SUMÁRIO
HISTÓRICO 4
INTRODUÇÃO AO HARDWARE DOS COMPUTADORES 6
NÚMEROS BINÁRIOS 6
VALOR BINÁRIO 7
DISPOSITIVOS DIGITAIS 7
BASE HEXADECIMAL 7
ESTRUTURA DOS MICROS PADRÃO PC 8
PROCESSADOR 8
CO-PROCESSADOR 9
MEMÓRIA 9
RAM (RANDOM ACESS MEMORY – MEMÓRIA DE ACESSO ALEATÓRIO) 10
ROM (READ ONLY MEMORY – MEMÓRIA DE ACESSO ALEATÓRIO) 10
CACHE 11
BARRAMENTO 11
CLOCK 12
RESET 12
MEMÓRIA SECUNDÁRIA (OU DE MASSA) 12
DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA (PERIFÉRICOS) 12
ENDEREÇOS DE I/O 13
CIRCUITOS DE APOIO (CHIPSET) 13
CONTROLADOR DE INTERRUPÇÕES 13
ACESSO DIRETO A MEMÓRIA (DMA) 14
PLACA-MÃE 14 SLOTS 15 FLAT CABLE 15 PROCESSADORES 16 PROCESSADOR 80286 –“286” 16 PROCESSADOR 80386 – “386” 16 PROCESSADOR 80486 – “486” 17
PROCESSADOR PENTIUM E PENTIUM MMX 17
PROCESSADOR PENTIUM PRO 18
PENTIUM II 18
PROCESSADOR CELERON 19
PROCESSADOR PENTIUM II XEON 19
PROCESSADOR PENTIUM III 19
BARRAMENTOS 20
BARRAMENTO ISA (INDUSTRY STANDARD ARCHITECTURE) 20
RECURSOS 21
POR QUE O ISA SOBREVIVE? 21
BARRAMENTO MCA (MICROCHANNEL ARCHITECTURE) 21 BARRAMENTO EISA (EXTENDED INDUSTRY STANDARD ARCHITECTURE) 22
BARRAMENTO VLB (VESA LOCAL BUS) 22
POR QUE O VLB NÃO DEU CERTO ? 22
BARRAMENTO PCI (PERIPHERAL COMPONENT INTERCONNECT) 22
RECURSOS 23
BARRAMENTO AGP (ACCELERATED GRAPHICS PORT) 23
BARRAMENTO USB (UNIVERSAL SERIAL BUS) 23
MEMÓRIA 24
TIPOS DE MEMÓRIA ROM 24
MÓDULOS DE MEMÓRIA (PENTE DE MEMÓRIA). 24
MÓDULOS SIPP (SINGLE IN LINE PIN PACKAGE) 24
MÓDULO SIMM – 30 (SINGLE IN LINE MEMORY MODULE – 30 TERMINAIS) 24 MÓDULO SIMM – 72 (SINGLE IN LINE MEMORY MODULE – 72 TERMINAIS) 25
MÓDULOS DIMM (DOUBLE IN LINE MEMORY MODULE) 25
INSTALAÇÃO DE MÓDULOS SIMM 25
INSTALAÇÃO DE MÓDULOS DIMM 25
CHIPSET 26 PLACA-MÃE 27 COMPONENTES BÁSICOS 27 ARMAZENAMENTO DE DADOS 29 FORMATAÇÃO 29 SISTEMA FAT 29 CLUSTERS 29 DIRETÓRIO 29 FAT-32 30 FRAGMENTAÇÃO 30 HPFS E NTFS 30 PARTICIONAMENTO 30 DISQUETES E AFINS 31
FUNCIONAMENTO DAS UNIDADES DE DISQUETE 31
SUPER DISK LS-120 31
ZIP DRIVE 31
DISCOS RÍGIDOS 32
ROTAÇÃO 33
FORMATO FÍSICO DOS SETORES 34
FORMATAÇÃO FÍSICA VS. FORMATAÇÃO LÓGICA 34
SCANNERS 34
FUNCIONAMENTO 34
PORTAS PARALELAS E SERIAL 35
PORTAS 35
Histórico
Em meados dos anos 70, não existiam microcomputadores, o que existam eram computadores de grande porte, os chamados mainframes, e um público ansioso pela informática. No entanto diversos aficionados da eletrônica começaram a desenvolver protótipos de circuitos que poderiam ser microcomputadores, algo que não existia na época.
A intenção era criar um computador de uso doméstico. Dentre os idealizadores deste projeto destacam-se Steve Wozniak e Steve Jobs, que desenvolveram um protótipo que recebeu o nome de Apple. Este protótipo fez tanto sucesso que os dois decidiram montar uma empresa, surgindo assim a Apple Computer, em 1977, com o modelo Apple II.
A Apple Computer fez tanto sucesso que fechou a década como uma das maiores e mais prósperas empresas norte-americana, despertando o interesse das grandes empresas, que até o momento só se preocupavam em desenvolver os mainframes.
Em 1980, a IBM decide também entrar nesse mercado promissor. A IBM criou todo o hardware do microcomputador, porém devia haver um sistema operacional e programas, para que o mesmo funcionasse. Havia então duas possibilidades para a IBM: utilizar o sistema operacional CP/M (Control Program for Microcomputers) que existia na época, ou criar o seu próprio sistema operacional. Como o CP/M não funcionava com a arquitetura IBM, optou-se então pro contratar uma empresa para desenvolver este software – a Microsoft.
Como o não havia tempo para se perder desenvolvendo um novo sistema operacional – pois quanto mais a IBM demorasse para lançar o seu microcomputador, mais o Apple II ganhava mercado – Bill Gates comprou os direitos autorais de um sistema operacional desenvolvido por universitários e o lançou com o nome de MS-DOS.
Com isso em 1981 foi lançado o microcomputador da IBM: o IBM PC (Personal Computer). Este modelo era muito mais poderoso que o Apple II, o que a IBM considerava ser o concorrente do PC, mas a Apple Computer não estava mais desenvolvendo o Apple II, estava em um projeto muito mais avançado.
Em 1979 (dois anos antes do lançamento do PC da IBM), o pessoal da Apple foi até o PARC (Palo Alto Reserch Center), um centro de pesquisas da Xerox. Neste centro, a Xerox estava criando computadores que fossem fáceis de usar. Na tela havia desenhos que representavam tarefas: ícones. Assim bastava você arrastar uma caneta especial para um desenho de uma caneta, e o processador de texto era acionado.
Se todos os computadores fossem tão fáceis de serem utilizados, como estes da Xerox, mais pessoas teriam computadores em suas casas. Com essa mentalidade o pessoal da Apple começou a desenvolver dois projetos um era o LISA, um microcomputador mais poderoso destinado ao ambiente profissional e corporativo, e o Macintosh, menos poderoso do que o LISA, para uso caseiro.
A grande diferença da abordagem do projeto foi o fator diferencial entre os computadores da Apple e da IBM. Enquanto a IBM desenvolvia o microcomputador e depois o sistema operacional, a Apple fazia exatamente o contrário.
O LISA foi lançado em 1983 e o Macintosh em 1984. O primeiro não obteve muito sucesso, principalmente pelo seu preço. No entanto o Macintosh foi um estouro, devido a sua interface gráfica bastante amigável, qualquer um poderia manipular um Macintosh corretamente.
Quanto a IBM, estava muito atrás da Apple. Em 1983 lançou uma revisão de seu modelo IBM PC, batizado como IBM PC XT ( eXtended Tecnology) e, em 1984 um novo microcomputador, o IBM PC AT (Advanced Tecnology), que utilizava um microprocessador mais poderoso (o 80286 – mais conhecido como “286”).
Apesar dos seus computadores serem “piores” que um Macintosh, a IBM tinha uma grande vantagem no mercado, sua arquitetura era aberta, com isso qualquer fabricante poderia criar interfaces, dispositivos e até mesmo computadores similares, o que não acontecia com o Macintosh, pois a sua arquitetura é fechada. Esta diferença definiu o mercado atual.
Quando a IBM decidiu fabricar PC’s com arquitetura fechada (PS/2 em 1987), outros fabricantes continuaram a construir computadores com arquitetura aberta. Dessa forma os computadores que eram lançados, começaram a ser nomeados pelos processadores que estes micros possuíam, por exemplo, um microcomputador com o processador 80386, passou a ser conhecido como “AT- 386”.
