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Prof.: Roberto Franciscatto

Capítulo 3: Noções de Hardware

• Qualquer PC é composto pelos mesmos componentes básicos:

• Processador, memória, HD, placa-mãe, placa de vídeo emonitor

HARDWARE – COMPONENTES BÁSICOS

3 – Hardware – Componentes Básicos

monitor

• Aplica-se também a outros dispositivos como palmtops ecelulares

• Utilizam memória flash no lugar do HD

• Computadores se tornaram mais baratos com a chega das placas-mãe “on-board”

• É o cérebro do micro, encarregado de processar a maior parte das informações

• Processadores mais competitivos:• Intel e AMD

PROCESSADORES


• Intel e AMD

• O Processador é o componente mais complexo e frequentemente o mais caro

• A UCP tem duas seções:

• Unidade de Controle• Unidade Lógica e Aritmética

EXECUÇÃO DAS INSTRUÇÕES


• Unidade Lógica e Aritmética

• Um programa se caracteriza por:

• uma série de instruções que o computador deve executar

• as instruções, bem como os dados necessários sãoencaminhados a memória principal

• Para a seção de controle são trazidas uma a uma essasinstruções.

• Em seguida a análise de cada instrução, se for o caso de



• Em seguida a análise de cada instrução, se for o caso deutilização de dados, estes são buscados também namemória.

• E a instrução é processada na seção lógica e aritmética

• O resultado da instrução se é dado, volta à memória ou éencaminhado a um dispositivo de saída

Instrução

Comece a aceitar entrada apartir da unidade de fitas nº 2


Local de Execução

Seção de controle


partir da unidade de fitas nº 2

Se X é maior que Y, vá para opasso 46 do programa

Multiplique A por B earmazene o resultado em C

Seção aritmética e lógica(instrução lógica)

Seção aritmética e lógica(instrução lógica)

Funções da memória principal e da UCP

U

C

P

Seção Aritmética e Lógica

é executada

Seção Aritmética e Lógica

Recebe os dados da memória para processá-

los quando uma instrução aritmética ou lógica

é executada

Seção de Controle

Determina a execução e interpretação das Saída


PDetermina a execução e interpretação das

instruções e controla o fluxo de dados

Memória Principal

Usada para armazenar as instruções e os dados

que estão sendo processados.

Memória Auxiliar

Saída

Entrada

• Registradores são dispositivos que servem como endereçospara os operadores presentes em cada operação, além deoutros propósitos especiais.

Registradores


1 4 3 5 2 8 7

R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6

Exemplo:

1 - Transferir o conteúdo do registrador nº 3 para o registrador nº 2.

2 - Adicionar o conteúdo do registrador nº 4 ao conteúdo do registrador nº 1, armazenando o resultado no registrador nº 1.

3 - Subtrair o conteúdo do registrador nº 1 do conteúdo do registrador nº 6, armazenando o resultado no registrador nº 6.

Antes...

Registradores

1 4 3 5 2 8 7

R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6

Depois...


Depois... 1 6 5 5 2 8 1

R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6

1 - Transferir o conteúdo do registrador nº 3 para o registrador nº 2.

2 - Adicionar o conteúdo do registrador nº 4 ao conteúdo do registrador nº 1, armazenando o resultado no registrador nº 1.

3 - Subtrair o conteúdo do registrador nº 1 do conteúdo do registrador nº 6, armazenando o resultado no registrador nº 6.

• CLOCK

• Clock é um circuito oscilador que tem a função de:

• sincronizar e ditar a medida de velocidade de

CLOCK


• sincronizar e ditar a medida de velocidade detransferência de dados entre duas partes essenciais deum processamento

• Clock = medida de frequencia com que as operaçõessão realizadas (ciclos por segundo)

• CLOCK

• Existe portanto duas questões importantes:

• Existe a frequencia própria de um microprocessador

CLOCK


• Existe a frequencia própria de um microprocessador(operações internas a ele)

• Frequencia do computador a ele associado(basicamente ciclos CPU – memória RAM)

• CLOCK

• O Clock é expresso em termos de frequencia, isto é,ciclos na unidade de tempo.

CLOCK


• A unidade básica de frequência é o Hertz sendo que 1Hzequivale a um ciclo (pulso) por segundo.

