arquitectura de um pc

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António Lopes
Paulo Matos
ISPGAYA – Instituto Superior Politécnico de Gaia
INDICE
INDICE.............................................................................................................2
PREFÁCIO.......................................................................................................4
1. INFORMÁTICA (CONCEITOS GERAIS) .....................................................5
2. O COMPUTADOR .......................................................................................6
2.1. CONCEITOS GERAIS ..............................................................................6
2.2. ARQUITECTURA BÁSICA DE UM COMPUTADOR ................................8
2.2.1 AS MEMÓRIAS.....................................................................................10
3. COMPUTADOR BASEADO NO 286 .........................................................20
4. COMPUTADOR BASEADO NO 386 .........................................................22
4.1. CAIXA .....................................................................................................24
4.2. PLACA PRINCIPAL (Motherboard).........................................................26
4.3. MEMÓRIAS ............................................................................................31
5. PC BASEADO NO 80486 ..........................................................................33
5.1. C.P.U ‘s 80486........................................................................................33
5.2. Placa principal.........................................................................................37
6. COMPUTADORES BASEADOS NO PENTIUM ........................................45
6.1. O C:P:U:..................................................................................................45
6.1.1. O PENTIUM CLÁSSICO (PENTIUM 1)................................................45
6.1.2. PROCESSADORES PENTIUM MMX ..................................................48
6.1.3. PROCESSADOR PENTIUM PRO .......................................................49
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6.1.4. PROCESSADOR PENTIUM II .............................................................51
6.1.5. PROCESSADOR PENTIUM III ............................................................52
6.1.6. PROCESSADOR CELERON...............................................................54
6.1.7. PENTIUM 4..........................................................................................57
6.1.8. PROCESSADOR ITANIUM .................................................................58
6.2. A PLACA PRINCIPAL .............................................................................59
6.3. AS MEMÓRIAS.......................................................................................63
6.3.1. AS MEMÓRIAS SDRAM PC 66/100/133 .............................................63
6.3.2. AS MEMÓRIAS DDR 266/333/400/440/500 (ou SDRAM II) ................64
A FOTOGRAFIAS.........................................................................................66
B FIGURAS...................................................................................................68
C ESQUEMAS ..............................................................................................69
D Bibiografia .................................................................................................70
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PREFÁCIO
Os tempos modernos não começaram de uma vez por todas
o meu avô já vivia numa época nova
o meu neto talvez ainda vivia na antiga…
a carne nova come-se com velhos garfos
a época nova não o fizeram os automóveis
nem os tanques nem os aviões sobre os telhados,
nem os bombardeiros
as novas antenas continuaram a difundir velhas asneiras
a sabedoria continuou a passar de boca em boca .
Berthold Brecht
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1. INFORMÁTICA (CONCEITOS GERAIS)
A informática estuda as técnicas de tratamento de informação e os seus
procedimentos, de forma a descobrir outras maneiras mais rápidas, precisas,
eficientes e baratas de a processar, recorrendo-se de sistemas automáticos
de processamento de informação, a que normalmente chamamos de
computadores. É um dos ramos de uma ciência bastante recente, que
investiga as leis gerais da informação: a CIBERNÉTICA.
INFORmação autoMÁTICA, como o próprio nome indica, tratamento
automático da informação através da utilização de técnicas, procedimentos e
equipamentos automáticos, que têm por base o computador. Mas para que
seja possível o tratamento dessa informação, as técnicas informáticas
relacionam dois domínios de actividade, os quais dificilmente sobreviveriam
um sem o outro:
O Hardware, que é o domínio relacionado com os dispositivos físicos, e o
Software, o domínio relacionado com os métodos computacionais,
(academicamente falando..., o hardware a parte prática, o corpo, e o software
a parte teórica, a alma...).
Falamos de informação, e hoje em dia certamente já todos ouvimos falar de
informação. A informação que nos chega através da televisão, do rádio, dos
jornais, etc., mas o que é a informação? A informação é todo o dado ou
facto, capaz (susceptível) de transportar conhecimento. Podemos dividi-la em
duas:
Informações automatizáveis, quando todo e qualquer conjunto de elementos
alfanuméricos, ou simbólicos, cujo sentido seja explícito ou obtido por
referência a uma tabela de conversão; Informações não automatizáveis,
qualquer conjunto de elementos, puramente qualitativos.
Os dados são toda a informação capaz de ser reduzida a um conjunto de
símbolos objectivos, sujeitos a operações repetitivas e automatizáveis.
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2. O COMPUTADOR
2.1. CONCEITOS GERAIS
Mas afinal, o que é um computador?
Como nasceu? É fácil...como o ser humano é das coisinhas mais preguiçosas
que existe à face da terra, então tinha que inventar algo que lhe tirasse o
trabalho. Foi assim que começou a utilizar os animais pesados e corpulentos
para fazer os serviços pesados, mas como dava trabalho tomar conta e tratar
dos animais, inventou as máquinas para substituir os animais (temos o caso
do tractor agrícola). O Homem tinha resolvido o seu problema com o trabalho
físico, mas o trabalho intelectual, como é que o poderia resolver, se ele era o
ser mais inteligente à face da terra? Certamente não ia pôr um burro a pensar
por ele...e por muito incrível que pareça, pensar também dá trabalho e
também cansa. Certamente já ouviram dizer: "desculpa, mas não estou para
pensar nisso agora, pois estou muito cansado...".
Fig. 1 - Desenho de um computador (monitor, base, rato e teclado)
E foi assim que o homem inventou o computador...
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…Um complexo sistema de componentes electrónicos, que são usados para
guardar e manipular dados, ou por outras palavras, não é mais que um
aparelho que processa informação. Essa informação, esses dados, podem
revestir-se da mais variada forma como por exemplo:
Números, e funcionar como uma complexa máquina calculadora.
Texto, se o utilizarmos como máquina de escrever.
Uma mistura dos dois, ou seja, letras e números, a que nós chamamos de
alfanumérico, e podemos citar como exemplo o caso de um programa para
guardar os nomes, moradas e telefones dos nossos amigos. Estes programas
são muitas vezes denominados de aplicações, é o chamado software.
Para que esses programas funcionem, ou corram, o computador precisa de
um software especial, denominado por Sistema Operativo (Operating
System). Este tem o trabalho de interpretar as nossas instruções e pôr o
computador a funcionar para nós. O S.O. tem de ser carregado (loaded) no
computador, antes de qualquer outro programa, caso contrário, o computador
recusa-se a correr seja o que for.
ENTRADA
PROCESSAMENTO
SAÍDA
Periférico
entrada
(teclado)
Unidade
Central de
Processamento
Periférico
saída
(monitor)
Entrada de dados
Processamento de dados
Saída de resultados
Esquema 1 - Esquema de funcionamento de um sistema informático
Para comunicarmos com o computador, e ele connosco, vamos considerar
nesta altura, simplesmente dois dispositivos (periféricos de entrada e saída
de dados In / Out, I/O):
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1º - O teclado, através do qual fornecemos as informações e damos as
instruções, portanto um mecanismo de entrada (input - I ),
2º - O monitor ou écran, através do qual o S.O. envia as mensagens ou nos
mostra os resultados, dispositivo de saída (output - O ).
Não nos vamos dedicar nesta altura ao estudo da informática desde o “Ábaco
aos nossos dias”, apesar de gostar da história da informática, mas vamos
situar-nos, nos inícios/meados da década 80 (penso que nesta altura será
melhor dizer que estou a falar de 1980, século passado, senão ainda pensam
que estou a falar de 2080 (nunca se sabe quando isto poderá ser lido…)).
2.2. ARQUITECTURA BÁSICA DE UM COMPUTADOR
Vamos então situar-nos nessa época, quando começou a circular um
pequeno “brinquedo” o spectrum 8K, que para todos os efeitos era um
computador… era constituído por uma unidade central que incluía o teclado,
como se fosse um portátil dos nossos dias, mas muito mais pequeno, a
televisão de nossa casa fazia de monitor, e o gravador de cassetes (de áudio)
muito utilizado nessa altura, fazia de entrada e saída de dados, onde se
guardavam os programas que utilizávamos, nomeadamente de contabilidade.
Utilizava um C.I. (circuito integrado) da Zilog e que era o famoso Z80.
Inventado por Clive Sinclair, também conhecido por Lord Sinclair,
rapidamente passou dos 32K para 64K e depois para 128K , ficando-se por
aqui devido em parte a algumas arquitecturas emergentes, nomeadamente o
Amiga 500 da Commodore, o Macintoch Plus da Apple, o Atari, entre outros.
De salientar que todos eles tinham uma arquitectura própria, sendo por isso
incompatíveis uns com os outros, ou seja… se eu tivesse um programa de
um amiga, não o podia utilizar nem no mac nem noutro qualquer. Como na
altura a IBM (International Busines Machine) tinha bastante poder (ainda hoje
tem), ouve uma tendência para os fabricantes de computadores começarem
a colocar no mercado, computadores compatíveis com o PC da IMB, e daí o
ouvir-se dizer que determinado programa ou acessório ou até computador,
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era PC compatível, ou IBM compatível, como podemos ver num dos
comentários da fig 3.
