conceitos básicos de informática

Transcrição

CONCEITOS BÁSICOS DE INFORMÁTICA
Dado:
• É todo elemento envolvido em um determinado problema.
Informação:
• É o conjunto estruturado de dados;
• É o elemento a ser tratado e é definido como tudo aquilo que permite adquirir qualquer tipo de
conhecimento.
Informática:
• É a ciência que estuda o tratamento automático e racional da informação;
• É o conjunto de todos os elementos físicos, lógicos, educativos, profissionais, inclusive
terminologia e normas que norteiam o trabalho com computadores e informações.
Tecnologia da Informação - TI
• A Tecnologia da Informação (TI) é o conjunto de recursos não humanos dedicados ao
armazenamento, processamento e comunicação da informação, e a maneira como esses recursos
estão organizados num sistema capaz de executar um conjunto de tarefas.
• O termo Tecnologia da Informação serve para designar o conjunto de recursos tecnológicos e
computacionais para geração e uso da informação.
Computador:
• É uma máquina composta de elementos interligados com a finalidade de atingir um objetivo
determinado;
• É uma máquina constituída de circuitos eletrônicos que executam determinadas funções;
• É uma máquina de alta velocidade que pode manipular dados, resolver problemas e tomar decisões,
tudo isso sob o controle de um programa.
Processamento de Dados
• É a atividade que consiste em transformar determinadas informações, a fim de obter outras, ou as
mesmas, sob outra forma para alguma finalidade prática;
• Corresponde a todas as atividades que, a partir de dados conhecidos, através de processamento,
conduzem a resultados procurados.
Hardware
• É o conjunto que engloba todos os elementos físicos do computador e suas características;
• Corresponde à parte material, aos componentes físicos do sistema;
• É o computador propriamente dito.
Software
• É o termo técnico que engloba a parte lógica do computador;
• São programas, instruções, tarefas que a máquina (hardware) pode executar;
• É todo e qualquer programa que pode ser executado no computador.
Redes de Computadores
• É o conjunto de módulos processadores (computadores), capazes de trocar informações e
compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação.
Internet
• A Internet é uma rede de redes em escala mundial de milhões de computadores. Ao contrário do
que se pensa comumente, Internet não é sinônimo de World Wide Web. Esta é parte daquela,
sendo a World Wide Web, que utiliza hipermídia em sua formação básica, um dos muitos serviços
oferecidos na Internet. A Web é um sistema de informação muito mais recente que emprega a
Internet como meio de transmissão.
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HISTÓRICO DA INFORMÁTICA
1a Geração (1940 - 1956)
•
•
•
•
•
Computadores baseados em tecnologia de válvulas eletrônicas;
Grande quantidade de energia consumida;
Quebravam após poucas horas de uso;
Dispositivos de Entrada/Saída eram primitivos;
Baixa velocidade de processamento.
2a Geração (1957 - 1964)
•
•
•
•
•
•
Válvulas substituídas pelo transistor;
Tamanho reduzido - 100 vezes menor que a válvula;
Menor consumo de energia;
Mais rápido;
Mais confiável;
Maior durabilidade.
3a Geração (1964 - 1971)
•
•
•
Transistor substituído pelo Circuito Integrado (CI);
Os CIs são transistores e outros componentes eletrônicos miniaturizados em um único chip;
Os CIs são mais confiáveis, mais velozes, mais baratos, muito menores (equipamentos mais
compactados) e baixo consumo de energia.
4a Geração (1971 - 1981)
•
•
•
•
•
Aparecimento da VLSI (Very Large Scale of Integration), ou Circuitos Integrados em escala muito
grande;
Surgimento dos microprocessadores;
Aparecimento dos Microcomputadores PC;
Comercialização de PC em larga escala;
Alguns autores consideram como a geração atual.
5a Geração (1981 - ? )
•
•
•
Aparecimento da ULSI (Ultra Large Scale of Integration), ou Circuitos Integrados em escala de
maior dimensão (ultra);
Aparecimento dos supercomputadores;
Aplicações de altíssima tecnologia (Nasa, Meteorologia, etc.).
CLASSIFICAÇÃO DOS COMPUTADORES
Os computadores podem ser classificados de diversas formas. Entretanto, são mais comumente
classificados quanto ao porte:
• Microcomputadores: São computadores com grande flexibilidade de operação e baixo custo,
utilizados como ferramenta pessoal e em pequenas empresas; servem de interface com os
equipamentos de maior dimensão; existem várias classes estações de trabalho, computadores
pessoais, portáteis, computadores domésticos.
• Minicomputadores (Midrange): São computadores de custo médio, muito potentes, tipicamente
utilizados para gerir departamentos de pequenas e médias empresas e universidades devido à sua
versatilidade. São computadores multiusuários utilizados como servidores para terminais ou PCs
da empresa para proverem acesso a dados, aplicativos e comunicações da empresa;
• Computadores de Grande Porte – Mainframes: São computadores de custo elevado e de grande
potência utilizados em organizações de grande dimensão. Têm grande capacidade de
processamento e são utilizados, basicamente, para armazenamento de grandes volumes de dados
e/ou administração de redes complexas. Utilizados em bancos, empresas aéreas e podem ser
acessados por milhares de usuários simultaneamente. Podem ter tamanhos variados, mas é possível
fazer uma comparação a um grande armário ou uma pequena sala;
2
•
Supercomputadores: São computadores de elevada potência e custo utilizados em grandes centros
de pesquisa, universidades e têm poder de processamento na ordem de trilhões de instruções por
segundo. São utilizados para servir um elevado número de usuários, e permitem interligar
diferentes sistemas para fins específicos, como previsão meteorológica, geoprocessamento, fins
militares, simulações, etc. Também possuem tamanhos variados, mas chegam facilmente a ocupar
uma sala de proporções média ou grande.
Também são classificados de acordo suas características físicas e funcionalidades:
• Desktops: São considerados os computadores pessoais (PC – Personal Computer) originais, e são
chamados de “desktops” porque são os tradicionais computadores de mesa;
• Workstations: São estações de trabalho que, em regra, são do mesmo porte que os desktops (em
relação ao tamanho físico), porém com capacidade de processamento, memória e armazenamento
maior. Nas workstations a principal preocupação é o desempenho e não o preço. As principais
diferenças em termos de hardware seriam:
 Capacidade de trabalhar com dois ou mais processadores simultaneamente;
 Capacidade de expansão de memória RAM acima de 10 gigabytes;
 Capacidade de utilizar discos ATA, UATA e SCSI, os dois últimos são para discos de alta
capacidade (atingem mais de 300 gigabytes);
 Maior número de baias (espaços para drives de CD/DVD);
• Notebook: É considerado um microcomputador portátil, em tamanhos, medidas e modelos
variados, porém, possui o teclado, o mouse e o monitor em um só aparelho. A configuração de um
notebook é muito semelhante à de um computador de mesa sendo geralmente inferior. Os
notebooks costumam ter visores de cristal líquido (altíssima qualidade de imagem) e mouse touch
pad (sensível ao toque).
• Laptop: É o termo utilizado (na prática muito confundido com Notebook) para representar
computadores portáteis, porém, de dimensões e configurações mais robustas, poderiam ser
comparados aos workstations portáteis. Enquanto os notebooks seriam inferiores aos desktops os
Laptops podem ser iguais ou superiores à configuração daqueles;
• Tablet PC: Os computadores tablet são considerados a evolução dos notebooks, devido ao fato de
serem mais leves, mais portáteis e mais dinâmicos no trabalho com escrita e leitura de dados.
Costumam ter configuração muito parecida com a de um notebook, porém com preços mais
elevados;
• Hand Held: São computadores de mão, comumente chamados de PDA (Personal Digital Assistant
- Assistente Digital Pessoal). Também podem ser chamados de Pen-based porque utilizam uma
caneta gráfica para escrever diretamente na tela. Possuem sistema operacional próprio (PalmOS e
WindowsCE são os mais comuns) e também aplicativos próprios. É do tamanho de um palmo, ou
menor – por isso serem, comumente, chamados de palm top. Existem modelos variados, em regra,
possuem acesso à Internet, agenda, planilha, editor de texto, aplicações financeiras e jogos.
Comunicam-se com o computador por meio de cabo USB ou FireWire, ou pelas modernas
interfaces wireless (sem fio): BlueTooh, Wi-Fi ou Infravermelho. Todos os modelos recentes
possuem leitora de cartão de memória (Memory card) e alguns modelos possuem câmera digital;
• Pocket PC: São os PCs de bolso, pode-se dizer que são hand helds com configuração mais robusta,
ou com potência maior (logicamente preço maior). Possuem como diferenciais a maior capacidade
de memória, processamento, maior compatibilidade com os micros de mesa e maior número de
softwares;
• Smartphones: São a evolução dos celulares ou a combinação destes com os hand helds, ou seja,
misturam sistema de comunicação móvel com organizador pessoal. Também possuem aplicativos
próprios, acesso à Internet, e alguns ou todos os componentes que incrementam os hand helds.