• Os fabricantes costumam apresentar seus equipamentos,destacando a velocidade do seu clock, na verdade o clockdo seu processador.

• CLOCK

• Vale considerar que a velocidade exposta na venda deprodutos (ex. Processador com 2.6 GHz) equivale afrequencias atingidas no interior do chip.

CLOCK


frequencias atingidas no interior do chip.

• Dizem, portanto, respeito ao processamento interno doprocessador e não a frequência (clock) na relação CPU –memória do computador

• Processadores Core i3, i5 e i7

• Core i3

• Traz dois núcleos de processamento

Informação Extra


• Traz dois núcleos de processamento

• Hyper-Threading (realização de mais tarefas)

• Memória cache 4MB L3

• Suporte a RAM DDR3 de até 1333 MHz

• Substitui o Core2Duo

• Dois modelos (i3-530 e i3-540)

• Valor inicial R$ 315.


• Core i5

• Está no nível intermediário

Informação Extra


• Está no nível intermediário

• Possuem 8MB de memória cache L3

• Turbo Boost

• Aumentar a velocidade do processadorautomaticamente

• trabalha 100% do tempo verificando frequência,voltagem e temperatura do processador

• Melhor desempenho

Informação Extra



• Core i7

• Para níveis elevados de aplicações

Informação Extra


• Todos os modelos desta categoria possuem 4 núcleosde processamento

• Memória cache L3 de 8MB

• Turbo boost

• Hyper-Threading

• Preço (inicial R$ 740,00 à R$ 1650,00)

• Fatores a serem considerados:• Quantidade de núcleos, velocidade deles e quantidade de memória cache

• Esses três elementos são a base para o poder de

PROCESSADORES


• Esses três elementos são a base para o poder de processamento

• Resumidamente, um bom processador...

• Deve ser rápido

• Ter vários núcleos para dividir as tarefas

• Boa quantidade de memória cache, para manter mais dados processados

• A memória RAM, é usada pelo processador para

• armazenar os arquivos e programas que estão sendo executados, como uma espécie de mesa de trabalho

• A quantidade de memória RAM disponível tem um

MEMÓRIA


• A quantidade de memória RAM disponível tem um grande efeito sobre o desempenho

• já que sem memória RAM suficiente o sistema passa a usar memória swap, que é muito mais lenta.

• A memória RAM é volátil

• Os chips de memória são vendidos na forma de pentes de memória

• Existem vários pentes de várias capacidades

• Algo a considerar ao incluir mais memória RAM no computador é velocidade em que ela trabalha

• Os pentes de memória são muito mais baratos que o

MEMÓRIA


• Os pentes de memória são muito mais baratos que o processador

• Transistor e capacitores

• Ao carregar um programa...

• ele é lido no HD (ou outra mídia de armazenamento)• é transferido para a memória RAM

SOBRE A MEMÓRIA RAM


• é transferido para a memória RAM• para só então ser executado pelo processador

• A memória RAM oferece...

• tempos de acesso brutalmente mais baixos que o HD• e trabalha com taxas de transferência muito mais altas



• e trabalha com taxas de transferência muito mais altas

• A única forma de evitar repetir o demorado processo de booté:

• manter a memória RAM ativa,



• manter a memória RAM ativa,• ou salvar seu conteúdo no HD, recuperando-o no próximoboot.

•Essas são as estratégias usadas pelas opções de suspendere hibernar, disponíveis tanto no Windows quanto em váriasdistribuições Linux.

• Ao hibernar, o conteúdo da memória RAM é copiado parauma área reservada do HD e o micro é desligado.

• Ao ligar novamente, o conteúdo da memória é restaurado e



• Ao ligar novamente, o conteúdo da memória é restaurado etemos o sistema de volta, sem precisar passar pelo processonormal de boot.

•O problema da hibernação é que a restauração demora muitomais tempo, já que é necessário ler 512 MB, 1 GB ou mesmo 4GB de dados (equivalentes à quantidade de memória RAMinstalada) a partir do HD, o que muitas vezes demora mais doque um boot completo.

• Na maioria das situações...

