Introdução ao Computador Pessoal

Prof. Deivson de Freitas LimaJaboticabal – SP

2013

OBJETIVOS• Descrever um sistema de computador.• Identificar os nomes, as finalidades e as características de

gabinetes e fontes de alimentação.• Identificar os nomes, as finalidades e as características

dos componentes internos.• Identificar os nomes, as finalidades e as características de

portas e cabos.• Identificar os nomes, as finalidades e as características

dos dispositivos de entrada.• Identificar os nomes, as finalidades e as características

dos dispositivos de saída.• Descrever os recursos do sistema e suas finalidades.

Sistema de Computador“Um sistema de computador consiste em componentes

de hardware e software. Hardware é o equipamento físico, como gabinetes, unidades de armazenamento, teclados, monitores, cabos, caixas de som e impressoras. O termo software inclui o sistema operacional e os programas. O sistema operacional instrui o computador sobre como operar. Essas operações podem incluir a identificação, o acesso e o processamento de informações. Programas ou aplicativos executam funções diferentes. Os programas variam muito, dependendo do tipo de informação que será acessada ou gerada. Por exemplo, as instruções para verificar o saldo de um talão de cheque são muito diferentes das instruções para simular um mundo de realidade virtual na Internet.”

CISCO NETWORK

Sistema Básico de Funcionamento

Gabinete do Computador

• Oferece proteção e suporte para os componentes internos do computador

• Seu tamanho e forma geralmente são determinados pela placa mãe

• Pode ser selecionado com maior espaço para acomodar mais periféricos, ou menor para otimização de espaço

• Em geral, deve ser durável, de fácil manutenção e com espaço suficiente para expansão

Gabinete do Computador• Contém a estrutura para suportar os componentes

internos e também possui uma carcaça para proteção adicional

• Geralmente, são feitos de plástico, aço e alumínio• O tamanho e o layout do gabinete é chamado de

formato (os formatos básicos são desktop e torre), podendo ser mais finos, de tamanho normal, e os de formato torre podem ser mini ou em tamanho normal

Gabinete de Computador• Além de fornecer proteção e suporte, oferecem um

ambiente projetado para manter os componentes internos frios.

• As ventoinhas (coolers) do gabinete são utilizadas para movimentar o ar que passa pelos componentes quentes, ele absorve o calor e o retira do gabinete, evitando que componentes superaqueçam

Gabinete do Computador

Fatores a serem considerados na escolha de um gabinete:• Tamanho da placa-mãe• A quantidades de locais de unidades internas e externas,

chamadas de baias• Espaço disponível

Além de fornecer proteção ao ambiente, os gabinetes ajudam a evitar danos provenientes de eletricidade estática. Os componentes internos do computador são aterrados por conexão com o gabinete.

OBSERVAÇÃO: É necessário selecionar um gabinete que corresponda às dimensões físicas da fonte de alimentação e da placa-mãe.

Escolhendo um gabinete• Tipo do modelo

– Computadores de Mesa ou Torre: determinados em função do tipo de placa-mãe

• Tamanho– Se o PC tiver muitos componentes, precisará de mais espaço para o fluxo de ar

• Espaço disponível– Computadores de mesa ocupam menos espaço, mas limitam a quantidade de

componentes extras• Fonte de energia

– Deve ser escolhida em função da placa-mãe utilizada• Aparência

– Não interfere em funcionamento, mas pode ser um atrativo• Exibição de status

– O que está acontecendo dentro do gabinete é muito importante. Assim, os indicadores LED, auxiliam no diagnóstico de problemas ou do status atual do computador (hibernação, por exemplo)

• Respiradouros– Deve ser levado em consideração principalmente em computadores com

vários componentes ou com componentes mais “potentes”

Fonte de AlimentaçãoAs fontes de alimentação têm a função de

converter a corrente alternada (AC – alternating current) que sai de uma tomada em corrente contítua (DC – direct current), exigida para todos os componentes internos ao computador

Fonte de Alimentação - ConectoresA maioria dos conectores atuais são polarizados (permitem apenas

uma forma de encaixe). Cada parte do conector possui um fio colorido com voltagem diferente que passa por ele. Conectores diferentes são usados para componentes específicos e em vários locais da placa mãe.