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A LINGUAGEM DO COMPUTADOR
Bit e Byte
O português é a língua que utilizamos para nos comunicar com outras pessoas do nosso país. Também
usamos como sistema de numeração o sistema decimal, composto dos algarismos 0 a 9 (dez
algarismos) e a combinação destes para representar todas as grandezas necessárias usados pela
sociedade. O computador também possui uma linguagem, uma codificação de sinais que tem
significado para ele. Como se trata de uma máquina eletrônica, naturalmente esses sinais são de
natureza elétrica.
Esta linguagem entendida e usada pelo computador está relacionada
à identificação desses sinais elétricos, onde os computadores são
capazes de reconhecer apenas a existência ou não do sinal. Existe
sinal ou não existe. Sim ou Não. Consequentemente o computador
conhece basicamente duas coisas: "ligado" e "desligado",
representados pela passagem ou não de corrente elétrica ou por um
campo magnético positivo ou negativo Essa codificação baseada
em apenas duas condições possíveis representada matematicamente
Figura 1 – Metáfora para
pelos números 1 e 0. Desta forma, o sistema binário é o sistema de
representação do bit
numeração usado pelo computador, pois possui apenas dois algarismos para representar suas grandezas, 0 e 1. Assim, a menor quantidade de informação que pode ser
representada em um computador é constituída por um único símbolo com seu valor "1" ou "0",
chamado de bit (Binary Digit - Dígito Binário), e que são armazenados nos milhões de transistores
que compõem os circuitos integrados do computador.
Um único bit não consegue representar todas as
letras, números e caracteres especiais com os quais o
computador trabalha. Os computadores utilizam
desta forma, um conjunto de 8 bits, chamado byte,
para representar qualquer caractere de nossa
linguagem ou símbolo. O caractere é a unidade básica
de armazenamento de informação nos sistemas de
computação. Os bytes representam todas as letras
Figura 2 – Metáfora para representação do byte
(maiúsculas e minúsculas), sinais de pontuação, acentos, sinais especiais e até sinais que não podemos
ver, mas que servem para comandar o computador e que podem, inclusive, serem enviados pelo
teclado ou por outro dispositivo de entrada de dados e instruções.
Matematicamente, existem 256 (28) combinações diferentes dos 8 bits que representam um byte. Cada
caractere representado por um byte, possui uma seqüência específica e única obedecendo a um
determinado sistema de codificação. Para que isto aconteça, os computadores utilizam uma tabela que
combina números binários com símbolos: a tabela ASCII (American Standard Code for Information
Interchange). Nesta tabela, cada byte representa um caractere ou um sinal. Portanto, quando teclamos a
letra "A” em um teclado, essa letra é transmitida para o processador em seu formato binário
codificado.
Unidades de Medida de Armazenamento
Baseado na definição de byte, foram criados vários termos para facilitar a compreensão humana da
capacidade de armazenamento, processamento e manipulação de dados nos computadores. Usadas
para quantificar a capacidade de armazenamento, as unidades de medida usam múltiplos de bytes,
como Kilo (K), Mega (M) e Giga (G), etc. O sistema métrico de unidades de medida emprega os
mesmos prefixos para designar mil, milhão e bilhão, na base decimal. Entretanto, em Informática o
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valor exato é diferente, já que o sistema usado é o binário, ou seja, utiliza-se a base 2 para o cálculo
desses valores. No que se refere aos bits e bytes, tem-se as seguintes medidas na tabela abaixo:
Unidade
1 Byte
1 Kilobyte
1 Mebabyte
1 Gigabyte
1 Terabyte
1 Petabyte
1 Exabyte
1 Zettabyte
1 Yottabyte
Sigla
Byte
KB
MB
GB
TB
PB
EB
ZB
YB
2x
210
220
230
240
250
260
270
280
Tamanho (bytes)
8 bits
1024 bytes
1024 x 1024 bytes
1024 x 1024 x 1024 bytes
1024 x 1024 x 1024 x 1024 bytes
1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 bytes
1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1026 x 1024 bytes
1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 bytes
1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 bytes
Tabela 1 – Unidades de medida de armazenamento
Sistemas de Numeração
Conforme descrito anteriormente, os homens usam o sistema decimal e os computadores usam o
sistema binário. O sistema bináro é usado porque é mais fácil representar eletronicamente a
informação binária, sendo possível construir dispositivos eletrônicos que manipulam logicamente as
informações representadas neste formato. Este sistema foi usado baseado em princípios definidos por
George Boole que estabeleceu a Álgebra Booleana, usada posteriormente para o estudo da lógica
matemática e para operações internas realizadas pelos computadores.
Vejamos os sistemas de numeração mais importantes:
• Decimal (base 10): uso de 10 algarismos (0 a 9) combinados para formar números maiores que 9;
• Binário (base 2): uso de 2 algarismos (0 e 1) seguindo o mesmo princípio da combinação para
representar outros números e símbolos; grandes número de dígitos binários para representação dos
caracteres;
• Octal (base 8): uso de 7 algarismos (0 a 7);
• Hexadecimal (base 16): uso de 16 algarismos (0 a 9 e A a F).
Observemos a tabela abaixo, onde há a equivalência de 15 números entre os quatro sistemas de
numeração citados:
Decimal Binário Octal Hexadecimal Decimal Binário Octal Hexadecimal
0
0
00
0
8
1000
10
8
1
1
01
1
9
1001
11
9
2
10
02
2
10
1010
12
A
3
11
03
3
11
1011
13
B
4
100
04
4
12
1100
14
C
5
101
05
5
13
1101
15
D
6
110
06
6
14
1110
16
E
7
111
07
7
15
1111
17
F
Tabela 2 – Equivalência dos sistemas de numeração
Conversão entre os Sistemas de Numeração
Para converter um número na base decimal (10) para outra base, divide-se este número sucessivamente
pelo número da base que se quer converter até que o quociente seja menor que esta base. Os restos das
divisões juntamente com o último quociente devem ser organizados na ordem inversa, obtendo-se o
valor correspondente. Vejamos os exemplos na tabela abaixo de conversão dos números em decimal
em outros sistemas de numeração:
5
•
15 decimal em binário
72 decimal em octal
•
15 / 2: quociente 10; resto 1
Binário: 1111
200
decimal
em
hexadecimal
* 12 em hexadecimal = C
Hexadecimal: C8
•
Octal: 113
Tabela 3 – Conversão de decimal para outros sistemas
Para converter um número em outra base para a decimal (10) é necessário multiplicar cada unidade
deste número, da direita para a esquerda, pela base elevado ao número de seqüência, iniciando em
zero. Vejamos os exemplos na tabela abaixo de conversão dos números em outros sistemas de
numeração
para
decimal:
1111
binário
decimal
(1 x 20) +
1
1
(1 x 2 ) +
2
(1 x 22) +
4
3
(1 x 2 ) =
8=
Decimal: 15
•
em
+
+
+
•
Octal 113 em decimal
(3 x 80) +
(1 x 81) +
(1 x 82) =
3
8
64
+
+
=
Decimal: 75
•
C8 hexadecimal em decimal
(8 x 160) +
(C x 161) =
8
+
192 (12 x
16) =
Decimal: 200
Tabela 4 – Conversão de outros sistemas para decimal
CONCEITOS BÁSICOS DE HARDWARE
Conforme descrito em conceitos básicos, o processamento de dados corresponde às atividades que, a
partir de dados conhecidos, através de processamento, conduzem a resultados procurados. Podemos
ilustrar este conceito, denominados por alguns autores de “tratamento da informação”, na figura
abaixo.
Entrada
Processamento
Saída
Figura 3 – Processamento de Dados
Esta representação ocorre através de inúmeros dispositivos que permitem interagir com o computador
transmitindo informação ou solicitando alguma operação do computador (entrada), como no
recebimento de informação (saída). Também denominada de Entrada/Saída, ou simplesmente E/S, é a
sigla em português para I/O (Input/Output). Este termo é utilizado quase que exclusivamente no ramo
da computação (ou informática), indicando entrada (inserção) de dados por meio de algum código ou
programa, para algum outro programa ou hardware, bem como a sua saída (obtenção de dados) ou
retorno de dados, como resultado de alguma operação de algum programa, conseqüentemente
resultado de alguma entrada.
A todos os dispositivos físicos, que incluem os de entrada e saída, denominamos Hardware, conforme
já descrito anteriormente. Vamos analisar um computador com alguns dos possíveis periféricos.
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Figura 4 – Componentes de Hardware
Podemos observar nos componentes de hardware acima que existem vários dispositivos de entrada e
vários de saída, onde a comunicação entre o computador e os usuários ocorre por meio destes
dispositivos, também denominados de periféricos.
Observando novamente a figura 2, onde temos os componentes de hardware usados de forma integrada
a um computador, citamos os mesmos e outros de acordo com a sua classificação quanto a dispositivos
de entrada e/ou saída:
• Dispositivos de Entrada: mouse (trackball e touch pad), teclado, webcam, microfone, volante,
joystick (outros acessórios para jogos), scanner (multifuncional), leitor ótico (caneta), leitor
biométrico, monitores de vídeo sensíveis ao toque (touch screens), placas capturadoras de vídeo,
mesa digitalizadora, etc.;
• Dispositivos de Saída: monitor de vídeo, impressoras, caixas de som, plotter (traçadores gráficos),
datashows e projetores, etc.;
• Dispositivos de Armazenamento (Entrada e Saída): disquete, CD, DVD, HD, pen drive, cartões de
memória, fitas magnéticas, etc.
