INTRODUÇÃO
Desde cedo que o homem tentou mecânizar tarefas de modo a reduzir o esforço, levando este desenvolvimento ao aparecimento de ferramentas de cálculo, inicialmente baseavam-se em ferramentas totalmente mecânicas, só posteriormente com o desenvolvimento da electrónica e com base na álgebra lógica se chegou aos computadores actuais.
Os primeiros computadores da era da electrónica tinham dimenssões bastante grandes, com capacidades e performances bastante reduzidas, não tinham display gráfico e eram tratados como máquinas industriais ou militares, não só devido ás suas dimensões, mas principalmente devido às limitações e aos custos da máquina, sendo estes últimos apenas suportados por grandes laboratórios ou instituições governamentais.
Os computadores mecânicos eram computadores dedicados a uma ou a um número limitado de tarefas, mas com a implementação de circuitos lógicos que podem ser dedicados, programados fisicamente ou por software ou então por sistemas multiprogramados. Esta sistema e com o seu potencial e versatilidade faz do computador o que ele é hoje em que se encontra presente em quase todas as actividades profissionais e quotidianas.
Atendendo às ultimas quatro décadas, podemos afirmar que a evolução foi de tal maneira elevada que uma simples calculadora supera em todos os aspectos, principalmente a nível de desempenho um super-computador de algumas décadas atrás.
Não se observa tão elevado grau de desenvolvimento em área nenhuma como na Electrónica/Informática, atendendo-se hoje a aspectos como design, versatilidade... que mais há a dizer, COMPUTER, THAT'S THE FUTURE!!!!
DISPOSITIVOS DE COMUNICAÇÃO - Buses e Interfaces
O bus, também designado de barramento (em português) e é um conjunto de condutores físicos que transportam dados entre componentes de um sistema informático. Tal como numa estrada, quanto mais largo for o bus (expresso em bits - 8, 16, 32, 64, etc.) e maior for a velocidade permitida (expressa em MHz) maior é a quantidade de informação capaz de ser transferida numa unidade de tempo.
Num computador pessoal, podem existir mais do que um tipo de bus, para transferir dados entre diversos sub-sistemas internos. Os bus podem ou não ser acessíveis externamente. No caso do PCI, o mais usado em computadores pessoais, o bus é tanto usado internamente como acessível externamente, para ligação de componentes adicionais, como placas de vídeo e de som.
Um bus é constituído várias linhas as quais podemos classificar em três tipos de linhas:
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Esta animação representa a execução de uma ou várias aplicações que já se encontram em memória RAM.
Estes acessos são efectuados através do bus do sistema. |
Este método de multi-bus foi adaptado e estandardizado e hoje em dia é regra obrigatória para a correcta arquitectura
do computador.
Sistema de Intercomunicação
O bus de sistema conecta o CPU com a memória (RAM), a sua velocidade depende do CPU em questão. Os buses de sistema actuais transferem a uma velocidade superior a 2 GHz, esta velocidade geraria problemas electrónicos com as placas de expansão. Por isso, os PCs desta geração tem vários tipos de bus, visto serem poucas as placas de expansão capazes de operar a mais de 50 MHz. Alguns mecanismos que providenciam a comunicação entre o CPU, memória principal e dispositivos I/O.
Sistema de Intercomunicação/Extracomunicação
O Bus de Input/Output conecta o CPU a todos os componentes, excepto a RAM. É através deste bus que os dados são transferidos entre os diversos componentes do computador e para o CPU. Este bus é mais lento que o Bus de Sistema. Do desenvolvimento destes buses, apresentam-se as principais plataformas:
Interligação Interna da CPU
Alguns mecanismos que providenciam a comunicação entre a Unidade de Controlo e a Unidade Aritmética Lógica, ou seja registos.
DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO
Os dispositivos de armazenamento de informação estão estruturados para de forma hierárquica, distingem-se por categorias tipos e funções e contem suportes e toleram variados sistemas, com maiores protecções ou menores, permitindo consoante o tipo, o nível de controlo efectuado pelo sistema operativo.
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Esta animação representa a execução de uma ou várias aplicações que ainda não foram carregadas para nenhuma memória principal.
Estes acessos são efectuados através do bus do sistema e do bus do primeiro IDE. |
Estrutura das Caches
Existem caches de variados tamanhos e de variadas arquitectura de organização, nomeadamente:
Também existem estratégias de escrita que determinam que dentro de cada arquitectura específica
o processo de manuseamento dos blocos de informação.