Apesar da incompatibilidade entre computadores que ainda hoje em dia
existe, o esquema de modelo de computador proposto por Von Newman, na
década de 40, quando começaram a surgir os primeiros computadores
electrónicos inteiramente operacionais, ainda hoje se mantém e obedece ao
esquema em baixo, que está um pouco mais detalhado do que o vimos
anteriormente.
Periféricos
de Entrada
ou Input
C. P. U. - Unidade Central de Processamento
Unidade de
controlo
Unidade
Aritmética
Lógica
Periféricos
de Saída ou
Output
Memória Principal
Periféricos auxiliares de armazenamento de dados,
Memórias auxiliares
Esquema 2 - Estrutura interna de um computador de acordo com Von Newman
Partindo deste esquema vamos ver mais pormenorizadamente a arquitectura
de um Computador Pessoal, e a sua evolução desde os anos 80, analisando
os diversos tipos de memórias, os processadores e um componente também
bastante importante e que até agora não se “sub-entendeu” e que é a peça
que suporta o processador e as memórias, além de um conjunto de circuitos
electrónicos e que faz o transporte da informação entre os diversos
componentes, a placa principal ou motherboard, responsável pelas trocas de
informação no interior do computador e para o exterior do mesmo.
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2.2.1 AS MEMÓRIAS
Pelo esquema 2 (da página anterior), podemos observar que o mesmo, além
de outros elementos é constituído por dois tipos de memórias: A memória
principal, central ou primária, e a memória auxiliar que é mais vulgarmente
conhecida como memória secundária ou massa.
A memória auxiliar ou massa é onde o computador guarda a informação para
mais tarde a podermos usar (uma hora, um dia, um mês, um ano, ou até
mais), e que pode ser uma disquete, um disco uma cassete, cartões
perfurados, ou outro dispositivo de armazenamento de informação como
podemos ver alguns exemplos na foto 1
Foto 1 - Diversos tipos de memória massa
Nesta altura iremos abordar simplesmente a memória principal, que
poderemos dividir em 2 tipos fundamentais: a memória ROM e RAM. A
memória ROM (Read Only Memory), é uma memória só de leitura, e é
bastante importante para o arranque e configuração da máquina, não sendo
no entanto importante para o tratamento da informação, vamos nesta altura
deixá-la de lado.
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A memória RAM ( Random Access Memory) como o próprio nome indica é
uma memória de acesso aleatório, portanto muito mais rápida que a leitura
sequencial, como é por exemplo o caso de uma cassete que se quisermos a
informação que está no fim da mesma, temos que a ler toda a informação até
chegarmos ao final da fita onde se encontra a nossa informação.
A memória é constituída por conjuntos de células capazes de armazenar
dados e instruções. Cada célula representa uma posição de memória,
designada por endereço de memória e que é representado por um código
alfanumérico de 6 dígitos como por exemplo 3F8 – 3FF através da qual a
unidade de controlo pode identificá-la.
Ao contrário da ROM esta é uma memória volátil, ou seja, quando se desliga
o computador, ou se por qualquer motivo falta a electricidade, o que vai dar
ao mesmo, esta é completamente apagada, perdendo-se assim toda a
informação, que não tivermos guardado na memória auxiliar.
É nesta memória que o computador armazena os dados que estão em uso,
assim como os resultados parciais e finais do processamento, acabando por
desempenhar um papel bastante importante no desempenho global do
sistema. Por este motivo a memória RAM fica situada o mais perto possível
do processador. Esta é constituída por uns chips como indicado na fig. 2 ou
na foto 2.
Entalhe
Fig. 2 – Desenho de chip de memória
Existem também dois tipos de memória RAM: A DRAM (Dynamic RAM) e a
SRAM (Static RAM).
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A DRAM é constituída internamente por condensadores e transístores tem
maior capacidade de armazenamento, mas é mais lenta que a SRAM.
A SRAM é constituída internamente só por transístores, o que faz com que
seja mais rápida que a DRAM, mas o seu fabrico acaba também por ficar
mais dispendioso.
Foto 2 – Placa com chips de memória
2.2.1.1. A Memória Cache
Ao conjunto de chips de memória SRAM deu-se o nome de memória Cache
Esta memória funciona copiando os dados acedidos mais recentemente,
colocando-os na área de alta velocidade da memória chamada SRAM.
A cache SRAM tem o seu posicionamento entre a “memória principal” DRAM
e o processador. Os dados são transferidos da DRAM para a SRAM, e desta
para o processador. Assim sendo o processador acede aos dados de entrada
e saída da SRAM a uma velocidade muito mais rápida, permitindo desta
forma que as aplicações sejam executadas muito mais depressa.
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Como a maior parte dos programas executa instruções sequenciais e
repetitivas, a probabilidade do processador encontrar os dados guardados na
cache, é bastante grande, e se estes lá estiverem, a cache envia-os logo,
caso contrário se o processador precisa de recorrer à memória principal ou
ao disco, para a ceder aos dados, nessa altura dá-se uma quebra de
performance.
Por isso o controlador de cache oferece várias características que
incrementam a performance do sistema durante as quebras de leitura de
cache. A paginação de memória DRAM aumenta a performance durante
essas falhas de leitura. Permite também que o refrescamento e os golpes de
cache, ocorram ao mesmo tempo, sem que o processador necessite de
esperar durante os ciclos de refrescamento.
Baseada no C.I. 8088 da Intel a I.B.M. construiu um computador conhecido
por IBM PC XT que funcionava com uma frequência de relógio de 4,77 Mhz e
utilizava até 1 Mb de memória (foto 3), drive de disquetes de 51/4 e disco de
10/20 Mb. Um computador que a IBM pensava vender cerca de 400 unidades
nesse ano, e que acabou por vender mais de 2000 unidades.
Foto 3 - Placa de memória configurável, com 0.5 ou 1Mb de memória
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Facilmente os fabricantes independentes descobriram que estava ali uma
galinha de ovos d’ouro, tentando cada um oferecer ao utilizador o melhor
equipamento possível, acabando por acrescentar a seu belo prazer,
determinadas características que não estavam presentes no projecto XT
original.
Um dos fabricantes que contribui imenso para a proliferação dos pc’s foi a
Amstrad quer pelo preço que praticavam quer pelas características
inovadoras que possuíam. O PC é o que se pode ver na Foto 4.
Foto 4 - Computador Amstrad 1512
Não consegui resistir e fotocopiei para a página seguinte a publicidade da
época feita pelo representante da marca. Não ao 1512 mas ao seu sucessor.
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Fig. 3 - Publicidade feita pelo representante da Amstrad
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Fig. 4 - Características “avançadíssimas” do Amstrad
Um dos defeitos deste tipo de computador, apesar do fabricante ser de
opinião contrária, é que o monitor era alimentado pela unidade central, não
permitindo assim a escolha de outro tipo de monitor…o que aliás também era
difícil de encontrar na altura.
Além do Amstrad outros computadores havia que também utilizavam o C.I.
8088/8086 mas eram construídos à moda de consola como o caso do
Schneider que podemos ver na foto 5 o modelo EURO PC II ou do
Commodore 64 na foto 6, com o drive de disquetes de 5 ¼ ao lado.
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Foto 5 - Fotografia de um computador Schneider
Foto 6 - Fotografia de um computador Commodore 64
Uma das alterações feitas pela maioria dos fabricantes foi a criação do
modelo Turbo do XT. A Intel após o lançamento do 8088, lançou outras
versões melhoradas deste C.I. que foram o 8088-2 e o 8088-1 que podiam
funcionar a uma velocidade máxima de 8 e 10 Mhz respectivamente, os quais
os fabricantes de computadores começaram logo a utilizar, aumentando
assim a frequência de operação e consequentemente o desempenho da
própria máquina, ficando estas também com um desempenho superior aos
próprios XT da IBM.
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Nestes microcomputadores o Turbo podia ser activado através de uma
combinação de teclas [Alt] [Ctrl] [+/-]. Esta comutação era necessária pois na
altura muitos programas trabalhavam em tempo real e não utilizavam o
relógio de tempo real para a sua aferição, mas sim o relógio do próprio
computador. Por isso muitos programas, em especial os jogos, acabavam por
não funcionar, tendo neste caso a alternativa do PC funcionar em LOW.
A foto seguinte mostra-nos uma placa principal da Amstrad onde além do C.I.
8086 (1) podemos ver o controlador de vídeo da Paradise(2), as slots de
expansão de 8 bits(3), as memórias cache, as memórias ram soldadas à
placa e suporte para o co-processador aritmético o 8087 ou o “Weitec” (4).
