Introdução á Informática

Material para as aulas do Ensino Técnico IESB-Porto Velho-RO/2013

Hardware

Os Componetes Básicos

Os componentes básicos do PC são: Processador, Placa-mãe, Memória,  HD, Placa de vídeo e Monitor. Iremos descrever o funcionamento e as principais características de cada componente.
    Antes de entrarmos nos componentes propriamente ditos, vamos entender melhor como os componentes entendem os comandos e como se comunicam.
    Os componentes de um computador, assim como em dispositivos eletro-eletrônicos, utilizam o sistema binário para se comunicar e processar as informações. A utilização deste sistema é baseda na viabilidade de implementação de circuitos que identificam 2 estados: ligado e desligado. A representação de uma unidade do sistema binário é determinada de bit.O conjunto de 8 bits é chamado de byte.

22	21	20	Decimal
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	2
0	1	1	3
1	0	0	4
1	0	1	5
1	1	0	6
1	1	1	7

Representação binária

    Além do sistema binário, também é usado o sistema hexadecimal que utiliza um quarto da quantidade de bits para representação dos números. Essa necessidade surgiu a partir do momento em que os números manipulados serem maiores e a quantidade de bits ser muito grande.

161	160	Decimal
0	1	1
0	2	2
0	3	3
0	4	4
0	5	5
0	6	6
0	7	7
0	8	8
0	9	9
0	A	10
0	B	11
0	C	12
0	D	13
0	E	14
0	F	15
1	0	16
1	1	17

Representação hexadecimal

Processador

    O processador é o cérebro do PC, é nele onde são processadas a maioria das solicitaçãoes. Os processadores são formados por pequenas unidades, veremos as unidades mais comuns nos processadores atuais:

Processador genérico

 

• Unidade Lógica e Aritmética (ULA) - É atavés dela que são executadas as operações lógicas e de aritmética.
• Unidades de Execução de Inteiros e Ponto flutuante - São as unidades básicas do processador e faz parte da ULA. São responsável pela operaçãoes envolvendo inteiros e Ponto Flutuante.
• Unidade de Controle (UC) - É responsável pelo controle do envio das instruções para as unidades de execução e também ordena as instruções para um processamento mais rápido.
• Predecode Array - É a porta de entrada do processador, são os circuitos responsáveis por converter as instruções x86 em instruções simples.
• Branch Prediction - Responsável por organizar as instruções e manter as unidades de execução ocupadas, além de procurar no código por instruções que possam ser adiantadas.
• Memória Cache L1 - São pequenas porções de memória de estado sólido de alto desempenho que são acessadas no mesmo clock do processador e são utilizadas para armazenamento dos dados e instruções executadas.
• Memória Cache L2 - Também são porções de memória, mas de menor desempenho e servem de área de transição entre o processamento e a memória Ram.

    Ao longo dos anos, as técnicas de fabricação evoluíram e a quantidade de transistores nos processadores foi aumentada significativamente. Há 2 fabricantes que concorrem pelo mercado de processadores, é a Intel e a AMD. Como armas para a disputa de mercado, a corrida por novas tecnologias troxeram os processadores de 64bits que conseguem superar uma limitação inerente aos processadores de 32bits que é a capacidade de acessar mais de 4Gb de memória Ram. Outra inovação foi a fabricação de dois núcleos no mesmo invólucro nascendo assim os processadores dual core.
    Os soquetes são os conectores usados na fixação do processador na placa-mãe, são eles quem definem o tipo do processador. Os processadores utilizados pela Intel e AMD e seus respectivos soquetes são: Core 2 Dual com soquete 775 e athlon 64 X2 com AM2.

Intel Core 2 Dual		Athlon 64 X2

Além desses ítens podemos destacar o que realmente faz a diferença na escolha de um processador:

• Frequência de Operação ou Clock - É a frequeência nominal em que o processador trabalha internamente.
• Fronte Size Bus (FSB) - É a frequência com que o processador trabalha externamente.
• Soquete - determina o tipo de placa-mãe, a família de processador e o fabricante.
• Memória Cache L2 - Quanto mais memória L2 melho o desempenho.