Arquitetura aberta: Isso significa que qualquer fabricante pode desenvolver micros e
Introdução ao Hardware dos Computadores
Como introdução para o hardware dos computadores, alguns conceitos são importantes, como:
Números Binários e Hexadecimais
Dispositivos digitais
Teoria de funcionamento
Estruturas dos micros padrões PC
Arquitetura aberta x fechada
Processadores Co-processadores Memória Chipset Barramento Reset Clock Slots de expansão Interrupções
Acesso direto a memória (DMA)
Endereço de I/O ou E/S
Flat Cable Números binários
Na natureza, todo o tipo de informação pode assumir qualquer valor, por exemplo você pode facilmente distinguir a diferença entre um tom de vermelho de um tom mais escuro ou mais claro; pode distinguir quando uma sala está clara ou escura. Este tipo de informação é denominado informação analógica.
A construção dos circuitos eletrônicos deveria seguir os mesmos moldes da natureza afim de se aproximar do mais real possível, mas a utilização de informações analógicas tornou-se um grande problema. Para se ter uma idéia, vamos analisar a comunicação entre dois circuitos eletrônicos, sendo que eles estabelecem uma comunicação analógica. Durante a transmissão dos dados, no percurso, ocorreu um problema que alterou o valor dos dados. O grande problema, não é o fato destes dados serem alterados, mas sim, o fato de que o dispositivo receptor não terá como identificar se a informação é verdadeira ou não. Como o dispositivo aceita qualquer valor, se em vez de “70”, chegar “71”, ele terá que aceitá-lo como verdadeiro, sendo assim, nenhum dispositivo eletrônico conseguiria funcionar corretamente.
Dispositivos eletrônicos trabalham em um outro sistema numérico: o sistema binário. Neste sistema só há dois algarismos: “0”e “1”, o que proporciona uma grande vantagem: qualquer valor diferente desses será completamente desprezado. Como o sistema binário representa o estado de um dedo recolhido da mão (0) e esticado (1), por vezes o chamamos de sistema digital. Os sistemas digitais são mais confiáveis e mais puros.
Matematicamente, os números são escritos em função de sua base. Nós rotineiramente utilizamos a base dez (decimal). Por exemplo:
10 = 1 x 101 + 0 x 100
100 = 1 x 102 + 0 x 101 + 0 x 100 123 = 1 x 102 + 2 x 101 + 0 x 100
Compreendendo este desmembramento dos números na base decimal, é muito fácil entender os números binários. Por exemplo:
0 = 0 x 20 1 = 1 x 20
110 = 1 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 (corresponde ao 6 em decimal)
10111 = 1 x 24 + 0 x 23 + 1 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20 (corresponde ao 23 em decimal)
Um byte e um conjunto de 8 bits (binary digit – cada elemento). Para ficar mais fácil o entendimento basta observar a tabela abaixo.
27 26 25 24 23 22 21 20
128 64 32 16 8 4 2 1
Quando se quiser converter um número de base 10 para base 2 basta “ligar” com 1 os valores necessários até se chegar a soma desejada, por exemplo, para o número 87 ser convertido em byte soma-se os valores 64 + 16 + 4 + 2 + 1 = 87, em bits esse valor seria 01010111.
Conjunto de algarismos binários (bits) formam palavras que representam números máximos bastante definidos. Palavras binárias recebem nomes especiais conforme a quantidade de bits utilizada pelas mesmas:
Nibble = 4 bits (24 = 16 variações de combinações) Byte = 8 bits (28 = 256 variações de combinações) Word = 16 bits(216 = 65.536 variações de combinações)
Double Word = 32 bits (232 = 4.294.967.296 variações de combinações)
Quad Word = 64 bits (264 = 18.446.744.073.709.600.000 variações de combinações)
O sufixo K (Kilo), que em decimal representa 1.000 vezes (como em Km e Kg) em binário representa 210 vezes (1.024), e assim como eles temos outro valores que devem ser observados na tabela abaixo:
Sufixo Valor Decimal Valor Binário
Kilo (K) 1.000 210 = 1.024 Mega (M) 1.000.000 220 = 1.048.576 Giga (G) 1.000.000.000 230 = 1.073.741.824 Tera (T) 1.000.000.000.000 240 = 1.099.511.627.776 Peta (P) 1.000.000.000.000.000 250 = 1.125.899.906.843.624 Exa (E) 1.000.000.000.000.000.000 260 = 1.152.921.504.607.870.976 Zeta (Z) 1.000.000.000.000.000.000.000 270 = 1.180.591.620.718.458.978.424 Yota (Y) 1.000.000.000.000.000.000.000.000 280 = 1.208.925.819.615.701.892.530.176 Dispositivos Digitais
Dispositivos que trabalham com palavras binárias são bastante rígidos. Se um dispositivo trabalha com palavras de 8 bits (1 byte), ele somente se comunicará com outros dispositivos que trabalhem igualmente com palavras binárias de 8 bits. Para números menores que 8 bits, o dispositivos obrigatoriamente colocará zeros à esquerda para complementar 8 bits. Outro exemplo é um processador que manipula dados de 32 bits, só pode acessar circuitos que igualmente trabalhem com o mesmo tipo de dados, no caso palavras de 32 bits.
Base Hexadecimal
Desde o surgimento dos computadores, as palavras binárias de dados manipulados eram múltiplas do nibble. Sendo assim, uma outra base numérica passou a
ser amplamente utilizada – a base 16 (hexadecimal) – uma vez que o maior valor numérico atribuído a um nibble era 16, sendo assim temos:
0000 = 0 0100 = 4 1000 = 8 1100 = C
0001 = 1 0101 = 5 1001 = 9 1101 = D
0010 = 2 0110 = 6 1010 = A 1110 = E
0011 = 3 0111 = 7 1011 = B 1111 = F
Trabalhar com números hexadecimais é muito mais fácil do que com binários, por exemplo para escrever um número com 32 bits em hexadecimal., você usa somente 4 algarismos (pois cada algarismo em hexadecimal, corresponde a 4 bits). Já em digito binário você precisaria escrever 32 algarismos, o que poderá ocorrer mais erros.
Estrutura dos Micros Padrão PC
Processador
Os microprocessadores – por vezes chamados somente de processadores ou CPU (Central Processing Unit) ou em português UCP (Unidade Central de Processamento)
são circuitos integrados com a tarefa de pegar dados, processar esses dados conforme a programação prévia (programação essa feita por um conjunto de instruções limitadas o damos o nome de software) e devolver o resultado. De onde vêm os tais dados e para onde vai o resultado é, para ele, indiferente.
Para que um processador possa executar um programa, ele deverá ser capaz de reconhecer as instruções presentes no programa. Dessa forma, é possível um Pentium executar um programa escrito para o 8088 (processador utilizado no primeiro PC), já que ele reconhece o conjunto de instruções do antigo 8088. Por outro lado um Macintosh não consegue executar diretamente um programa de um PC e vice-versa, pois os conjuntos de instruções do seus processadores são incompatíveis.
A relação do processador com o restante do micro é de crucial importância. É ele que processa programas e que comanda todas as tarefas produzidas pelo micro. O processador é o cérebro do sistema.
Co-processador
O processador apesar de fazer muita coisa, não faz tudo, por isso ele deve ser ajudado. Para ajudar no desempenho do processador, podemos adicionar um co-processador, que nada mais é do que um microprocessador com utilização dedicada a uma única tarefa específica – ao contrário do processador principal que é de uso genérico.
O co-processador mais utilizado é o co-processador aritmético (ou matemático), chamado as vezes de FPU (Floating Point Unit – Unidade de Ponto Flutuante).
A idéia é simples: como o processador não sabe fazer cálculos matemáticos muito complexo (como um seno ou raiz cúbica), o programa normalmente teria que desmembrar a tarefa em várias instruções para que o processador pudesse entender. Com o co-proccessador aritmético, ele já conhece as funções matemáticas, e executa com uma só instrução o que necessitaria de diversas outras em um processador comum.
Com o passar do tempo, o uso do co-processador aritmético tornou-se quase que obrigatório para micros profissionais, que todos os processadores já vem com um embutido dentro de si. Esta iniciativa foi da Intel a partir do modelo 80486DX (486DX). Memória
O processador não tem uma área interna de armazenamento de dados muito grande, por isso, os dados que ele processa deve ficar em uma área própria para isso. A essa área damos o nome de memória.
A memória é um dispositivo organizado (pois sem essa organização, como o processador poderia achar os dados necessários para o processamento) e dividido sistematicamente em pequenas áreas chamadas endereços.
Dizer que uma memória tem 1MB (Mega Byte) significa dizer que ela tem 1M de endereços que armazenam 1 byte cada. Como 1 M = 220 = 1.048.576, teremos esta quantidade de endereços para guardar um dado de 8 bits em cada um.
Por motivos históricos e, principalmente, de retrocompatibilidade com os primeiros microcomputadores, a unidade usada para se referir à memória continua sendo o byte, ainda que os processadores atualmente acessem a memória a 32 ou 64 bits por vez. É o que observamos quando dizemos que um determinado microcomputador com um processador 80486 tem 8MB de memória, por exemplo.