CPU – UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO
Para haver o reconhecimento e a integração de todos estes dispositivos, é necessário um componente
que controle a comunicação entre eles e os usuários. Este componente é o processador, também
conhecido como Unidade Central de Processamento, ou CPU (Central Processing Unit). A CPU é
composta por circuitos eletrônicos que interpretam e executam instruções de programa e comunica-se
com os dispositivos de entrada, saída e armazenamento. A CPU é o centro das atividades e é quem
realmente transforma dados em informação, ou seja, dados que estão organizados de maneira
significativa e útil. Portanto, podemos dizer que a CPU é o cérebro de um computador, ou seja, é o
componente principal responsável pelo processamento de dados e pelos dispositivos conectados ao
computador.
Podemos, então, “traduzir” a figura inicial da seguinte forma:
Dispositivos
de Entrada
CPU
Unidade
Central de
Processamento
Dispositivos
de Saída
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Figura 5 – CPU e Processamento de Dados
A CPU (Central Processing Unit) ou UCP (Unidade Central de Processamento) é a encarregada de
processar informações. Como ele vai processar as informações vai depender do programa. O programa
pode ser uma planilha, um processador de textos ou um jogo: para o processador, isso não faz a menor
diferença, já que ele não entende o que o programa está realmente fazendo. Ele apenas obedece às
ordens (chamadas, comandos ou instruções) contidas no programa. Essas ordens podem ser para somar
dois números ou para enviar uma informação para aplaca de vídeo, por exemplo. Quando você clica
duas vezes em um ícone para rodar um programa, veja o que acontece:
•
•
•
•
O programa, que está armazenado no disco rígido, é transferido para a memória. Um programa é
uma série de instruções para o processador.
O processador, usando um circuito chamado controlador de memória, carrega as informações do
programa da memória RAM;
As informações, agora dentro do processador, são processadas;
O que acontece a seguir vai depender do programa. O processador pode continuar a carregar e
executar o programa ou pode fazer alguma coisa com a informação processada, como mostrar algo
no monitor.
Podemos identificar, na situação descrita acima,
mais três importantes componentes: programa,
disco rígido (memória secundária ou auxiliar) e
memória (ou memória principal). Portanto,
podemos incorporar estes três elementos à figura
anterior, pois são essenciais para a realização do
processamento dos dados, ilustrados na figura ao
lado.
O programa contém uma seqüência de instruções e
determina ao processador as tarefas a serem
realizadas. Estas instruções, por sua vez, são
armazenadas na memória principal e acessadas
continuamente pelo processador durante a
Figura 6 – Processamento de Dados e Memórias
execução dos programas (ou do processamento
propriamente dito). Porém, antes disso, os programas, normalmente armazenados em algum
dispositivo ou meio de armazenamento (HD é o mais comum), são carregados para a memória
principal para que sejam executados pelo processador.
Portanto, os computadores usam dois tipos principais de armazenamento: armazenamento primário (ou
memória principal) e armazenamento secundário (memória auxiliar). A CPU interage estreitamente
com o armazenamento primário ou memória, recorrendo a ela tanto para obter instruções como dados.
Por essa razão, apresentamos a memória apenas no contexto da CPU. Vale ressaltar que, tecnicamente,
a memória principal (ou armazenamento primário) não faz parte da CPU.
A memória retém dados apenas por algum tempo, enquanto um programa estiver trabalhando
diretamente com ela. O armazenamento secundário retém dados permanentes em uma determinada
mídia externa - por exemplo, um disco - até que o computador precise desses dados par processá-los.
Apresentaremos os dispositivos de armazenamento (ou mídias externas) em outra unidade, com suas
principais características e modelos.
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Descrevendo um processador com mais detalhes,
podemos identificar que o mesmo é composto
pelas seguintes unidades, onde denominamos de
arquitetura interna de um processador: a Unidade
de Controle (UC), a Unidade Lógica e Aritmética
(ULA) e os Registradores Internos (RI). A
interconexão
básica
dessas
unidades,
devidamente incorporadas à figura anterior, é
mostrada ao lado.
As setas indicam a direção nas quais os dados, as
informações ou os sinais de controle estão
Figura 7 – Arquitetura interna da CPU
fluindo. Na figura 5, a ULA, a UC e os registradores são mostrados em conjunto como componentes da Unidade Central de Processamento - CPU.
Isso é feito para separar o "cérebro" real do processador das outras unidades. Em um
microprocessador, a CPU usualmente é implementada em um único chip, o microprocessador. A CPU
também tem um conjunto de registradores que realiza funções especiais. Esses registradores também
possibilitam o armazenamento temporário para os dados dentro da CPU sem necessidade de acessar a
memória externa.
A execução de instruções envolve duas funções básicas:
• Controle: atividades complementares, como busca de instruções e dados, interpretação
(decodificação) de instruções, controle de componentes externos (memória, entrada/saída);
• Processamento: atividades referentes à execução da instrução propriamente dita. Envolve
predominantemente a execução de operações aritméticas e lógicas, execução de desvios,
movimentação de dados entre posições de memória e UCP, entre UCP e memória e entre
registradores e operações de entrada e saída.
Veremos a seguir mais informações relevantes a cada componente da arquitetura interna da CPU, e
que são responsáveis pelas funções básicas acima.
Unidade de Controle - UC
A Unidade de Controle contém circuitos que usam sinais elétricos para coordenar o computador inteiro
ou executar instruções armazenadas de um programa. Como um maestro de orquestra, a unidade de
controle não executa instruções de programa; ao contrário, ela comanda outras partes do sistema para
isso. A UC deve comunicar-se tanto com a ULA quanto com a memória. Portanto, a UC é projetada
para entender o que fazer, como fazer e comandar quem vai fazer no momento adequado.
Unidade Lógica e Aritmética - ULA
A unidade lógica e aritmética (arithmetic/logic unit - ALU) contém os circuitos eletrônicos que
executam todas as operações lógicas e aritméticas. A ULA realiza quatro tipos de operações ou
cálculos matemáticos: adição, subtração, multiplicação e divisão. Como o próprio nome indica, a ULA
também executa operações lógicas ou comparações. A unidade pode comparar números, letras ou
caracteres especiais para verificar as condições descritas a seguir.
O computador então executa uma ação levando em conta se o teste produz um resultado verdadeiro ou
falso. Esse recurso é muito importante. Através da comparação, um computador pode dizer, por
exemplo, se há lugares vagos em aviões, se um cliente de cartões de débito ultrapassou seu limite de
crédito ou se um candidato ao Congresso tem mais votos do que outro.
As operações lógicas podem testar três condições:
9
•
•
•
Condição de igualdade. Em um teste da condição “igual a”, a ULA compara dois valores para
determinar se são iguais. Por exemplo, se o número de ingressos vendidos for igual ao número de
poltronas do auditório, consideram-se esgotadas as entradas para o concerto ou cinema;
Condição menor que. Para testar a condição “menor que”, a ULA compara dois valores para
determinar se o primeiro é menor do que o segundo. Por exemplo, se o número de multas por
excesso de velocidade na ficha de um motorista for menor do que três, então o preço do seguro
será normal, caso contrário terá um acréscimo de 15% no valor do seguro;
Condição maior que. Ao testar a condição “maior que”, a ULA determina se o primeiro valor é
maior do que o segundo. Por exemplo, se o número de horas que uma pessoa trabalhou em uma
semana for inferior a 40, então o programa multiplicará cada hora extra por 11, duas vezes o
pagamento por hora usual, para computar o pagamento das horas extras.
Além dessas três condições básicas, o computador pode testar um conjunto de condições: as condições
“menor que ou igual a”, “maior que ou igual a” e “menor que ou maior que”. Observe que “menor que
ou maior que” é a mesma coisa que “não igual a”.
Os símbolos que os programadores usam para informar ao computador que tipo de comparação
executar são chamados de operadores relacionais. Os operadores relacionais mais comuns são: o sinal
de igualdade (=), o símbolo menor que (<) e o símbolo maior que (>).
Registradores Internos
Registradores Internos ou simplesmente registradores são áreas de armazenamento temporário de alta
velocidade que servem a propósitos especiais e destinam-se a instruções ou dados. Eles não fazem
parte da memória; ao contrário, são áreas especiais de armazenamento temporário localizadas dentro
da própria CPU que oferecem a alta velocidade como vantagem. Os registradores são coordenados
pela UC de modo que aceitam, guardam e transferem instruções ou dados e fazem comparações
aritméticas ou lógicas em alta velocidade. A unidade de controle utiliza um registrador da mesma
forma que um proprietário de loja utiliza a caixa registradora - como um lugar conveniente,
temporário, para armazenar aquilo que é usado nas transações.
Os registradores que servem a propósitos especiais têm funções específicas, como manter a instrução
que está sendo executada em um determinado momento ou controlar onde a próxima instrução a ser
executada será armazenada na memória. (Cada local de armazenamento na memória é identificado por
um endereço, da mesma forma que cada casa de uma rua tem seu endereço.) Alguns projetos de CPU
incluem registradores de uso geral, que a unidade de controle pode usar para diferentes tarefas, quando
necessário.