Memória Principal
Este tipo de memória é um componente fundamental no desempenho de um computador, pois possui uma capacidade significativa e uma relação capacidade/desempenho assinalável, reduz acessos ao disco rígido, mas trata-se de uma memória do tipo volátil.
ROM (Read Only Memory) - Memória apenas de leitura:
PROM (Programmable Read Only Memory) - Memória programável, apenas de leitura:
EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) - Memória programável, apagável, apenas de leitura:
EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read Only Memory) - Memória apagável electronicamente, programável, apenas de leitura:
Normalmente este tipo de memória principal é também denominado por RAM (Random Acess Memory) que significa Memória de acesso
aleatório, e que permite o acesso directo a posições de memória, daí que o seu nome correcto devesse ser memória de acesso directo.
Memórias Secundárias
São constituídos por memórias estáticas, normalmente de grande capacidade e reduzida velocidade,
destinadas a guardar permanentemente dados para tratamento e todas as aplicações de software, nomeadamente
o sistema operativo...
Memória Virtual
É uma extensão da memória dinâmica ou RAM numa unidade de memória secundária, nomeadamente no disco onde se encontra o sistema operativo, já que é este que se encarrega de gerir esta memória, permitindo ao administrador determinar a sua dimensão máxima.
Esta memória é volátil, devendo-se isto ao facto da tabela de indexação ser perdida no caso de falha de corrente eléctrica.
DISPOSITIVOS PERIFÉRICOS
Um computador ou qualquer outro sistema que se pretenda tirar partido das suas potencialidades tem que ter pelo menos um dispositivo de entrada e outro de saída, ou seja, temos que lhe indicar o serviço para este apresentar os resultados, podendo eles ser apresentados dos mais variados formatos, como por exemplo impressos, visíveis num monitor, enviados por mail ou rede, etc. As informações de comando ou entradas de dados podem ser efectuadas por teclados, scaners, rede inter e intranet, etc.
Este tipo de dispositivos encontram-se num mercado competitivo, e como tal existem variadas tecnologias, principalmente em dispositivos "sem fios", ópticos, tuchscreens, projectores digitais, que alargaram a gama de consumíveis, nomeadamente micro-câmaras, micro-zips, etc.
Um conceito actual revolucionário e que aponta para o futuro dos periféricos é realidade virtual, a qual pode interagir com qualquer aparelho electrónico através de movimentos e sons pré-programados.
Elementos de Hardware
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Unidade Central de Processamento (CPU - Central Processing Unit): Tambem abitualmente denominado por processador; controla as operações do computador e executa as funções de processamento de dados. Esta elemento do sistema baseia-se na mamipulação de registos, que é a base de todo o processo. Formas de Classificação do CPU: Família; Velocidade de relógio; Número de bits; Tecnólogia -> CISC/RISC. |
Unidade Aritmética Lógica (ALU - Aritmetic and Logic Unit): Executa as funções de processamento de dados do computador, nomeadamente operações de dados binários. |
Circuitos de Unidade Aritmética Lógica Dispositivos electrónicos puros projectados ou pré-programados para realizar tratamentos de dados binários baseados em algoritmos simples. |
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Acomulador (AC- Accumulator) Empregados para guardar temporariamente parte dos operadores e dos resultados das operações da ALU. |
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Cociente do Multiplicador (MQ- Multiplier Quotient) Destinam-se a guardar temporariamente a restante parte dos operadores e dos resultados das operações da ALU (extensão da AC, guarda parte decimal no caso de Reais). |
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Registo do Buffer de Memória (MBR- Memory buffer register) Contem a word que irá ser guardada na memória, ou é usada para receber a word que vem da memória. |
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Unidade de Controlo (CU - Control Unit) Controla a operação da CPU e de algum modo controla o computador. |
Registo do Endereço de Memória (MAR- Memory address register) Especifica o endereço da word em memória para onde vai ser escrita ou de onde vai ser lida para o MBR. |
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Registo da Instrução do Buffer (IBR- Instruction Buffer Register) Serve para guardar temporariamente o endereço da word (instrução) em memória. |
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Registo da Instrução (IR- Instruction Register) Analogamente ao IBR, guarda a parte da instrução referente ao Opcode. |
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Contador do Programa(PC- Program Counter) Contem o endereço do próximo par de instruções a serem lidas da memória. |
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Circuitos de Controlo Circuito que contem na sua estrutura a definição dos sinais de permisão e gestão de todos dos processos. |
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Memória Principal Armazena tanto dados como instruções, estão estruturadas de forma hierárquica, logo beneficia do principio de localidade. |
