do micro são conectados. O que pouca gente sabe é que a placa-mãe influência diretamente no desempenhodo micro. O principal componente da placa-mãe é o chipset, o conjunto de circuitos de apoiopresentes na placa-mãe. O chipset é que definirá as principais características da placa-mãe, como o tipo de memória RAM que a placa aceita, além de influenciar nodesempenho do micro. A placa-mãe determina quais os componentes poderão ser usados no micro (econseqüentemente as possibilidades de upgrade) e influencia diretamente naperformance geral do equipamento. Cada processador precisa de uma placa mãe desenvolvida especialmente para ele,pois, devido a diferenças de arquitetura, os processadores possuem "necessidades"diferentes. Cada processador possui um número diferente de contatos ou terminais, operausando uma voltagem diferente e precisa de um conjunto de circuitos de apoiodesenvolvidos especialmente para ele. O próprio encaixe do processador muda de famíliapara família. Você jamais poderá instalar um Athlon numa placa mãe para Pentium III, porexemplo. Mesmo placas-mãe com características iguais ( por exemplo, com o mesmo chipset) podem apresentar desempenhos diferentes. Aliás, até mesmo duas placas-mãeabsolutamente iguais podem apresentar pequenas variações em seu desempenho. 18
  19. 19. Assim como os demais componentes do micro, placas-mãe também tem marca. As maisconhecidas são Abit, Asus, Soyo, Fic, PCChip, MSI, Gigabyte, A-trend, Chaintech, etc.Entretanto, muitos chamam a placa-mãe pela marca do chipset. Exemplo: placa-mãe comchipset da SIS chama-se “placa-mãe SIS”. É importante lembrar que dentre os fabricantesde chipset existentes, somente a Intel fabrica placas-mãe e atualmente a VIA tambémestá começando a fabricar placas-mãe.Principais funções: Acomodar o Microprocessador Acomodar as Memórias Acomodar as Placas de Expansão Conexão de Dispositivos de Armazenamento Conexão de Dispositivos de Entrada/Saída e etc.Placas AT e ATX Existem alguns formatos de placas-mãe no mercado, porém o que vamos estudar serão osformatos AT e ATX. O formato tradicional das placas-mãe chama-se AT e foi introduzido nos primeiros PCs.Inicialmente as placas AT possuíam 30cm de largura por 33,75 de comprimento. Com adiminuição do tamanho dos circuitos necessários para se construir placas-mãe, os fabricantespassaram a usar um formato AT reduzido em suas dimensões, chamado Mini-AT. Porém, as placas AT, apresentavam problemas tais como: A posição do processador dificultava a inserção de placas nos slots; Pouco cuidado com o gerenciamento térmico; A fonte de alimentação não trazia tensões de 3,3V; Os soquetes para os módulos de memória ficavam “espremidos” ao lado da fonte de alimentação, dificultando a instalação dos módulos de memória; Não obedecia completamente à padronização de gerenciamento de consumo elétrico avançado; etc.AT - Advanced Tecnology, como era chamado o 286 lançado pela IBM em 84 (na época faziasentido) Hoje é mais usado para se referir a gabinetes que não usam fonte ATX. A Intel liderou a indústria de placas-mãe na adoção de dois novos padrões de placas-mãe:ATX, para substituir o AT, e LPX, para substituir o NLX. As placas ATX possui as seguintes características: A posição do processador não dificulta a inserção de placas nos slots; Nenhuma placa dificulta a troca do processador no caso de um upgrade; Os soquetes para módulos de memória estão em uma posição que facilita a inserção ou remoção de módulos de memória; O novo layout melhora a circulação de ar e a dissipação térmica; Uma nova fonte de alimentação com tensão de 3,3 V e a função de desligamento por software foram incluídas; Em geral, as placas-mãe ATX utilizam o barramento USB (que veremos, quando estudarmos as portas de comunicação); Etc.ATX – O padrão de design para as placas e gabinetes modernos, prevê medidas definidas paraas placas mães, gabinetes e modificações na fonte de alimentação. Atualmente, quase todos osgabinetes e fontes vendidos são ATX. Uma placa mãe não pode ser instalada em um gabinete ATantigo. Lembrando que cada formato de placa-mãe necessita de um gabinete apropriado paraaquele formato. 19