Vamos analisar os diferentes tipos de memórias discutidas até o momento. Os registradores guardam
dados que estão diretamente relacionados com a operação que está sendo executada. A memória
principal armazena dados que serão usados em breve. O armazenamento secundário mantém dados que
podem ser necessários posteriormente, na mesma execução do programa, ou talvez em algum
momento futuro.
Vamos analisar uma situação exemplo. Um funcionário necessita calcular o pagamento bruto de um
funcionário multiplicando as horas trabalhadas pelo índice do salário. Ao iniciar este programa,
armazenado em uma unidade de armazenamento, normalmente o HD (memória secundária), o mesmo
é carregado para a memória principal, as instruções iniciais são carregadas para os registradores e
ficará aguardando as novas instruções a serem executadas pelo funcionário. Em outras palavras,
quando o computador inicia a realização dos cálculos correspondentes ao salário de um funcionário, os
dados do funcionário são transferidos da memória secundária para a memória principal e, por fim, para
os registradores. A realização dos cálculos correspondem ao processamento em si, realizado pelas UC
e ULA, componentes da CPU.
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Bits internos
O número de bits é uma das principais características dos processadores e tem grande influência no
desempenho. Quando nos referimos a processadores de 16 bits, 32 bits ou 64 bits estamos falando dos
bits internos do chip - em poucas palavras, isso representa a quantidade de dados e instruções que o
processador consegue trabalhar por vez.
A tabela ao lado apresenta a família de processadores
Intel com seus respectivos números de bits internos.
Portanto, 64 bits é o termo usado para designar
dispositivos (normalmente processadores) que
trabalham com um conjunto de 64 bits por vez. Um bit
é a menor 'quantidade' de dados da informática,
podendo ser 0 ou 1 (normalmente representado em
eletrônica digital pela ausência ou presença de
corrente elétrica). Desta forma, os processadores de 64
bits são capazes de processar 64 bits por vez,
melhorando significativamente seu desempenho.
Tanto a Intel como a AMD já colocaram no mercado
processadores que trabalham a 64 bits. Em poucos
anos, esse tipo de chip será o padrão.
Tabela 5 – Bits Internos dos Processadores
Bits
Processadores Intel
Internos
4004
4
8008 e 8080
8
8088
16
8086 e 80186
16
80286
16
386SX
32
80386 e 486SX, 80486, 486
32
DX2 e DX4
Pentium e Pentium MMX
32
Pentium Pro, Pentium II, Cele32
ron, Pentium III, Pentium 4
Itanium
64
Itanium II
64
As tecnologias de 64 bits utilizadas pelos fabricantes
AMD e Intel e seus respectivos processadores são:
•
•
AMD64: originalmente chamado de x86-64, AMD64 (ou AMD64 ISA - Instruction Set
Architecture) é o nome da tecnologia de 64 bits desenvolvida pela AMD. Um de seus destaques é o
suporte às instruções de 32 bits (Legacy Mode). O processador AMD Opteron™, o processador
AMD Athlon™ 64 e a tecnologia móvel AMD Turion™ 64 compõem a família AM D64.
EM64T: sigla para Extended Memory 64-bit Technology, o EM64T é tido como a interpretação do
AMD64 feita pela Intel. Devido a isso, recebeu de alguns a denominação iAMD64 (o "i" faz
referência à primeira letra do nome da Intel). Processadores Intel de 64 bits: Itanium, Itanium 2,
Pentium M, Pentium 4EE; Pentium E, Celeron, Celeron D, Pentium 4 (desde 2000), Pentium D
(desde 2005), Pentium Extreme Edition, Xeon (desde 2001), Xeon, Core 2.
No entanto, há outros fatores a serem considerados. Um deles é o sistema operacional (SO). O
funcionamento do computador está diretamente ligado à relação entre o sistema operacional e o
hardware como um todo. O SO é desenvolvido de forma a aproveitar o máximo de recursos da
plataforma para o qual é destinado. Assim, o Windows XP ou uma distribuição Linux com um kernel
desenvolvido antes do surgimento de processadores de 64 bits são preparados para trabalhar a 32 bits,
mas não a 64 bits.
No caso do Windows XP, a Microsoft disponibilizou a versão "Professional x64", compatível com os
processadores AMD Athlon 64, AMD Opteron, Intel Xeon (com instruções EM64T) e Intel Pentium 4
(com instruções EM64T). De acordo com a Microsoft, a principal diferença entre essa e as versões de
32 bits (além da compatibilidade com instruções de 64 bits) é o suporte de até 128 GB de memória
RAM e 16 TB de memória virtual. Nada mais natural: se a aplicação para o qual o computador é
utilizado manipula grande quantidade de dados e valores, de nada adianta ter processamento de 64 bits,
mas pouca memória, já que, grossamente falando, os dados teriam que "formar fila" para serem
inseridos na memória, comprometendo o desempenho.
O mesmo ocorre com o Linux. Se você visitar o site de alguma distribuição para baixar uma versão do
sistema operacional, muito provavelmente encontrará links que apontam para diversas versões. O site
11
do Ubuntu Linux, por exemplo, oferece links para processadores x86 (32 bits), Mac (chips PowerPC) e
64-bit (processadores AMD64 ou EM64T).
Bits externos
Acima você viu que bits internos medem a capacidade do processador trabalhar internamente, ou seja,
sozinho, "dentro dele mesmo". Porém, como as instruções que o processador executa ficam
armazenadas na memória, é preciso que ela seja acessada de forma rápida e precisa. Essa velocidade
depende da quantidade de bits que o barramento de dados consegue manipular simultaneamente. Tais
bits são chamados de bits externos. Esse valor aumenta com o avanço da tecnologia.
Endereçamento
O endereçamento consiste na capacidade que o processador tem de acessar um número máximo de
células da memória. Para acessar uma célula, o processador precisa saber o endereço dela. Cada célula
armazena um byte. Assim, um processador com o barramento de dados com 16 bits, pode acessar duas
células por vez. Isso porque um byte equivale a 8 bits e 16 dividido por 8 é igual a 2, portanto, duas
células. Um processador com 32 bits pode acessar até 4 células. Para descobrir o valor máximo de
memória que o processador consegue acessar, basta fazer um cálculo: 2 elevado a ao número de bits do
barramento de endereços. Por exemplo, 2 elevado a 32: 2 ³² = 4.294.967.296 bytes => 4 GB. A maioria
dos processadores usa esse valor atualmente.
Clock
Quando mais rápido for a execução das instruções, mais rápido os dados processados chegarão à saída.
Para controlar a execução das instruções, é utilizado um relógio (clock) que envia pulsos periódicos
para o processador. O clock é um pulso de sincronismo dos circuitos existentes no microcomputador e
tem como função controlar todos os circuitos que constituem o computador para a execução das
instruções.
Cada um desses pulsos de clock tem uma duração de tempo, sendo denominado de ciclo. Dentro de
cada ciclo de clock deve haver tempo suficiente para que o sinal percorra todo o processador e todas as
operações sejam concluídas. Quanto maior o clock, maior será o número de instruções que podem ser
executadas. Existe sempre uma freqüência máxima de operação suportada pelo circuito, determinada
pela técnica de produção usada, pelo projeto do processador, pelo número de transistores, etc. O ciclo
de clock (cycle clock) é medido em hertz, onde 1 hertz corresponde a um ciclo por segundo.
Atualmente, estamos na unidade de Gigahertz (GHz) para os processadores.
Clock Interno
Denomina-se de clock interno, a freqüência na qual o processador trabalha. Para darmos um exemplo
real, em um Pentium 4 de 3,4 GHz, estes “3,4 GHz” referem-se ao clock interno do processador.
Clock Externo
É o caminho de comunicação do processador com o chipset da placa-mãe, mais especificamente o
circuito ponte norte (outras informações na unidade Chipsets). É mais conhecido em português como
"barramento externo" (mais informações na unidade Barramentos) e é denominado de Front Side Bus
(FSB).
Em geral este termo aparece quando há menção ao clock externo do processador. Por exemplo "FSB
de 100 MHz" significa "clock externo de 100 MHz". Todos os processadores a partir do 486DX2
passaram a usar um esquema chamado multiplicação de clock, onde o clock interno do processador é
maior do que o seu clock externo (ou seja, clock do barramento externo ou FSB). Por exemplo, o
12
Pentium 4 de 3,2 GHz trabalha internamente a 3,2 GHz, porém externamente ele opera a 200 MHz (ou
seja, seu FSB é de 200 MHz).
Antes de prosseguirmos com o detalhamento dos processadores, memórias, etc., apresentaremos os
principais componentes do computador com seus respectivos conceitos, características e observações
considerados mais relevantes.
Memória Cache
A operação de transferência de dados entre a memória RAM e os registradores da
CPU é muito demorada, uma vez que a CPU é muito mais rápida que a memória
RAM. A cache ajuda a movimentar os dados entre o processador e a memória
principal no menor tempo possível, tornando-se uma memória intermediária. A
estratégia é armazenar dados e instruções no cache sem a necessidade de buscar na
memória RAM, conforme ilustrado na figura ao lado.