Embora o 80486 seja um processador de 32 bits, continuamos a nos referir a memória como se fosse um elemento de 8 bits. Isso gerará confusão no futuro e precisaremos ter em mente que a memória, assim como qualquer outro dispositivo, deverá trabalhar com um mesmo número de bits que o processador. Um processador de
32 bits necessitará de uma memória de 32 bits, mesmo que a unidade de memória de referência ainda seja o byte.
Uma vez que memória é um elemento externo ao processador, dizer que um processador pode acessar 1 MB de memória, não significa que ele terá 1 MB de memória! Significa que o processador é capaz de enxergar até 1.048.576 lugares diferentes para colocar dados de 8 bits. A partir do modelo de processador 80386 e superiores, eles são capazes de enxergar até 4 GB de memória.
RAM (Random Acess Memory – Memória de Acesso Aleatório)
A RAM é um tipo de memória de escrita e leitura de acesso aleatório. Na memória é que o processador irá buscar programas e armazenar os dados. Quando usamos um processador de textos, por exemplo, o programa do processador de textos está neste momento sendo manipulado pelo processador na memória.
A memória RAM é volátil. Na ausência de alimentação elétrica, todos os dados que nela estavam armazenados são perdidos. Por esse motivos sistemas de memória de massa (memória secundária) são importantes (disco rígido, disquetes) para armazenamento de dados.
ROM (Read Only Memory – Memória de Acesso Aleatório)
A memória ROM é uma memória que só permite a sua leitura, é nela que está contida as rotinas que os computadores fazem, sempre que são inicializados.
O acesso do processador a memória RAM ou a ROM, é indiferente (acontece da mesma forma). O que diferencia é que a RAM permite escrita em seus endereços, sobrepondo os dados lá armazenados anteriormente; a ROM não aceita esse tipo de atividade, mesmo que o processador mande os dados para o seu endereço.
Um programa, quando armazenado em ROM, recebe o nome de firmware. A idéia do firmware é ser um programa inalterável a ser executado sempre.
Dentro da memória ROM do micro, há basicamente três programas (firmware): 1. BIOS (Basic Input/Output System – Sistema Básico de Entrada e Saída):
“Ensina” o processador a trabalhar com os periféricos mais básicos do sistema, tais como os circuitos de apoio, unidade de disquetes e o vídeo em modo texto.
2. POST (Power On Self Test – Auto Teste ao Ligar): Um auto teste feito sempre que ligamos o micro. Você já deve ter reparado que, ao ligar o micro, há um teste de memória feito pelo POST. O POST executa as seguintes rotinas, sempre que o micro é ligado:
Identifica a configuração instalada.
Inicializa todos os circuitos periféricos de apoio (chipset) da placa-mãe.
Inicializa o vídeo.
Testa a memória.
Testa o teclado.
Carrega o sistema operacional para a memória.
Entrega o controle do processador ao sistema operacional.
3. SETUP (Configuração): Programa de configuração de hardware do computador; normalmente chamamos este programa apertando um conjunto de teclas durante o POST (geralmente basta apertar a tecla DEL durante a contagem de memória; esse procedimento, Contudo, pode variar de acordo com o fabricante).
Atualmente há duas tecnologias usadas na fabricação dos circuitos da ROM: a Mask ROM (que não há como ser reprogramada) e a Flash ROM (permite que o circuito seja reprogramado com um software adequado).
Cache
O processador é um dispositivo muito mais rápido do que a memória. Embora isso não preocupasse no início do surgimento dos PC’s, passou a ser inconveniente a partir do processador. Para poder trabalhar, o processador tinha que esperar um tempo, até que os dados ficassem disponíveis na memória , ficando assim, muito tempo ocioso. Uma solução foi a utilização de um pequena quantidade de memória RAM de alto desempenho, chamada memória estática. Como intermediária na escrita e leitura de dados na memória RAM. Com isso o micro ganha mais velocidade, pois o processador pode trocar os dados com a memória estática em sua velocidade total.
Essa técnica foi chamada de cache de memória e é utilizada a partir do processador 386DX. A partir do 486, todos os processadores passaram a ter uma quantia de memória estática, uma cache interna (localizada no próprio processador), e outra cache externa (localizada fisicamente na placa-mãe).
Nos processadores Pentium Pro, Pentium II e posteriores possuem tanto a cache interna com a externa dentro do próprio processador, o que torna a denominação de interna e externa não fazerem sentido.
Barramento
O barramento é o caminho de comunicação entre o processador e os diversos circuitos do micro, podem ser dividido em local e de I/O. O barramento local faz a comunicação entre o processador e a memória RAM e com um circuito da placa-mãe chamado de ponte norte, esse tipo de barramento é de alto desempenho e pode ser dividido em:
Barramento de dados: é por onde os dados circulam;
Barramento de endereços: É por onde a informação de endereço é fornecida;
Barramento de controle: Informações adicionais como, por exemplo, se a operação é de leitura ou escrita.
Se o processador quiser guardar o dado 10101110 no endereço 5h, ele deverá colocar no barramento de dados, o valor do dado (10101110), no barramento de endereços, o valor do endereço (5h), e no barramento de controle, confirmar que se trata de uma operação de escrita em memória. Tudo isso é feito simultaneamente e é transparente ao usuário.
O barramento é compartilhado entre todos os circuitos da placa-mãe, o que significa que as informações chegam a todos os circuitos ao mesmo tempo, quem indica para qual dispositivo os dados estão endereçados é o barramento de controle.
O barramento de I/O é o que faz a comunicação com os periféricos, entre esses barramentos podemos citar o ISA e o PCI. Devido a comunicação com os periféricos serem mais lentas, eles não podem ser conectados ao barramento local, para que não haja queda de desempenho. A comunicação entre os barramentos de I/O e o local é feita por um circuito chamado ponte, que faz parte dos circuitos de apoio da placa-mãe (chipset).
Clock
Tudo no computador tem um momento certo de acontecer. Entre todos de controle no barramento, o mais importante chama-se clock. O clock faz o sincronismo entre todos os circuitos que constituem o computador. Todos os circuitos trocaram informações no momento em que o clock permitir. É ele “quem diz:- Agora!” fazendo com que todos os circuitos trabalhem em sincronismo e harmonia. E todos os circuitos se basearam no “agora” do clock.
Como os circuitos eletrônicos são rápidos, a freqüência com que o clock fica ativo (ou seja, fica dizendo “Agora!”) é alta. Ela é medida em MHz (MegaHertz – milhões de vezes por segundo).
Reset
Outro sinal bastante importante presente no barramento de controle do micro chama-se reset, responsável por reinicializar o micro. Há basicamente duas formas de dar um reset no micro: através da chave Reset no gabinete do micro (feito pelo hardware), ou pressionando simultaneamente as teclas Ctrl + Alt + Del (feito pelo software – S.O.).
Memória Secundária (ou de Massa)
Como vimos a memória RAM perde o seu conteúdo na ausência de energia. È importante termos dispositivos que armazene os dados sem a necessidade de ser alimentado a todo instante. A esse tipo de dispositivos damos o nome de memória secundária. Normalmente é utilizado o meio magnético: fitas e discos (como disquete e discos rígidos). Outra mídia cada vez mais popular é a óptica, disponíveis em CDs. Desse modo as informações são armazenadas em meios não voláteis e poderemos recuperá-las em uma outra oportunidade.
Dispositivos de Entrada e Saída (Periféricos)
Um computador não teria utilidade nenhuma se ele não tivesse meios de interagir com o usuário, por isso existem diversos dispositivo de entrada e saída de dados (periféricos) com a finalidade de fazer a interface entre o computador e o mundo real. Por exemplo, teclado, mouse monitor de vídeo, impressoras...
Endereços de I/O
O processador necessita programar os circuitos periféricos de apoio existentes na placa-mãe, bem como comunicar-se com os dispositivos de entrada e saída, que podem ser conectados a placa-mãe, através de um barramento. Tradicionalmente, no PC, essa área é de 1KB, ou seja há 1.024 endereços (de 000h a 3FFh – h significa hexadecimal) que são utilizados pelo processador para se comunicar com algum circuito periférico ou programá-lo. Por exemplo, podemos citar a porta paralela, utilizada para a comunicação do micro com a impressora. Normalmente a porta paralela do micro utiliza o endereço 378h, ou seja, quando o micro que mandar um dado para a impressora, ele simplesmente “joga” esse dado para o endereço de I/O 378h.
Circuitos de Apoio (Chipset)
Na placa-mãe existem diversos circuitos que auxiliam o processador nas tarefa, esse circuitos são denominados chipset. O chipset é responsável por auxiliar o processador no gerenciamento do micro, por exemplo, no controle de interrupção e no aceso direto à memória.