A título de curiosidade era possível ”correr” o Auto-cad neste computador,
mesmo sem disco rígido, pois era fornecido em quatro disketes de 360 Kb.
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3
4
1
Foto 7 - Placa principal de um computador Amstrad
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3. COMPUTADOR BASEADO NO 286
De seguida (em 1982) aparece o 80286 dando início, ou continuação, ao que
seria o reinado 80X86, que era mais rápido que o 8088 ou o 8086, com
desempenho de 1,2 e 2,6 MIPS (Milhões de instruções por segundo).
Este circuito integrado que passaremos a chamar de C.P.U. (em Inglês:
Central Processing Unit) e cuja sigla em português U.C.P. quer dizer Unidade
Central de Processamento, como o seu nome indica, é ele que vai fazer o
processamento de toda a informação. É considerado o coração de todo o
sistema pois tem como função a de interpretar e executar os programas,
acabando por ser o elemento nuclear, que controla directa ou indirectamente
todo o sistema.
Apesar do seu tempo de vida ter sido bastante curto, de qualquer modo não
queria deixar de o referir e podemos observá-lo na foto 8 integrando uma
placa principal, que tem mais o aspecto de uma placa de expansão, uma
particularidade deste tipo de processador, é que foi fabricado em dois
modelos, um deles com pinos para encaixar no suporte, e o outro em vez de
pinos tem chapas de contactos para outro tipo de suporte.
Foto 8 Placa principal de um 80286
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Foto 9 – C.P.U. 80286 a 10 MHz
Além dos processadores fabricados pela Intel, os quais iremos abordar,
outros fabricantes desenvolveram outros processadores compatíveis com a
intel, ou pelo menos com o mesmo tipo de arquitectura o caso da IBM, AMD,
TEXAS; CYRYX, entre outros, que utilizavam a arquitectura CISC (Complex
Instrution Set Computing).
A Motorola desenvolveu um tipo de arquitectura para os Apple (foto 10), a
arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computing), incompatível com a
IBM.
Foto 10 – Computador Macintosh Plus da Apple
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4. COMPUTADOR BASEADO NO 386
Em 1985 construído com 270.000 transístores surge o 80386 (foto11) sendo
o primeiro processador com um bus (barramento) de 32 bits, que trabalhando
com frequências de 25, 33 e 40 Mhz, consegue um desempenho de 5 a 16
MIPS.
Foto 11 - C.P.U. 80386 DX40
O aparecimento do 386 acaba por ser um marco bastante importante na
história dos processadores pois com ele é introduzido o multiprocessamento.
Trabalhando com máquinas virtuais 8088, consegue assim correr diversas
aplicações em simultâneo.
Outro aspecto interessante é que toda a arquitectura dos computadores
passa a funcionar cada vez mais em volta do CPU, ou seja, cria-se o
processador e todo os restantes componentes são criados em função das
potencialidades ou necessidades do mesmo.
Cerca de 2 anos mais tarde a Intel lança uma versão mais barata do 386, que
consiste num processador com um bus de 16 bits.
Com o aumento da complexidade das máquinas deixou-se para trás a
arquitectura XT, dando lugar a uma nova arquitectura: a AT da qual
apresentamos o seu esquema de funcionamento (esquema 3).
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AT BUS
Controlador
de sistema
80386
Controlador
de buffer de
dados
80387
64KB/128Kb
Cache
secundária
1 ou 2 bancos
de DRAM para
configuração de
1MB a 32 MB
IPC
(controlador
de periféricos)
Esquema 3 - Funcionamento de 80386
Consiste num controlador de sistema e um buffer de dados, combinado com
um controlador de periféricos. O controlador de sistema controla a memória o
barramento e o interface com o C.P.U.
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4.1. CAIXA
Os fabricantes aperceberam-se das vantagens de fornecerem as unidades
centrais e os monitores em separado, até porque começaram a ser vendidos
às peças para as pessoas os montarem, de acordo com as suas
necessidades e gostos pessoais dando assim origem às caixas que usamos
ainda hoje em dia, com aspecto desktop ou minitower como na foto 11.
Foto 12 Caixa tipo com utilização de display (onde a seta aponta)
Talvez com uma modificação ou outra, sendo a principal, quando apareceram
os primeiros 386, a da introdução de uma pequena placa (foto 12) com
dígitos (display) que nos primeiros tempos indicava a frequência de relógio do
computador e depois passou só a indicar Hi ou Low ou Turbo, e que era
accionado através de um pequeno comutador colocado ao lado dos displays
e que actuavam sobre eles e a placa principal acabando por fazer as funções
das três teclas como vimos atrás mas que mais tarde desapareceram quando
da chegada do 586 ao mercado.
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Foto 13 – Display’s utilizados até ao 80486
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4.2. PLACA PRINCIPAL (Motherboard)
Ao pegarmos nesta placa podemos observar que a mesma se encontra como
que dividida por diversas áreas:
Foto 14 - Placa principal de um sistema 386SX25
Uma área com conectores pretos ( slots) dois de 8 bits, e seis de 16 bits, para
as diversas placas de controlo (discos, som, fax, vídeo, etc.).
Uma área com quatro slots brancos, que constituem 2 bancos de memória
RAM (Random Access Memory).
Perpendicularmente a estes slots, e do lado superior esquerdo, vê-mos uma
peça alongada branca, o conector onde vão encaixar as fichas de
alimentação da placa principal, o conector de teclado, e a bateria.
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Do lado direito uma área com vários suportes mais pequenos, que parecem
suportes para circuitos integrados, e que na realidade são para os chips de
memória cache, que neste caso se encontram vazios.
Perto dos bancos de memória, um pouco abaixo, temos o BIOS de teclado,
que normalmente é chamado de controlador de teclado, e do lado direito ao
fundo, o BIOS de sistema. Normalmente identificam-se pelas etiquetas que
possuem, as quais têm inscritas a data de fabrico, nº de série, e
características.
Do lado direito dos slots pretos, temos um chip quadrado ao qual vulgarmente
chamamos de chip set .
Do lado direito deste e ligeiramente a cima temos o processador, que neste
caso é um 386SX25 da A.M.D., e que vem soldado à própria placa, não
permitindo fazer o seu upgrade.
Por baixo do processador vemos o encaixe de 68 pinos para o coprocessador aritmético, que neste caso seria 387SX, o qual deixou de existir
a partir do 486, em virtude dos fabricantes de processadores o começarem a
incluir no próprio processador.
Vemos também um certo número de pinos, alguns deles com uma peça
revestida de plástico, que são os jumpers e nos permitem fazer a
configuração da placa.
Podem ainda reparar que a placa contem uns orifícios os quais servem para
alojar uns pinos de plástico, que vão segurar e ao mesmo tempo, isolar a
placa do chassi, com excepção dos dois orifícios situados abaixo da bateria
os quais são para apertar a placa com parafusos, sendo estes dois os únicos
pontos de fixação rígida da placa.
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Foto 15 - Placa principal 386 configurável
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Esquema 4 - Esquema da placa da foto 11
Esta placa principal é bastante semelhante à que vimos anteriormente, aqui
podemos ver os chips de cache já no seu respectivo lugar, ocupando metade
dos encaixes, o que nos permite passar para o dobro a quantidade de cache.
1. Socket (suporte) para microprocessador 80386 com velocidades de
25MHz, 33 MHz ou 40 MHz.
2. Suporte para co-processador aritmético (ou matemático) que permite a
colocação de um 80387 ou do Weitek 3167.
3. PC Chips (Chip 5) Integradted System Controller (ISC)
Como o seu nome indica, sistema de controlo integrado, este chip
contém o controlo lógico do barramento AT, conversão lógica dos
dados de barramento, reset lógico do CPU, gerador do relógio para o
CPU, teclado e timer, DMA/refresh lógico e interface lógico de
periféricos.
4. PC Chips (Chip 6) Integrated Memory Controller (IMC)
Este Chip contém um sofisticado controlador (para a época), directmapped cache com write back operation, e controlador fast page mode
DRAM.
5. Suporte e chips de memória cache
Com capacidade para oito chips de SRAM ( Static Random Access
Memory), estes contêm o código de cache e dados.
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6. 82C206 Integrated Peripherals Controller (IPC)
Este chip providencia o controlo de todos os periféricos requeridos
pela placa de sistema, com excepção do teclado que tem controlador
próprio.
7. Slots de expansão
Esta placa contém seis slots de 16 bits e duas de 8 bits.
8. Main Memory (Memória principal)
Suporte para alojar 8 SIMM (Single In-Line Memory Module) de 256K,
1MB ou 4MB. Esta placa pode ser configurada desde 1MB a 32 Mb de
memória.
9. System BIOS (Bios de sistema)
Neste caso o chip de BIOS (Basic Input Output System - Sistema
Básico de Entrada e Saída) é da AMI. O chip de BIOS também é uma
memória, mas é do tipo ROM (Read Only Memory),
10. Keyboard Controller (Controlador de Teclado)
A sua função é simplesmente a de controlar o dispositivo de entrada
que é o teclado.