A memória cache é um atalho para o processamento porque diminui o tempo de
espera ocasionado pela busca de informação em memórias mais lentas. Nela são
Figura 8 - Cache
guardadas as últimas tarefas feitas no micro e tem como característica principal ser
de altíssima velocidade. Assim, o objetivo da memória cache é aumentar o desempenho do computador, onde podemos deduzir que quanto maior a capacidade da memória cache,
melhor o desempenho do sistema.
A memória cache é dividida em três níveis (L – levels):
• Cache L1: Uma pequena porção de memória estática presente dentro do processador. Em alguns
tipos de processador, como o Pentium 2, o L1 é dividido, em dois níveis: dados e instruções, que
"dizem" o que fazer com os dados. A partir do Intel 486, começou a se colocar a L1 no próprio
chip [processador]. Cache L1 ou cache de nível 1 consiste num tipo de memória cache que está
mais próximo da ULA (unidade lógica e aritmética). Normalmente tem sua capacidade de 8 KB a
128KB;
• Cache L2: Possuindo o cache L1 um tamanho reduzido e não apresentando uma solução ideal, foi
desenvolvido o cache L2, que contém muito mais memória que o cache L1. Ela é mais um
caminho para que a informação requisitada não tenha que ser procurada na lenta memória
principal. Alguns processadores colocam essa cache fora do processador, por questões econômicas,
pois uma cache grande implica num custo grande. Porém, desde o Pentium II, os novos
processadores foram incorporando os caches L1 e L2 no mesmo cartucho (encapsulamento) que
está o processador. Atualmente, já existem processadores com cache L2 de 4MB;
• Cache L3: Terceiro nível de cache de memória. Inicialmente utilizado pelo AMD K6-III (por
apresentar o cache L2 integrado ao seu núcleo) utilizava o cache externo presente na placa-mãe
como uma memória de cache adicional. Foi pouco utilizado na época e somente recentemente
voltaram a ser utilizados em alguns processadores. Os mais recentes testes revelam o uso da L3
compartilhada pelos núcleos dos processadores Quad Core (AMD). A Intel, por sua vez, lançou o
Pentium 4 Extreme Edition, chips destinados aos entusiastas de jogos que contando com uma
memória cache L3 de 2 MB. Outro processador da Intel que usa cache L3 é o Pentium Intanium 2
com modelos de até 24 MB.
Processadores Multi Core
Os processadores Dual Core (dois núcleos) foram lançados por uma razão específica, os recursos
atuais em busca do maior desempenho estão acabando, o clock dos processadores não podem mais ser
aumentados com facilidade e o aumento de Cache não traz um ganho de desempenho considerável
assim como o barramento externo e encarece o processador.
A curto prazo a solução encontrada para a "falta de recursos" foi o desenvolvimento de processadores
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bi-nucleares, ou seja, literalmente dois processadores no mesmo encapsulamento (chip). Tanto Intel
como AMD já oferecem no mercado processadores de dois núcleos e em alguns anos chegarão ao
mercado processadores com quatro e oito núcleos. Para ilustrar, apresentamos na figura abaixo a
arquitetura do processador AMD Athlon™ 64 X2 de núcleo duplo.
Figura 9 – Processador AMD Athlon 64 X2 de núcleo duplo
A Intel lançou o seu primeiro processador de quatro núcleos em novembro de 2006, o Core 2 Extreme
QX6700. No início deste ano a Intel já anunciou o lançamento de mais três novos processadores de
quatro núcleos: o Core 2 Quad Q6600 e os Xeon X3220 e X3210. Até o momento a AMD não lançou
processadores de quatro núcleos.
A solução encontrada pela AMD para concorrer com os processadores de quatro núcleos da Intel foi
lançar a plataforma Quad FX (conhecida anteriormente como 4x4). Esta plataforma é composta por
dois processadores Athlon 64 FX de dois núcleos cada e de outras especificações mais robustas. Dessa
forma, um micro compatível com a plataforma Quad FX tem dois processadores físicos de dois
núcleos cada trabalhando em paralelo, ou seja, quatro núcleos dentro da máquina.
Processadores RISC X CISC
São duas plataformas distintas de computadores. Um computador CISC (computador com um conjunto
complexo de instruções = Complex Instruction Set Computer) é capaz de executar várias centenas de
instruções em um curto intervalo de tempo. Essa arquitetura se utiliza de poucos registradores da CPU,
porém necessita usar mais recursos de memória. A utilização de pipeline é muito rara.
Um computador RISC (computador com um conjunto reduzido de instruções = Reduced Instruction
Set Computer) é capaz de processar apenas algumas instruções em cada intervalo específico de tempo.
Essa arquitetura usa uma grande quantidade de registradores na CPU e muitos recursos de pipeline.
TECLADO
O teclado de computador é um tipo de periférico utilizado pelo usuário para a entrada manual no
sistema de dados e comandos. Possui teclas representando letras, números, símbolos e outras funções,
baseado no modelo de teclado das antigas máquinas de escrever. Basicamente, os teclados são
projetados para a escrita de textos, onde são usadas para esse meio cerca de 50% delas. Além para o
controle das funções de um computador e seu sistema operacional. Essas teclas são ligadas a um chip
dentro do teclado, onde identifica a tecla pressionada e manda para o PC as informações. O meio de
transporte dessas informações entre o teclado e o computador pode ser sem fio (ou Wireless) ou a cabo
(PS/2 e USB). O teclado vem se adaptando com a tecnologia e é um dos poucos periféricos que mais
se destacam na computação.
Os arranjos mais comuns em países ocidentais estão baseados no plano QWERTY (incluindo variantes
próximo-relacionadas, como o plano de AZERTY francês).
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Figura 10 – Teclado no padrão QWERTY
Há alguns modos diferentes de conectar um teclado em um microcomputador. Isso se deve porque o
próprio teclado evoluiu durante os anos. Estas conexões incluem PS/2, conexões USB e até conexões
sem fio, por exemplo, o Bluetooth e o infravermelho. Vejamos alguns destes tipos de conexão:
- Conector DIN (antigos)
- Portas PS/2
Figura 11 – Tipos de conexão de teclados
- Plug Padrão USB
Vejamos alguns modelos de teclados:
- Teclado 110 Teclas Ps2 Xpc;
- Teclado 130 teclas – roldana scroll com 20 - Teclado ótico sem fio com mouse
teclas de funções adicionais
integrado com roda de rolagem
Figura 12 – Modelos de teclados no mercado
MOUSE
O mouse (termo em inglês e utilizado no Brasil) ou rato (termo utilizado em Portugal) é um periférico
de entrada que historicamente se juntou ao teclado como auxiliar no processo de entrada de dados,
especialmente em programas com interface gráfica. O mouse tem como função movimentar o cursor
(apontador) pela tela do computador. O formato mais comum do cursor é uma seta, contudo, existem
opções no sistema operacional e softwares que permitem personalizarmos o cursor do mouse.
15
O mouse funciona como um apontador
sobre o a tela do computador e disponibiliza
normalmente quatro tipos operações:
movimento, click (clique), duplo click, click
invertido e drag and drop (arrastar e largar).
Existem modelos com um, dois, três ou
mais botões cuja funcionalidade depende do
ambiente de trabalho e do programa que
está a ser utilizado. Claramente, o botão
esquerdo é o mais utilizado.
Observem na figura 10, ao lado, os
Figura 13 – Visão interna do mouse padrão
componentes internos de um mouse, de
acordo com a legenda (ou números): 1. A
bola, que faz girar a roldana; 2. Roldana que
irá alterar a passagem de luz entre o LED e
o sensor; 3. Sensor fotoelétrico; 4. Botão de clique (esquerdo); e 5. LED.
O mouse é normalmente ligado ao computador através de portas: serial, PS2 ou, mais recentemente,
USB (Universal Serial Bus). Também existem conexões sem fio, as mais antigas em infravermelho, as
atuais em Bluetooth.
Abaixo, apresentamos alguns modelos de mouse.
- Mouse Net Mouse Ps2
- Mini Mouse Óptico Scroll USB
- Mouse Óptico S/fio 10 Botões Pr/pt USB
Figura 14 – Modelos de Mouse no mercado
GABINETE
O microcomputador, ou computador, é apenas o conjunto de todos os seus componentes, tais como
impressora, monitor, caixas de som, gabinete, placa-mãe etc.
Uma parte dessa estrutura é montada dentro de um elemento chamado de gabinete. Note que gabinete
é a carcaça de metal que guarda os componentes computacionais, tais como placa-mãe, winchester,
memórias, fonte de alimentação, drive de CD, DVD, disquete e outros. O gabinete é mostrado na
figura abaixo.
- Gabinete ATX - 04 Baias - 400 W
- Gab ATX X-game 5 Baias Led Azul
- Gabinete ATX 500w Preto/vermelho
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Figura 15 – Modelos Gabinetes
Dentro do gabinete existe a placa-mãe, equipamento que serve para a conexão dos dispositivos do
sistema computacional. Do microprocessador aos periféricos de entrada e/ou saída, todos são
conectados na placa-mãe.