Controlador de Interrupções
Um pedido de interrupção é um que fazemos ao microprocessador para que ele pare de executar as tarefas que estiver executando naquele momento para atender ao periférico que pediu tal interrupção.
Este procedimento é extremamente importante para dispositivos de entrada, como teclados, por exemplo. Quando você aperta uma tecla, isso gera um pedido de interrupção que fará com que o processador leia o teclado e pare de executar o programa por um instante. Assim o computador ficará liberado para executar o programa que você pediu ao invés de ficar lendo o teclado o tempo todo. O mesmo ocorre com outros dispositivos.
Todos os processadores da família Intel, no entanto, tem apenas uma entrada para interrupção, e isso é muito pouco, pois permite que você conecte apenas um dispositivo de entrada de dados ao computador. A solução foi a utilização de um circuito controlador de interrupções, que inicialmente suportava no máximo 8 IRQs. A partir do 286, o número de IRQs disponíveis foi aumentado para 15 IRQs.
Um controlador de interrupções (com 8 entradas) é conectado diretamente ao processador (da mesma maneira que era feito no PC original) e um segundo controlador é conectado em cascata ao primeiro controlador, pela IRQ2, disponibilizando mais linhas de interrupção.
Para o atendimento as IRQs existe uma prioridade. Quando dois IRQs são pedidos simultaneamente, somente o de maior prioridade é executado, sendo o outro completamente ignorado.
Observe as prioridade dos IRQs.
Quadro de Interrupções – 80286 e Superiores * primeiro controlador ** segundo controlador
IRQ0* Temporizador da placa-mãe (conectado ao chipset) IRQ1* Teclado (conectado ao chipset)
IRQ2* Conexão em cascata (conectado ao chipset) IRQ8** Relógio de tempo real (conectado ao chipset) IRQ9** Interface de vídeo
IRQ10** Normalmente disponível IRQ11** Normalmente disponível
IRQ12** Mouse de barramento
IRQ13** Co-processador matemático (conectado ao chipset) IRQ14** Porta IDE primária
IRQ15** Porta IDE secundária
IRQ3* COM2 e COM4 (comunicação serial) IRQ4* COM1 e COM3 (comunicação serial)
IRQ5* Placa de som
IRQ6* Unidade de disquete
IRQ7* Porta paralela
Acesso Direto a Memória (DMA)
Todo o acesso a memória é sempre feito através do processador. Se algum outro dispositivo quiser acessar a memória, deverá faze-lo através do processador, e isso pode tornar o processamento lento, sobretudo no caso de transferência de grandes quantidades de dados entre a memória e um arquivo.
Para solucionar este problema, o periférico poderá usufruir de um circuito de apoio chamado DMA ( Direct Memory Acess). O DMA permite a transferência de dados sem o conhecimento do processador, com isso ganharemos tempo e desempenho, pois enquanto uma transferência de DMA está sendo feita, o processador poderá estar executando uma outra tarefa.
Placa-Mãe
O computador é na verdade uma placa de circuitos impressos denominada placa-mãe (motherboard). É nessa placa que encontramos o processador, memória, barramento, circuitos de apoio e todos os outros componentes para o encaixe de placas periféricas, contendo funções indisponíveis originalmente na placa-mãe.
Componentes básicos de uma placa- mãe Conector da fonte de alimentação
Soquete para módulos de memória
Bateria Chipset Cache de memória L2 Soquete do Processador Soquete VRM Controlador do teclado Conector do teclado Periféricos Integrados (on-board) Slot PCI
Slot ISA ROM
(BIOS)
Jumpers de configuração
Slots
Os slots são conectores que permitem a conexão de placas que não são fabricadas com a placa-mãe. Eles se localizam na placa-mãe. A utilização de slots de expansão foi um outro fator do sucesso do padrão PC, pois permite a utilização de placas desenvolvidas para micros mais antigos em micros mais modernos, mantendo a compatibilidade de hardware. Além disso, a utilização de slots com arquitetura aberta permitiu que qualquer fabricante pudesse entrar no mercado de periféricos para PC, produzindo o seu próprio tipo de periférico.
Flat Cable
Alguns periféricos (disco rígido, unidade de disquete) utilizam um tipo de cabo bastante peculiar para a sua conexão ao micro. Trata-se do flat cable, um cabo plano e flexível. Para a conexão do flat cable, basta observar a marcação do pino 1 do periférico ( podendo ser feita de várias maneiras, mas a mais comum é vir o número 1 estampado próximo ao pino 1) que deve coincidir com a marcação do pino 1 do flat cable (que é feita através de um fio de cor diferenciada, geralmente vermelha).
Fique sabendo que...
Conflito: acontece quando mais de um circuito utiliza um mesmo recurso, o que normalmente não deve acontecer. Por exemplo, conflitos de interrupção acontecem quando dois ou mais periféricos estão utilizando a mesma linha de interrupção (IRQ). Tecnologia Plug and Play: é uma tecnologia que permite a autoconfiguração dos periféricos pelo sistema operacional, resolvendo problemas de conflito que porventura venha a acontecer. É com essa tecnologia que cada periférico informa ao sistema operacional quem ele é, tornando a configuração mais rápida e simples.
Processadores
Processador 80286 –“286”
A placa-mãe do 286 apresentava muitos componentes discretos, isto é, existia fisicamente circuitos como controlador de interrupções, controlador de DMA, temporizador, memória CMOS, etc. Hoje em dia tais componentes vem dentro de um único circuito e apoio. Além disso, você encontra um soquete para a instalação do co-processador matemático 80267. A memória RAM era formada por circuitos integrados, e poucas placas-mãe de 286 permitiam a instalação de módulos de memória do tipo
SIPP ou SIMM-30.
Processador 80386 – “386”
O processador 386 trabalhava com dados de 32 bits e precisava de circuitos periféricos que trabalhassem também com 32 bits. E isso para a época era muito caro, então a Intel decidiu fabricar dois tipos de processadores 386, o 386SX (single word que trabalhava com 16 bits) e o 386DX (double word que trabalhava com 32 bits. Assim haveria uma compatibilidade entre os componentes do modelo 286, com o modelo 386SX.
Na placa-mãe dos dois modelos o que diferencia um modelo do outro, é que o modelo 386SX não há circuito de memória cache, os demais componentes são iguais. Nessas placas você encontra um processador 386DX (ou 386SX), soquete PGA para co-processador matemático 387 DX ( ou soquete PLCC para co-co-processador 387SX), slots ISA, soquetes para módulos de memória SIMM-30.
80486
Memória CMOS: memória RAM de pequena capacidade, que consegue guardar as configurações feitas no setup da máquina, e é alimentada por uma pequena bateria, a mesma que alimenta o relógio de tempo real
Placa-mãe AT - 286
ROM (BIOS) Processador 80286 Conector da fonte Co-processador Chipset RAM Slots Conector do teclado
Processador 80486 – “486”
O processador 486 supera o processador 386. O seu desempenho é equivalente ao dobro do desempenho do 386. Mas como isso foi feito? Simples, foi incorporado ao processador diversos dispositivos que antes eram externos a ele, como o co-processador matemático equivalente ao 80387DX, memória cache interna de 8K, e um controlador de memória cache externa. As outras características, do 386 foram preservadas e melhoradas, ele continua trabalhando com dados de 32 bits, e o acesso de memória é ate 4 GB para memória real e de 64 TB de memória virtual.
Assim como ocorreu com o 386, a Intel também lançou um modelo mais barato 486SX, que não tinha o co-processador acoplado no processador, e a versão padrão o 486DX e sua variações.
A placa-mãe dos processadores da família dos 486, utilizam um padrão de pinagem conhecido como soquete 3, todos os processadores dessa família exigem um placa-mãe que possua um soquete desse tipo, dessa forma para você atualizar o seu micro, bastava você trocar o processador (desde que o processador possuísse o mesmo padrão de pinagem).
Fique sabendo que...
Ventoinha (cooler): é um “ventiladorzinho” que é acoplado no processador, que serve para resfriar o processador. Ela é encontrada também na fonte de alimentação do computador.
Processador Pentium e Pentium MMX
O Pentium é um processador que em termos de software, é igual ao 386 e ao 486, ou sejam, tem as mesmas características (proteção de memória, multitarefa e memória virtual). Embora as características dos processadores sejam parecidas em relação a software, no que diz respeito ao hardware, existem vários fatores que tornam o Pentium mais rápido: barramento de 64 bits: o acesso a memória é feito a 64 bits por vez, cache interna (L1)de 16 KB, co–processador é mais rápido, entre outras características.