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4.3. MEMÓRIAS
As
memórias
utilizadas
por
estes
computadores
eram
constituídas
essencialmente por SIMM’s de 30 contactos que quer dizer (Single Inline
Memory Module).
Os formatos, ou configurações mais comuns eram módulos de 1Mb, 2Mb,
4Mb e 8Mb cujos chips tinham normalmente velocidades de 60 ou 70
nanossegundos.
Foto 16 – SIMM de 30 contactos
De notar dois pormenores importantes:
Primeiro: a placa de memória na parte inferior, num dos lados tem uma
abertura, que vai encaixar numa saliência da slot. Alinhamos a memória por
esta de modo a ficar o pino 1 da SIMM, coincidente com o pino 1 da slot.
Fig. 5 – Pormenor de encaixe de SIMM de 30 contactos
Segundo: a placa de memória coloca-se inclinada, fazendo um ângulo de
cerca de 70º com a slot, que é a posição de estacionamento, e com uma
ligeira pressão empurra-se a mesma para baixo e horizontalmente, como
podem ver pela foto 16e 17, de maneira a que os dois orifícios encaixem
numas saliências das slots de memória. Dois grampos de cada lado da slot,
fazem mola e não deixam a SIMM cair ou soltar-se.
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A mesma foto serve para vermos a maneira correcta de as encaixar.
Foto 17 – Maneira correcta de instalar memória
Na foto 18 vemos a maneira incorrecta de as instalar. Devemos evitar ao
máximo o contacto dos dedos ou mãos com qualquer componente
electrónico, pois a electricidade estática que possuímos é por vezes
suficiente para provocar uma descarga eléctrica e danificar os componentes.
Sendo assim devemos instalar
Foto 18 – Forma incorrecta de instalar memórias
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5. PC BASEADO NO 80486
5.1. C.P.U ‘s 80486
A Intel continua com a sua tecnologia de barramento 32 bits já usado no
386DX
embora
como
é
evidente,
introduza
novas
características,
nomeadamente o Power Save Mode que falaremos mais adiante.
Na família do 486 apesar de poderemos distinguir principalmente três
modelos, (486SX, 486DX e o 486DX2), vamos analisar cinco, os que foram
mais usados em Portugal.
O 486SX (foto 16) lançado em Abril de 1991 e que é o modelo básico da
família, apesar de ter sido lançado mais tarde que o DX, já possuía uma
memória cache integrada L1 com 8Kb. Construído com 900 000 transístores
e uma frequência de relógio de 16, 20, 25 e 33 Mhz poderia ver a sua
velocidade aumentada para o dobro, nos modelos SX2, através de um
processo que consistia na duplicação da frequência de relógio. A série SX era
assim o modelo barato da família.
Foto 19 – C.P.U. 80486 SX 25
O 486DX lançado em Abril de 1989, possuía igualmente uma memória cache
integrada L1 de 8 Kb, mas era construído com 1 250 000 transístores e tinha
a sua frequência de relógio a 20, 25, 30, 40 e 50 Mhz. A grande inovação
neste processador consistia na incorporação no próprio chip, de um coAntónio Lopes
Paulo Matos
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processador matemático compatível com o 80387 conhecida por A.L.U.
(Unidade Lógica e Aritmética, ou também por F.P.U. Floting Point Unit), que
anteriormente era adquirido à parte e aplicado na placa principal. Nota
curiosa: o nome de código deste processador era P4.
Foto 20 – C.P.U. 80486 DX 33
Em Março de 1992 a Intel lança o 486DX2 com uma velocidades de relógio
de 20, 25 e 33 Mhz aplicando-lhe o mesmo princípio do duplicador de relógio,
já usado no SX2, permitindo-lhe assim frequências até 66 Mhz.
Foto 21 – C.P.U. 80486 DX2 / 50
Tendo já na forja o Pentium, a Intel sai com um novo processador o Pentium
OverDrive.
A placa principal já vem preparada para este processador, pois utiliza o
mesmo suporte do 486, em virtude de eles terem a sua pinagem (pinouts)
compatível, o que acaba por ser um “upgrade” para a família dos 486, sem
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necessidade de mudar mais nada a não ser o processador. A frequência de
relógio deste processador é de 66 Mhz, que foi a velocidade máxima atingida
até à altura sem recorrer à multiplicação de relógio.
Foto 22 – C.P.U. Overdrive PR66
Em Março de 1994 já depois de ter lançado o Pentium a Intel lança mais um
processador, o 486DX4 com características parecidas com o DX2 com
frequências de 25 e 33 Mhz, mas com um triplicador de relógio, permitindolhe assim velocidades de 75 a 100 Mhz, e com o dobro da cache interna L1,
que passou a ser de 16 Kb.
Foto 23 - C.P.U. 80486 DX 4 / 100
A partir do 486DX devido à quantidade elevada de transístores que o
compunha foi necessário a utilização de chapas de refrigeração como
podemos ver na foto 24 e em alguns casos até o uso de ventoinhas como é o
caso do Overdrive.
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Foto 24 – C.P.U. 80486 DX 33 com chapa de refrigeração
Outra diferença introduzida pela Intel (citada no inicio do capitulo), foi o modo
de poupança de energia (power saving mode). Estes processadores eram
“exactamente” iguais aos respectivos 486 mas acresciam-lhe um S à sua
referência.
Quando digo “exactamente” iguais é evidente que me refiro aos barramentos,
frequências, performances, etc. O processador possuía mais umas instruções
que lhe permitia baixar a frequência de relógio até zero, por assim dizer
desligar o processador, desde que este estivesse inactivo à mais de x horas.
Seria lançado em 1994, e seria utilizado essencialmente em portáteis.
As placas principais para estes processadores deveriam possuir as mesmas
características que estes.
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5.2. Placa principal
As primeiras placas principais para 486 (foto 25) eram relativamente
parecidas com as do 386 mas com duas diferenças principais. Deixou de
aparecer o suporte para o co-processador aritmético em virtude do mesmo
poder ser integrado com o processador, e em termos de slots de expansão
além da de 8 bits e das outras de 16 bits, aparece agora o novo barramento o
VL bus (Vesa Local Bus) de 32 bits e que é usado principalmente para as
controladoras de disco e placas gráficas, e que na foto corresponde ao
prolongamento de 16 bits, neste caso são três e são de cor castanha.
Foto 25 – Placa principal para um 80486
As placas principais (foto 26) vão evoluindo, deixa de aparecer o suporte
PGA de 239 pinos e passa a ser fornecido o suporte ZIF para CPU ( Zero
Insertion Force) e que neste caso é o Socket 3 de 237 pinos.
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Foto 26 – Placa principal com suporte ZIF
Este tipo de suporte facilita imenso a substituição do processador quer em
caso de avaria, ou até de um possível upgrade, pois até à data era costume
usar-se uma chaves de parafusos para os remover, o que era bastante
complicado podendo inclusive danificar o processador. Mesmo para a
situação inversa, ou seja, para colocar o processador no suporte, era
necessário exercer bastante força neste para que o mesmo ficasse bem
encaixado.
Os “bons profissionais” contudo usavam uma pequena ferramenta chamada
“saca-cpu’s”, da qual podemos ver a fotografia 27, e em uso na foto 28.
Foto 27 – “Saca-CPU’s”
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Foto 28 – Pormenor de remoção de um C.P.U.
São também fornecidas com dois tipos de suportes para as memórias, em
virtude do aparecimento das novas SIMMS de 72 contactos, o que permite o
aproveitamento ainda das memórias antigas. Aliás este tem sido o lema na
evolução informática, a retro compatibilidade, ou seja, as novas placas, ou
outros componentes, vão mantendo durante algum tempo os dois tipos de
tecnologia
Em termos de tecnologia de fabrico estamos perante o circuito impresso de
dupla face, e onde podemos ver ainda alguns componentes como
resistências, transístores e condensadores, utilizando o processo de
soldadura tradicional, ou seja soldados na face oposta à sua colocação
Este processo consiste na introdução dos pernos do componente nos furos
previamente feitos na placa, e posterior soldadura dos mesmos, através de
processos próprios onde as placas são colocadas em tabuleiros rolantes,
levando um banho de estanho na face inferior, soldando desta maneira os
componentes à placa.
Nesta placa principal (foto 29) podemos observar o abolição dos suportes de
30 contactos das memórias, e a abolição da slot de 8 bits, aparecendo em
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sua substituição umas novas de cor branca com uma nova tecnologia a PCI
de 64 bits
Foto 29 – Placa principal de um 80486 com slots PCI
A preocupação dos fabricantes mantém-se, e para que as pessoas possam
aproveitar as antigas SIMM’s de 30 contactos nestas novas placas principais,
criaram um suporte especial que pode conter até 4 SIMMS de memória de 30
contactos, e que faz a conversão para os actuais 72 contactos, como
podemos observar na foto30.