PLACA MÃE
A Placa mãe, também denominada “mainboard” ou “motherboard”, é uma placa de circuito eletrônico
impresso responsável pela interconexão de todas as peças que formam o computador. A placa mãe tem
como função permitir que o processador se comunique com todos os periféricos instalados. As placasmãe são desenvolvidas de forma que seja possível conectar todos os dispositivos que compõem o
computador. Para isso, elas oferecem conexões para o processador, para a memória RAM, para o HD,
para os dispositivos de entrada e saída, entre outros.
Entre os padrões de placas mãe, temos AT e o ATX. O AT (Advanced Tecnology) é um tipo de placamãe antiga, onde seu uso foi constante de 1983 até 1996. Um dos fatos que contribuíram para que o
padrão AT deixasse de ser usado (e o ATX fosse criado), é o espaço interno reduzido, dificultando a
integração de outros dispositivos. ATX é a sigla para (Advanced Tecnology Extendend) e o nome
representa o padrão AT aperfeiçoado. Um dos principais desenvolvedores do ATX foi a Intel, e
praticamente todos os computadores novos vêm baseados neste padrão. Este padrão apresenta uma
série de melhorias em relação ao anterior. Entre as principais características do ATX, estão:
• Maior espaço interno, proporcionando um ventilação adequada;
• Conectores de teclado e mouse no formato PS/2 (conectores menores);
• Conectores serial e paralelo ligados diretamente na placa-mãe, sem a necessidade de cabos;
• Melhor posicionamento do processador, evitando que o mesmo impeça a instalação de placas de
expansão por falta de espaço.
A foto a seguir exibe uma placa-mãe. Trata-se de um modelo Soyo SY-KT880 Dragon 2. As letras
apontam para os principais itens do produto, que são explicados nos próximos parágrafos. Cada placamãe possui características distintas, mas todas devem possibilitar a conexão dos dispositivos a serem
utilizados em um computador.
Figura 16 – Componentes da Placa Mãe
17
Item A - processador
O item A mostra o local onde o processador deve ser conectado. Também conhecido como socket, esse
encaixe não serve para qualquer processador, mas sim para um modelo (ou para modelos) específico.
Cada tipo de processador tem características que o diferenciam de outros modelos. Essas diferenças
consistem na capacidade de processamento, na quantidade de memória cache, na tecnologia de fabricação usada, no consumo de energia, na quantidade de terminais (as "perninhas") que o processador tem,
entre outros. Assim sendo, a placa-mãe deve ser desenvolvida para aceitar determinados processadores. A motherboard vista acima, por exemplo, é compatível com os processadores Duron, Athlon XP e
Sempron (todos da fabricante AMD) que utilizam a forma de conexão conhecida por "Socket A". Assim sendo, processadores que utilizam outros sockets, como o Intel Pentium 4 ou o AMD Athlon 64
não se conectam a esta placa.
Por isso, na aquisição de um computador, deve-se escolher primeiro o processador e, em seguida, verificar quais as placas-mãe que são compatíveis. À medida que novos processadores vão sendo lançados,
novos sockets vão surgindo.
É importante frisar que, mesmo quando um processador utiliza um determinado socket, ele pode não
ser compatível com a placa-mãe relacionada. Isso porque o chip pode ter uma capacidade de processamento acima da suportada pela motherboard. Por isso, essa questão também deve ser verificada no momento da montagem de um computador.
Item B - Memória RAM
O item B mostra os encaixes existentes para a memória RAM. Esse conector varia conforme o tipo. As
placas-mãe mais antigas usavam o tipo de memória popularmente conhecido como SDRAM. No entanto, o padrão mais usado atualmente é o DDR (Double Data Rate), que também recebe a denominação de SDRAM II (termo pouco usado). A placa-mãe da imagem acima possui duas conexões (ou
slots) para encaixe de memórias DDR.
As memórias também trabalham em velocidades diferentes, mesmo quando são do mesmo tipo. A placa-mãe mostrada acima aceita memórias DDR que trabalham a 266 MHz, 333 MHz e 400 MHz. Supondo que a motherboard só aceitasse velocidades de até 333 MHz, um pente de memória DDR que
funciona a 400 MHz só trabalharia a 333 MHz nessa placa, o máximo suportado.
Em relação à capacidade, as memórias mais antigas ofereciam 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB, 64 MB,
etc. Hoje, já é possível encontrar memórias que vão de 128 MB a 1 GB de capacidade. Enquanto você
lê este texto, pode ser que o limite atual já esteja maior.
Item C - Slots de expansão
Para que seja possível conectar placas que adicionam funções ao computador, é necessário fazer uso de
slots de expansão. Esses conectores permitem a conexão de vários tipos de dispositivos. Placas de vídeo, placas de som, placas de redes, modems, etc., são conectados nesses encaixes. Os tipos de slots
mais conhecidos atualmente são o PCI (Peripheral Component Interconnect) - item C1 -, o AGP (Accelerated Graphics Port) - item C2 -, o CNR (Communications Network Riser) - item C3 - e o PCI Express (PCI-E). As placas-mãe mais antigas apresentavam ainda o slot ISA (Industry Standard Architecture).
A placa-mãe vista acima possui um slot AGP (usado exclusivamente por placas de vídeo), um slot
CNR (usado para modems) e cinco slots PCI (usados por placas de rede, placas de som, modems PCI,
etc.). A tendência atual é que tanto o slot AGP quanto o slot PCI sejam substituídos pelo padrão PCI
Express, que oferece mais recursos e possibilidades.
18
Item D - Plug de alimentação
O item D mostra o local onde se deve encaixar o cabo da fonte que leva energia elétrica à placa-mãe.
Para isso, tanto a placa-mãe como a fonte de alimentação devem ser do mesmo tipo. Existem, atualmente, dois padrões para isso: o ATX e o AT (este último saiu de linha, mas ainda é utilizado). A placa-mãe da foto usa o padrão ATX. É importante frisar que a placa-mãe sozinha consegue alimentar o
processador, as memórias e a grande maioria dos dispositivos encaixados nos slots. No entanto, HDs,
unidades de CD e DVD, drive de disquete e cooler (um tipo de ventilador acoplado ao processador que
serve para manter sua temperatura em limites aceitáveis de uso) devem receber conectores individuais
de energia.
Item E - Conectores IDE e drive de disquete
O item E2 mostra as entradas padrão IDE (Integrated Drive Electronics) onde devem ser encaixados os
cabos que ligam HDs e unidades de CD/DVD à placa-mãe. Esses cabos, chamados de "flat cables", podem ser de 40 vias ou 80, sendo este último mais eficiente. Cada cabo pode suportar até dois HDs ou
unidades de CD/DVD, totalizando até quatro dispositivos nas entradas IDE. Note também que E1
aponta para o conector onde deve ser encaixado o cabo que liga o drive de disquete à motherboard.
Hoje em dia, praticamente todos os HDs IDE lançados trabalham com o padrão Ultra-ATA (também
conhecido com UDMA - Ultra-DMA). Existem 4 tipos básicos de Ultra-ATA: UDMA 33, UDMA 66,
UDMA 100 e UDMA 133. Os números nestas siglas representam a quantidade de megabytes transferível por segundo.
Com a introdução do Serial ATA em 2003, o padrão ATA original foi retroativamente renomeado para
Parallel ATA (ATA Paralelo, ou PATA). Serial ATA, SATA ou S-ATA é uma tecnologia de transferência de dados entre um disco rígido e a placa-mãe. Assim, o SATA é o sucessor da tecnologia ATA,
também conhecido como IDE. Diferentemente dos discos rígidos IDE, que transmitem os dados através de cabos de quarenta ou oitenta fios paralelos, o que resulta num cabo enorme, os discos rígidos
SATA transferem os dados em série em apenas quatro fios num único cabo, o que permite usar cabos
com menor diâmetro que não interferem na ventilação do gabinete.
Figura 17 – SATA – Serial ATA
Item F - BIOS e bateria
O item F2 aponta para o chip Flash-ROM e o F1, para a bateria que o alimenta. Esse chip contém um
pequeno software chamado BIOS (Basic Input Output System), que é responsável por controlar o uso
do hardware do computador e manter as informações relativas à hora e data.
Item G - Conectores de teclado, mouse, USB, impressora e outros
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O item G aponta para a parte onde ficam localizadas as entradas para a conexão do mouse (tanto serial,
quanto PS/2), teclado, portas USB, porta paralela (usada principalmente por impressoras), além de outros que são disponibilizados conforme o modelo da placa-mãe. Esses itens ficam posicionados de forma que, quando a motherboard for instalada em um gabinete, tais entradas fiquem imediatamente acessíveis pela parte traseira deste. Vejam estes conectores ilustrados na figura abaixo:
Figura 18 – Conectores da Placa Mãe
H - Furos de encaixe
Para evitar danos, a placa-mãe deve ser devidamente presa ao gabinete. Isso é feito através de furos
nas extremidades da placa mãe (item H) que permitem o encaixe de espaçadores e parafusos. Para
isso, é necessário que a placa-mãe seja do mesmo padrão do gabinete. Se este for AT, a placa-mãe deverá também ser AT. Se for ATX (o padrão atual), a motherboard também deverá ser, do contrário o
posicionamento dos locais de encaixe serão diferentes para a placa-mãe e para o gabinete.