O processador com tecnologia MMX têm dois conjuntos de instruções: o primeiro com as informações tradicionais da família Intel, e o segundo com as chamadas instruções MMX. Esse conjunto tem 57 instruções muito simples, como soma, subtração e comparação. A grande vantagem é a possibilidade de que essas instruções utilizem um conceito chamado SIMD (Single Instruction, Multiple Data – Instrução Única para Multiplos Dados), que permite que vários dados de poucos bits sejam manipulados simultaneamente. A tecnologia MMX é apenas um conjunto de informações simples que não altera drasticamente a estrutura interna do processador.
Como as aplicações multimídia são as maiores beneficiadas pelo conjunto de instruções MMX, muitas pessoas chamam esse processadores de processadores multimídia.
As vantagens do processador MMX são: utilização da tecnologia MMX, cache L1 de 32KB entre outras.
Fique sabendo que...
RISC (Reduced Instruction Set Computing – Computação utilizando um Conjunto Reduzido de Instruções) : é um processador com poucas instruções, padronizadas e sem microcódigos, é um processador específico, o que faz com que o processamento seja mais rápidos (muito usado em servidores).
CISC (Complex Instruction Set Computing – Computação utilizando um Conjunto Complexo de Instruções): é um processador com muitos recursos (memória cache,
integração de circuitos de apoio dentro do processador, co-processador acoplado...). Muito usado em estações de trabalho, ou no uso pessoal.
Processador Pentium Pro
O Pentium Pro é um processador desenhado para ser utilizado em micros servidores de rede. Além de manter todas as características do Pentium, ele traz uma série de inovações:
Acesso a 64 GB de memória. (O Pentium acessa até 4GB), por ter barramento de endereços de 36 bits (236 = 64 GB).
Arquitetura CISC/RISC. O núcleo do Pentium Pro é RISC, para que ele continuasse compatível com todos os programas existentes, foi adicionado a sua entrada um decodificador CISC.
A cache externa é integrada ao processador.
Pentium Pro pode ser utilizado em placas-mãe com dois ou quatro processadores em multiprocessamento simétrico.
Pentium II
O processador Pentium II é um processador que utiliza o núcleo do processador Pentium Pro e possui a tecnologia MMX. Sua apresentação é inovadora, sendo acondicionado em um cartucho.
O Pentium II utiliza placas-mãe que possuem slot 1. Esse tipo de placa-mãe pode ser usado por processadores Celeron e Pentium III.
Processador Pentium
Processador Celeron
O processador Celeron é um Pentium II de baixo custo. Possui todas as características do Pentium II, com exceção das modificações no circuito de cache L2, que o tornaram mais barato que o Pentium II.
Processador Pentium II Xeon
Esse processador é o verdadeiro substituto do Pentium Pro MMX, que é focado para o mercado de servidores de rede e estações de trabalho de alto desempenho. Processador Pentium III
Possui as mesmas características do Pentium II, apresentando algumas novidades como a tecnologia MMX2, com 70 novas instruções com o conceito SIMD, processador superescalar que permite o uso de instruções MMX e MMX2 e do co-processador matemático, e número de série único, que permite que o co-processador seja identificado através da rede e acesso de até 4 GB de memória cache.
Atenção!
Além dos processadores citados nesta apostila (todos da família Intel), existem muitos outros (que não são fabricados pela Intel) no mercado como os modelos AMD K5, K6, K6-2, K6-III, K7, os modelos Cyrix... Quando você for comprar um computador é importante conhecer as características do processador, veja se ele atende as necessidades desejadas, as vezes você acaba comprando um computador com alta capacidade de processamento, sem realmente precisar desse tipo de processamento.
Barramentos
De maneira geral, poderíamos dizer que um barramento é uma via de comunicação, e em um micro temos vários barramentos.
O principal barramento existente em um micro é o barramento local, que faz a comunicação entre o processador e os dispositivos da placa-mãe (memória RAM, cache, chipset). Este tipo de barramento é o mais rápido, pois o circuitos se comunicarão com o processador em seu potencial máximo. Entretanto este tipo de barramento não é padronizado, e é por isso que cada tipo de processador necessita de um modelo de placa-mãe diferente.
Outro tipo de barramento existente em um micro, é o barramento de expansão, que serve para conectar dispositivos independentemente do processador instalado. Dentre eles temos:
ISA (Industry Standard Architecture)
EISA (Extended Industry Standard Architecture)
VLB (VESA Local Bus)
PCI (Peripheral Component Interconect)
AGP (Accelerated Grafics Port)
USB (Universal Serial Bus)
Firewire (também chamado de IEEE 1394)
IrDA (Infrated Developers Association)
Todos esses modelos (exceção de USB, Firewire e IrDA, que são externos) são disponibilizados na placa-mãe do micro através de conectores chamados slots.
O maior problema desse tipo de barramento é a velocidade, embora a maioria dos periféricos seja lenta, há pelo menos três classes de periféricos que são bastante prejudicadas: vídeo, disco rígido (HD) e interfaces de rede.
Nas placas-mãe onde os dispositivos são integrados a própria placa (on board), a comunicação dos periféricos com o processador é feita através de um barramento de extensão, chamado barramento X.
Barramento Local
O barramento local pode ser dividido em três grupos:
Barramento de dados
Barramento de endereços
Barramento de controle
Quando dizemos que um processador Pentium tem um barramento de 64 bits, queremos dizer que o barramento local terá o seu barramento de dados de 64 bits, com isso o acesso a memória será feito a 64 bits por vez. Da mesma forma, quando dizemos que o processador trabalha a 66 MHz ou a 100 MHz, isso significa que é essa a freqüência de operação do barramento local.
No caso do barramento local típico de 64 bits a 66 MHz, a taxa de transferência de dados entre o processador e a memória RAM será de 528 MB/s, esse valor é fácil de ser encontrado (64 bits * 66 milhões / 8). A divisão por 8 é para se obter o valor em bytes.
Barramento ISA (Industry Standard Architecture)
O barramento ISA foi o primeiro barramento de expansão, utilizados no PC original e no PC XT que tinham um processador de 8088, com barramento dados de 8 bits, barramento de expansão de 8 bits também, e eram conectados diretamente ao
barramento local do micro, pois esses computadores trabalhavam com freqüência de operação muito baixa.
Com a introdução do 286, o barramento e o slot ISA aumentaram de tamanho, de forma a acompanhar as característica do novo processador:
Barramento de dados de 16 bits.
Barramento de endereço de 24 bits.
Freqüência de operação de 8 MHz.
Para manter a compatibilidade com as placas mais antigas desenvolvidas para o XT, o slot ISA foi divido em dois: uma parte 100% compatível com o slot ISA de 8 bits utilizado pelo XT, e uma pequena “extensão”, contendo as linhas de dados, endereços, e controles adicionais. Desse forma qualquer dispositivo ISA poderia ser conectado livremente nos seus slots.
Em um slot ISA, só poderemos manipular dados de 16 bits, bem como acessar, no máximo, 16 MB de memória RAM, mas o maior problema disso tudo é a operação de 8 MHz. Imagine uma placa de vídeo ISA em um Pentium de barramento loca de 66 MHz, a comunicação do processador com a placa será feita somente a 8 MHz, ou seja a 12,12% da velocidade com que o processador se comunica com o barramento local.
Mas então, por que não mudar a freqüência máxima do barramento ISA ? Simplesmente, porque se isso acontecer as placas antigas não funcionariam em micros novos.
Para fazer a comunicação do barramento ISA com o barramento local do micro, há um circuito próprio para fazer a interface, chamado controlador de barramento ISA. Esse circuito está ligado ao chipset da placa-mãe e converte todas as informações de um barramento par outro.
Recursos
Desde o primeiro PC, se convive com recursos de hardware bastante conhecidos: endereços de I/O, linhas de interrupção (IRQ), e canais de DMA. Praticamente todas as placas ISA (como placas de som e fax modem) utilizam pelo menos um desses recursos. Por exemplo, uma placa de som típica utiliza o endereço I/O 220h, interrupção IRQ5 e canais de DMA 1 e 5. O barramento ISA traz esses recursos da seguinte forma:
Endereços de I/O : 1KB (de 000h a 3FFh)
Interrupções: 15 linhas
Canais de DMA: 8 canais Por que o ISA Sobrevive?
Para periféricos lentos como o fax modem e a placa de som, o barramento ISA, não representa nenhum problema. Por exemplo, um fax modem dos modelos mais modernos tipo 56 K possui uma taxa de transferência de 56.000 bits por segundo, ou 7.000 bytes (56000/8). Como o barramento ISA possui uma taxa de transferência de 8 MB/s, o fax modem opera a uma taxa 1.143 vezes menor que o barramento ISA.
