DESCREVENDO SISTEMAS DE UM COMPUTADOR

(1)

D

ESCREVENDO SISTEMAS DE UM

D

ESCREVENDO SISTEMAS DE UM

COMPUTADOR

C

t d H d

S ft

Si t

Componentes de Hardware, Software e Sistemas

Operacionais

Curso Superior de Redes de Computadores

André Moraes

(2)

S

ISTEMAS DE COMPUTADOR

|

Um sistema de computador

|

Um sistema de computador

consiste em componentes de

hardware e software.

| Hardware é o equipamento

físico, como gabinetes, unidades , g , de armazenamento, teclados, monitores, cabos, caixas de som e impressoras.

| Software inclui o sistema

operacional e os programas. p p g

| O sistema operacional instrui o

computador sobre como operar. Essas operações podem incluir a identificação, o acesso e o

processamento de informações. processamento de informações.

| Programas ou aplicativos

executam funções diferentes. Os programas variam muito,

dependendo do tipo de

informação que será acessada ou informação que será acessada ou gerada.

(3)

G

ABINETES

| O gabinete do computador fornece | O gabinete do computador fornece

proteção e suporte para os componentes internos do computador.

y Todos os computadores precisam de

uma fonte de alimentação para uma fonte de alimentação para converter tensão AC (alternating current, corrente alternada) da tomada da parede em alimentação CC (direct current, corrente

contínua).

O h f d b

y O tamanho e a forma do gabinete

do computador geralmente são determinados pela placa-mãe e por outros componentes internos.

y Existem gabinetes grande e maiores

para acomodar componentes para acomodar componentes

adicionais que podem ser necessários no futuro. O

y utros usuários podem selecionar um

gabinete menor, que exija um espaço mínimo Em geral o gabinete do

3

mínimo. Em geral, o gabinete do computador deve ser durável, fácil para se fazer manutenção e ter espaço suficiente para expansão.

(4)

D

ESCREVENDO OS GABINETES

|

Geralmente, os gabinetes são feitos de plástico,

aço e alumínio e estão disponíveis em vários

estilos

estilos.

y

O tamanho e o layout de um gabinete é chamado de

formato. Há muitos tipos de gabinetes, mas os

p

g

,

formatos básicos para gabinetes de computador

incluem desktop e torre.

O g bi t

d

fi

d t

h

l

y

Os gabinetes podem ser finos ou de tamanho normal

e os gabinetes em forma de torre podem ser mini ou

de tamanho normal

(5)

D

ESCREVENDO OS GABINETES

|

Além de fornecer proteção e suporte, os gabinetes

também fornecem um ambiente projetado para

manter os componentes internos frios

manter os componentes internos frios.

y

As ventoinhas do gabinete são usadas para

movimentar o ar pelo gabinete do computador.

p

g

p

y

À medida que o ar passa pelos componentes quentes,

ele absorve o calor e sai do gabinete. Esse processo

it

t

d

t d

evita que os componentes do computador se

superaqueçam.

(6)

D

ESCREVENDO OS GABINETES

|

Fatores a considerar na escolha

|

Fatores a considerar na escolha

de um gabinete:

y

Tamanho da placa-mãe

y

Quantidade de locais de

unidades internas ou e ternas

unidades internas ou externas,

mais conhecidas por Baias

y

Espaço disponível

|

Alguns atributos de gabinetes

y

Tipo

y

Tamanho

y

Espaço

y

Fonte de energia

g

y

Aparência

y

Exibição de status

y

Respiradouros

|

Na prática o gabinete deve

|

Na prática, o gabinete deve

sempre corresponder às

proporções da placa mãe que foi

adquirida.

(7)

F

ONTES DE

A

LIMENTAÇÃO

|

A f t d li

t ã

|

A fonte de alimentação

deve fornecer energia

suficiente para os

componentes que estão

instalados no gabinete e

para possibilitar que

componentes adicionais

sejam instalados

posteriormente.

y

Se você optar por uma

fonte de alimentação que

alimente somente os

componentes atuais,

poderá ser necessário

7

poderá ser necessário

substituí-la quando

outros componentes

forem atualizados.