I - Chipset
O chipset é um chip responsável pelo controle de uma série de itens da placa-mãe, como acesso à memória, barramentos e outros. Principalmente nas placas-mãe atuais, é bastante comum que existam
dois chips para esses controles: Ponte Sul (I1) e Ponte Norte (I2):
Ponte Sul (South Bridge): este geralmente é responsável pelo controle de dispositivos de entrada e
saída, como as interfaces IDE ou SATA. Placas-mãe que possuem som onboard (visto adiante), podem
incluir o controle desse dispositivo também na Ponte Sul;
Ponte Norte (North Bridge): este chip faz um trabalho "mais pesado" e, por isso, geralmente requer
um dissipador de calor para não esquentar muito. Repare que na foto da placa-mãe em que esse chip é
apontado, ele, na verdade, está debaixo de uma estrutura metálica. Essa peça é o dissipador. Cabe à
Ponte Norte as tarefas de controle do FSB (Front Side Bus - velocidade na qual o processador se comunica com a memória e com componentes da placa-mãe), da freqüência de operação da memória, do
barramento AGP, etc.
Os chipsets não são desenvolvidos pelas fabricantes das placas-mãe e sim por empresas como VIA Technologies, SiS e Intel (esta é uma exceção, já que fabrica motherboards também). Assim sendo, é comum encontrar um mesmo chipset em modelos concorrentes de placa-mãe.
Placas-mãe onboard
"Onboard" é o termo empregado para distinguir placas-mãe que possuem um ou mais dispositivos de
expansão integrados. Por exemplo, há modelos que têm placa de vídeo, placa de som, modem ou placa
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de rede na própria placa-mãe. A motherboard estudada neste artigo possui placa de som (C-Media
CMI9761A 6-channel) e placa de rede (VIA VT6103 10/100 Mbps Ethernet) integradas, ou melhor,
onboard. Por esta razão, os conectores desses dispositivos ficam juntos às entradas mostradas no item
G, visto anteriormente.
A vantagem de se utilizar modelos onboard é a redução de custo do computador, uma vez que se torna
desnecessário comprar determinados dispositivos porque estes já estão incluídos na placa-mãe. No entanto, é necessário ter cuidado: quanto mais itens onboard uma placa-mãe tiver, mais o desempenho do
computador será comprometido. Isso porque o processador acaba tendo que executar as tarefas dos
dispositivos integrados. Na maioria dos casos, placas de som e rede onboard não influenciam significantemente no desempenho, mas placas de vídeo e modems sim.
As placas de vídeo, mesmo os modelos mais simples, possuem um chip gráfico que é responsável pela
geração de imagens. Este, por sua vez, requer memória para tal, principalmente quando trata imagens
em 3D. Uma placa de vídeo onboard, mesmo quando acompanhada de um chip gráfico integrado, acaba "tomando atenção" do processador, além de usar parte da memória RAM.
Se um computador é comprado para uso em uma loja ou em alguma aplicação que não requer muito
desempenho, a compra de um computador com placa-mãe onboard pode ser viável. No entanto, quem
deseja uma máquina para jogos e aplicações mais pesadas deve pensar seriamente em adquirir uma
placa-mãe "offboard", isto é, com nenhum item integrado, ou no máximo, com placa de som ou rede
onboard.
Existe uma série de empresas que fabricam placas-mãe. As marcas mais conhecidas são: Asus, Abit,
Gigabyte, Soyo, PC Chips, MSI, Intel e ECS. Apesar da maioria dessas fabricantes disponibilizarem
bons produtos, é recomendável pesquisar sobre um modelo de seu interesse para conhecer suas vantagens e desvantagens. Para isso, basta digitar o nome do modelo em sites de busca. Geralmente, o resultado mostra fóruns de discussão onde os participantes debatem sobre a placa-mãe em questão. A pesquisa vale a pena, afinal, a placa-mãe é um item de importância extrema ao computador.
BARRAMENTOS
É o elemento responsável pela interligação dos demais componentes, conduzindo de modo
sincronizado o fluxo de informações de uns para os outros - dados, endereços e sinais de controle.
Barramento Local ou FSB (Front Side Bus)
O barramento local (FSB) é a via de comunicação que conecta o processador aos circuitos primordiais
da placa-mãe: a memória RAM, a memória cache L2 e o chipset. O FSB é um barramento de alto desempenho que não aceita a conexão de periféricos lentos, permitindo apenas os periféricos que
trabalham na mesma freqüência de operação do processador.
Um barramento local e a maioria dos barramentos de
expansão podem ser divididos em três grupos:
• Dados - as instruções e os valores, numéricos ou
alfanuméricos, manipulados por elas;
• Endereços - valores que indicam a localização dos dados;
• Controle - sinais como de READ, WRITE, de inicio de
operação aritmética, de interrupção, de sincronização, de
reinicialização entre outros.
Entre o processador, a memória e os dispositivos de
entrada/saída ocorrerá a transferência de sinais elétricos,
ou seja, a transmissão de informações entre eles. A dispo-
Figura 19 – Arquitetura externa do processador
21
sição física (layout) destes elementos é considerada por alguns autores de “arquitetura externa” do
processador (veja figura acima). Os meios pelos quais as informações trafegam são chamados de
barramentos (bus), ou seja, são os percursos ou vias de comunicação entre os componentes de um
computador.
Por meio do barramento de endereços, o processador pode especificar qual a placa ou interface através
da qual quer transmitir ou receber dados, e também especificar o endereço de memória no qual deseja
ler ou armazenar dados. A maioria dos processadores modernos tem barramento de endereços com 36
bits, podendo assim endereçar até 64 GB de memória física. O barramento de dados tem 64 bits na
maioria dos processadores modernos. O barramento de endereços é sempre unidirecional, ou seja, os
bits são gerados pelo processador. O barramento de dados é bidirecional, ou seja, os dados são ora
transmitidos, ora recebidos pelo processador.
O barramento de controle contém vários sinais que são necessários ao funcionamento do processador,
bem como controlar o tráfego do barramento de dados. Alguns dos seus sinais são de saída, outros são
de entrada, outros são bidirecionais. Existem sinais para indicação do tipo de operação (leitura ou
escrita), sinais se especificação de destino/origem de dados (memória ou E/S), sinais de sincronismo,
sinais de interrupção, sinais que permitem a outro dispositivo tomar o controle do barramento, sinais
de c1ock, sinais de programação e diversos outros.
O Barramento dos Processadores
Os barramentos de todos os processadores modernos operam de forma síncrona, ou seja, os eventos
são sincronizados com um sinal de clock. Nos processadores antigos, cada operação era feita em dois,
três ou mais períodos de clock. Nos processadores modernos, cada operação pode ser feita em um só
período de c1ock. Infelizmente, nem sempre as memórias e outros dispositivos são tão velozes a ponto
de acompanhar esta velocidade, e assim são feitas prorrogações chamadas de wait states. Por exemplo,
um Pentium III operando com 64 bits (8 bytes) e clock de 100 MHz externos oferece uma taxa de
transferência máxima de 800 MB/s (100 MHz x 8). Na prática, este valor não é alcançado, pois nem
todas as transferências podem ser feitas em um único ciclo. Por exemplo, todas as memórias modernas
podem transferir dados a cada período de clock, porém o primeiro dado demora mais a estar pronto, é
o que chamamos de latência. Devido às latências das memórias e de outros dispositivos mais lentos, a
taxa de transferência máxima nunca é obtida na prática.
Barramento Externo (ou expansão)
Interliga os diversos componentes do sistema de computação (memória ROM, unidades de entrada e
saída); os periféricos cuja freqüência de operação é inferior à do processador.
Slots de Conexão
São locais onde se instalam as placas de conexão dos periféricos. Os periféricos (monitor de vídeo,
modem, placas de rede, impressora, scanner etc.) se conectam ao computador por meio de conectores
específicos. Esses conectores ficam agregados às placas denominadas de interfaces. Essas placas são
conectadas aos slots. Assim, temos:
Através dos slots, é possível a instalação de periféricos. Os principais slots encontrados são: AGP,
PCI, ISA, AMR, CNR, FIREWlRE.
Barramento ISA
O Barramento ISA (Industry Standard Architecture) é formado por slots que trabalham com 8 e 16
bits por vez. Além disso, em placas-mãe antigas, o barramento ISA era usado internamente para a
comunicação entre o processador e alguns chips presentes na placa-mãe.
22
O ISA surgiu no computador IBM PC na versão de 8 bits e,
posteriormente, chegou ao IBM PC AT, passando a usar 16
bits de dados por vez (provando que se trata de um
Figura 20 – Barramento ISA
barramento antigo). Como esse computador trabalhava a urna
velocidade de 8 MHz (processador 286), o ISA herdou essas características, ou seja, passou a trabalhar
nesta mesma velocidade. No barramento ISA, os processos de escrita/leitura requeriam pelo menos 2
períodos de clock, o que possibilita realizar no máximo 4 milhões de transferências de dados por
segundo. Em outras palavras, cada transferência estava limitada a 16 bits, o que permitia uma taxa de
transferência de no máximo 8 MB por segundo.