  20. 20. Componentes Básicos da Placa-MãeSlot – Através dos slots é capaz de instalar placas periféricas. Os slots são os conectores das placas.Baterias – As informações de configuração do micro são armazenadas em uma pequenamemória, chamada memória de configuração. Como esta é uma memória RAM ( pois permitem que os dados sejam lidos e escritos ),assim como a RAM do micro, normalmente chamamos de memória CMOS ( ComplementaryMetal Oxide Semicondutor, Semicondutor de Óxido Metálico Complementar ), que é suatecnologia de construção, para diferenciarmos da memória RAM do micro. Como é uma memória RAM, seus dados são apagados quando o micro é desligado. Paraque isso não ocorra, há uma pequena bateria na placa-mãe que alimenta a memória deconfiguração, fazendo com que esta não se perca. A bateria é responsável também por manteralimentado o circuito de relógio de tempo real, que indica a data e hora, quando o micro édesligado. A função da bateria é manter as configurações do SETUP quando o computador estádesligado. Existem vários modelos de bateria com diversos tipos de materiais utilizados. A bateria pode ser construída com as seguintes tecnologias: Níquel-cádmio; Lítio; NVRAMNíquel-cádmio É recarregável. Se o estado de sua carga estiver abaixo do especificado, éautomaticamente recarregada. Com tempo pode perder sua carga. Por esse motivo, os micros com esse tipo de bateriadeve ser ligados pelo menos uma vez por mês. É comum haver problemas de vazamento por causa do calor. O ácido da bateria podecorroer a placa-mãe.Lítio Não é recarregável; dura, em média, dois anos. Não vaza. É do mesmo tipo utilizado porrelógios de pulso.NVRAM É um pacote que contém uma bateria de lítio com vida útil de dez anos e o circuito derelógio de tempo real. Pode ser trocada facilmente, em geral, é presa à placa-mãe através de umsoquete especial. No caso da bateria de lítio, ela presa por uma presilha superior.BIOS Bios significa "Basic Input Output System", ou "sistema básico de entrada e saída". Aprimeira camada de software do sistema, responsável por “dar a partida” no micro. O BIOS ficaarmazenado em um chip na placa mãe. Um computador é composto de hardware e software. O hardware é toda a parte física domicro: placa mãe, processador, memórias, disco rígido, etc. Enquanto que o software é a partelógica que coordena o seu funcionamento. O Bios é justamente a primeira camada de software dosistema, que fica gravada em um pequeno chip na placa mãe, e tem a função de "dar a partida",reconhecendo os dispositivos instalados no micro e realizando o boot. Mesmo depois docarregamento do sistema operacional, o Bios continua provendo muitas informações e executandotarefas indispensáveis para o funcionamento do sistema.SETUP 20
  21. 21. Cada Micro apresenta características particulares, como, por exemplo, o tipo de memóriaque está instalado e a quantidade de periféricos “extras”. Por esse motivo, é necessário informarao chipset, ao processador e ao sistema operacional qual a configuração do micro. Isso incluidesde o tipo de unidade de disquete instalada até mesmo a quantidade de wait states que seráutilizada. Essa configuração é feita através de um programa chamada Setup. A velocidade de operação das memórias, o modo de funcionamento dos discos rígidos, eem muitos casos até mesmo a velocidade do processador, são configurados através do Setup.Resumindo:BIOS: Ensina ao processador como lidar com o micro e seus circuitos básicos, como vídeo emmodo texto e o acesso à unidade de disquete, entre outras coisas.Setup: Programa de configuração.CMOS significa "Complementary Metal Oxide Semicondutor". Uma pequena área de memóriavolátil, alimentado por uma bateria, usado para gravar as configurações do Setup da placa mãe. A função do CMOS é armazenar os dados do setup para que estes não sejam perdidosquando desligamos a máquina. O CMOS é volátil, ou seja: seus valores são perdidos quando ele deixa de ser carregadoeletricamente. Justamente por isso, é usada na placa mãe uma pequena bateria que se destinaalimentar o CMOS. Claro que esta bateria não dura para sempre, como vimos anteriormente, demodo que periodicamente, dependendo do tipo de bateria que estaremos usando, (a cada 2 ou 3anos) temos que troca-la por uma nova Quando estudarmos dispositivos de memória, iremos novamente tratar da Bios e do Setup.Chipset - Conjunto de circuitos integrados de apoio embutido na placa-mãe. É o principalcomponente da