(8)

D

ESCREVENDO A FONTE DE ALIMENTAÇÃO

|

A fonte de energia converte a

|

A fonte de energia converte a

alimentação AC (alternating

current, corrente alternada)

que sai de uma tomada em

alimentação CC (direct current

alimentação CC (direct current,

corrente contínua), que é uma

voltagem mais baixa.

|

A alimentação CC é exigida

para todos os componentes

dentro do computador.

|

Conectores

|

A maioria dos conectores atuais

ã t

l i d

O

são conectores polarizados. Os

conectores polarizados foram

projetados para serem inseridos

em apenas uma posição.

|

Cada parte do conector tem um

|

Cada parte do conector tem um

fio colorido com voltagem

diferente que passa por ele.

(9)

C

ONECTORES

|

Cada parte de um conector

|

Cada parte de um conector

tem um fio colorido com

voltagem diferente que

passa por ele, sendo

utilizados para encaixar

componentes específicos da

placa-mãe.

|

Tipos de conectores:

|

Tipos de conectores:

y

Molex

| Unidades ópticas ou disco

rígido

B

y

Berg

| Utilizado para a unidade de

disquete (menor que o molex)

y

Fêmea

Utili d t

9 | Utilizado para conectar a

placa-mãe (de 20 ou 24 pinos)

y

Alimentação Auxiliar

| Fornece energia para os

componentes da placa mãe 9

(10)

U

NIDADES

B

ÁSICAS DE ELETRICIDADE

|

Unidades básicas da eletricidade

|

Unidades básicas da eletricidade

y Voltagem ou tensão (V) y Corrente (I)

y Potência (P) y Resistência (R)Resistência (R) |

Voltagem:

y Força necessária para movimentar

os elêtrons em um cirtuito, medida em volts (V)

|

Corrente

y Quantidade de elêtrons que passam

por um circuito, medida em amperes (A)

P tê i

|

Potência

y Medida da pressão necessária para a

movimentação de elétrons em um circuito, medida em Watts (W)

y É utilizada pelas fontes de

computador

y Normalmente fontes de computador

utilizam potências que vão de 200W a 500W, e de 500W a 800W.

(11)

I

DENTIFICANDO ITENS INTERNOS

|

Placa mãe

|

Placa-mãe

y é a principal placa de circuito

impresso e contém os barramentos ou passagens elétricas encontrados em um computador.

E b t it

y Esses barramentos permitem que os

dados percorram os vários componentes que formam um computador.

y A placa-mãe acomoda:

CPU ( t l i it

| a CPU (central processing unit,

unidade central de processamento),

| e o circuito impresso que interconecta

os componentes da placa-mãe.

| Soquetes, conectores internos e

externos e várias portas também são l d l ã S t

11 colocados na placa-mãe. Soquetes,

conectores internos e externos e várias portas também são colocados na placa-mãe.

(12)

C

HIPSET

|

Um conjunto importante de

|

A maioria dos chipsets é dividida

|

Um conjunto importante de

componentes na placa-mãe é o

chipset.

y O chipset é composto por vários

circuitos integrados conectados à

l ã t l

|

A maioria dos chipsets é dividida

em dois componentes distintos:

Northbridge e Southbridge.

|

A função de cada componente varia

de fabricante para fabricante mas

placa-mãe que controlam como o hardware do sistema interage com a CPU e a placa-mãe.

y A CPU é instalada em um slot ou

soquete na placa-mãe. O soquete na placa mãe determina o tipo de CPU

de fabricante para fabricante, mas,

em geral:

y 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-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

comunicar com elas. Às vezes, a placa de vídeo é integrada no Northbridge.

y Na maioria dos casos, o Southbridge

possibilita a comunicação da CPU com os discos rígidos, a placa de som,

e aja co os o

os co po e es

do computador

y O chipset estabelece a quantidade de

memória que pode ser adicionada a uma placa-mãe. Ele também

determina o tipo de conectores da

com os discos rígidos, a placa de som, as portas USB e as outras portas de E/S.

determina o tipo de conectores da placa-mãe.