• ter uma quantidade suficiente de memória RAM instaladaé mais importante que o desempenho do processador,



é mais importante que o desempenho do processador,

• pois sem memória RAM suficiente o sistema passa autilizar memória swap, que é absurdamente mais lenta.

• Enquanto uma sequência de...

• 4 leituras em um módulo de memória DDR2-800 demoracerca de 35 bilionésimos de segundo...



cerca de 35 bilionésimos de segundo...

• um acesso a um setor qualquer do HD demora pelomenos 10 milésimos.

•A taxa de transferência nominal do mesmo módulo dememória é de 6.4 GB/s, enquanto mesmo um HD rápido,de 7200 RPM tem dificuldades para superar a marca de 60MB/s, mesmo lendo setores seqüenciais.

• Ou seja, a memória RAM possui nesse caso um tempo deacesso quase 300.000 vezes menor e uma taxa detransferência contínua mais de 100 vezes maior que o HD.



• Se lembrarmos que a memória RAM já é muito mais lenta queo processador (justamente por isso temos os caches L1 e L2),fica fácil perceber o quanto o uso de memória swap por falta dememória RAM física pode prejudicar o desempenho dosistema.

• Programas em memória ROM:

• BIOS• Gerencia entradas e saídas

PROGRAMAS EM MEMÓRIA ROM


• Gerencia entradas e saídas• Transfere o SO• Verifica o hardware

• POST• Testa a ligação• Verifica a memória RAM

• SETUP• Configura o equipamento

• Dispositivo de armazenamento secundário

• Diferentes tamanhos

• Diferentes tipos

HD


• Diferentes tipos

• Os dados apagados na formatação lógica, na verdade podem ser recuperados (ao menos alguns :)

• Tamanho fabricado é diferente do tamanho ofertado

• O que muda com relação ao tipo do HD?

• Disco Rígido, cujo nome em inglês é Hard Disk (HD)

• Fisicamente, os HDs são constituídos por discos. Estes sãodivididos em trilhas e estas são formadas por setores.

HD


divididos em trilhas e estas são formadas por setores.

• A velocidade de acesso às informações dos discos dependemda velocidade em que estes giram.

• Os padrões mais comuns são:

• de 5.400 rpm (rotações por minuto), 7.200 rpm e 10.000rpm.

• Para serem usados pelo computador, os HDs precisam deuma interface de controle.

• As existentes são:

HD


• As existentes são:

• IDE (Intergrated Drive Electronics)

• SCSI (Small Computer System Interface) e

• SATA (Serial ATA).

HD


• Pratos e Motor

• Os pratos são os discos onde os dados sãoarmazenados.

HD


armazenados.

• Eles são feitos de alumínio (ou de um tipo de cristal)recoberto por um material magnético e por uma camada dematerial protetor.

• HDs com grande capacidade contam com mais de umprato, um sobre o outro. Eles ficam posicionados sob ummotor responsável por fazê-los girar.

• Cabeça e Braço

• Os HDs contam com um dispositivo muito pequenochamado cabeça (ou cabeçote) de leitura e gravação.

HD


chamado cabeça (ou cabeçote) de leitura e gravação.

• Trata-se de um item de tamanho reduzido que contémuma bobina que utiliza impulsos magnéticos paramanipular as moléculas da superfície do disco, e assimgravar dados.

• Esse item é localizado na ponta de um dispositivodenominado braço, que tem a função de posicionar oscabeçotes sob a superfície dos pratos.

• Atuador

• O atuador é o responsável por mover o braço sob asuperfície dos pratos, e assim permitir que as cabeças

HD


superfície dos pratos, e assim permitir que as cabeçasfaçam o seu trabalho.

• Para que a movimentação ocorra, o atuador contém emseu interior uma bobina que é "induzida" por imãs.

• Gravação e Leitura dos Dados

• As trilhas são círculos que começamno centro do disco e vão até a sua

HD


no centro do disco e vão até a suaborda, como se estivesse um dentrodo outro.

• Essas trilhas são numeradas da borda para o centro.

• Cada trilha é dividida em trechos regulares chamadosde setor.

• Cada setor possui uma determinada capacidade dearmazenamento.