placa-mãe, formado geralmente por dois chips, contém os controladores deacesso à memória, controladores do barramento IDE, AGP e ISA, e vários outros componentesessenciais. Todas as características da placa-mãe são definidas de acordo com o chipset, o tipo deequipamento que a placa-mãe suporta e a compatibilidade entre os periféricos. Alguns chipsetsatuais trazem também vídeo e até mesmo memória cache (como num projeto da micron)embutidos. Apesar de existir uma infinidade de fabricantes de placas-mãe no mercado, há somentealguns poucos fabricantes de chipsets. Os mais conhecidos são Intel, VIA, SiS ( Silicon IntegratedSystem ). O desempenho de uma placa-mãe está intimamente relacionado ao chipset utilizado.Em geral ( não é regra ) as placas-mãe têm dois circuitos: Ponte Norte e outro chamado PonteSul. Na Ponte Norte está: Controlador de sistema, é um circuito mais importante do chipset e odesempenho da placa está ligado a ele. Integrado ao controlador de sistemas estão o controladorde memória, barramento local PCI, barramento local AGP e, no caso do uso dos chipsets maisantigos, controlador de memória cache L2. Atualmente, a Ponte Norte precisa de ser dotada deum dissipador de calor. Em alguns casos, possui uma pequena ventoinha. Na Ponte Sul está: Controlador de periféricos, esse circuito tem uma importante função defazer o interfaceamento com os periféricos básicos integrados à placa-mãe. No controlador deperiféricos possui integrados o controlador de interrupções, relógio de tempo real, o controlador deDMA ( entrada/saída sem a utilização do processador ) e a memória de configuração. Na pontesultambém estão o controlador de teclado, controlador de unidades de disquetes, portas seriais eparalelas, etc. 21
  22. 22. Os chipsets mais antigos possuem ainda um circuito chamado de Buffer de Dados. Essecircuito serve para controlar a transferência de dados entre a memória RAM e o processador. Chipsets: modelos e recursos Depois do processador principal, o componente mais “inteligente” do micro, que executa omaior número de funções é o chipset. Ele comanda toda a comunicação entre o processador e osdemais componentes, assim como entre os próprios componentes, como a placa de vídeo e o HD,através dos canais de DMA, por exemplo. O chipset é o principal componente da placa-mãe,existem diferentes tipos de chipsets, tanto os que já são história, quanto os que estão em usoatualmente. Nos primeiros PCs, os circuitos controladores da placa mãe, ficavam espalhados emdiversos pontos da placa. Alguém teve então idéia de juntar todos estes circuitos em algunspoucos chips. Isto traz diversas vantagens. A primeira, é logicamente o preço, pois ao produziruma quantidade menor de componentes, os custos caem bastante. Mas, a principal vantagem, éque como os componentes estão próximos, é possível que a placa mãe suporte trabalhar afreqüências mais altas, pois o sinal elétrico demorará muito menos tempo para ir de umcomponente ao outro. Distâncias menores também ajudam a atenuar outros problemas, como interferências efacilitar o trabalho dos projetistas. Depois do processador, os maiores chips que você vai encontrar na placa mãe sãojustamente o chipset Os recursos que serão suportados pelo PC, assim como a compatibilidade ou não comnovas tecnologias, são determinados pelo chipset. Assim, apesar de termos um processador que suporta o uso de até 4 Gigabytes dememória, ficamos limitados à quantidade suportada pelo chipset. Praticamente todos os recursossuportados pelo micro, incluindo o suporte a recursos, processadores e tipos de memória RAMque poderão ser utilizados, compatibilidade com periféricos, etc. são determinados pelo chipset.Especialistas declaram que o chipset é o componente mais importante do micro, mais importanteinclusive que o próprio processador. Os principais componentes dos chipsets atuais são: Controlador de sistema: É o circuito mais importante do chipset. Dentro do controladorde sistema, temos o controlador de memória RAM, que define o máximo de memória do micro e atecnologia suportada, o controlador de memória cache, que define o limite de memória RAM a seracessada usando a memória cache e nas placas modernas com o barramento AGP, o mesmo éligado diretamente ao controlador de sistemas. O controlador de memória do chipset também define os tipos de memória RAM que omicro pode acessar – ou seja, não adianta instalar um tipo de memória em um micro cujo chipsetnão reconheça esse tipo de memória. Há chipsets mais rápidos do que os outros, pois conseguem acessar a memória RAM maisrapidamente, utilizando menos pulsos de clock. Controlador de Periféricos: Várias funções da placa-mãe estão sob responsabilidadesdeste controlador. Podemos citar: os barramentos, o controlador de IRQ, o controlador de DMA* ealgumas placas-mãe o controlador de teclados*. Os periféricos integrados à placa-mãe possuemcontrolador próprio, porém estão ligados ao barramento.