(13)

CPU – C

ARACTERÍSTICAS

|

A CPU (central processing

|

O soquete ou slot da CPU é

|

A CPU (central processing

unit, unidade de

processamento central) é

considerada o cérebro do

|

O soquete ou slot da CPU é

o conector que estabelece

interface entre a placa-mãe

e o próprio processador.

computador.

|

Algumas vezes é citada como

o processador. A maioria dos

cálculos ocorre na CPU.

y

A maioria dos soquetes e

processadores da CPU em uso

no momento é construída em

torno da arquitetura PGA

( i

id

t i

d

|

No que diz respeito ao cálculo

de energia, a CPU é o

elemento mais importante de

um sistema de computador.

(pin grid array, matriz da

grade de pinos), na qual os

pinos no lado de baixo do

processador são inseridos no

soquete

p

|

As CPUs vêm em diferentes

formatos, e cada estilo exige

um slot ou soquete específico

de CPU que incluem a Intel e

soquete.

y

Os processadores com slot

têm a forma de cartucho e se

encaixam em um slot com

aparência similar a de um

13

q

a AMD.

aparência similar a de um

_{slot de expansão. A Figura 1}

lista as especificações comuns

de soquetes de CPU.

(14)

CPU – C

ARACTERÍSTICAS

|

Cada modelo de processador

|

Potência:

|

Cada modelo de processador

executa um conjunto de instruções.

y A CPU executa o programa

processando cada parte dos dados de acordo com a orientação do

og a a e do co j to de

|

Potência:

y A potência de uma CPU é medida

pela velocidade e quantidade de dados que ela pode processar.

y A velocidade de uma CPU é

l ifi d i l d programa e do conjunto de

instruções.

y Enquanto a CPU está executando

uma etapa do programa, as

instruções restantes e os dados são armazenados próximos a uma

classificada em ciclos por segundo.

y A velocidade das CPUs atuais é

medida em milhões de ciclos por segundo, chamados de megahertz (MHz), ou bilhões de ciclos por segundo chamados de gigahertz armazenados próximos a uma

memória especial, chamada cache.

y Há duas arquiteturas de CPU

principais relacionadas aos conjuntos de instruções:

| RISC (Reduced Instruction Set

segundo, chamados de gigahertz (GHz).

y A quantidade de dados que uma

CPU pode processar em determinado momento depende do tamanho do barramento de dados do processador

| RISC (Reduced Instruction Set Computer) – usam um conjunto

relativamente pequeno de instruções, projetados para executá-las

rapidamente

| CISC (Complex Instruction Set Computer computador com

barramento de dados do processador.

y Isso também é chamado de

barramento da CPU ou FSB (front

side bus, barramento frontal). Quanto maior for a largura do barramento de dados do processador, mais potente o processador será Os processadores

Computer, computador com conjunto de instruções complexo)

– utilizam um amplo conjunto de instruções, resultando em um menor número de etapas por operação

processador será. Os processadores atuais têm um barramento de dados de 32 ou 64 bits.

(15)

T

ECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO

|

O

l ki g

|

Nú l

|

Overclocking

y

Overclocking é uma

técnica usada para fazer

com que um processador

|

Núcleos

y

A tecnologia de

processador mais recente

resultou em fabricantes de

q

p

trabalhe em uma

velocidade mais rápida do

que sua especificação

original.

CPU descobrindo

maneiras de incorporar

mais de um núcleo de

CPU em um só chip. Os

original.

y

Overclocking não é uma

maneira confiável para

melhorar o desempenho

do computador e pode

CPU em um só chip. Os

núcleos atuais podem se

dividir em:

|

Núcleo Único:

|

Único chip de CPU que

do computador e pode

resultar em danos à CPU.

|

Único chip de CPU que

controla todos os recursos

_{de processamento.}

|

Múltiplos Núcleos:

y Dois ou mais núcleos

15

Dois ou mais núcleos dentro de um chip de CPU processando informações ao mesmo tempo.