• Antigamente: HD’s em gavetas

• Gavetas USB

• onde o HD externo é visto pelo sistema da mesma forma que

ARMAZENAMENTO EXTERNO


• onde o HD externo é visto pelo sistema da mesma forma que um pendrive

• Popularização dos pen drives e cartões, possibilitou:

• SSD’s de grande capacidade

SSD’s HDD’s


• Um SSD é um "HD" que utiliza chips de memória Flash no lugar de discos magnéticos.

• Eles são projetados para substituírem diretamente o HD, sendo conectados a uma porta SATA ou IDE.

• Embora as taxas de transferência (na maioria dos modelos) seja comparável à de um HD modesto, os SSDs oferecem

SSD’s HDD’s


• tempos de acesso extremamente baixos

• o que melhora o desempenho consideravelmente em uma grande gama de aplicativos

• reduz bastante o tempo de boot

• Os SSDs oferecem também a vantagem de:

• consumirem muito menos eletricidade

SSD’s HDD’s


• serem mais resistentes mecanicamente (por não possuírem partes móveis)

• além de serem completamente silenciosos

• Desvantagem:• Custo elevado

SSD


• Também chamados de HD’s hibridos

• São HDs tradicionais, que incorporam chips de memória Flash, usados como um buffer de dados.

HDD’s


• Todos os HDs atuais incluem uma pequena quantidade de memória SDRAM (ou SRAM), usada como cache de disco.

• O cache é bastante rápido, mas é limitado por dois fatores:

• é muito pequeno (16 MB na maioria dos HDs atuais) e perde os dados armazenados quando o micro é desligado.

• Além dos ganhos de desempenho, sobretudo a potencial redução no tempo de boot

• o buffer permite que o HD fique mais tempo em modo de economia de energia, já que não é preciso

HDD’s


de economia de energia, já que não é preciso "acordar" o HD ao:

• salvar arquivos

• ou quando o sistema precisa atualizar arquivos de log, por exemplo, operações que podem ser realizadas no buffer.

• isso acaba tornando a tecnologia bastante interessante para os notebooks, onde o HD chega a representar um quarto do consumo elétrico total.

• Interliga todos os dispositivos do equipamento

• Para isso, a placa-mãe (ou, em inglês, motherboard) possuivários tipos de conectores.

PLACA-MÃE


vários tipos de conectores.

• O processador é instalado em seu socket

• O HD é ligado nas portas IDE ou SATA

• A placa de vídeo pode ser conectada nos slots AGP 8x ouPCI-Express 16x

• Outras placas (placa de som, placa de rede, etc) podem serencaixadas nos slots PCI ou, mais recentemente, em entradasPCI Express

PLACA-MÃE


• Ainda há o conector da fonte, os encaixes das memórias,entre outros.

PLACA-MÃE

Placa-Mãe


• Em A ficam os conectores para o mouse, para o teclado, para o áudio, etc.

• Em B, o slot onde o processador deve ser encaixado.

• Em C ficam os slots onde os pentes de memória são inseridos.

PLACA-MÃE


• Em C ficam os slots onde os pentes de memória são inseridos.

• D mostra um conector IDE.

• Em E é possível ser os conectores SATA.

• Por fim, F mostra os slots de expansão, com destaque para o slot PCI Express 16x (azul) para o encaixe da placa de vídeo.

• Outro exemplo...

PLACA-MÃE

Componentes Placa-Mãe


Componentes Placa-Mãe

• Item A – Processador

• Conforme o processador é a placa-mãe

• Item B - Memória RAM

PLACA-MÃE


• Item B - Memória RAM

• No caso acima, tipo DDR

• Item C – Slots de Expansão

• Os mais comuns são:

• PCI (C1), AGP (C2), CNR (C3), PCI-E

• Item D – Plug de Alimentação

• Placa-mãe e fonte de alimentação devem ser do mesmo tipo

• Placa-mãe sozinha consegue alimentar:

PLACA-MÃE


• processador, memórias, maioria dos dispositivos encaixados nos slots

• pórem HD’s, unidades de CD e DVD, cooler, devem receber conectores individuais de energia

• Item E – Conectores IDE e Drives

• Item F – BIOS e Bateria

• Item G – Conectores de teclado, mouse, USB, impressora, etc

PLACA-MÃE


• Item G – Conectores de teclado, mouse, USB, impressora, etc

• Item H – Furos de encaixe

• Item I – Chipset

• O chipset é um chip responsável pelo controle de uma série de itens da placa-mãe, como acesso à memória, barramentos e outros.