Placa-Mãe

    A placa-mãe é o componente mais importante do micro, pois ela é  responsável pela comunicação entre todos os demais comonentes do PC.Pela grande quantidade de chips, trilhas, conectores e componentes, a placa-mãe também é o componente , que de uma forma geral, mais dá problemas. A maior parte dos problemas de instabilidade e travamentos são associados a problemas na placa-mãe, por isso ela é o componente que deve ser escolhido com mais cuidado.
    Antigamente, as placa-mães só serviam como concentrador dos demais componentes. com o passar do tempo, elas receberam vida própria e começaram a ter componentes imbutidos como: placas de vídeo, som e rede. Nasciam as placa On-board. no início ser on-board era sinonimo de má qualidade mas, isso foi superado e hoje há ótimas opções baseadas em placas on-board.

Placa Mãe ASUS soquete AM2

 

    Visão Geral da placa-mãe
    Veremos algumas características e componentes das placas-mães mais comuns.

• BIOS - Contém todo o software básico para inicializar a placa-mãe , checar os dispositivos instalados e carregar o sistema operacional. A BIOS também inclui o SETUP, o software que permite configurar as diversas opções oferecidas pela placa. Também está na BIOS o teste de POST ( Power On Self Teste) que testa todos os componentes. O BIOS é um conjunto de softwares que fica gravado em um chip de memória não-volátel do tipo ROM que contem uma área de memória volátel para gravaçào das configurações do SETUp chamada de CMOS.
• Barramentos - São usados para interligar os diferentes componentes na placa-mãe e também permitem o uso de placas de expansão. A evolução dos barramentos permitiram o uso de componentes cad vez mais velozes e eficientes. Vejamos os barramentos mais comuns:

1. PCI - o barramento PCI vem desde as antigas placas de 486 e até hoje é usado garantindo uma maior compatibilidade entre os dispositivos. Ele opera a uma frequência de 33Mhz obtendo uma taxa de transmissão de 133MB/s. Possui suporte a plug-in-play e Bus Mastering que permite que os dispositivos gravem e leiam diretamente na memória RAM.
2. AGP - é um barramento criado especificamente para o uso de placas de vídeo 3D de alto desempenho.Temos versões do AGP de 1x, 2x, 4x e 8x onde variam a tensão de operação entre 1.5V a 3.3V e a taxa de transferência chegando a 2133MB/s em 8x.
3. PCI Express - é o sucessor dos barramentos AGP e PCI, é um barramento ponto a ponto onde cada dispositivo tem um canal exclusico com o chipset. existem 4 tipos de slots, 1x,4x,8x,16x podendo operar em frequências de 2.5Ghz e taxas de tranferência de 250MB/s á 4GB/s. São ainda usados para qualquer tipo de dispositivo. As placas de vídeo utilizam o slot 16x.
4. USB - são barramentos externos usados para conexão de todo tipo de periférico como: impressoras, webcams, joystick, teclados, mouses entre outros. possuem 2 versões: 1.x com taxas de1,5MB /s e 2.0 com taxas de 60MB/s.
5. IDE/ATA - são os barramentos típicos de HDs e unidades de CD-ROM e Gravadores opticos. podem chegar a taxas de transmissão de 133MB/s.
6. SATA  - é o sucessor do IDE e usa comunicação serial ao invés de paralela ( Serial ATA). Pode atingir taxas de 300MB/s.

• Chipset - São eles que controlam e gerenciam os barramentos e a integração efetiva entre os dispositivos, além de agregar as funções dos dispositivos onboards. Temos tipicamente, 2 chipsets:

1. Ponte norte - fica mais próximo do processador e incorpora os barramentos mais rápidos e as funções mais complexas, incluindo o controle de memória , as linhas dos barramentos, além do chipset de vídeo onboard.
2. Ponte Sul- é mais simples que a ponte norte e incorpora os barramentos mais lentos como o PCI, USB, IDE e SATA e controladores de som e rede onboard.

• Fonte de alimentação - o padrão usado hoje é o ATX-24 com conectores de 24 pinos e mais um conector de 4pinos exclusivo para alimentação do processador.
• Soquete - é a conctividade entre o processador e a placa-mãe. ele é quem define çom que família de processadores a placa-mãe é compatível. os 2 soquetes mais usuais são: 775 ( intel) e AM2 (AMD).
• Módulos de memória - são responsáveis pela inclusão de memória do tipo RAM. As memórias mais usadas são do tiop DDR e DDR2.