(16)

R

ESFRIAMENTO E

D

ISSIPAÇÃO DE CALOR

| Componentes eletrônicos geram calor O | Componentes eletrônicos geram calor. O

calor é provocado pelo fluxo de corrente dentro dos componentes.

y Os componentes do computador

funcionam melhor quando mantidos resfriados.

y Se o calor não for removido, o

funcionamento do computador poderá ser mais lento.

y Se houver grande acúmulo de calor, os

componentes poderão ser danificados.

| O fluxo de ar interno no gabinete facilita

uma maior dissipação de calor, normalmente os computadores são equipados com ventoinhas para tornar o processo de resfriamento mais eficaz.

| Outros componentes também são

suscetíveis a danos provocados pelo calor e em alguns casos estão equipados com ventoinhas.

y As placas de vídeo também geramp g

bastante calor. Ventoinhas são dedicadas a resfriar a GPU (graphics-processing unit, unidade de processamento de gráficos)

(17)

R

ESFRIAMENTO E DISSIPAÇÃO DE CALOR

|

C

t d

|

Computadores com

CPUs e GPUs

extremamente rápidas

podem usar um sistema

de resfriamento a água.

y

Uma chapa de metal é

colocada

sobre

o

colocada

sobre

o

processador e a água é

bombeada sobre a parte

superior para coletar o

calor

provocado

pela

calor

provocado

pela

CPU.

y

A água é bombeada para

um radiador para ser

17

p

resfriada pelo ar e, em

seguida,

colocada

novamente

em

circulação

17

circulação.

(18)

M

EMÓRIAS

|

As memórias são responsáveis pelo tráfego de

informações entre os dispositivos existentes e

também entre a CPU e o usuário

também entre a CPU e o usuário.

|

Dentre os tipos de memórias estudadas, as que

compõem o computador e o ajudam a trabalhar

são:

y

ROM (Read Only Memory) – Contendo informações

(

y

y)

ç

permanentes.

y

RAM (Random Access Memory) – Armazenando

dados de forma olátil ou seja não permanente

dados de forma volátil, ou seja, não permanente.

(19)

M

EMÓRIA

ROM

y

Os chips ROM contêm

_|

Dividem se em:

y

Os chips ROM contêm

instruções que podem ser

diretamente acessadas pela

CPU. Instruções básicas para

inicializar o computador e

i

l

|

Dividem-se em:

y

ROM

| Somente leitura, suas

informações são escritas quando o chip é fabricado. É um item

carregar o sistema operacional

são armazenadas na ROM.

y

Os chips ROM retêm seu

conteúdo mesmo quando o

computador é desligado

p obsoleto. y

PROM

| Somente leitura programável,

informações escritas após sua fabricação

computador é desligado.

fabricação y

EPROM

| Somente Leitura programável,

apagável.

| Suas informações podem ser

d i

apagadas com equipamentos especiais

y

EEPROM

| Somente leitura programável,

apagável eletronicamente

19

apagável eletronicamente

| Informações escritas após sua

fabricação.

| São chamados também de ROMs

flash

(20)

M

EMÓRIA

RAM

| RAM (Random access memory memória | Tipos de RAM: | RAM (Random access memory, memória

de acesso aleatório) é o armazenamento temporário para dados e programas que estão sendo acessados pela CPU.

| RAM é uma memória volátil, e isso

significa que o conteúdo é apagado

| Tipos de RAM: y DRAM

| Dinamic Ram, chip utilizado como memória principal. Deve ser constantemente

atualizada para manter suas informações.

y SRAM

significa que o conteúdo é apagado quando o computador é desligado.

| Quanto mais memória RAM um

computador tiver, maior será a sua capacidade para manter e processar programas e arqui os grandes e melhor

| Static Ram, muito utilizado como memória cache, não necessita ser atualizada com tanta frequência

y FPM

| Fast Page Mode, suporta paginação, foi utilizada amplamente na linha 486

programas e arquivos grandes, e melhor

será o desempenho do sistema. y EDO_| _{Extended data out Ram, sobrepõe acessos}

consecutivos aos dados. Acelera o tempo de recuperação de informações.

y SDRAM

| Syncronous DRAM opera em sincronia | Syncronous DRAM, opera em sincronia

com o barramento.

y DDR SDRAM

| Double Data Rate SDRAM, transfere dados 2x mais rápido que a SDRAM.

y DDR2 SDRAM

M i á id DDR d i íd | Mais rápida que a DDR, reduziu o ruído e

interferência.

y RDRAM

| RamBus, desenvolvida para comunicar a altas taxas de velocidade.