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Foto 30 – Suporte para SIMM’s de 30 contactos
Em termos de fabrico começa a ser utilizada a soldadura de superfície, ou
seja os componentes são muito mais pequenos, e em vez de serem soldados
na face oposta à sua colocação, evitam-se os furos e estes são soldados na
mesma face onde estão situados.
Outros fabricantes há que optam pela integração (foto 31), são normalmente
os grandes fabricantes de marca como por exemplo HP, Compacq ou IBM,
entre outros, sendo estas placas fornecidas com o equipamento que
comercializam. De notar neste caso que a mesma já vem preparada para o
Pentium OverDrive, bastando para isso alterar um ou outro jumper que
desactiva o processador existente e que vem soldado à placa. O suporte para
memórias já é do novo tipo de 72 contactos.
Foto 31 – Placa principal com os componentes integrados
Apesar de só vermos uma slot de 16 bits, esta era usada para acomodar uma
outra placa com mais slots .
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5.3. AS MEMÓRIAS (SIMM, DIMM, FPM, EDO, ECC)
Com estes novos processadores (os 80486) com um barramento interno de
32 bits, era necessário que os fabricantes de memórias também oferecessem
algo de diferente para se poder obter mais rendimento destes sistemas.
Apareceram as novas SIMM’s de 72 contactos com um barramento de 32 bits
cujo exemplo podemos ver na foto 32.
Foto 32 – SIMM de memória de 72 contactos
Eram fornecidas em módulos de 4Mb, 8Mb, 16Mb, 32 Mb e 64Mb. Com
velocidades idênticas às suas antecessoras, ou seja cerca de 60 ou 70
nanossegundos.
Aparecem também as memórias EDO RAM (Extended Data Output RAM)
cuja diferença principal em relação às FPM’s ( Fast Page Mode RAM) é que
esta nova memória consegue trabalhar com Wait
States de 5-2-2-2
conseguindo desta maneira performances de cerca de 20% superior às
FPM’s
Em relação aos módulos aparecem os DIMM’s (Double Inline Memory
Module) cuja vantagem é fornecerem o dobro da capacidade de memória na
mesma placa, pois como o seu nome sugere estes continham chips de
memórias de ambos os lados, como podemos ver na foto 33 além de
poderem trabalhar com o modo ECC (Error Correction Code) que faz a
correcção e detecção de erros.
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Foto 33 – Módulo de DIMM de 72 contactos
Contrariamente ao que muita gente pensa, e pior …diz, a ranhura que se
encontra a meio da placa e que divide os 72 contactos em 36 contactos para
cada lado, não foi “inventada” para as pessoas acidentalmente não
colocarem lá as SIMM’s de 30 contactos, como vimos pela foto 30 era
completamente impossível colocar lá essas memórias… ou melhor,
impossível… impossível não era… mas era a mesma coisa que eu tentar
calçar uma criança de 3 anos com as minhas botas…
O que se passa é que os fabricantes de memórias para Pc’s, também
fabricam memórias para impressoras, fax’s, etc. e aí sim, muitas vezes poderse-ia confundir os módulos. Para se perceber melhor o que digo podemos ver
a foto 34, onde estão colocados lado a lado com as ranhuras encostadas,
uma SIMM de 72 contactos para Pc e uma SIMM de 80 contactos usada para
outro fim, onde até podemos ver que além do corte ou chanfre ao lado do
contacto 1, podemos ver outro no lado oposto, ou seja, ao lado do contacto
80. De notar que neste caso a ranhura central separa 38 e 42 contactos, não
ficando exactamente ao meio.
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Foto 34 – Em cima SIMM de 72 contactos para pc em baixo SIMM de 80
contactos para outros fins
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6. COMPUTADORES BASEADOS NO PENTIUM
6.1. O C:P:U:
6.1.1. O PENTIUM CLÁSSICO (PENTIUM 1)
Até ao surgimento do Pentium todos os processadores utilizavam uma
tecnologia CISC (Complex Instruction Set Computing).Esta classe de
processadores possui um elevado conjunto de instruções e uma área
denominada micro-código, responsável pelo seu armazenamento.
O processador manipula cada instrução individualmente e à medida que
novas instruções são acrescidas neste tipo de tecnologia, o descodificador de
instruções internas do processador tende a ficar cada vez mais complexo o
que o torna inevitavelmente mais lento. O micro fica maior, o que acarreta
além da lentidão, um processador fisicamente maior e mais difícil de ser
construído ou manipulado. Isto quer dizer que, paradoxalmente, quanto mais
potente for o processador, mais lento e difícil de ser construído ele ficaria.
Para ultrapassar esse problema, a Intel melhorou os seus processadores com
características específicas para que pudesse haver um aumento de
performance, como a cache de memória interna e a arquitectura superescalar
(o Pentium funciona como se fossem dois processadores a trabalharem em
paralelo, é capaz de executar duas instruções por impulso de relógio interno).
Mas a solução ideal que a Intel aplica para construir processadores mais
rápidos é a utilização da tecnologia RISC (Reduced Instruction Set
Computing). Como já vinha a fazer a Motorola com os CPU’s para a Apple.
Ao contrário da tecnologia CISC, os processadores RISC são muito mais
simples de serem construídos, pois não possuem descodificadores de
instruções ou micro-códigos. Em cada bit de uma instrução um sistema de
controlo interno abre ou fecha um circuito lógico dentro do processador
directamente, facto que os torna muito mais rápidos.
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O processador Pentium possuía 64 bits de barramento. A Intel registrou a
marca Pentium para ter um nome próprio para novo e poderoso processador.
Na foto 35 podemos observar esses processadores, nomeadamente com
utilização de chapa de refrigeração e ventilador. Estes processadores
utilizavam o socket 4 de 273 pinos..
Foto 35 - Processador Pentium 60
Possui 3,1 milhões de transístores 3X (vezes) a mais que o 486, cache
interna de 16Kb (8KB para extracção de instruções e 8KB para dados). Os
primeiros Pentium tem clock de 60 e 66 Mhz, após ter incrementado largura
do barramento local para 64 bits ele pode atingir clock's mais elevados.
Possui no processador algumas instruções RISC, sendo o primeiro a
implementa uma unidade de execução superescalar, significa que sob certas
condições podia executar 2 instruções por ciclo de clock.
Estes primeiros Pentium’s são na realidade dois processadores 80486 num
só, com um algoritmo de processamento paralelo.
Talvez por causa desta confusão toda estes primeiros processadores saíram
para o mercado com um problema de virgula flutuante. Depois da barraca
toda que foi, a Intel recebeu todos os processadores das pessoas que os
quiseram reclamar, fornecendo-lhes em troca outros já em bom estado.
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Ao longo dos cinco anos, que é o tempo médio de vida de uma família de
processadores, este Pentium começou com uma frequência de relógio de 60
Mhz tendo terminado nos 200 Mhz,. Tendo para isso mudado o socket do seu
processador cinco vezes.
Na foto 36 podemos observar o Pentium 75, utilizando uma chapa de
refrigeração maior, dispensando desta maneira o uso do ventilador. Este
processador apesar de ser mais pequeno que o seu antecessor, utiliza um
socket, o 5, com mais pinos, 296.
Foto 36 – Pentium 75
O co-processador matemático foi totalmente redesenhado, agora ele aceita
um nível de desempenho de 3 a 10 vezes a do 486, possuía um auto-teste
automático incorporado verificando todos os conectores com placa mãe,
cache e registradores. O núcleo do Pentium pode variar de 0,6µm a 0,4µm.
Clock's 60, 66, 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166 e 200.
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6.1.2. PROCESSADORES PENTIUM MMX
Com a tecnologia MMX, PC's entrarão num novo nível de performance de
multimédia. Ganha-se em som vívido, ricas cores, rendimento 3D realístico,
animação suave e vídeo. Os tipos de aplicativos que irão se beneficiar do
desempenho oferecido pela tecnologia MMX, ao longo do tempo, incluem:
digitalização e manipulação de imagens, videoconferências, plug-ins e
browser's para Internet, editoração e play-back de vídeo, impressão, fax,
compressão, descodificação e programas para escritórios.
Na foto 37 podemos observar o Pentium MMX 233
Foto 37 – Pentium MMX233
Existe a expectativa que de que nos próximos anos periféricos como placas
de vídeo, som e modem percam sua finalidade, tendo em vista que as
funções que elas executam serão emuladas vias software.
As principais características incorporadas no MMX referem-se a novas
instruções e ao aumento da quantidade de cache.
