wagner de...
TRANSCRIPT
HARDWARECOMPONENTES BÁSICOS E FUNCIONAMENTO
Wagner de Oliveira
SUMÁRIO
� Hardware� Definição de Computador� Computador Digital� Componentes Básicos
� CPU� Processador� Processador� Memória� Barramento� Unidades de Entrada e saída� Periféricos� Placas de Expansão� Portas de E/S� Barramentos de expansão e portas comuns� Dispositivos de entrada e de saída� Placa mãe
HARDWARE
� Conjunto de dispositivos elétricos/eletrônicos queenglobam a CPU, a memória e os dispositivosde entrada/saída de um sistema de computador
� Composto de objetos tangíveis: circuitosintegrados, placas de circuito impresso, cabos,integrados, placas de circuito impresso, cabos,fontes de alimentação, memórias, impressoras,monitores, teclados, etc.
� Parte física, aquela com a qual temos contato.
DEFINIÇÃO DE COMPUTADOR
� Conjunto de dispositivos eletrônicos interligados,que conseguem executar um determinadotrabalho, orientado por um programa e emgrande velocidade.
Entrada ProcessamentoDados Informação
Saída
COMPUTADOR DIGITAL
� Uma unidade central deprocessamento recebeinformações através deuma unidade deentrada de dados,processa estasprocessa estasinformações segundo asespecificações de umprograma armazenadoem uma unidade dememória, e devolve osresultados através deuma unidade de saídade dados;
Arquitetura de Von Neumann
COMPUTADOR DIGITAL
COMPONENTES BÁSICOS
Memória Principal e
Dispositivos de
Armazenamento
Dispositivos de Saída
Dispositivos de Entrada
Processador
Memória Principal e
Memória Cache
Memória Secundária
Barramento
CPU: UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO
� Unidade gestora do computador;� Administra as operações de leitura/escrita da
memória ou de uma unidade de entrada/saída dedados;
� Interpreta as instruções de um programa;� Interpreta as instruções de um programa;� Executa operações aritméticas ou lógicas;� Processador:
� Dispositivo com alto grau de integração (LSI ouVLSI)
� Condensa em um único chip a maioria das funçõesassociadas a uma CPU
PROCESSADOR
3
2Decodificar
Executar
Unidade de Controle Unidade Lógica e Aritmética
14
Armazenar
Executar
Carregar
MEMÓRIA
PROCESSADOR
Registradores de
Propósito Geral Registrador de
Registrador de
Endereço da
Memória
Unidade de
Interfaceamento
de Barramento
Registrador de
Instruções
Contador de
Programa
Registrador de
Dados da
Memória
Unidade Lógica-
Aritmética Unidade de Controle
Decodificador de
Instruções
PROCESSADOR
Intel Pentium AMD AthlonIntel Pentium MMXIntel Pentium
AMD K6 2
AMD K6 III
Intel Pentium MMX
Intel Pentium III
Core 2 Duo
MEMÓRIA
� Unidades de armazenamento
� A memória é dividida em uma série de locações, cadaqual com um endereço associado;
Endereço Conteúdo
A013545D 0 1 0 0 1 1 0 1 Locação
� O número de endereço da locação permanece o mesmo,mas o conteúdo (instruções e dados) pode mudar;
A013545D 0 1 0 0 1 1 0 1
A013545E 0 1 1 0 1 0 1 1
A013545F 0 1 1 1 1 1 1 1
A0135460 0 0 0 0 0 0 0 0
A0135461 0 1 0 1 1 1 0 1
A0135462 1 0 1 1 1 0 1 1
A0135463 1 0 1 0 0 1 0 1
Locação
MEMÓRIA
Cu
sto p
or
Ve
locid
ad
e d
e a
cesso
Cu
sto p
or b
it
Ve
locid
ad
e d
e a
cesso
MEMÓRIA SEMICONDUTORA
� Usada pela maioria dos computadores modernos;
� Confiável, barata e compacta;
� Volátil:� Volátil:� Exige corrente elétrica permanentemente, se a
corrente for interrompida, os dados se perdem.� Exemplo: Memória RAM
� Não-volátil:� Não necessita de energia elétrica para reter a
informação armazenada� Exemplo: Memória ROM
MEMÓRIA SOMENTE DE LEITURA (ROM)
� ROM = Read Only Memory� Tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide
Semiconductor):� Semicondutor Complementar de Óxido de Metal.