Fonte de Alimentação• Um conector Molex é um conector polarizado que costuma ser encaixado

em uma unidade óptica ou no disco rígido.• Um conector Berg é um conector polarizado que costuma ser encaixado

em uma unidade de disquete. Um conector Berg é menor que um conector Molex.

• Um conector fêmea de 20 ou 24 pinos é usado para conectar à placa-mãe. O conector fêmea de 24 pinos tem duas fileiras com 12 pinos cada uma e o conector fêmea de 20 pinos tem duas fileiras com 10 pinos cada uma.

• Um conector de alimentação auxiliar de 4 a 8 pinos tem duas fileiras de dois a quatro pinos e fornece energia para todas as áreas da placa-mãe. Esse conector tem a mesma forma que o conector de alimentação principal, mas é menor.

• As fontes de energia padrão mais antigas usavam dois conectores chamados P8 e P9 para encaixar na placa-mãe. P8 e P9 eram conectores não polarizados. Eles podiam ser instalados de forma reversa, podendo danificar a placa-mãe ou a fonte de energia. A instalação exigia que os conectores estivessem alinhados com os fios pretos juntos no meio.

Fonte de AlimentaçãoAT ATX ATX 12V

+12V Amarelo

Motores do disco rígido, coolers, dispositivos de resfriamento e slots de barramento

* * *

-12V AzulAlguns tipos de circuito de porta serial e de memória de somente leitura programável antiga

* * *

+3,3V LaranjaCPUs mais recentes, alguns tipos de memória do sistema e placas AGP

* *

+5V VermelhoPlaca-mãe, CPUs antigas e vários componentes da placa-mãe

* * *

-5V BrancoPlacas de barramento ISA e PROMs antigos * * *

0V Preto

Terra - Usada para concluir circuitos com outras voltagens

* * *

Voltagem Cor do fio UtilizaçãoForma da Fonte

Fonte de Alimentação

OBSERVAÇÃO: Se você tiver dificuldade no momento de inserir um conector, tente uma maneira diferente, ou verifique se não há pinos tortos ou objetos estranhos no caminho. Lembre-se que, se parecer difícil conectar qualquer cabo ou outra peça, algo está errado. Cabos, conectores e componentes foram projetados para encaixar juntos firmemente. Nunca force nenhum conector ou componente. Os conectores encaixados de forma incorreta danificarão o plugue e o conector. Aproveite para verificar se você está manipulando o hardware corretamente.

Lei da Eletricidade e de Ohm

Estas são as quatro unidades básicas de eletricidade:• Voltagem ou tensão (V)• Corrente (I)• Potência (P)• Resistência (R)

Voltagem, corrente, potência e resistência são termos elétricos que um técnico de computador deve saber.

Lei da Eletricidade e de Ohm• Voltagem é a medida da força necessária para movimentar os elétrons em

um circuito.• A voltagem é medida em volts (V). Uma fonte de alimentação de

computador geralmente produz várias tensões diferentes.• Corrente é a medida da quantidade de elétrons que passam por um

circuito. • A corrente é medida em amperes (A). As fontes de alimentação do

computador fornecem correntes diferentes para cada tensão de saída.• Potência é uma medida da pressão necessária para movimentar elétrons

por um circuito, chamado voltagem, multiplicada pelo número de elétrons que passam por esse circuito, chamado corrente. A medida é chamada watts (W). As fontes de alimentação do computador são mensuradas em watts.

• Resistência é a oposição ao fluxo de corrente em um circuito. A resistência é medida em ohms. A resistência mais baixa possibilita mais corrente e, portanto, mais potência para um circuito. Um fusível adequado terá baixa resistência ou uma medida de quase 0 ohms.