Se observarmos o número de instruções dos processadores, observaremos
que em dois momentos ouve um aumento significativo destas. A primeira vez
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em 1985 no lançamento dos chips 386 que viabilizaram o conceito de
multitarefa e a interface Windows para os PC's e agora com o MMX em que
foram adicionado 57 novas e poderosas instruções especificamente
desenhadas para manipular e processar dados de vídeo, de áudio e gráficos
eficientemente. Essas instruções são orientadas às sequências altamente
repetitivas e paralelas geralmente existentes nas operações de multimédia.
Estas instruções são capazes de manipular dados agrupados em pacotes de
64 bits enquanto que a instruções existentes até então manipulavam dados
de 8 ou 16bits. Estas instruções usam um processo chamado Instrução Única
de Múltiplos Dados (SIMD) permite que uma instrução execute a mesma
função em múltiplas partes dos dados, ou seja, ela permite que uma
operação em vez de ser executada em um único bloco possa ser executada
ao mesmo tempo em vários blocos de 8 e 16 bits (8 bits para imagem e 16
bits para som). Assim será reduzido o número de voltas intensivas de
computação comuns com vídeo, áudio, gráficos e animação, tornando o
processamento muito mais rápido. Usa novo padrão de conexão com a placa
mãe denominado Socket7. Opera a voltagens de 2,8V.
Foi aumentada para o dobro a cache L1 no chip para 32K no processador.
Assim, mais instruções e dados podem ser armazenados no chip, reduzindo
o número de vezes que o processador tem para aceder às áreas de memória
mais lentas para obter informação. Nova tecnologia de 0.35µm, clock's 166,
200, 233 Mhz.
6.1.3. PROCESSADOR PENTIUM PRO
Para a compatibilização dos sistemas operativos e aplicações a Intel
apresenta a construção de um processador híbrido, o Pentium Pro.
Internamente é um processador RISC, o que teoricamente, o tornaria muito
mais rápido que um Pentium comum nas mesmas condições de velocidade.
Para o Pentium Pro compreender as instruções CISC, a Intel inferiu
internamente um descodificador CISC, que transforma todas estas instruções
recebidas, em instruções RISC equivalentes para executar a tarefa
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pretendida. Esta tecnologia híbrida continuará a ser usada nos processadores
Intel durante muitas mais gerações.
Foi lançado com frequências de 150 MHZ, 166, 180 MHZ e 200 MHZ , e
utilizava o socket 8 de 387 pinos, tendo sido optimizado para aplicações de
32-bits usados em sistemas avançados.
Micro arquitectura de execução dinâmica
Pacote contendo processador, cache e interface para o sistema de
barramento, escalável para até 4 processadores e 4 GB de memória
Cache L1 de 8K/8K separado entre dados e instruções, possui separação
entre o barramento de sistema externo e o barramento de cache de alta
velocidade interno
Possui cache de nível 2 (Cache L2) interna, podendo trabalhar na mesma
velocidade do processador. Para se obter o mesmo desempenho de 256KB
interno, para um processador de mesma potência, seria necessário 2MB de
cache externo.
Arquitectura Dual Independent Bus: O barramento interno é dividido em dois
barramentos um para a cache L2 e o outro do sistema do processador para a
memória principal. Esta arquitectura de barramento resolve o problema de
limitação da largura de banda do barramento, oferecendo largura de banda
de desempenho até três vezes superior à dos processadores de barramento
único como o existente no processador Pentium. Isto significa um
desempenho mais rápido do sistema como um todo.
Execução dinâmica: é uma técnica que usa a combinação de 3 processos
para aumentar a velocidade de execução do software que consiste em
colocar o processador a monitorar passos à frente no software (20 a 30
instruções a frente do contador de programa) antecipando-os.
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O processador analisa quais instruções são dependentes de cada resultado,
criando uma lista optimizada dessas instruções, e baseado nesta lista,
instruções são carregadas especulativamente, permitindo assim que este
consiga realizar três instruções em um único ciclo de clock (Pentium permitia
2 instruções), agilizando o trabalho em sistemas que utilizam processamento
paralelo.
Como o chip Pentium Pro possui capacidade de processamento até duas
vezes superior ao do Pentium, máquinas equipadas com este processador
podem substituir as que se baseiam no modelo Dual - Pentium, obtendo o
mesmo resultado em uma plataforma mais simples, por consequência mais
económica e mais fácil de usar. Isto é uma grande vantagem, considerando
que muitos softwares, não empregam de maneira eficiente a tecnologia de
multiprocessamento simétrico (SMP).
6.1.4. PROCESSADOR PENTIUM II
No dia 7 de Maio de 1997 a Intel lançou o processador Pentium II com 7,5
milhões de transístores, que com o objetivo de possibilitar novos níveis de
desempenho e recursos de computação visual aos usuários de desktop e
estações de trabalho nas empresas. O processador Pentium II, lançado nas
velocidades de 233, 266 e 300 MHz, combina as avançadas tecnologias do
Processador Pentium Pro com os recursos da tecnologia de aperfeiçoamento
de meios electrónicos MMX. Esta associação confere aos utilizadores de
empresas maior poder para direccionar a computação empresarial, oferece
recursos sofisticados para pequenas empresas e incorpora o processador
Intel de velocidade superior às estações de trabalho.
A expectativa é que o PC transformará rotineiramente todos os tipos de
dados brutos em detalhados modelos em 3D em uma questão de segundos,
contribuindo assim para que os usuários assimilem melhor as informações de
que dispõem e que as transacções interactivas de empresas combinarão
vídeo, áudio e recursos gráficos realistas para informar ou demonstrar novos
produtos ou serviços a clientes potenciais.
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As frequências relógio destes processadores Pentium II variam entre 233 e
400 Mhz, podendo a sua frequência de barramento externo chegar a 66Mhz
ou seja 528Mg/s, o seu encapsulamento é o SECC1 (forma de cartucho) ele
é conectado somente em Slot1, núcleo de 0.25 µm.
O co-processador matemático integrado deste processador possui um bug na
instrução de conversão de números de ponto flutuante (números reais, com
precisão de 80 bits) para números inteiros (que possuem precisão somente
de 16 ou 32 bits). As chances do bug ocorrer: 1 em 8,6 bilhões na conversão
de um número de ponto flutuante para inteiro de 16 bits ou 1 em 563 triliões
na conversão de um número de ponto flutuante para inteiro de 32 bits. Este
bug está sendo chamado de "Dan0411", por ter sido descoberto por um certo
"Dan" em 11 de Abril de 1997 (04-11, no formato americano).
6.1.5. PROCESSADOR PENTIUM III
A frequência de relógio do Pentium III varia hoje de 500 Mhz a 933 Mhz, sua
frequência de barramento externo pode chegar a 133Mhz, ou seja, 1,06 GB/s,
pode aceder até 4GB de memória usando cache, Possui um número de série
gravado em uma ROM dentro do processador, onde fornece o número do
processador, configurações de clock e voltagem, ela é chamada de PIROM
(Pentium Information Rom) com ela é quase impossívelo o overclock e a
falsificação. O primeiro Pentium III a ser lançado era no formato de um
cartucho (SECC2) onde era encaixado em um slot chamado Slot1, o mesmo
do PentiumII.
O processador Pentium III integra a micro arquitectura. Execução Dinâmica
P6, a arquitectura para Barramento Dual Independente (DIB), um barramento
com sistema multi-transacção e a tecnologia para optimização de multimédia
Intel® MMX™. Além disso, o processador Intel Pentium III oferece extensões
de Internet Streaming SIMD, 70 novas instruções possibilitando um avanço
significativo em imagens, 3D, streaming de áudio e vídeo e reconhecimento
de voz para uma melhor experiência na Internet.
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Os novos modelos de Pentium III, chamado FCPGA (Flip Chip Pin Grid Array)
ou Coppermine (seu nome código), que em vez de usar um cartucho como os
modelos tradicionais de Pentium II e Pentium III, usa pinagem soquete 370, a
mesma do processador Celeron. Teoricamente toda placa principal soquete
370 aceita esse novo modelo de processador, mas não é isso o que ocorre
na prática. A maioria das placas principais, soquete 370 fabricadas antes do
lançamento desse processador não aceitam a sua instalação, por motivos de
compatibilidade que não são resolvidos com um simples upgrade de BIOS.
Portanto, ao comprar uma placa principal para o Pentium III FCPGA devemos
ter o cuidado de verificar se a placa aceita correctamente esse processador.
Mas não é só na pinagem que o Pentium III FCPGA é diferente. Internamente
ele possui somente 256 KB de memória cache L2, a metade da quantidade
de memória cache existente no Pentium II e Pentium III convencional. Em
compensação, a cache do Pentium III FCPGA é acedida na mesma
frequência de operação do processador, enquanto nos modelos de cartucho
esse circuito é acedido na metade da frequência de operação. Isto é, no
Pentium III-550 FCPGA o cache é acedido a 550 MHz, enquanto que no
Pentium III-550 em cartucho esse circuito é a somente 275 MHz. No final das
contas, apesar de ter menos memória cache, esse novo processador acaba
sendo mais rápido.