• Em outras palavras...

• barramentos são padrões de comunicação utilizados emcomputadores para a interconexão dos mais variadosdispositivos.

BARRAMENTO


dispositivos.

• O barramento é uma via de tráfego interna, através da qualos sistemas transitam entre os diversos componentes docomputador.

• Também é chamado bus.

BARRAMENTO


• Também é chamado bus.

• Os microcomputadores tem três tipos de barramentos:

• o barramento de dados e o barramento de endereçosligam a CPU com memória

• o barramento de expansão liga CPU e memória com omundo exterior

• Chama-se slot um soquete projetado para receber placas deexpansão e conectá-las ao barramento de expansão dosistema.

• Principais barramentos dos PC’s:

BARRAMENTO


• Principais barramentos dos PC’s:

• ISA• AGP• PCI• PCI Express• AMR

• ISA

• É um padrão não mais utilizado, sendo encontradoapenas em computadores antigos.

BARRAMENTO


• Slots e placas grandes (conforme figura abaixo)

• PCI

• Surgiu no início de 1990 pelas mãos da Intel

• Principais características:

BARRAMENTO


• Principais características:

• Transferência de dados a 32 bits

• Clock de 33Mhz

• Transmissão de dados de até 132 MB por segundo

• Recurso BUS Mastering• Ler e Gravar dados direto na memória RAM

• Recurso ”Plug and Play”

• PCI

BARRAMENTO


• PCI EXPRESS

• Substitui os barramentos PCI e AGP

• Está disponível em vários segmentos:

BARRAMENTO


• Está disponível em vários segmentos:

• 1x, 2x, 4x, 8x, 16x...

• Quanto maior este número maior a taxa de transferência

BARRAMENTO

PCI - E


Slots PCI Express 16x (branco) e 1x (preto)

PCI - E

• O PCI Express 16x, por exemplo, é capaz de trabalhar comtaxa de transferência de cerca de 4 GB por segundo

• utilizado por placas de vídeo

BARRAMENTO


• O PCI Express 1x, mesmo sendo o mais "fraco", é capaz dealcançar uma taxa de transferência de cerca de 250 MB porsegundo, um valor suficiente para boa parte dos dispositivosmais simples.

• AGP

• Padrão AGP criado em 1996, serve exclusivamente aplacas de vídeo.

BARRAMENTO


• A primeira versão do AGP (chamada de AGP 1.0) trabalhaa 32 bits e tem clock de 66 MHz, o que equivale a uma taxade transferência de dados de até 266 MB por segundo,mas na verdade, pode chegar ao valor de 532 MB porsegundo.

• AGP

BARRAMENTO


• Barramentos AMR, CNR e ACR

• Os padrões

BARRAMENTO


• AMR (Audio Modem Riser),

• CNR (Communications and Network Riser)

• ACR (Advanced Communications Riser) sãodiferentes entre si, mas compartilham da idéia depermitir a conexão à placa-mãe de dispositivos cujocontrole é feito pelo processador do computador.

• Barramentos AMR, CNR e ACR

BARRAMENTO


• Cabe à placa de vídeo gerar tudo o que vai aparecer no monitor:

• Imagens de jogos e de aplicações, efeitos, etc.

PLACA DE VÍDEO


• É possível encontrar no mercado placas-mãe que possuem placas de vídeo onboard, isto é, o vídeo já vem integrado junto à placa-mãe.

• Placas on-board afetam o desempenho do computador, já que o processador passa a fazer o trabalho que é executado pelo chip gráfico em placas normais.

PLACA DE VÍDEO


normais.

• As placas de vídeo antigas usavam o slots PCI e AGP.

• Hoje, o padrão é a tecnologia PCI Express (PCI-E).