Lei da Eletricidade e de Ohm

Há uma equação básica que expressa como três dos termos estão relacionados uns aos outros. Ela indica que a voltagem é igual à corrente multiplicada pela resistência. Isso é conhecido como Lei de Ohm:

V = IREm um sistema elétrico, a potência (P) é igual à voltagem

multiplicada pela corrente.P = VI

Onde I = corrente elétrica (Ampéres – A); V = tensão/voltagem (Volts – V); R = Resistência (Ohms - Ω ) e P = Potência (Watts – W)

Em um circuito elétrico, o aumento da corrente ou da voltagem resultará em uma potência mais alta.

Lei da Eletricidade e de Ohm

Exercícios• Qual é a potência gasta por um periférico que

utiliza 5 V e corrente de 20 A?• Qual é a tensão (voltagem) de um dispositivo

cuja resistência seja de 10 Ω e a corrente de 27 A?

• Qual é a corrente de um circuito que possui potência de 100 W e tensão de 9 V? E se a tensão for aumentada para 12V?

Fonte de Alimentação

Geralmente, os computadores usam fontes de energia que variam de 200 W a 500 W. Entretanto, alguns computadores podem precisar de fontes de energia de 500 W a 800 W. Ao construir um computador, selecione uma fonte de alimentação com potência em watts suficiente para alimentar todos os componentes. Obtenha as informações de potência em watts para os componentes na documentação do fabricante. Quando for decidir sobre uma fonte de alimentação, escolha uma que tenha energia mais do que suficiente para alimentar os componentes atuais.

CUIDADO: Não abra uma fonte de alimentação. Os capacitores localizados dentro de uma fonte de energia, mostrados na Figura 3, podem reter uma carga por longos períodos.

Fonte de Alimentação

Fabricantes em geral vendem suas fontes omitindo informações importantes, principalmente no que se refere a potência real das fontes, mostrando a potência combinada de suas fontes. Detalhe: a fonte nunca deve trabalhar acima de seus 90 % de capacidade máxima.

Para o cálculo correto de potência real, utiliza-se a seguinte fórmula:

12 V * i + 3,3 V ou 5 V * i (a que for maior)

Fonte de Alimentação

• A fonte abaixo possui 4 saídas de energia (+3,3V, +5V, +12V1 e +12V2), indicando possuir duas saídas de 12 Volts:

Fonte de AlimentaçãoPara o correto cálculo da potência, o cálculo se faz

da seguinte forma:3,3 * 10 = 33 W5 * 6 = 30 W12 * 9 = 108 W12 * 6 = 72 W

Neste caso, somamos as duas saídas de 12V e a maior entre 3,3 e 5V, não como os fabricantes fazem somando todas as saídas até mesmo as negativas!

Neste caso, temos: 33 + 108 + 72 = 213 WOu seja, a potência real desta fonte é de

aproximadamente 200 W e não os 250 da caixa do fabricante.

Fonte de Alimentação

Outra questão importante é a da eficiência, que se refere ainda a real capacidade de fornecimento de energia da fonte de alimentação. Há fontes no mercado que garantem um mínimo de 80 % de eficiência, sendo geralmente mais caras que fontes mais simples (a diferença chega a ser de mais de R$ 300,00). Fontes “xing-ling” geralmente chegam a um máximo de 65 % de eficiência.

Em termos práticos uma fonte de potência real de 250 W, “xing-ling” conseguiria fornecer no máximo 162,5 W. Veja:

200 W * 65%

Fonte de Alimentação

Para saber o quanto de fonte de alimentação seu computador precisa, existe o site extreme que permite que você insira a configuração completa do seu computador, calculando, ao final, um valor aproximado de consumo do seu computador. Segue o link:

http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp

Outros componentes• Identificar nomes, finalidades e características das placas-mãe.• Explicar nomes, finalidades e características das CPUs.• Identificar nomes, finalidades e características dos sistemas de

resfriamento. • Identificar nomes, finalidades e características das memórias

ROM e RAM.• Identificar nomes, finalidades e características dos adaptadores.• Identificar nomes, finalidades e características das unidades de

armazenamento.• Identificar nomes, finalidades e características dos cabos

internos.