Outro exemplo são as placas de som. Esse periférico, tipicamente, transporta dados de 16 bits 44.100 vezes por segundo, ou seja 88.200 bytes por segundo por canal. Como as placas de som são estéreo, a taxa de transferência máxima desse periférico é 176.400 bytes por segundo – aproximadamente 47,5 vezes menor que a taxa máxima do barramento ISA!
Na verdade os barramentos ISA, só continuam existindo para dar a compatibilidade entre as placas mais antigas e os computadores mais recente.
Barramento MCA (MicroChannel Architecture)
Esse barramento foi utilizado nos PS/2 da IBM(computadores com arquitetura fechada), e não apresentava problemas de desempenho, mas como o MCA era de um
barramento de arquitetura fechada não poderia ser fabricado pro nenhum outro fabricante, e por isso os fabricantes de computadores de arquitetura aberta continuaram a utilizar os slots ISA.
Barramento EISA (Extended Industry Standard Architecture)
Este barramento foi desenvolvido por um conjunto de nove empresas (AST, Epson, HP, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse, Zenith e Compaq), e era totalmente compatível com o antigo ISA. O barramento EISA tem as seguintes características:
Barramento de dados de 32 bits.
Barramento de endereços de 32 bits.
Freqüência de operação 8 MHz.
O slots EISA é muito parecido com o slot ISA, pois ambos tem o mesmo tamanho. A diferença é que o Slot EISA é mais alto que o ISA, dessa forma é possível se conectar os dois tipos de placas neste mesmo slot.
Barramento VLB (VESA Local Bus)
A VESA (Vídeo Electronic Standard Association – Associação de Padrões Eletrônicos de Vídeo) é formada pelos fabricantes de interface de vídeo, a fim de definir padrões, como o Super VGA, por exemplo.
Esse tipo de barramento teve uma grande aceitação no mercado, por ser de arquitetura aberta e ser totalmente compatível com o barramento ISA.
O barramento VLB é conectado ao barramento local, através de um buffer. Dessa forma, a freqüência de operação do VLB é igual a do barramento local. O barramento VLB tem as seguintes características:
Barramento de dados igual ao do processador.
Barramento de endereços de 32 bits.
Freqüência de operação igual à freqüência do barramento local. Por que o VLB não deu certo ?
O seu maior problema era sua dependência em relação ao processador, pois ele era conectado diretamente ao seu barramento local. Se, no futuro, um novo padrão de barramento local fosse desenvolvido ( e foi!!!) o barramento VLB não estaria pronto para acompanha-lo, fazendo com que a cada nova versão de barramento local, seria necessário um nova versão do barramento VLB.
Barramento PCI (Peripheral Component Interconnect)
O barramento PCI, é um barramento criado pela Intel, e substituiu os barramentos EISA e VLB. Ao contrário do que muita gente pensa, ele não é conectado diretamente ao barramento local, ele é um barramento independente de qualquer processador, o que dá a segurança para que todos os processadores o utilizem sem maiores problemas.
Para a interligação do barramento local com o PCI, é utilizada uma ponte (bridge) barramento local – PCI (ponte norte). No caso da interligação do barramento PCI com o ISA, há uma ponte ISA – PCI (ponte sul).
Existem vários modelos de barramento PCI (32 ou 64 bits), mas o mais comum são os slots de 32 bits, trabalhando a freqüência de 33 MHz (o que dá uma taxa de transferência de 132 MB/s).
Uma ponte é um dispositivo capaz de converter sinais e protocolos de um barramento para outro.
Recursos
Os dispositivos PCI também utilizam recursos de endereço de I/O e interrupção. O acesso direto à memória RAM (DMA) é feito através do bus mastering, e não através de um circuito controlador de DMA.
Os endereços de I/O disponíveis para placa PCI são 256 endereços para cada slot PCI (no ISA existem 1.024 endereços para todos os dispositivos).
Já o esquema de interrupções PCI merece um pouco mais de discussão, principalmente por permitir o compartilhamento de interrupções, isto é, dois ou mais dispositivos PCI usam uma mesma interrupção sem gerar conflito.
Barramento AGP (Accelerated Graphics Port)
Tudo o que aparece na tela de um monitor, é originário de uma memória existente na placa de vídeo, chamada memória de vídeo. Para as animações em 3D essa memória é insuficiente.
Para aumentar a velocidade do vídeo, a Intel criou um novo barramento chamado AGP, que permite a uma interface de vídeo comunicar-se diretamente com a memória RAM, fazendo com que a taxa de transferência dos dados para a placa de vídeo seja mais rápida.
Barramento USB (Universal Serial Bus)
O USB é uma idéia fantástica para o PC: um barramento para periféricos onde, através de um único plug na placa-mãe, todos os periféricos externos podem ser encaixados.
Bus mastering: essa técnica permite que o periférico possa tomar conta do
Memória
Além de tudo o que já se foi descrito nesta apostila, existem mais informações sobre memória que você precisa saber.
Tipos de Memória ROM
Os circuitos de memória ROM podem ser construídos utilizando umas das seguintes tecnologias:
Mask-ROM: Memória que já vem com os circuitos gravados de fábrica, e não há como apagarmos ou alterarmos os seus dados.
PROM (Programmable ROM): Esta memória é vendida “virgem”, e o fabricante do dispositivo que utilizará esse circuito se encarrega de gravar o seu conteúdo, ma uma vez gravada, o seu conteúdo não pode mais ser alterado.
EPROM (Erasable Programmable ROM): a diferença para com a PROM e a Mask-ROM, é que o seu conteúdo pode ser apagado, através da sua exposição a luz ultra violeta.
EEPROM(Eletric Erasable Programmable ROM): A regravação do seu conteúdo é feito através de sinais elétricos, o que permite a reprogramação do circuito sem remove-lo.
Flash-ROM: Tem as mesmas características da EEPROM, só que utiliza baixas tensões para apagar os seus circuitos.
Saiba que...
Wait states (estado de espera): é o tempo que o processador tem que esperar para que a memória esteja pronta para entregar ou armazenar dados. Isso acontece porque as memórias são mais lentas do que o processador.
Módulos de Memória (Pente de Memória).
Os módulos de memória são plaquetinhas onde os circuitos integrados já vem soldados, bastando ao usuário, somente encaixar esses módulos de memória na placa-mãe do micro.
Módulos SIPP (Single In Line Pin Package)
Esse foi o primeiro tipo de módulo de memória criado e sua aparência lembrava um pente, daí o apelido “pente de memória”. Seus terminais eram parecidos com os utilizados pelos circuitos integrados, o que causava mau contato, permitia que terminais dobrassem ou partissem e ainda não impediam que o usuário encaixasse o módulo invertido no soquete. Esses módulos eram encontrados em versões de 256KB, 1 MB e 4MB e eram de 8 bits.
Módulo SIMM – 30 (Single In Line Memory Module – 30 Terminais)
Esse módulo é basicamente um SIPP com um novo sistema de encaixe. Esse sistema não permite que o módulo seja encaixado invertido, e como os seus terminais não são pinos, não há problemas de terminais quebrados ou dobrado. São encontrados na mesma versão do SIPP. Utiliza um bit de paridade.
Bit de paridade: é um bit que serve para a detecção de erro. Esse bit é gerado para que os números de bits “1” transmitido seja sempre par.
Módulo SIMM – 72 (Single In Line Memory Module – 72 Terminais)
Esse módulos são módulos SIMM de 32 bits criados para serem usados em micros equipados com processadores 486, Pentium e superiores. São encontrados em diversas capacidades sendo as mais usuais 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB.
Módulos DIMM (Double In Line Memory Module)
Os módulos DIMM normalmente tem 168 terminais e são de 64 bits. Instalação de Módulos SIMM
1. Insira o módulo no soquete diagonalmente. Ele entra no soquete de uma só maneira, portanto não há o risco de inversão, e não deverá apresentar qualquer tipo de resistência. O módulo deve encaixar até a base do soquete.
2. Com o módulo encaixado corretamente, empurre-o sem fazer força no sentido indicado. Caso apresente resistência ao encaixe, afrouxe os prendedores laterais com os dedos simultaneamente.
3. Pronto! O módulo está encaixado no soquete.
4. Para desinstalar os módulos SIMM, não empurre, pois isso faz com que a presilha lateral perca pressão. Afrouxe com os dedos as presilhas laterais, simultaneamente e, então o módulo se desprenderá do soquete.
Instalação de Módulos DIMM
1. Afaste as presilhas laterais do soquete, no sentido de dentro para fora. Elas deverão ficar em um ângulo de 45º em relação ao soquete.
