apostila de hardware

apostila de hardware

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INFORMÁTICA 2012

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CONCEITOS BÁSICOS DE INFORMÁTICA Este capítulo contém vários trechos retirados do site: http://pt.wikipedia.org

Um sistema computacional é formado basicamente por duas estruturas. Uma é denominada estrutura lógica (software) e a outra estrutura física (hardware). Ambas funcionam em conjunto. São elas: Hardware: é o conjunto e elementos físicos que compõe o sistema computacional. Como por exemplo, memória, periféricos, cabos, placas e chips que fazem do computador, impressora, etc. Software: são os programas que, utilizando o hardware, como por exemplo, o computador, executam as diferentes tarefas necessárias ao processamento de dados.

PROPRIETÁRIO: seu código fonte não é distribuído e só poderá ser alterado, copiado e distribuído mediante autorização de seu proprietário. A distribuição de seu módulo executável é feita mediante licença de uso e é geralmente paga. Exemplos: Windows XP, pacote Office, Norton, entre outros.

LIVRE: disponibiliza seu código-fonte e executável. Podendo seu código-fonte ser alterado, copiado e distribuído mediante ou não pagamento. Exemplos: Linux, Mozilla, BrOffice, ou outros.

SHAREWARE: é um programa de computador disponibilizado gratuitamente, porém com algum tipo de limitação. Sharewares geralmente possuem funcionalidades limitadas e/ou tempo de uso gratuito do software limitado, após o fim do qual o usuário é requisitado a pagar para acessar a funcionalidade completa ou poder continuar utilizando o programa. Um shareware está protegido por direitos autorais. Esse tipo de distribuição tem como objetivo comum divulgar o software, assim os usuários podem testá-lo antes da aquisição.

FREEWARE: é qualquer programa de computador cuja utilização não implica o pagamento de licenças de uso ou royalties. É importante não confundir o free de freeware com o free de free software, pois no primeiro uso o significado é de gratuito, e no segundo de livre. Um programa licenciado como freeware não é necessariamente um software livre, pode não ter código aberto e pode acompanhar licenças restritivas, limitando o uso comercial, a redistribuição não autorizada, a modificação não autorizada ou outros tipos de restrições. Exemplos: AVG, jogos e utilitários em geral.

FIRMWARE: tipos de software que vêm gravados pelo fabricante em tipo de memória ROM. Exemplos: BIOS, SETUP, entre outros.

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Software básico: responsável pelo gerenciamento dos recursos do computador e pela conversão da linguagem do homem para a da máquina e vice-versa. Exemplo: sistema operacional, drivers

Software aplicativo: são sistemas que visam a atender a uma determinada área de atuação, são focados no usuário, servem para atender uma demanda específica. Exemplo: editores de texto, planilhas de cálculo, gerenciadores de bancos de dados.

Software utilitário: são programas voltados a atender necessidades do computador/ sistema operacional, em geral estão ligados a manutenção. Exemplo: desfragmentador de disco, formatador de disco, limpeza de disco, verificação de erros, compactadores, antivírus.

A placa mãe é a “espinha dorsal” do computador. É a base na qual são conectados o microprocessador, a memória, periféricos de entrada e saída, fonte de alimentação e qualquer soquete que ligue o computador a outras máquinas, som, vídeo ou rede. Ela possui diversos componentes eletrônicos (circuitos integrados, capacitores, resistores, etc) e entradas especiais (slots) para que seja possível conectar os vários dispositivos.

Recurso on-board => já vem integrado aos circuitos da própria placa-mãe como, por exemplo, som, vídeo, ou rede.

Recurso off-board => não vem integrado aos circuitos da placamãe, sendo necessário conectá-lo pelo seu meio de encaixe próprio (slot). Exemplo: placa de som, vídeo, rede ou Fax-modem.

Um chipset (conjunto de circuitos integrados) é um grupo de circuitos integrados ou chips, que são projetados para trabalhar em conjunto e que são geralmente comercializados como um produto único.

O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma placa-mãe, dividindo-se entre "ponte norte" (northbridge, controlador de memória, alta velocidade) e "ponte sul" (southbridge, controlador de periféricos, baixa velocidade). A ponte norte faz a comunicação do processador com as memórias, e em alguns casos com os barramentos de alta velocidade AGP e PCI Express. Já a ponte sul, abriga os controladores de HDs (ATA/IDE e SATA), portas USB, paralela, PS/2, serial, os barramentos PCI e ISA, que já não é usado mais em placas-mãe modernas.

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Barramentos são as vias físicas existentes na placa-mãe, pelas quais trafegam as informações entre os periféricos de entrada, processamento e saída em um computador.

O desempenho do barramento é medido pela sua largura de banda (quantidade de bits que podem ser transmitidos ao mesmo tempo), geralmente potências de 2: 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, etc.