Placa-mãe A placa-mãe é a principal placa de circuito impresso e contém os barramentos ou passagens elétricas encontrados em um computador. Esses barramentos permitem que os dados percorram os vários componentes que formam um computador. Tem como função:• Acomodar a CPU (Central Processing Unit), a RAM, slots

de expansão, o dissipador de calor/ventoinha, o chip da BIOS (SETUP e POST), o chipset e o circuito impresso que interconecta todos os componentes, além de outros soquetes e conectores internos e externos

Placa-mãe

Placa-mãe

• Um conjunto importante de componentes na placa-mãe é o chipset. O chipset é composto por vários circuitos integrados conectados à placa-mãe que controlam como o hardware do sistema interage com a CPU e a placa-mãe. A CPU é instalada em um slot ou soquete na placa-mãe. O soquete na placa-mãe determina o tipo de CPU que pode ser instalada.

• O chipset de uma placa-mãe permite que a CPU se comunique e interaja com os outros componentes do computador e, também, que troque dados com a memória do sistema, ou RAM, as unidades de disco rígido, as placas de vídeo e outros dispositivos de saída. O chipset estabelece a quantidade de memória que pode ser adicionada a uma placa-mãe. Ele também determina o tipo de conectores da placa-mãe.

Placa-mãe• A maioria dos chipsets é dividida em dois componentes

distintos: Northbridge e Southbridge. A função de cada componente varia de fabricante para fabricante, mas, em geral, o Northbridge controla o acesso à RAM, à placa de vídeo e as velocidades em que a CPU pode se comunicar com elas. Às vezes, a placa de vídeo é integrada no Northbridge. Na maioria dos casos, o Southbridge possibilita a comunicação da CPU com os discos rígidos, a placa de som, as portas USB e as outras portas de E/S.

Placa-mãe• O diâmetro total das placas é relativo ao tamanho e à forma da placa.

Também descreve o layout físico dos diferentes componentes e dispositivos presentes na placa. Disponíveis no formato AT e BabyAT, ATX, Mini ATX, Micro ATX, LPX, NLX, BTX

Processadores

A CPU (central processing unit, unidade de processamento central) é considerada o cérebro do computador. Algumas vezes é citada como o processador. A maioria dos cálculos ocorre na CPU. No que diz respeito ao cálculo de energia, a CPU é o elemento mais importante de um sistema de computador. As CPUs vêm em diferentes formatos, e cada estilo exige um slot ou soquete específico de CPU que incluem a Intel e a AMD.

Processadores

• O soquete da CPU estabelece interface entre a placa-mãe e o próprio processador

• A maioria dos soquetes em uso é construída no formato PGA (pin grid array, matriz da grade de pinos)

• São inseridos no soquete geralmente com ZIF (zero insertion force, força de inserção zero)

• O soquete determina quais processadores são compatíveis com a placa-mãe

• O barramento que conecta o processador à memória RAM é o principal, denominado FSB (Front Size Bus)

ProcessadoresSOQUETE PINOS CPUs

Soquete 478 478

Pentium 4 Celeron Celeron D Celeron M Core Duo Core Solo Pentium 4 Extreme

Pentium M

Soquete 479 (soquete M) 479

Core Duo Core Solo Pentium M Mobile

Pentium III

Soquete 775 (LGA 775) (Soquete T) 775

Pentium 4 Pentium 4 Extreme Pentium D

Celeron D Core 2 Duo Core 2 Extreme

Soquete 603 603 Xeon Mobile Pentium 4

Soquete 462 (Soquete A) 453

Athlon Duron Athlon XP Sempron

Soquete 754 754Athlon 64

Sempron Turion 64

Soquete 939 939Athlon 64

Athlon 64 FX Athlon 64 X2

Opteron

Soquete AM2 940Athlon 64

Athlon 64 FX Sempron Athlon

64 X2

Soquete S1 (laptops) 638 Turion 64 X2

Soquete 1156 1156 i3, i5, i7 (alguns modelos)

Processadores• A CPU executa um programa, que é uma seqüência de instruções

armazenadas. Cada modelo de processador executa um conjunto de instruções. A CPU executa o programa processando cada parte dos dados de acordo com a orientação do programa e do conjunto de instruções. Enquanto a CPU está executando uma etapa do programa, as instruções restantes e os dados são armazenados próximos a uma memória especial, chamada cache. Há duas arquiteturas de CPU principais relacionadas aos conjuntos de instruções:– RISC (Reduced Instruction Set Computer, computador com

conjunto de instruções reduzido) – As arquiteturas usam um conjunto relativamente pequeno de instruções e os chips RISC foram projetados para executar essas instruções muito rapidamente.