2. Insira o módulo verticalmente sobre o soquete, verificando se ele está em sua posição correta, isto é, se os chanfrados existentes estão sendo encaixados corretamente sobre os chanfrados delimitadores do soquete. Empurre o módulo até o final do soquete. As presilhas laterais se fecharão automaticamente.
3. Pronto o módulo está corretamente encaixado.
4. Para retira o módulo, basta afastar as presilhas laterais do soquete no sentido de dentro para fora. O módulo sairá automaticamente do soquete.
Chipset
Circuitos de apoio sempre serão necessários para o funcionamento do micro, pois o processador não é capaz de controlar tudo sozinho. Nos chipsets (conjunto de circuitos integrados) você encontra todas as funções de apoio necessárias para o micro funcionar.
A arquitetura da placa-mãe está intimamente ligada ao chipset. O chipset pode influenciar diretamente no desempenho do micro, por exemplo o controle de acesso a memória é ele quem faz.
O chipset também define inúmeras outras características da placa-mãe como, por exemplo, a freqüência de operação máxima do barramento local e os tipos de memória RAM que a placa-mãe aceita.
Placa-Mãe
A placa-mãe em um computador é um elemento de suma importância, pois é nela que o processador, memória, placa de vídeo e todos os demais componentes do micro estão conectados.
O seu principal componente é o chipset, ou seja, os circuitos existentes na placa-mãe, que definirá as principais características da placa-mãe e também pode acabar influenciando o desempenho do micro.
Componentes Básicos
Os componentes que serão comentados a seguir podem variar de acordo com o modelo da placa-mãe, mas basicamente são esses:
Slots: Através dos slots você é capaz de instalar placas periféricas
Chipset: São os circuitos de apoio da placa-mãe
ROM: Na memória ROM da placa-mãe estão escritos 3 programas – BIOS, POST, Setup. Todos os ajustes feitos através dele são armazenados em uma memória de configuração, chamada CMOS.
Bateria: Responsável por alimentar a memória de configuração (memória CMOS) e também alimentar o relógio de tempo real.
Soquete de memória: Onde a RAM é instalada. Atualmente as placas-mãe aceitam módulo de memórias SIMM, DIMM ou RIMM.
Controlador do teclado: Como o nome diz, esse circuito é responsável pelo controle do teclado.
Cache de memória: Em processadores que utilizem cache de memória externo, você encontrará esse circuito na placa-mãe, já nas placas desenvolvidas para os processadores Pentium de 6ª geração, este circuito está interno ao processador.
Componentes básicos de uma placa- mãe Conector da fonte de alimentação
Soquete para módulos de memória
Baterira Chipset Cache de memória L2 Soquete do Processador Soquete VRM Controlador do teclado Conector do teclado Periféricos Integrados (on-board) Slot PCI
Slot ISA ROM
(BIOS)
Jumpers de configuração
Soquete do processador: Onde o processador é instalado. Esse soquete é encontrado em placas-mãe para processadores a partir do 486, e pode variar conforme o processador. As placas-mãe são classificadas conforme o soquete que utiliza.
Jumpers de configuração: Possuem diversas finalidades, mas, em geral, configuram a tensão de alimentação do processador, a freqüência do barramento local e a multiplicação de clock. Atualmente diversos modelos de placa-mãe não possuem mais jumper de configuração, sendo toda a configuração da placa-mãe executada através de um menu especial do setup do micro.
Conector VRM: Esse conector serve para a instalação de um módulo regulador de voltagem e é encontrado em alguns modelos de placa-mãe. Esse módulo serve para alterar a tensão de alimentação do processador da placa-mãe, caso ela não seja capaz de fornecer uma determinada tensão de alimentação.
Conector da fonte: Onde os fios provenientes da fonte de alimentação devem ser instalados. O formato desse conector varia de acordo com o formato da placa-mãe
Conector do teclado: Onde o teclado deve ser encaixado. Existem dois tipos de conectores: o DIN 5 pinos e o mini-DIN 6 pinos.
Conector do mouse: Algumas placas-mãe possuem um conector para o mouse de barramento, também chamado de PS/2.
Periféricos integrados (on board): Todas as placas-mãe atualmente vêm com alguns periféricos integrados: duas portas IDE (conector para flat cable de 40 pinos), controladora de unidade de disquete (conector par flat cable de 34 pinos), duas portas seriais e uma porta paralela.
Outros periféricos on board: Dependendo do modelo você pode encontrar também outros periféricos integrados as placas-mãe, os mais comuns são vídeo e áudio.
Armazenamento de Dados
Formatação
O sistema de armazenamento de dados utiliza um sistema de endereçamento para que o sistema operacional possa localizar os dados armazenados, a esse sistema de endereçamento damos o nome de formatação.
Todos os discos magnéticos são divididos magneticamente em círculo concêntricos chamados trilhas. As trilha por sua vez são divididas em setores. Em cada setor cabem 512 bytes de informação (esse valor é fixo).
Dependendo do disco, ele poderá ter uma formatação com um maior número de trilhas e setores. Quanto maior esse número, mais dados o disco poderá armazenar.
A capacidade de um disco não é um valor aleatório, mas sim definido pelo seu padrão de formatação. Chamamos o padrão de formatação de um disco de geometria. Sistema FAT
O sistema FAT é o sistema de arquivos mais utilizado no PC, sendo introduzido pelo MS-DOS. Todos os sistemas operacionais – mesmo os que permitem outro sistema de arquivos – permitem a utilização desse sistema, para manter a compatibilidade com os discos formatados por outro sistema operacional.
O sistema FAT possui duas características principais: a utilização de clusters para o armazenamento de dados e a utilização de uma tabela que armazena a utilização dos clusters de um disco, chamada FAT (File Allocation Table – Tabela de Alocação de Arquivos).
Clusters
O tamanho da FAT é fixo. Atualmente temos três tamanhos de FAT: FAT-12 (usada por disquetes), FAT-16 (utilizada pelo MS-DOS, e maioria dos sistemas operacionais) e FAT-32 (utilizada nas versões mais atuais dos sistemas operacionais). O número indica o número de bits utilizados para armazenar cada posição na FAT.
O sistema FAT-16 só poderia acessar discos de até 32 MB (216 = 65.536; 65.536 x 512 bytes = 33.554.432 ou 32 MB). Para solucionar este problema, a Microsoft, passou a aumentar o tamanho do setor que a FAT apontava. Dessa forma, em vez de apontar um setor de 512 bytes, cada posição da FAT aponta um conjunto de setores, chamado cluster. O tamanho do cluster será múltiplo direto do tamanho do setor e será a menor unidade de armazenamento que o sistema operacional pode acessar.
O grande problema dos cluster é o desperdício. Vamos imaginar um HD de 120 MB, utilizando um cluster de 2 KB. Todos os arquivos do disco ocuparão múltiplos de 2 KB. Se você>ê tiver um arquivo de 4.5 KB, ele obrigatoriamente ocupará 6 KB, o que acarretará um desperdício de 1.5 KB. Esse problema de desperdício é conhecido como slack space.
Diretório
Todas as informações pertinentes aos arquivos são gravadas em uma área especial do disco – ou seja, um conjunto de clusters especialmente reservados para esse fim – chamado diretório. No diretório encontramos todas as informações relativas a todos os arquivos existentes no disco, como seus nomes, tamanhos, data e hora de criação, e outras informações. Interessante notar que o diretório principal de um disco – o diretório raiz – é sempre encontrado na mesmíssima posição física em todos os discos formatados com o sistema FAT. Se cada micro formatasse um disco colocando o
diretório raiz em uma posição aleatória, como os discos formatados em um computadores poderia ser lido por outro?
FAT-32
Este sistema está disponível no Windows 95 OSR2, Windows 98 e Windows 2000. Esse sistema de arquivos é baseado no sistema FAT tradicional; porém, trazendo dois benefícios básicos: clusters menores e capacidade de acessar discos rígidos de capacidades maiores.
O sistema FAT-12 consegue acessar discos de até 32 MB, enquanto o sistema FAT-16 consegue acessar discos de até 2GB. Já o sistema FAT-32 consegue acessar disco de até 2 TB.
Fragmentação
Um dos grandes problemas do sistema FAT é a fragmentação. À medida que novos arquivos são criados, novos programas são instalados e arquivos são removidos, os arquivos acabam ficando com seus clusters fisicamente longe uns dos outros. Em outras palavras, os arquivos ficam com seus clusters “espalhados” pelo disco rígido, em vez de ficarem em áreas contínua. Isso acarreta queda de desempenho, já que o disco rígido terá de movimentar mais o seu conjunto de cabeças para ler um arquivo.
A fragmentação ocorre porque o sistema FAT é um sistema estático, ou seja, ele não rearruma o conteúdo do disco conforme os arquivos são apagados.