Memória Primária Consiste em suportar temporariamente dados necessários para completar tarefas. Estas destinam-se a evitar o armazenamento de informação num nível hierárquico inferior. Este tipo de memórias devido à tecnologia que utilizam necessitam que as suas células sejam renovadas por períodos muito reduzidos, sobre pena de perderem os dados contidos nestas. Esta memória é volátil pois requer alimentação eléctrica. |
Registos São as memórias mais pequenas e destinam-se a guardar partes ou blocos das words. |
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Cache Primária Pode ser interna ou não ao processador, e é muito reduzida capacidade e mas muito rápida. |
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Cache Secundária Pode existir ou não, é externa ao processador (motherbord), é maior e mais lenta que a cache primária. Normalmente existe sempre, só é excepção se processador não tiver cache interna. |
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Cache de nível três Não é muito comum existir, mas uma boa motherbord traz sempre duas caches, e um processador bem estruturado também possui obrigatoriamente cache interna. No entanto podem existir mais caches, obrigatoriamente sempre mais lentas e maiores. |
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Memória Principal Esta memória, vulgarmente denominada por RAM, encontra-se na ultima posição hierárquica das memórias voláteis, pois está ligada ás memórias estáticas e tem como função conter informação que seja necessária para a execução dos processos, evitando ou reduzindo ao mínimo os acesos a memórias secundárias. |
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Memória Secundária Destina-se a armazenar conteúdos de informação de modo definitivo, logo só requerem alimentação eléctrica para o manuseamento dos dados. Esta tecnologia baseou-se inicialmente nos princípios do electromagnetismo. |
Discos Duros Unidades de armazenamento magnéticas de grande dimensão que normalmente são internas ao computador. |
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Disquetes Unidades de armazenamento magnéticas portáteis e de pouca capacidade. |
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CDRs, CDRWs e DVDs São de única ou múltipla escrita, e no caso dos últimos já atingem os 17GB de capacidade. |
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ZIPs Podem ser internas ou externas, funcionam como as drives de disketes mas os discos zip tem mais capacidade e são mais fiáveis devido ás protecções que possuem. |
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Outros dispositivos Dispositivos internos ou externos, PCcards,... |
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Dispositivos Interfaces Dispositivos que se destinam a facultar comunicações entre qualquer dispositivo interno ou externo. |
BUS do Sistema Liga as memórias primárias. |
Linhas de Dados Promove o caminho para transmitir dados do sistema. A sua largura determina o n.º bits de transmisão. |
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Linhas de Endereços São utilizadas para transmitir a fonte ou destino da informação bem como o acesso a portas I/O. A sua largura determina a capacidade do sistema. |
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Linhas de Controlo São utilizadas para validar através de informações temporais, controlar os acessos e as linhas de dados e endereços. Cada bus possui um tipo de controlador distinto, sendo utilizado o que mais se adequa á plataforma adoptada. |
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Bus de I/O Liga todos os outros dispositivos. |
Linhas de Dados Promove o caminho para transmitir dados do sistema. A sua largura determina o n.º bits de transmisão. |
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Linhas de Endereços São utilizadas para transmitir a fonte ou destino da informação bem como o acesso a portas I/O. A sua largura determina a capacidade do sistema. |
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Linhas de Controlo São utilizadas para validar através de informações temporais, controlar os acessos e as linhas de dados e endereços. Cada bus possui um tipo de controlador distinto, sendo utilizado o que mais se adequa á plataforma adoptada. |
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Dispositivos de Entrada/Saída (I/O - Input/Output) Transferência de dados entre computadores e o ambiente externo. |
Dispositivos de Entrada Servem para os utilizadores emitirem/ordenarem tarefas. |
Podem dividir-se em categorias Gráficos, sonoros, teclados, tutch,... |
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Dispositivos de saída Servem para os utilizadores receber os resultados. |
Podem dividir-se em categorias Formatos Gráficos, papel; sonoros,... |
MOTHERBORD
É uma PCB que contem controladores, buses e outros dispositivos para permitir o interface entre os mais variados sistemas de hardware, nomeadamente discos, tapes, placa gráfica, placa de som, memória, entre muitas outras, e sem esquecer o processador.
As suas principais diferenças devem-se fundamentalmente ao chip7 utilizado, ao tipo soKet que
suporta o processador, aos tipos e quantidade de Buses I/O, tipo e quantidade de memória suportada
e à fiabilidade e qualidade dos componentes em geral.
Trabalho Realizado por: Bruno Tomé
Departamento de Engenharia informática