– CISC (Complex Instruction Set Computer, computador com conjunto de instruções complexo) – As arquiteturas usam um amplo conjunto de instruções, resultando em menos etapas por operação.

Processador

• Algumas CPUs incorporam o hyperprocessamento (como se um núcleo fossem dois)

• A potência de um processador é medida pela quantidade de dados que ela consegue processar, sendo que a sua velocidade é classificada pela quantidade de ciclos por segundo. Os processadores atuais possuem milhões de ciclos por segundo (MHz) ou bilhões de ciclos por segundo (GHz)

• A quantidade de dados que uma CPU pode processar em determinado momento depende da quantidade de bits do processador (32 bits; 64 bits)

• A quantidade de memória cache e de níveis de cache disponível é crucial para o desempenho do processador

Processador

• Overclocking é uma técnica utilizada para fazer com que um processador trabalhe em uma velocidade acima de sua especificação original. Pode causar danos à CPU

• Alguns processadores modernos possuem instruções MMX, voltadas à multimídia. Tais processadores podem controlar muitas operações de multimídia que normalmente são controladas por placas de vídeo. Porém apenas aplicações que possuem instruções para serem executadas em MMX podem tirar proveito dessa tecnologia

ProcessadoresCaracterísticas a serem consideradas na aquisição de processadores

• Fabricante (os principais são AMD e Intel)• Série (existem, por exemplo processadores i3, i5 e i7 de primeira e

segunda geração, além de diferentes características de preço e capacidade)

• Soquete• Arquitetura• Quantidade de núcleos• Frequência• Memória Cache• Nanotecnologia (45 nm, 32 nm, 22nm – quanto menor, melhor!)• TDP (Thermal Design Power) – em Watts, busque modelos com baixo

TDP• Chips gráficos (alguns processadores da Intel e AMD já possuem chip

gráfico integrado

Sistemas de Resfriamento

• Componentes eletrônicos geram calor, calor este que é provocado pelo fluxo de corrente dentro dos componentes. Devemos ter sempre em mente que os componentes do computador funcionam melhor quando resfriados.

• Se o calor não for extraído, o computador poderá ficar lento

• Se houver grande acúmulo de calor, os componentes poderão ser danificados

Sistemas de Resfriamento• O aumento do fluxo de ar no gabinete do computador possibilita

uma maior dissipação de calor. Uma ventoinha do gabinete, mostrada na Figura abaixo, é instalada no gabinete do computador para tornar o processo de resfriamento mais eficaz.

Sistemas de Resfriamento• Além das ventoinhas de gabinete, um dissipador de calor elimina

o calor do núcleo da CPU. Uma ventoinha na parte superior do dissipador de calor, como mostrado na Figura abaixo, elimina o calor da CPU. Uma ventoinha na parte superior do dissipador de calor, como mostrado na mesma figura, elimina o calor da CPU.

Sistemas de Resfriamento• Outros componentes também são suscetíveis a danos provocados

pelo calor e em alguns casos estão equipados com ventoinhas. As placas de vídeo também geram bastante calor. Ventoinhas são dedicadas a resfriar a GPU (graphics-processing unit, unidade de processamento de gráficos), como visto na Figura abaixo.

Sistemas de Resfriamento

• Computadores com CPUs e GPUs extremamente rápidas podem usar um sistema de resfriamento a água. Uma chapa de metal é colocada sobre o processador e a água é bombeada sobre a parte superior para coletar o calor provocado pela CPU. A água é bombeada para um radiador para ser resfriada pelo ar e, em seguida, colocada novamente em circulação.