Existem três funções distintas nos barramentos: Comunicação de Dados: função de transporte dos dados. Tipo bidirecional;

Comunicação de Endereços: função de indicar endereço de memória dos dados que o processador deve retirar ou enviar. Tipo unidirecional, e;

Comunicação de Controle: função que controla as ações dos barramentos anteriores. Controla solicitações e confirmações. Tipo bidirecional.

Barramentos de Expansão

São barramentos nos quais estão conectadas as placas de expansão (off-board), como as placas de vídeo, fax-modem, som, rede, IDE, e demais placas. Estas placas são conectadas ao barramento através de conectores denominados Slot

Algumas características dos barramentos:

Plug and Play – Recurso inerente ao dispositivo e ao sistema operacional que possibilita a sua conexão e pronto uso. Hot – Característica inerente ao dispositivo que pode ser conectado ou desconectado mesmo com o computador ligado.

Tipos de barramentos de expansão:

PCI (Peripheral Component Interconnect) é um barramento Plug and Play para conectar periféricos em computadores baseados na arquitetura IBM PC. Criado pela Intel em junho de 1992, quando desenvolvia o processador Pentium, substitui o ISA, que não atendia mais a demanda de largura de banda dos dispositivos. Transfere 32 bits ou 64 bits a frequências de 3 ou 6 MHz, oferecendo taxas de transferência suficientes para uma grande variedade de dispositivos. Diversos dispositivos utilizam o barramento PCI como interface de comunicação com o computador: placas de vídeo antigas, de rede, de áudio, modems, controladoras de E/S, adaptadores seriais (inclusive USB) e paralelos.

AGP (Accelerated Graphics Port) é um barramento feito especialmente sob medida para as placas de video. É um barramento de alta velocidade, padrão para conectar uma placa aceleradora gráfica, que tem a função de acelerar o processamento de imagens 3D (terceira dimensão).

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É o tipo de Barramento PnP, transmissão serial, e veio para substituir os barramentos PCI e AGP pelo fato de possuir maior taxa de transferência. Cada “caminho” do PCIe, envia informações a uma taxa de 250 MB/s (250 milhões de bytes por segundo)

Cada slot PCIe roda a um, dois, quatro, oito, dezesseis ou trinta e dois caminhos de dados entre a placa mãe e a placa ligada ao slot. A contagem dos caminhos é escrita com um sufixo "x", por exemplo, 1x para um único caminho e 16x para uma placa de dezesseis caminhos. Por exemplo, um slot PCIe 4x terá uma taxa de transferência de qutro vezes 250 (4 vezes 250), totalizando 1 Gbyte por segundo.

O barramento PCI Express é hot plug and play, ou seja, é possível instalarmos e removermos placas PCI Express mesmo com o micro ligado.

USB (Universal Serial Bus)

É um tipo de barramento PnP (Plug and Play) que permite a conexão de periféricos sem a necessidade de desligar o computador. É muito mais rápida que a serial e que a paralela (ver quadro de velocidades). Existem várias versões para o padrão USB, que hoje se encontra na versão 3.0, sendo que a diferença mais significativa entre as versões é a velocidade. É possível ligar até 127 dispositivos a uma única porta do computador, utilizando, para a derivação, hubs especialmente concebidos, ou se por exemplo as impressoras ou outro periféricos existentes hoje tivessem uma entrada e saida usb, poderíamos ligar estes como uma corrente de até 127 dispositivos, um ligado ao outro, os quais o computador gerenciaria sem nenhum problema, levando em conta o tráfego requerido e velocidade das informações solicitadas pelo sistema.

Ano de Lançamento 1996 1998 2000 2009

Taxa de Transferência 1,5 Mbps - 12 Mbps 480 Mbps 4,8 Gbps

O FireWire é uma tecnologia de entrada/saída de dados em alta velocidade para conexão de dispositivos digitais, desde camcorders e câmaras digitais, até computadores portáteis e desktops. Amplamente adotada por fabricantes de periféricos digitais como Sony, Canon, JVC e Kodak, o FireWire tornou-se um padrão estabelecido na indústria tanto por consumidores como por profissionais. Desde 1995, um grande número de camcorders digitais modernas incluem esta ligação, assim como os computadores Macintosh e PCs da Sony, para uso profissional ou pessoal de áudio/vídeo. O FireWire também foi usado no iPod da Apple durante algum tempo, o que permitia que as novas músicas pudessem ser carregadas em apenas alguns segundos, recarregando simultaneamente a bateria com a utilização de um único cabo. Os modelos mais recentes, porém, como o iPod nano e o novo iPod de 5ª geração, já não utilizam uma conexão FireWire (apenas USB).

Slots PCI Express (do alto para baixo: x4, x16, x1 e x16) em um barramento da placa mãe.

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Slots são conectores que servem para encaixar as placas de expansão de um micro, ligando-as fisicamente aos barramentos por onde trafegam dados e sinais. Exemplo: placa de vídeo, placa de som, placa de fax-modem, placas de rede, pentes de memória, ou outro.