Após a VIA Technologies surpreender a todos na CeBIT 2001 com o menor
processador do mundo para PC's, graças a sua tecnologia de produção com
transístores de 0,15 mícron, a Intel acaba de anunciar que a sua nova fábrica
em Oregon (EUA) começou a produzir os seus primeiros processadores com
transístores de 0,13 mícron. O novo Pentium III fabricado com transístores de
0,13 mícron será conhecido como Pentium III Tualatin. Segundo a Intel, como
este processador é alimentado com somente 1,2 volts, será necessário que
ele utilize um novo soquete, o soquete FC-PGA 2. Placas principais com o
soquete FC-PGA 2 são totalmente compatíveis com os processadores
actuais, de soquete FC-PGA e PPGA, já as placas actuais de soquete FCPGA,
não
poderão
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utilizar
os
processadores
Pentium
III
Tualatin.
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Provavelmente as placas principais de Slot 1 poderão utilizar este
processador através de um adaptador de soquete FC-PGA 2 para Slot 1.
Outra diferença do Pentium III Tualatin será com relação ao seu formato, ele
será fabricado com placas de silício de 300 milímetros, 100 milímetros a mais
do que os processadores actuais utilizam. De acordo com a Intel, com o
aumento das placas de silício, será possível reduzir o preço deste
processador em 30 %. Também será incluído em seu encapsulamento um
pequeno dissipador, de forma parecida com o que é utilizado nos
processadores K6-2 e K6-3.
6.1.6. PROCESSADOR CELERON
É um Pentium II sem memória cache L2 integrado, mas lançaram o CeleronA que tem 32Kb de cache L1 (16K para infraestrutura e 16K para informação,
data) e 128Kb de L2 aumentando seu desempenho, ele é conectado em Slot
1 ou em PGA, ele é actualmente a linha económica da Intel para concorrer
com o Duron da AMD. Trabalha com, Bus externo de 66Mhz a 100Mhz,
núcleo do processador é de 0,18µm.
Podemos observá-lo na foto 38 onde está com ventoinha, na foto 39 sem
dissipador e sem ventoinha, e finalmente na foto 40 visto por baixo
Foto 38 – Pentium Celeron
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Foto 39 – Pentium Celerom sem dissipador e sem ventilador
Foto 40 – Pentium Celeron visto por baixo
Utiliza os tipos de Encapsulamentos 280-Pin Mobile Module (MMC1) - 400Pin Mobile Module (MMC2), Ball Grid Array (BGA),- Micro PGA (Pin Grid
Array).
Velocidade (Computadores Normais) 800MHz, 766MHz, 733MHz, 700 MHz,
667 MHz, 633 MHz, 600 MHz, 566 MHz, 533 MHz, e 500MHz. Velocidade
(Computadores Portáteis) 750 MHz, 700 MHz, 650 MHz, 600 MHz, 550 MHz,
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500 MHz, 450 MHz, e 400 MHz todos com baixo consumo de energia, são
mais caros que os para computadores normais. A Intel lançou também um
processador com a tecnologia ( Ultra Low Voltage Technology ) com 500MHz
para ser usado em sub notebooks.
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6.1.7. PENTIUM 4
O Pentium 4 é um processador Intel de sexta geração, assim como ocorre
com o Pentium Pro, Pentium II, Pentium III e Celeron. Em outras palavras,
apesar de usar um novo nome, esse processador usa a mesma estrutura
interna de seu antecessor, Pentium III. Com algumas modificações para
torná-lo mais rápido, é claro. Entre as novidades da arquitectura interna
desse processador estão a sua Unidade Lógica Aritmética (ULA ou ALU) que
trabalha com o dobro do clock interno do processador, aumentando o
desempenho em cálculos usando números inteiros. Por exemplo, em um
hipotético Pentium 4 de 800 MHz, a sua ULA trabalhará a 1,6 GHz.
Tecnologia SSE-2, contendo 144 novas instruções em relação à tecnologia
SSE ("MMX2") que é usada pelo Pentium III. A novidade é o uso de
registradores de 128 bits, permitindo a manipulação de mais dados pequenos
por vez (16 dados de 8 bits por vez, por exemplo).
Barramento de dados externo de 128 bits, isto é, o Pentium 4 conversará com
a memória RAM usando 128 bits por vez. Esse processador continua a ser
um processador de 32 bits, pois utiliza a mesma arquitectura básica do 386
(instruções x86 ou IA-32). A nomenclatura "processador de 32 bits" ou
"processador de 64 bits" normalmente refere-se ao software que o
processador poderá executar. Esse processador continua a usar o mesmo
software existente hoje (Windows 9x, Windows 2000, etc), que é um software
de 32 bits.
A tecnologia hyper-pipelined dobra a capacidade de profundidade de
encadeamento para 20 estágios, aumentando bastante o desempenho do
processador e capacidade de frequência.
Com um barramento externo operando a uma taxa de 3,2 GB/s. poderíamos
ser levados a pensar que o barramento externo desse processador seria de
400 MHz. Mas isso não é verdade. Como o barramento externo dobrou de
tamanho, passando de 64 bits para 128 bits, a taxa de transferência também
dobrou. Por exemplo, num Pentium III, sua taxa de transferência externa é de
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800 MB/s, por operar externamente a 100 MHz a 64 bits por vez. Passando
esse barramento para 128 bits, teremos uma taxa de 1,6 GB/s. Logo, muito
possivelmente o barramento externo do Pentium 4 será de 200 MHz.
Cache L2 integrado trabalhando na
mesma frequência interna do
processador, assim como ocorre no Celeron e nos últimos modelos de
Pentium III. Disponível em 1.30, 1.40 e 1.50 GH
6.1.8. PROCESSADOR ITANIUM
Possui tecnologia RISC e não CISC como nos processadores anteriores,
usado principalmente em workstation, (em grandes empresas) opera com:
Unix, Linux e Windows NT, seu preço é bastante salgado.
Como características principais destacamos o EPIC (Explicitly Parallel
Instruction Computing) que possibilita que o processador trabalhe com 20
operações simultaneamente.
Possui melhor performance para trabalhar com dados criptografados
incluindo SSL e IPSec informação.
Endereça número ilimitado de memória, possui um sistema de detecção e
correcção de erros.
Cache L1 e L2 dentro do processador e a possibilidade de uma cache L3 de
2Mg a 4Mg a operar a 800Mhz.
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6.2. A PLACA PRINCIPAL
Como a tecnologia das placas principais acompanha muito de perto os
processadores, e as memórias muitas das características destes reflectem-se
na construção da própria placa principal. Sendo assim evitarei a duplicação
de informação, cingindo-me às principais que não sejam referidas, quer na
parte dos processadores, quer na parte das memórias.
Foto 41 - Placa principal para os primeiros Pentium’s
A grande alteração acaba por ser utilização do socket 4 para o novo tipo de
processador em relação aos restantes componentes nada de especial a
comentar.
Com o aparecimento do Pentium 75 que usa um sockt 7 de 296 pinos, que à
partida deveria ser maior que o seu antecessor, tal não se verifica, devido ao
processo de fabrico destes novos Pentium’s., aparece também uma nova
placa principal de que podemos ver a sua foto (42)
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Foto 42 - Placa principal com socket 7
Aparece um novo tipo de placa principal, não devido aos processadores, mas
devido às memórias passa a coexistir durante algum tempo os suportes para
as memórias de 72 contactos, e agora também para as novas memórias de
168 contacto.
Foto 43 – Placa principal já com os novos suportes para as memórias.
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A intel já “chatiada” com a concorrência sai para o mercado com um
processador completamente diferente em termos de caixa quer de suporte,
patenteando-os de modo que ninguém os pudesse copiar. É o aparecimento
do processador vertical que deixa de usar o socket, para passar a usar o(a)
slot. Pode-se dizer que esta primeira placa principal é realmente a primeira
placa construída exclusivamente para o Pentium. Salvo raras excepções
todas elas vinham com a possibilidade de serem configuradas para Pentium,
AMD, Cyrix, entre outras. Foi com o aparecimento do Pentium que as
pessoas, ou firmas, tiveram que optar de uma vez por todas por determinada
arquitectura. Antes do aparecimento do Pentium podia comprar um
computador com um AMD e se por qualquer motivo não ficasse satisfeito,
bastaria trocar o processador e configurar a placa principal para outro. A
partir desta altura a pinagem dos processadores é completamente
incompatível.
Foto 44 – Placa principal com slot 1
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Esta placa sim. Já faz alguma diferença das anteriores…Acabou de uma vez
por todas com os suportes das memórias antigas, passando a ser fornecida
só com os suportes para memórias com 168 contactos.