(21)

M

EMÓRIA

C

ACHE

|

SRAM

é

usada

como

|

SRAM

é

usada

como

memória

cache

para

armazenar os dados usados

com mais freqüência.

|

A

SRAM

fornece

ao

processador

acesso

mais

rápido aos dados do que os

recupera da DRAM mais

lenta ou memória principal.

|

Existem 3 tipos de memória

Cache:

y

L1 – Interno e integrado a

CPU

y

L2 – Externo, atualmente é

integrado a CPU

21

integrado a CPU

y

L3 – Utilizado em estações de

trabalho

avançadas

e

servidores

21

(22)

P

LACAS

,

SUAS FINALIDADES E

CARACTERÍSTICAS

|

As

placas

aumentam

a

|

Placa de modem:

|

As

placas

aumentam

a

funcionalidade de um computador

adicionando

controladores

para

dispositivos

específicos

ou

substituindo

portas

com

mau

f

i

|

Placa de modem:

y Conecta um computador à Internet

usando uma linha telefônica.

|

Placa SCSI:

y Conecta dispositivos SCSI como

funcionamento.

|

Alguns tipos:

|

Placa de rede:

y Conecta um computador a uma rede

y Conecta dispositivos SCSI, como

discos rígidos ou unidades de fita, a um computador.

|

Placa RAID:

y Conecta vários discos rígidos a um

d f p

usando um cabo de rede.

|

Placa de rede sem fio:

y Conecta um computador a uma rede

usando radiofreqüências.

computador para fornecer redundância e melhorar o desempenho.

|

Porta USB:

y Conecta um computador a |

Placa de som:

y Fornece recursos de áudio. |

Placa de vídeo:

y Fornece recursos gráficos.

y Conecta um computador a dispositivos periféricos. |

Porta paralela:

y Conecta um computador a dispositivos periféricos. g |

Porta serial:

y Conecta um computador a dispositivos periféricos.

(23)

S

LOTS DE

E

XPANSÃO

|

Os computadores têm slots de

|

EISA (Extended Industry

|

Os computadores têm slots de

expansão na placa-mãe para

instalar placas.

|

O tipo de conector da placa

d

l d

|

EISA (Extended Industry

Standard Architecture):

y

32 bits, antigo e raramente

utilizado

MCA (Mi

h

l

deve corresponder ao slot de

expansão.

y

Uma placa riser foi usada em

sistemas de computador com

f

t LPX

ibilit d

|

MCA (Microchannel

Architecture):

y

3 bits, proprietário da IBM,

antigo e raramente utilizado

formato LPX, possibilitando

que as placas fossem instaladas

horizontalmente.

y

A placa riser foi usada

principalmente em slim-line

|

PCI (Peripheral Component

Interconnect):

y

32 ou 64 bits, ainda é o padrão

na maioria dos computadores

principalmente em slim line

desktops (computadores

compactos de mesa).

|

Alguns dos tipos de slots de

expansão:

|

AGP (Advanced Graphics Port):

y

32 bits, projetada para

adaptadores de vídeo

|

PCI Express:

23

expansão:

y

ISA (Industry Standard

Architecture):

| 8 ou 16 bits, antigo e raramente

utilizado

|

PCI-Express:

y

Barramento serial, compatível

com slots PCI.

y

Possui Slots X1, X4, X8 e X16.

(24)

S

LOTS DE

E

XPANSÃO

PCI - Express

(25)

U

NIDADES DE

A

RMAZENAMENTO

25 25

(26)

U

NIDADES DE

A

RMAZENAMENTO

U

id d

d

t

lê

|

Uma unidade de armazenamento lê ou grava

informações em mídia de armazenamento óptico

ou magnético. A unidade pode ser usada para

o ag é co.

a e

po e

se sa a

pa a

armazenar dados permanentemente ou para

recuperar informações de um disco. As unidades

de armazenamento podem ser instaladas dentro

do gabinete do computador, como um disco rígido.

A seguir, são descritos alguns tipos comuns de

unidades de armazenamento:

y

Unidade de disquete

y

Disco rígido

y

Disco rígido

y

Unidade óptica

y

Unidade flash

₂₆₂₆

(27)

U

NIDADE DE DISQUETE

É

|

É um dispositivo de armazenamento que usa

disquetes removíveis de 3,5 polegadas.