PLACA DE VÍDEO


• Transforma corrente alternada em contínua

• Uso de multímetro

• Cuidar sempre a tensão de Saída

FONTE DE ALIMENTAÇÃO


• Cuidar sempre a tensão de Saída

• Fonte de menor alimentação pode trazer alguns transtornos para seu computador e consequentemente para o utilizador

• Alguns programas podem ajudar

• Linux (Ksensors)

FONTE DE ALIMENTAÇÃO


• Dissipam o calor gerado pelos componentes eletrônicos

• Fundamentais para manter a temperatura estável de diversos componentes

COOLER


diversos componentes

• O mau funcionamento pode:

• Queimar equipamentos como o processador

• Tipos de cooler

• Water cooler• Dissipador de calor• Pasta Térmica

• Caixa metálica vertical ou horizontal, que guarda todos os componentes do computador.

• No gabinete fica localizada a fonte de alimentação,

GABINETE


• No gabinete fica localizada a fonte de alimentação, que serve para converter corrente alternada em corrente contínua para alimentar os componentes do computador

• Assim, placa-mãe, os drives, o HD e o cooler devem ser ligados a fonte.

• As placas conectadas nos slots da placa-mãe recebem energia por ela, de modo que dificilmente precisam de um alimentador exclusivo.

GABINETE


• Gabinetes, fontes e placas-mãe precisam ser de um mesmo padrão, do contrário, acaba sendo praticamente impossível conectá-los.

• Diversos tipos e modelos

• Impressora Matricial

• Mecanismo de agulhas

IMPRESSORAS


• Utilizada na impressão de folhas de pagamento, lojas, transportadoras, etc.

• Utiliza como “refil” uma fita

• Vantagem:• custo da impressão

• Desvantagem:• preço inicial/velocidade de impressão

• Impressora Jato de Tinta

• Impressão é feita por centenas de gotas de tintas

• Liberadas por minúsculas aberturas nos cartuchos

IMPRESSORAS


• Liberadas por minúsculas aberturas nos cartuchos

• Esquema de cores CMYK• Ciano, Magenta, Yellow, Black

• Impressora a Laser

• Utilizam toner na impressão

• Coloridas ou preto

IMPRESSORAS


• Coloridas ou preto

• Vantagens:

• Boa qualidade• Rapidez na impressão• Baixo custo• Pouco barulho

IMPRESSORAS


• Outros tipos de impressoras

• Impressoras de cera térmica

• Plotters

IMPRESSORAS


• Plotters

ESQUEMA BÁSICO DO HARDWARE

Sistema Central


Periféricos

Sistema Central

CPU

Memória

PERIFÉRICOS

• Comunicação entre o computador e o mundo exterior:

• Unidades de Entrada


PERIFÉRICOS

• Comunicação entre o computador e o mundo exterior:

• Unidades de Saída


• Convertem sinais em dados utilizáveis pelo computador:

• Teclado

DISPOSITIVOS DE ENTRADA


• Teclado• Mesa Digitalizadora• Tela sensível ao toque• Caneta Luminosa• Joystick• Mouse

• Dispositivos de saída convertem sinais digitais armazenados internamente para formas úteis externamente;

• A informação pode sair do sistema em diferentes

DISPOSITIVOS DE SAÍDA


• A informação pode sair do sistema em diferentes formas básicas e suas combinações:

• Texto• Imagem• Som• Sinais Digitais ou Analógicos

• Existe atualmente no mercado uma grande diversidade de dispositivos de entrada, exemplo:

• Teclado• Caneta Luminosa

DISPOSITIVOS DE ENTRADA


• Caneta Luminosa• Identificação de elementos da tela

• Mouse - Mesa Digitalizadora• Joystick - Luva eletrônica• Scanner - Leitora de código de

• Mesa / Mão barras• Tridimensional - Câmeras Digitais• OCR

• Os mais variados tipos de dispositivos de saída:

• Monitores• Projetores Digitais• Plotters

DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA


• Plotters• Impressoras

• Matriciais• Jato de Tinta• Laser

• Monitores de Toque (Touchscreen)

• Identificação de componente

• Recuperação

SOFTWARES PARA HARDWARE


• Manutenção

• Análise

1. Quais itens de hardware devem ser avaliados ao comprar um computador?

DISCUSSÃO DO CONTEÚDO - HARDWARE

Discussão

2. 32 bits x 64 bits qual a arquitetura mais rápida?

3. Na sua opinião é possível arquiteturas de hardware voltados a mobilidade, com poder de processamento?

Dúvidas, sugestões ouquestionamentos

[email protected]

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