Aparece o tal slot 1 para os novos processadores Pentium, a fonte passa a
ser do tipo ATX , que além de outras diferenças a que salta mais à vista é
que num sistema com fonte AT quando se encerrava o computador ele ficava
na situação de “PODE DESLIGAR O COMPUTADOR”, e só a partir daí é que
poderíamos ir ao interruptor e desligá-lo. Com estas novas placas principais
quando mandamos o computador encerrar, ele quando chega a essa
situação desliga-se. Isto tudo devido não só a alterações da placa mas
também da própria fonte de alimentação e até o próprio interruptor caixa
passou a ter que ser diferente.
Outro pormenor muito importante é o aparecimento do suporte AGP
(Aceleratede Gráfics Port) para as novas placas gráficas com este tipo de
barramento, que acabam por ir tirar algum trabalho ao processador.
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6.3. AS MEMÓRIAS
6.3.1. AS MEMÓRIAS SDRAM PC 66/100/133
Com o aparecimento dos Pentium’s, as memórias também tiveram que ser
alteradas. Surgem os módulos de SIMM’s de 168 contactos com capacidades
de 32Mb, 64Mb, 128Mb (foto xx) e mais tarde com o aparecimento das
DIMM’s de 168 contactos, chega-se aos 128 Mb, 256 Mb, 512 Mb e 1Gb
Estas memórias são do tipo SD (RAM) Synchronous Dynamic RAM, utiliza
uma
arquitectura
superescalar
sememlhante
aos
microprocessadores
“pipelined”.
Neste tipo de memória além de se falar na velocidade de acesso que ronda
os 10 nanossegundos, também entra em linha de conta a frequência a que as
mesmas podem trabalhar, e assim temos as PC66 com frequências de 66
Mhz, as PC100 com frequências de 100 Mhz, e finalmente PC133 que
funcionavam à frequência de 133 Mhz.
Conforme se pode ver pela foto xx estas possuíam dois pequenos rasgos
para encaixarem na posição correcta, evitando que as pessoas as inserissem
ao contrario, acabando por danificá-las.
Foto 45 - SIMM de memória de 168 contactos
=
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6.3.2. AS MEMÓRIAS DDR 266/333/400/440/500 (ou SDRAM II)
Outro tipo de módulo que aparece é o DDR’s (Double Data RateSynchronous), com frequências de 266 Mhz, 333 Mhz, 400 Mhz e 440 Mhz.
Estas DDR podem ser fornecidas no formato SIMM (foto xx) e pouco mais
tarde no DIMM’s (foto xx) com capacidades que vão desde 128 Mb a 1 Gb,
sendo no entanto estes últimos pouco usados, quer pelo seu preço, quer por
não justificar para o comum dos mortais o uso de tal quantidade de memória.
São memórias que conseguem transferir dados a quantidade (velocidade) de
duas vezes por ciclo de relógio, conseguindo assim transferir dados entre ela
e o processador a velocidade de 2.4 Gb por segundo.
As DDR 266 são conhecidas por PC2100, as DDR 333 são conhecidas por
PC 2700, e as DDR 400 por xxxx.
Estes módulos
de DDR’s são exactamente do mesmo tamanho dos dos
SIMM’s ou DIMM’s de pc 66/100/133 mas são de 184 contactos, 92 de cada
lado da placa, e com uma só ranhura mais ou menos ao meio desta,
enquanto que os seus antecessores tinham duas ranhuras
Foto 46 – Módulo DDR - PC333
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6.3.3. AS MEMÓRIAS RAMBUS DRAM (Rambus Dynamic RAM)
Uma jogada falhada da Intel para conseguir colocar os sistemas baseados
nos seus processadores com uma performance bastante superior aos seus
concorrentes, acabou por resultar num fracasso quer devido ao preço
exorbitante destas memórias, o que tornava este sistema extremamente caro,
quer à empresa Rambus Inc. que acabou por colocar a Intel em tribunal
devido à “utilização abusiva” do seu nome, numa memória.
Esta foi pensada nos sistemas que iriam funcionar a mais de 500MHZ. Utiliza
um canal estreito de uma largura de banda alta, para poder transmitir dados
até 10 vezes mais rápido que as tradicionais memórias DRAM. Trabalhavam
a 500 Mhz e mais tarde a 800 Mhz.
Esta memória funciona só aos pares, e se uma placa principal tiver 4 slots
para memória, podemos usar só dois, mas os outros dois levam uma placa
chamada CRIMM que são módulos de continuidade ou terminação como se
usava nos dispositivos SCSSII. Estes módulos de memória são chamados
RIMM’s, podemos observá-los nas fotos xx
Foto 47 – RIMM de RAMBUS - PC1066
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A FOTOGRAFIAS
Foto 1 - Diversos tipos de memória massa....................................................10
Foto 2 – Placa com chips de memória...........................................................12
Foto 3 - Placa de memória configurável, com 0.5 ou 1Mb de memória .........13
Foto 4 - Computador Amstrad 1512...............................................................14
Foto 5 - Fotografia de um computador Schneider..........................................18
Foto 6 - Fotografia de um computador Commodore 64 .................................18
Foto 7 - Placa principal de um computador Amstrad .....................................19
Foto 8 Placa principal de um 80286...............................................................20
Foto 9 – C.P.U. 80286 a 10 MHz ...................................................................21
Foto 10 – Computador Macintosh Plus da Apple...........................................21
Foto 11 - C.P.U. 80386 DX40 .......................................................................22
Foto 12 Caixa tipo com utilização de display (onde a seta aponta) ...............24
Foto 13 – Display’s utilizados até ao 80486...................................................25
Foto 14 - Placa principal de um sistema 386SX25 ........................................26
Foto 15 - Placa principal 386 configurável .....................................................28
Foto 16 – SIMM de 30 contactos ...................................................................31
Foto 17 – Maneira correcta de instalar memória............................................32
Foto 18 – Forma incorrecta de instalar memórias..........................................32
Foto 19 – C.P.U. 80486 SX 25.......................................................................33
Foto 20 – C.P.U. 80486 DX 33 ......................................................................34
Foto 21 – C.P.U. 80486 DX2 / 50 ..................................................................34
Foto 22 – C.P.U. Overdrive PR66..................................................................35
Foto 23 - C.P.U. 80486 DX 4 / 100 ................................................................35
Foto 24 – C.P.U. 80486 DX 33 com chapa de refrigeração...........................36
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Foto 25 – Placa principal para um 80486 ......................................................37
Foto 26 – Placa principal com suporte ZIF ....................................................38
Foto 27 – “Saca-CPU’s”.................................................................................38
Foto 28 – Pormenor de remoção de um C.P.U..............................................39
Foto 29 – Placa principal de um 80486 com slots PCI...................................40
Foto 30 – Suporte para SIMM’s de 30 contactos ...........................................41
Foto 31 – Placa principal com os componentes integrados...........................41
Foto 32 – SIMM de memória de 72 contactos ...............................................42
Foto 33 – Módulo de DIMM de 72 contactos .................................................43
Foto 34 – Em cima SIMM de 72 contactos para pc em baixo SIMM de 80
contactos para outros fins ........................................................................44
Foto 35 - Processador Pentium 60 ................................................................46
Foto 36 – Pentium 75.....................................................................................47
Foto 37 – Pentium MMX233 ..........................................................................48
Foto 38 – Pentium Celeron ............................................................................54
Foto 39 – Pentium Celerom sem dissipador e sem ventilador .......................55
Foto 40 – Pentium Celeron visto por baixo ....................................................55
Foto 41 - Placa principal para os primeiros Pentium’s ..................................59
Foto 42 - Placa principal com socket 7 .........................................................60
Foto 43 – Placa principal já com os novos suportes para as memórias. .......60
Foto 44 – Placa principal com slot 1 ..............................................................61
Foto 45 - SIMM de memória de 168 contactos ..............................................63
Foto 46 – Módulo DDR - PC333 ....................................................................64
Foto 47 – RIMM de RAMBUS - PC1066........................................................65
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B FIGURAS
Fig. 1 - Desenho de um computador (monitor, base, rato e teclado) ...............6
Fig. 2 – Desenho de chip de memória ...........................................................11
Fig. 3 - Publicidade feita pelo representante da Amstrad ..............................16
Fig. 4 - Características “avançadíssimas” do Amstrad...................................17
Fig. 5 – Pormenor de encaixe de SIMM de 30 contactos ..............................31
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C ESQUEMAS
Esquema 1 - Esquema de funcionamento de um sistema informático ............7
Esquema 2 - Estrutura interna de um computador de acordo com Von Newman
...................................................................................................................9
Esquema 3 - Funcionamento de 80386 .........................................................23
Esquema 4 - Esquema da placa da foto 11 ...................................................29
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D Bibiografia
http://www.laercio.com.br/site2/artigos/old/old-029/old-029.htm
http://www.intel.com/pressroom/kits/quickreffam.htm#i486
http://www.intel.com/pressroom/kits/quickrefyr.htm#1971
http://www.intel.com/pressroom/kits/IntelTop#IntelTop
Paulo Matos, “Apontamentos Dispersos”
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arquitectura de um pc

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