Memórias
    As memórias são responsáveis pelo armazenamento temporário, ou não, das informações utilizadas e processadoas pelo processador. Temos 2 tipos de memórias: As do tipo voláteis e não voláteis.
    As não voláteis são aquelas que as informações não são perdidas  quando não há alimentação. a exemplo, temos as do tipo ROM( Ready Only Memory) usadas na BIOS da placa-mãe. já as voláteis, as informações são perdidas quando não há alimentação, a exemplo as memórias do tipo RAM ( Random Acess Memory) usadas como memória principal e de processamento nos PCs. Nas memórias voláteis, há um circuito responsável por garantir que as informações permaneçam gravadas , esse circuito é chamado de Refresh, onde ele regrava o conteúdo da memória várias vezes por segundo.

Memória  DDR2

    Os tipos de memórias mas usadas atualmente são: DDR e DDR2. As memórias do tipo DDR são capazes de realizar 2 trasnferências por ciclo e são 2 vezes mais rápidas que as antigas DIMM (SDRAM) utilizam alimentação de 2.5V e trabalham em frequências de até 200Mhz.e tem a seguinte classificação.

DDR-266	133Mhz	PC-2100
DDR-333	166Mhz	PC-2700
DDR-400	200Mhz	PC-3200

    As memórias DDR2 realizam 4 transferências por ciclo. Isso não necessariamente reflete um ganho de 100% em relação as memórias DDR. Pois, uma memória DDR2-533 opera a 133Mhz, por isso perderia para uma memória DDR-400 que opera a 200Mhz , mesmo transmitindo 2 vezes mais. Segue a classificação da memória DDR2.

DDR2-533	133Mhz	PC2-4200
DDR2-667	166Mhz	PC2-5300
DDR2-800	200Mhz	PC2-6400
DDR2-933	233Mhz	PC2-7500
DDR2-1066	266Mhz	PC2-8500
DDR2-1200	300Mhz	PC2-9600

Hard Disk (HD)    Os são as memórias secundárias, é neles que são armazenados os dados e informações que não devem ser perdidas. Utilizam o meio magnético para armazenar as informações em discos magnéticos que são acessados por cabeças de leitura eletromagnética que são presas em braços móveis.

HD internamente

    Podem utilizar 2 interfaces a IDE/ATA ou a SATA. Possuem capacidade de armazenamento de centenas de Gigabytes. os mais encontrados hoje são os de 160GB. a rotação do motor influência  no tempo de acesso dos dados, temos 2 velocidades típicas:  5.400 rpm e  7.200 rpm.


Placa de vídeo
    As placas de vídeo são responsáveis pelo processamento da imagem gerada ao monitor. As placas de vídeo 3D possuem processadores gráficos otimizados para o processamento de polígonos, shaders, texturas, efeitos de luz oferecendo um desempenho brutalmente melhor. Cada vez mais, as aplicações 3D como autocad, jogos e renderização de figuras, consomem mais e mais memória e processamento. São as plascas de vídeo 3D profissionais que fazem isso possível com quantidades de memórias e processadores mais potentes do que os utilizados no PC.
    Elas podem utilizar 3 slots: PCI, AGP ou PCI Express. podem ainda, possuir saídas de vários tipos como: RCA, S-Vídeo, DVI e HDMI para padrão digital.

Placa de vídeo  PCI Express

Monitor
    É responsável pela exibição das imagens geradas pela placa de vídeo. Em substiuição aos antigos monitores de tubo de raios catódicos, temos os de LCD feitos através de uma matriz ativa que possuem maior brilho e consomem menos energia além de aquecerem menos.

Monitor de LCD

Periféricos e acessórios
     Há uma infinidade de produtos e periféricos que podem ser utilizados no PC. são exemplos, impressoras, scanners, placas de edição de vídeo, mesas de ediçào de audio, sistemas de captura de imagens médicas, ipods, receptores de rádio, e tudo que possa utilizar as portas de comunicação com o PC. 

Professor Arney de Freitas

Técnico em Informática e Designer