Adaptador de VÍDEO

Placa de vídeo, ou aceleradora gráfica, é um componente de um computador que envia sinais deste para o monitor, de forma que possam ser apresentadas imagens ao usuário. Normalmente possui memória própria, com capacidade medida em Megabytes.

Nos computadores de baixo custo, as placas de vídeo normalmente estão incorporadas na placa-mãe, não possuem memória dedicada, e por isso utilizam a memória RAM do sistema, normalmente denomina-se memória compartilhada. Como a memória RAM do sistema é geralmente mais lenta do que as utilizadas pelos fabricantes de placas de vídeo, e ainda dividem o barramento com o processador e outros periféricos para acessá-la, este método torna o sistema mais lento. Isso é notado especialmente quando se usam recursos tridimensionais (3D) ou de alta definição.

Já em computadores mais sofisticados, o adaptador de vídeo pode ter um processador próprio, o GPU ou acelerador gráfico. Trata-se de um processador capaz de gerar imagens e efeitos visuais tridimensionais, e acelerar os bidimensionais, aliviando o trabalho do processador principal e gerando um resultado final melhor e mais rápido.

Adaptador de REDE

A placa de rede é o hardware que permite aos computadores conversarem entre si através da rede. A sua função é controlar todo o envio e recepção de dados através da rede. Cada arquitetura de rede exige um tipo específico de placa de rede, sendo a arquitetura mais comum a rede a tipo Ethernet, que utiliza cabos de par trançado.

A unidade central de processamento ou CPU (Central Processing Unit), também conhecido como processador, é a parte de um sistema computacional, que realiza as instruções de um programa de computador, para executar a aritmética básica, lógica, e a entradas e saída de dados. A CPU tem papel parecido ao cérebro no computador.

A forma, desenho e implementação mudaram drasticamente desde os primeiros exemplos, porém o seu funcionamento fundamental permanece o mesmo. O processador possui três unidades básicas, a saber:

Processadores

Socket

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O processador se comunica com a memória RAM por intermédio de um meio de comunicação chamado de barramento local.

Barramento local: meio físico de conexão utilizado entre a memória RAM e o processador e entre a memória ROM e o processador.

CLOCK: gerador de impulsos que serão repetidos dentro de um determinado tempo, formando, assim, a frequência que será medida em hertz.

HERTZ: unidade de medida de frequência referente ao número de ciclos realizados por segundo

FREQÜÊNCIA INTERNA: os processadores têm uma frequência interna com a qual executam as instruções. O tempo que o processador consome para executar as operações é medido em ciclos por segundos (HERTZ). Portanto, a unidade de medida de frequência de um processador é o HERTZ. Exemplos: 1 Hz – e ciclo por segundo 1 KHz – 1.0 ciclos por segundo 1 MHz 1.0.0 ciclos por segundo 1 GHz – 1.0.0.0 ciclos por segundo 350 Mhertz significa 350 milhões de ciclos por segundo 2.2 Ghertz siguinifica 2 bilhões e duzentos milhões de ciclos por segundo.

Multinúcleo: Multinúcleo, ou do inglês MULTICORE, consiste em colocar dois ou mais núcleos de processamento (cores) no interior de um único chip. Estes dois ou mais núcleos são responsáveis por dividir as tarefas entre si, ou seja, permitem trabalhar em um ambiente multitarefa. Em processadores de um só núcleo, as funções de multitarefa podem ultrapassar a capacidade da CPU, o que resulta em queda no desempenho enquanto as operações aguardam para serem processadas. Em processadores de múltiplos núcleos o sistema operacional trata

•Unidade lógica e aritmética: responsável pela execução das instruções recebidas da unidade de controle. ULA

•Unidade de controle: responsável pelo recebimento, controle de execução e devolução das instruções recebidas da memória RAM. UC

•pequenas memórias internas do processador utilizadas pela U.C. e U.L.A. para armazenar informações durante um processamento. Registradores

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Página 7 cada um desses núcleos como um processador diferente. Na maioria dos casos, cada unidade possui seu próprio cache e pode processar várias instruções simultaneamente. Adicionar novos núcleos de processamento a um processador possibilita que as instruções das aplicações sejam executadas em paralelo, como se fossem 2 ou mais processadores distintos.

Os dois núcleos não somam a capacidade de processamento, mas dividem as tarefas entre si. Por exemplo, um processador de dois núcleos com clock de 1.8 GHz não equivale a um processador de um núcleo funcionando com clock de 3.6 Ghz, e sim dois núcleos de 0.9.

O surgimento dos processadores multicore, tornou-se necessário principalmente devido a missão cada vez mais difícil de resfriar processadores singlecore (processadores de apenas um núcleo) com clocks cada vez mais altos; devido a concentração cada vez maior de transistores cada vez menores em um mesmo circuito integrado. E além dessa e outras limitações dos processadores singlecore, existe a grande diferença entre a velocidade da memória e do processador, aliada à estreita banda de dados, que faz com que aproximadamente 75 por cento do uso do microprocessador seja gasto na espera por resultados dos acessos à memória.

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