*DMA: Direct Memory Access. Forma de controle de entradas e Saídas, sem a utilizaçãoconstante do Microprocessador. Exemplo: Placa de vídeo e o HD*Controlador do Teclado: Controla a comunicação com o teclado. Este é mais um doscomponentes que antigamente formavam chips separados, mas que atualmente são embutidos nochipset. Buffer de Dados: Este circuito controla a transferência de dados entre a memória RAM eo microprocessador. Nos chipsets modernos, este controle é realizado pelo controlador desistemas. 22
  23. 23. Entre as diversas características do chipset, é sua função definir : O máximo de memória RAM que o chipset é capaz de acessar. O máximo de memória cache que o chipset é capaz de acessar, no caso de chipset para placas-mãe com cache L2 externo. O máximo de memória RAM que o chipset é capaz de acessar utilizando a memória cache, no caso de chipset para placas-mãe com cache L2 externo. Tipos de tecnologia de memória RAM que o chipset é capaz de acessar. Tipos de memória cache que o chipset é capaz de reconhecer, no caso de chipset para placas-mãe com cache L2 externo. Freqüência de operação máxima do chipset. Capacidade ou não de multiprocessamento. Tipos de barramentos que o chipset é capaz de acessar. Outras características de entrada/saída ( I/O ), como os padrões de disco rígido. Tudo isso significa que quem define as capacidades de uma placa-mãe é o chipset. Sequisermos saber o quanto de memória uma placa-mãe suporta, os tipos de memória que umaplaca-mãe aceita, em qual modo o barramento AGP trabalha ou quais novas tecnologias de discorígido a placa-mãe aceita, basta ler as especificações técnicas do chipset. Em programas de identificação de placa-mãe, tais como o Ctbios ou o Hwinfo( disponíveis na internet ), basta saber o chipset da placa-mãe e consultar nos sites do fabricantesqual as tecnologias suportadas por aquele determinado chipset. L. Na Placa Mãe de um computador que estarão os Slots, que servem para agregaroutras placas que também fazem parte do funcionamento interno do computador.Outras placas e seus funcionamentosPlaca de Vídeo – A Placa de Vídeo é responsável por transmitir os sinais e convertê-los emimagem para que possa ser visualizada no Monitor de vídeo. Sua função então é fornecer aoMonitor a imagem. 23
  24. 24. Placa de Som – A Placa de som, que geralmente faz parte de um Kit Multimídia ( Kit Multimídia éum pacote que contém: Drive de CD, Caixas de som e a Placa de som ), possibilita a execução desom no computador. É responsável pela saída e Entrada de Som no computador. Tudo o que éligado a som, passa por esta placa.Placa de Rede – Quando você ver algum computador ligado a outro em uma empresa, saiba queisto é uma rede. As redes são várias máquinas interligadas para que todas elas tenham,geralmente, o mesmo conteúdo. Muito utilizado em grandes empresas esse recurso de rede; esomente através desta placa, isto é possível. Ela tem a finalidade de interligar um computador aoutro, e assim sucessivamente.Placa de Fax-Modem - O fax modem é uma placa que permite ao usuário comunicar-se com omundo através da INTERNET. O princípio de funcionamento da placa de fax é que ele faz comque o computador possa “conversar” com outro computador através da linha telefônica. É umdispositivo que conecta os computadores às linhas telefônicas. São imprescindíveis para o acessoa serviços de informação on-line. A palavra modem é formada dos termos Modular/Demodulador.Barramentos Como vimos anteriormente, são nos slots que agregamos as mais diversas placas comsuas respectivas funções. Dentro dos slots estão os barramentos, que são as vias decomunicação, ou seja, por onde os