� Contém programas e dados registradospermanentemente na memória pela fábrica (nãopermanentemente na memória pela fábrica (nãopodem ser alterados pelo usuário)
� Não-volátil
� Aplicações: firmware (sistema de inicializaçãodos computadores), memória de partida fria,tabelas e conversores de dados;
MEMÓRIA SOMENTE DE LEITURA (ROM)
� PROM (ROM programável): algumas instruçõesno chip podem ser alteradas;
� Variação: memórias “principalmente” de leitura� EPROM (PROM apagável): memória ROM na
qual informações podem ser apagadas atravésqual informações podem ser apagadas atravésde exposição à luz ultravioleta de altaintensidade e reprogramadas eletricamente; todaa memória (pastilha) é apagada e reprogramada;
� EEPROM (PROM eletricamente apagável):utiliza sinais elétricos para sua programação eapagamento; possibilidade de apagamento ereprogramação em nível de bytes
MEMÓRIA SOMENTE DE LEITURA (ROM)
CMOS
MEMÓRIA DE ACESSO ALEATÓRIO (RAM)
� RAM = Random Acess Memory� Dados podem ser acessados aleatoriamente: o tempo
de acesso a qualquer dado é o mesmo;� Armazenamento temporário de dados;� Volátil
� SRAM (Static RAM): RAM Estática� Retém seu conteúdo sem intervenção da CPU,
contanto que a energia elétrica seja mantida� Utilizam flip-flops como células de armazenamento� Alta velocidade de operação;� Implementa a MEMÓRIA CACHE
MEMÓRIA DE ACESSO ALEATÓRIO (RAM)
� DRAM (Dinamic RAM): RAM Dinâmica� Deve ser constantemente refrescada (refresh)
pela CPU, do contrário perderá seu conteúdo;� Utilizam circuitos a capacitores como células de
armazenamento;� Velocidade de operação moderada;
� RDRAM(Rambus DRAM): � Modifica a estrutura de barramentos (menos dados
com maior freqüência)
MEMÓRIA DE ACESSO ALEATÓRIO (RAM)
� SDRAM (DRAM síncrona): mais utilizadas noscomputadores atuais;
� Montada em placas de circuitos denominadasmódulos de memória linear SDRAM:� SIMM (Single In-line Memory Modules): de via
simples;simples;� DIMM (Dual In-line Memory Modules): de via dupla
� Caminho de dados mais amplo� Agiliza a transferência de dado
� SDR (Single Data Rate) ou DDR (Double Data Rate)
� Memória principal:� Serve para armazenar instruções e dados que estão
sendo usados pelo processador;
MEMÓRIA DE ACESSO ALEATÓRIO (RAM)
� RAM (Random Acess Memory)� SRAM (Static RAM)� DRAM (Dinamic RAM)
�RDRAM (Rambus DRAM)�SDRAM (DRAM síncrona)�SDRAM (DRAM síncrona)
�SIMM (Single In-line Memory Modules)�DIMM (Dual In-line Memory Modules)�SDR (Single Data Rate)�DDR (Double Data Rate)
MEMÓRIA
DRAM:
SDRAM:
RDRAM:
DDR
MEMÓRIA CACHE
� Princípio: duplicar parte dos dados da memóriaprincipal em um módulo menor e mais rápido
� Pequeno bloco de memória de alta velocidade quearmazena os dados e as instruções usados commais freqüência ou mais recentementemais freqüência ou mais recentemente
Cache L2 Principal Processador
Cache L1
Secundária
O processador solicita dados da memória...
• Se os dados estiverem na cache (hit), são repassados para o processador;
• Se os dados não estiver na cache (miss), a unidade de controle recupera-os da memória principal;
• Quanto mais presença de dados na cache, melhor é o desempenho do sistema;
Cache Principal
Cache
Processador
Cache
Processador
&
hit
&!
&
Cache
Principal
Processador
Cache
Principal
Processador
&
miss
&? &
&!
MEMÓRIA CACHE
� Cache de Nível 1 (L1): embutida no processador� Cache de Nível 2 (L2): em um chip separado,
acoplada ao processador� Cache de Nível 3 (L3): na placa-mãe;
Cache externa(módulo COAST)
MEMÓRIA DE ARMAZENAMENTO EXTERNO
� Memória secundária ou de massa;� Armazena uma grande quantidade de informação;� Bem mais lenta que a memória principal;� Não-volátil;
As informações armazenadas nos dispositivos são� As informações armazenadas nos dispositivos sãotransferidas para a memória principal quando foremnecessárias ao computador
BARRAMENTO
� Via de comunicação do processador com o seu exterior:memória, chips da placa-mãe, periféricos, etc.
Conjunto de linhas de comunicaçãopor onde trafegam sinais digitaisrepresentados por dígitos binários (0ou 1)
Largura (bits) x Velocidade (Hz):quanto mais largo o
barramento, mais rápido será o fluxo de dados
Barramento Interno
Barramento Interno
Barramentodo Sistema
Barramentodo Sistema
Barramentode ExpansãoBarramentode Expansão
UNIDADES DE ENTRADA E SAÍDA
� Responsáveis pelas transferências de dados entreo computador e os dispositivos periféricos;
� Periféricos� Todos os dispositivos de hardware anexados ao
computador;computador;� Inclui todos os dispositivos de entrada, saída e
armazenamento (elementos geradores ou receptoresde informação)
PLACAS DE EXPANSÃO
� Conectam-se a slots (encaixes) de expansão;� São usadas para conectar dispositivos periféricos;
BARRAMENTOS DE EXPANSÃO E PORTAS COMUNS
� ISA (Industry Standard Architecture): 8 / 16 bits� Utilizado para dispositivos lentos, como mouse e modem;
� PCI (Peripheral Componente Interconnect): 16 / 32 bits � Usado para conectar dispositivos mais rápidos, como discos
rígidos e placas de rede;rígidos e placas de rede;
� AGP (Accelerated Graphics Port): 64 bits� Conexão autônoma entre a memória e a placa gráfica
(vídeo);
� PCI-EX� Foi concebido para substituir os padrões AGP e PCI. Sua
velocidade vai de 1x até 32x.
� USB (Universal Serial Bus): 64 bits� Tecnologia que tornou mais simples e fácil a conexão de
diversos tipos de periféricos
DISPOSITIVOS DE ENTRADA
� Todo periférico que faz parte do sistema e tem porfinalidade efetuar a entrada de dados no computador.
DISPOSITIVOS DE SAÍDA
� Todo periférico que faz parte do sistema e tempor finalidade efetuar a saída de dados docomputador;
� Formas comuns de saída: texto, números, gráficose sons;e sons;
PLACA-MÃE (MOTHER BOARD)PENTIUM III
Slot AGPSlot AGP
Conectores de E/SConectores de E/S
Slots PCISlots PCI
ChipsetChipset
Slots de Memória SDRAMSlots de Memória SDRAM
Conectores IDEConectores IDE
Slot do Slot do ProcessadorProcessadorSlot do Slot do
ProcessadorProcessador
BateriaBateria
ChipsetChipset