E

di

t

éti

d

720 y

Esses disquetes magnéticos podem armazenar 720

KB ou 1,44 MB de dados.

y

Em um computador, geralmente a unidade de

p

, g

disquete é configurada como unidade A:. A

y

unidade de disquete poderá ser usada para

i i i li

t d l

ti

di

t

inicializar o computador se ele contiver um disquete

de boot. Uma unidade de disquete de 5,25 polegadas é

uma tecnologia mais antiga e raramente utilizada.

27 27

(28)

D

ISCO RÍGIDO

É

|

É um dispositivo de armazenamento magnético

que é instalado dentro do computador.

é d

t

y

é usado como armazenamento permanente para

dados. Geralmente o disco rígido é configurado como

unidade C: e contém o sistema operacional e os

aplicativos.

y

é configurado como a primeira unidade na seqüência

de inicialização (boot) A capacidade de

de inicialização (boot). A capacidade de

armazenamento de um disco rígido é medida em

bilhões de bytes, ou gigabytes (GB).

y

A velocidade de um disco rígido é medida em

(29)

U

NIDADE ÓPTICA

É

di

iti

d

t

l

y

É um dispositivo de armazenamento que usa lasers para

ler dados na mídia óptica. Existem dois tipos de unidades

ópticas:

CD (compact disc disco compacto)

|

CD (compact disc, disco compacto)

|

DVD (digital versatile disc, disco versátil digital)

|

As mídias ópticas CD e DVD podem ser pré-gravadas (somente

leitura) graváveis (gravar uma vez) ou regraváveis (ler e

leitura), graváveis (gravar uma vez) ou regraváveis (ler e

gravar várias vezes).

|

Os CDs têm capacidade de armazenamento de dados de

aproximadamente 700 MB. Os DVDs têm capacidade de

armazenamento de dados de aproximadamente 8,5 GB, em um

lado do disco.

y

Há diversos tipos de mídia óptica:

CD ROM Mídi d CD d ó i t l it é é d

| CD-ROM – Mídia de CD de memória somente leitura que é pré-gravada. | CD-R – Mídia de CD gravável que pode ser gravada uma vez.

| CD-RW – Mídia de CD regravável que pode ser gravada, apagada e regravada. | DVD+/-R – Mídia de DVD gravável que pode ser gravada uma vez.

| DVD+/-RW – Mídia de DVD regravável que pode ser gravada apagada e regravada 29 | DVD+/ RW Mídia de DVD regravável que pode ser gravada, apagada e regravada. 29

(30)

U

NIDADE FLASH

|

Também conhecida como thumb drive, é um

dispositivo de armazenamento removível que se

conecta a uma porta USB

conecta a uma porta USB.

y

Uma unidade flash usa um tipo de memória especial

que não necessita de energia para manter os dados.

q

g p

Essas unidades podem ser acessadas pelo sistema

operacional da mesma maneira que os outros tipos de

unidades são acessados

(31)

T

IPOS DE

I

NTERFACES DE

U

NIDADES

| As unidades ópticas e de discos rígidos | IDE Integrated Drive Eletronics / ATA | As unidades ópticas e de discos rígidos

são fabricadas com interfaces diferentes que são usadas para conectar a unidade ao computador.

| Para instalar uma unidade de

armazenamento em um computador a

| IDE – Integrated Drive Eletronics / ATA

(Advanced Technology Attachment)

y Conector de 40 pinos, utilizada pelo

disquete e alguns disco rígidos

| EIDE - Enhanced Integrated Drive

Elect o ic / ATA 2 armazenamento em um computador, a

interface de conexão na unidade deve ser a mesma que da controladora na placa-mãe. A seguir, são descritas algumas interfaces comuns de unidades:

Electronics / ATA-2

y Utilizada o DMA (acesso direto a

memória)

y Usa conector de 40 pinos

y Suporta discos maiores que 512Mb | PATA (ATA paralela)

y Versão paralela da Ata | SATA (Serial ATA)

y Versão serial da PATA

C t d 7 i

y Conector de 7 pinos

| SCSI (Small Computer System Interface) y Pode controlar até 15 unidades

y Suporta unidades internas e externas y Pode utilizar conector com 50, 68 ou 80