sinais elétricos irão transitar. Então poderíamos dizer que um barramento é uma via de comunicação. E em um micro,iremos encontrar vários tipos barramentos. A diferença principal entre os tipos de barramentos existentes será constatada navelocidade de transmissão e na quantidade de bits que poderá transitar em um barramento. O principal barramento do micro é o barramento local, a via de comunicação que conecta oprocessador aos circuitos primordiais da placa-mãe. O barramento local é o mais rápido, pois os circuitos se comunicarão com o processadorem seu desempenho máximo. Entretanto, o barramento local não é padronizado: cadaprocessador deverá utilizar o seu próprio modelo, de acordo com suas características. Por essemotivo que cada processador necessita de um modelo de placa-mãe diferente. Para que uma simples placa de vídeo ou um disco rígido possam ser utilizados emqualquer micro, independentemente do processador instalado ( modelo de barramento localempregado ), utilizamos diversos modelos de barramentos de expansão. Dentre eles, o ISA, EISA,VLB, PCI, AGP, etc. Todos os modelos de barramentos são disponibilizados na placa-mãe domicro, através de conectores, chamados SLOTS. O maior problema em relação aos barramentos de expansão é a velocidade. Embora amaioria dos periféricos utilizados no micro seja lenta, há basicamente três classes de periféricosbastante prejudicadas pela baixa velocidade: vídeo, discos rígidos e placas de rede. Os padrões de barramentos que iremos estudar será o ISA, MCA, EISA, VLBus, PCI eAGP.Padrão ISA Historicamente, o primeiro barramento de expansão a aparecer. Os dados são transmitidosem 8 ou 16 bits dependendo do tipo de placa adaptadora que está sendo utilizada. Suas origens remontam o PC XT e atualmente é uma limitação dos mais recentesprogramas, especialmente em multimídia, servidores de rede, etc. Necessidade dodesenvolvimento de novos projetos de barramento. Porém, este padrão ainda é viável para aconexão de placas de áudio, modems e outros dispositivos que não demandam grandes pré-requisitos de desempenho.Padrão MCA 24
  25. 25. O MCA, desenvolvido pela IBM e de pouca aceitação no mercado, apenas aceita placas domesmo padrão. O MCA serve apenas como referência histórica, já que era um tipo de barramentode uma arquitetura proprietária, nenhum outro fabricante poderia utilizá-la.Padrão EISA O slot EISA é muito parecido com o slot ISA, pois ambos têm o mesmo tamanho. No EISA,as linhas adicionais de dados, controles e endereços, que não existiam no ISA, foram colocadosentre os contatos convencionais, fazendo com que o slot EISA fosse compatível tanto cominterfaces ISA quanto EISA. Os slots são de 32 bits. O padrão EISA é uma modificação do ISA, podemos também conectar placas padrão ISApois a filosofia do EISA é justamente manter a compatibilidade e preservar investimentos emplacas já feitos. O EISA não se tornou tão popular, pois ainda apresentava problemas quandodesejávamos utilizar para interfaces que exigiam alto desempenho. Possui características como: barramento de dados de 32 bits. freqüência de operação de baixa. barramento de endereços de 32 bits.Padrão VLBUS (VESA Local Bus) A VESA (Vídeo Electronic Standards Association, Associação de Padrões Eletrônicos deVídeo ) é formada pelos fabricantes de placas de vídeo, a fim de definir padronizações. Essa associação era a maior interessada em que um padrão de barramento de expansãode alto desempenho fosse logo definido, pois era o cúmulo que um micro com alto poder deprocessamento, com um processador 486, ainda apresentasse no vídeo imagens na mesmavelocidade de um processador 286. Como nenhum fabricante havia decidido definir esse padrão, a própria associação resolveuprojetar o seu próprio modelo de barramento. O projeto teve aceitação imediata no mercado. Outros motivos também contribuíram para osucesso do padrão: era uma arquitetura aberta e manteve total compatibilidade com o barramentoISA. É uma extensão física do barramento ISA capaz de executar transferência de dados de 32bits, podendo ainda aceitar placas adaptadoras de 8 ou 16 bits ISA. Possui características como: barramento de dados igual ao do processador. freqüência de operação igual à freqüência do barramento local (comunicação entre o processador e os circuitos