Este problema pode ser facilmente resolvido utilizando, por exemplo, o desfragmentador de discos do Windows 9x.
HPFS e NTFS
O OS/2 e o Windows NT possuem um sistema de arquivos próprio, respectivamente HPFS (High Performance File System) e NTFS (New Technology File System). Na hora da instalação desses sistemas, você poderá escolher utilizar FAT-16 ou sistema HPFS/NTFS.
Há várias vantagens na utilização desses sistemas de arquivos, entre elas:
Velocidade (esses sistemas são mais rápidos que o sistema FAT).
Não há desperdício (a menor unidade que o sistema acessa é o setor físico, de 512 bytes, independente do tamanho do disco).
Acessa diretamente discos de até 2 TB.
Suporte nativo a arquivos mais longos.
Não há problemas de fragmentação (sistemas dinâmicos). Particionamento
Discos rígidos permitem ser divididos em unidades de menor tamanho. Mesmo em discos rígidos que utilizem uma só partição, há necessidade de executarmos o processo de particionamento antes da formatação, para que uma área chamada tabela de partição seja criada. A tabela de partição indica quantas partições existem no disco e informações a respeito das partições.
Há várias aplicações para o particionamento. A mais importante é quando queremos instalar mais de um sistema operacional em um mesmo disco rígido e queremos mantê-los em áreas separadas, para facilitar a manutenção. Outro uso seria para diminuir o desperdício em disco.
O particionamento é tradicionalmente feito através do comando fdisk. E como dissemos, é um processo obrigatório a ser executado antes da formatação de um disco “virgem”.
Disquetes e Afins
A unidade de disquete é o elemento responsável pela leitura/gravação em um disquete. Como existem diversos tipos de disquetes com capacidade diferentes, haverá unidades de disquete diferentes para cada tipo de disquete. Hoje em dia é comum encontrarmos unidades de disquete de 5 ¼” e 3 ½”.
Tenha sempre em mente que os disquetes de 1,2 MB são diferentes dos de 360 KB, assim como os disquetes de 720 KB, 1.44 MB e 2,88 MB são diferentes entre si. A camada magnética recebe um tratamento de densidade diferenciado a cada tipo de disquete.
A camada magnética de um disquete tem vida útil de 5 anos. Após isso ela começa a se deteriorar. Esses disquetes fora da sua vida útil podem danificar a cabeça de leitura/gravação da unidade de disquetes, além de perder os dados que neles são armazenados.
Funcionamento das Unidades de Disquete
Quem lê e grava as informações realmente no disquete é a cabeça da unidade de disquete. A cabeça é formada por duas bobinas e as informações são lidas, escritas e apagadas como em uma fita cassete dentro de um toca fitas, através da magnetização e desmagnetização da camada magnética do disquete. Por esse motivo é que não podemos deixar os disquetes sob ação de campos magnéticos fortes, pois podemos alterar ou até mesmo apagar os dados contidos no disquete.
As informações a serem gravadas sobre a superfície magnética são digitais e a superfície magnética está preparada para armazenar somente campos magnéticos, como norte-sul. Por esse motivo cada informação a ser gravada sobre a superfície magnética é codificada de maneira que signifique uma seqüência particular de campos norte-sul sobre a superfície magnética, de modo que não haja dúvida em relação ao dado pretendido. Esse esquema de codificação é chamado de MFM (Modified Frequency Modulation – Freqüência Modulada Modificada).
Dentro da unidade de disquete existem dois motores, um para movimentar as cabeças de leitura para trás e para frente, e outro para rotacionar o disquete, fazendo com que todos os setores passem pela cabeça.
Super Disk LS-120
Foi criado para ser o substituto da unidade de 1,44 MB. Com o mesmo tamanho de uma unidade de disquete tradicional, é capaz de operar com disquetes tradicionais, além de operar com sua própria mídia, o Super Disk de 120 MB.
Zip Drive
É um periférico cada vez mais utilizado por todos os tipos de usuário. Resumidamente, é um disco que permite o armazenamento de até 100 MB de dados, e ao contrário do Super Disk LS-120, ele não é capaz de operar com disquetes comum. Existem vários modelos de Zip Drive, podendo eles ser interno ou externo.
Discos Rígidos
Por ser um tipo de mídia muito utilizado atualmente, os discos rígidos possuem importância vital para os microcomputadores e principalmente para os usuários, que neles guardam suas informações.
Funcionamento
Por ser lacrado, o disco rígido pode ter uma precisão muito maior. Por ser fixo, o tamanho da cabeça de leitura/gravação pôde ser reduzido sensivelmente. Como conseqüência imediata temos um campo magnético de tamanho menor que nos disquetes, possibilitando a gravação de dados mais próximos um dos outros, com isso temos mais altas quantidade de trilhas e setores em um só disco.
Na verdade, não é utilizado um só disco, mas sim um conjunto deles, 2, 3 ou 4 disco por exemplo. Para cada disco desses, existe uma cabeça de leitura/gravação específica fazendo com que, eles possuam várias cabeças de leitura/gravação, 4, 6 ,8 para os exemplos dados.
Rotação
O motor do disco rígido faz com que o conjunto dos disco gire em uma velocidade altíssima: pelo menos 3.600 rpm, podendo os discos mais modernos chegar a uma velocidade de 7.200 rpm ou mais. Por esse motivo os discos são unidades lacradas, pois rodando com tanta velocidade, qualquer partícula de poeira poderia causar uma grande explosão se entrasse em contato com a superfície magnética.
Por estar girando em alta velocidade, as cabeças de leitura/gravação não entram em contato direto com a superfície magnética, pois se isso acontecesse a superfície magnética seria danificada, podendo acarretar a perda de informações.
Quanto a alimentação, o disco rígido entra em funcionamento imediato, girando constantemente, isso porque se ele fosse acionado somente quando fosse acessado, a inércia faria com que os dados demorassem muito para ser acessado.
Saiba que...
Setor: Partes em que são divididas as trilhas. Em cada setor cabem 512 bytes de informação (esse valor é fixo).
Trilha: Divisão do disco rígido magneticamente em círculo concêntricos, ou conjunto de setores, em seqüência no disco.
Cilindro: Conjuntos de trilhas, que ocupa a mesma posição espacial no total de discos presentes no conjunto do disco rígido.
Formato Físico dos Setores
Os 512 bytes de dados de um setor são gravados junto com outras informações importantes:
Espaço entre setores (gap): espaço que separa os setores.
Cabeçalho do setor: Neste campo são gravadas informações sobre a
localização física do setor, como: seu cilindro, lado e número.
CRC (Cyclical Redundance Check): Neste campo é gravado um valor de
verificação (CRC) para o cabeçalho do setor.
Dados: Neste campo são gravadas os 512 bytes de dados do setor.
ECC (Error Correction Code): Neste campo são gravadas as informações
referentes a esse método de correção de erros. Formatação Física vs. Formatação Lógica
Tanto disquetes como discos rígidos possuem dois tipos de formatação:
Formatação em baixo nível: Também chamada de formatação física, esse
tipo de formatação é a divisão da superfície da mídia magnética em trilhas e setores.
Formatação em alto nível: Também chamada de formatação lógica, esse
tipo de formatação é a preparação dos setores para uso pelo sistema operacional, além da inclusão do setor de boot, do diretório raiz e das duas FATs.
Scanners
Scanners são usados para capturar imagens impressas e convertê-las em arquivos de computador, que podem ser manipulados através de programas específicos. Com um recurso chamado OCR (Optical Character Recognition, Reconhecimento Óptico de Caracteres), o scanner é capaz de capturar textos impressos diretamente de dentro do processador de texto, gerando, ao invés de um arquivo gráfico, um arquivo de texto comum.
Existem basicamente três tipos de scanners:
Scanner de mão
Scanner de página
Scanners de mesa Funcionamento
O funcionamento de um scanner é bastante simples: há várias células fotoelétricas alinhadas horizontalmente lado a lado. Um feixe de luz ilumina a superfície de contato. Caso o ponto de um determinado sensor seja branco, haverá reflexão de luz, fazendo com que o sensor indique “1”. Caso um ponto seja preto, haverá absorção da luz, fazendo com que o sensor indique um “0” por não ter captado a luz.
A quantidade de cores simultâneas que um scanner consegue reconhecer dependerá da quantidade de sensores que ele possuir por ponto, por exemplo 2 bits por ponto reconhecerá 4 cores simultâneas., 8 bits, 256 cores.
Para capturar imagens coloridas, o scanner deverá possuir três máscaras (filtros), uma para cada cor primária: vermelho, azul, verde. Cada ponto capturado será composto por três partes. A quantidade de vermelho, azul e verde utilizada em cada ponto dará a cor do mesmo.