da placa-mãe). barramento de endereços de 32 bits. Desenvolvido principalmente para os processadores 486, o micro somente poderá ter nomáximo 3 placas Local Bus em seu microcomputador. O problema do VLBus era a sua dependência em relação ao processador, caso uma novageração de processadores fossem lançados (novo padrão de barramento local), o barramentoVLBus não estaria pronto para acompanhá-los.Padrão PCI (Peripheral Component Interconnect) A Intel resolveu criar o seu próprio padrão de barramento de periféricos, o PCI. Estesimplesmente “matou“ os barramentos EISA e VLB. O barramento ISA continua sendo utilizadopara manter compatibilidade com periféricos antigos e que sejam lentos, como a placa de som e aplaca de modem. Desenvolvido inicialmente pela Intel, os slots podem ser de 32 bits e/ou 64 bits e sóaceitam placas desenvolvidas para esse padrão, abolindo totalmente a dependência de slot ISA. 25
  26. 26. Permite as melhores taxas de transferência estando presente principalmente nos micros comchips Pentium. Ao contrário do VLBus, o barramento PCI não é conectado diretamente ao barramentolocal do micro. O PCI não se prende a nenhum tipo de processador específico. O que existe é uma interligação do barramento local com o PCI. Utiliza-se uma ponte(bridge) entre o barramento local e PCI. Uma ponte é um circuito capaz de converter o formato dedados (sinais) usados em um tipo de barramento para outro.Padrão AGP (Accelerated Graphics Port) A taxa de transferência típica do barramento PCI, não é alta o suficiente para as aplicaçõesmodernas, em especial animações 3D e videoconferência. O barramento AGP apareceu comouma grande salvação para o desempenho de placas de vídeo 3D, prejudicadas pela aaparentemente baixa taxa de transferência do barramento PCI. Para aumentar a velocidade do vídeo, a Intel liderou a indústria na criação de um novobarramento, o AGP, que permite que a placa de vídeo use a memória RAM do micro como umaextensão de sua memória de vídeo. Toda placa de vídeo tem uma memória, chamada memória de vídeo. Essa memória tem oconteúdo do que deve ser apresentado na tela. Para que o processador faça um desenho na tela,ele precisa escrever na memória de vídeo o que deseja que seja apresentado. O padrão AGP tem como vantagem o acesso direto do processador a memória RAM,teoricamente há um aumento do desempenho para a manipulação dos dados. Assim, o processador em vez de armazenar informações na memória de vídeo da placa devídeo, armazena as informações na memória RAM do micro. Com o uso da memória RAM como uma extensão de sua memória de vídeo, se estivermosutilizando uma placa de vídeo em um barramento AGP iremos ter o dobro do desempenho emcomparação com o barramento PCI.Overclock O Overclock é a técnica de se configurar qualquer tipo de componente eletrônico atrabalhar em um clock acima do especificado. Permite aumentar a freqüência do processador fazendo com que ele funcione maisrapidamente. Overclock é considerado uma técnica proibida por todos os fabricantes de componentes.Pois tecnicamente, o overclock diminui a vida útil dos componentes envolvidos e pode inclusivelevar à queima de componentes. O overclock do processador aumenta o desempenho do microentre 5% e 20%, dependendo do grau de overclock conseguido. Como não é um percentualelevado em termos de ganho e os riscos são elevados, o overclock não é aconselhável. Através dele, podemos fazer com que um Celeron A de 300 mhz trabalhe a 450 mhz, ouque um Pentium MMX de 200 mhz trabalhe a 249 mhz por exemplo. Isto é possível se osprocessadores “desconhecerem’ sua própria velocidade de operação, acatando as informaçõesfornecidas pela placa mãe.Problemas gerados pelo Overclock Quando você faz Overclock, obriga o processador a trabalhar a uma velocidade maior doque ele foi projetado, o efeito colateral disso é um maior aquecimento do processador, que poderáocasionar a sua queima. Overclock é uma questão de sorte, depende de cada processador individualmente. Mesmose termos dois processadores fabricados em um mesmo lote podem ter “reações” diferentes emrelação ao overclock (um pode suportar e o outro, não). O Overclock pode tanto funcionar quantonão funcionar, somente testando que se saberá. É um risco. 26
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