Barramento PCI
Criado pela lntel na época do desenvolvimento do processador Pentium, o barramento PCI
(Peripheral Component Interconnect) é utilizado até hoje. O motivo de tanto sucesso se deve à
capacidade do barramento de trabalhar a 32 ou 64 bits, o que oferecia altas taxas de transferência de
dados. Só para dar uma noção, um slot PCI de 32 bits pode transferir até 132 MB por segundo
(considerando a velocidade do barramento de 33 MHz). O PCI também foi considerado
"revolucionário" por suportar, até então, o poderoso recurso Plug and Play (PnP), que permitia que a
placa instalada num slot PCI fosse automaticamente reconhecida pelo computador. Hoje em dia, os
slots PCIs são usados por vários tipos de periféricos, como placas de vídeo, de som, de rede, modem, e
adaptadores USB.
A versão de 64 bits do PCI, cujo slot era um pouco maior que os slots de 32 bits, nunca chegou a ser
popular. São raras as placas-mãe que usam esse tipo. Isso porque os slots de 32 bits, além de mais
baratos, têm taxas de transferência suficientes para a maioria das aplicações. Teoricamente, a
velocidade do barramento PCI equivale à metade do valor do clock externo do processador. Mas sabese que esse valor também é sujeito às especificações do chipset das placas-mãe.
Barramento AGP
Visando obter uma maior taxa de transferência entre a placamãe e as placas de vídeo (principalmente para uma melhor
performance nas aplicações 3D), a lntel desenvolveu um
barramento especial para a comunicação com o vídeo: o
barramento AGP (Accelerated Graphics Port, Porta
Aceleradora Gráfica).
A principal vantagem do barramento AGP é o uso de uma
maior quantidade de memória para armazenamento de
Figura 21 – Barramentos AGP e PCI
texturas para objetos tridimensionais, além da alta velocidade
no acesso a essas texturas para aplicação na tela. Observe na placa mãe da figura ao lado, AGP é o
encaixe escuro que fica entre os slots PCI (brancos) e o encaixe do processador.
Barramento PCI Express
O padrão PCI surgiu no início da década de 90 e por mais de 10 anos foi o barramento mais utilizado
para a conexão de dispositivos ao computador, principalmente lacas de vídeo, placas de som, placas de
rede e modems. O barramento PCI trabalha com 32 bits por vez (mas há alguns slots PCI que
funcionam a 64 bits), o que permite atingir a velocidade de 132 MB por segundo.
Como as aplicações em 3D exigiam taxas maiores, o barramento AGP foi inserido no mercado,
oferecendo taxas que vão de 266 MB por segundo (no padrão AGP IX) a 2128 MB por segundo (no
padrão AGP 8X). Praticamente todas as placas-mãe com suporte a AGP só possuem um slot desse
23
tipo, já que o mesmo é usado exclusivamente por placas de vídeo. Ainda é necessário considerar que,
apesar do AGP ter vantagens bastante razoáveis. Seu uso é destinado apenas às aplicações de vídeo.
Acontece que som e rede, por exemplo, também evoluem.
Na busca de uma solução para esses problemas, a indústria
de tecnologia trabalhou (e trabalha) no barramento PCI
Taxa de TransfeBarramento
Express, cujo nome inicial era 3GIO. Trata-se de um padrão
rência
que proporciona altas taxas de transferência de dados entre o
PCI
133 MB/s
computador em si e um dispositivo, por exemplo, entre a
AGP 2x
533 MB/s
placa-mãe e uma placa de vídeo 3D. A tecnologia PCI
AGP 4x
1.066 MB/s
Express conta com um recurso que permite o uso de uma ou
AGP 8x
2.133 MB/s
mais conexões seriais, isto é, "caminhos" (ou lanes) para
PCI Express x1
250 MB/s
transferência de dados. Se um determinado dispositivo usa
um caminho, então se diz que este utiliza o barramento PCI
PCI Express x2
500 MB/s
Express 1X; se utiliza 4 conexões, sua denominação é PCI
PCI Express x4
1.000 MB/s
Express 4X e assim por diante. Cada lane pode ser
PCI Express x16
4.000 MB/s
bidirecional, ou seja, recebe e envia dados. O PCI Express
PCI Express x32
8.000 MB/s
1X consegue trabalhar com taxas de 250 MB por segundo,
Tabela 6 – Barramentos X taxa de
um valor bem maior que os 132 MB do padrão PCI. Na
transferência
tabela ao lado comparamos as taxas de transferências dos barramentos PCI, AGP e PCI Express.
Certamente, com o passar do tempo, esse limite aumentará.
O barramento PCI Express é hot plug, ou seja, é possível instalarmos e removermos placas PCI
Express mesmo com o micro ligado. Vejam na figura abaixo (“corte” de uma placa mãe) uma visão
dos barramentos e os respectivos conectores os slots PCI Express.
Figura 22 – Visão dos Barramentos PCI e PCI Express com seus possíveis conectores
Barramento Serial (ou porta COM)
Usado para conectar o mouse e outros componentes que não exigem muita velocidade de
comunicação. É antigo, usa o conector DB-9 (conector é o nome dado ao plug que é encaixado na
traseira do computador) e baseia-se no padrão de comunicação RS-232. Sua taxa de transferência se
limita a14,4 KB/s (l15 Kbps). O Barramento Serial, como o próprio nome descreve, funciona de forma
serial, ou seja, transfere bit a bit (um bit por vez) em um único condutor elétrico (fio).
Lembre-se: 1B (Byte) equivale a 8b (bits). Ou seja: 1KB/s é igual a 8Kbps ou ainda: 3MB/s é a mesma
coisa que 24Mbps. Para converter algo dado em Bytes para bits, basta multiplicar o valor dado por 8
24
(oito). Para converter de bits para Bytes, divida o valor dado por 8 (oito).
Barramento (Porta) LPT (Paralelo)
Usado para conectar vários componentes mais exigentes, como
impressoras, scanners etc. Também se baseia no padrão de
comunicação RS-232 e transfere dados de forma paralela (vários
condutores - fios -lateralmente dispostos transferindo vários bits por
vez). O conector usado é o mais largo, chamado DB-25. A taxa de
transferência chega a 1,2MB/s (9,6Mbps). A figura ao lado mostra
um exemplo de conector serial e paralelo.
Figura 23 – Conectores serial e
paralelo
Barramento USB
O barramento USB (Universal Serial Bus) funciona de forma seria. Permite ligar até 127 equipamentos
simultaneamente. Sua taxa de transferência é de l,5MB/s (12Mbps). A nova versão do USB, que é
chamada USB 2.0, tem a taxa de transferência 40 vezes maior, chegando a 60MB/s (480Mbps). O
Barramento USB é completamente Plug And Play, ou seja, o computador reconhece automaticamente
qualquer componente instalado nesse barramento, sem precisar desligar a máquina (hot Plug and Play).
A figura 11 (na unidade Teclado) apresenta a figura do conector USB.
Barramento FireWire
O Firewire é um barramento serial de altíssimo desempenho que proporciona a conexão de diversos
equipamentos, utilizando uma topologia flexível e proporcionando uma relação custo-benefício
bastante atraente.
O barramento Firewire, criado pela Apple no início da década de 90, foi adaptado, em 1995, e
padronizado pela norma IEEE 1394. Sua capacidade de comunicação pode atingir até 30 vezes a
velocidade do USB (Universal Serial Bus, leia artigo sobre o assunto). Sua idéia é parecida com a do
USB: possui uma interface simples capaz de receber até 63 dispositivos, como drives de discos,
câmeras digitais, televisão digital, computadores, etc., como mostrado na figura abaixo.
Figura 24 – Exemplo de conexão de equipamentos com o Firewire
Porta PS/2
Um padrão que possui transmissão serial e que permite a conexão de teclado e mouse. A figura 11
também apresenta a figura do conector PS/2 (na unidade Teclado).
Tecnologia Bluetooth
Usada para conectar os componentes do computador sem o uso de fios (através de ondas
25
eletromagnéticas - radiofreqüência). A faixa de freqüência usada por esse sistema é 2,4GHz e seu raio
de ação ideal é de 10 metros. Já existem impressoras, mouses, teclados, monitores bluetooth. A taxa de
transferência do bluetooth é de cerca de I MB/s, ou seja, um pouco menor que o barramento USB.
Outros Barramentos
Nos computadores, existiram outros barramentos, como o VLB (Vesa Local Bus), o MCA (Micro
Channel Architecture), o EISA (Extended Industry Standard Architecture) e outros barramentos
proprietários, que consistiam em barramentos de, geralmente, 32 bits, que certos fabricantes criaram
para a conexão de placas especiais a seus produtos. O grande problema desses barramentos, que foi
inclusive o motivo de sua extinção, era a falta de padronização. Ou seja, se uma pessoa adquirisse uma
placa de um fabricante “A” com um slot proprietário, não poderia conectar neste slot uma placa
qualquer de um fabricante “B”.
MEMÓRIAS
As memórias são as responsáveis pelo armazenamento de dados e instruções em forma de sinais
digitais em computadores. Para que o processador possa executar suas tarefas, ele busca na memória
todas as informações necessárias ao processamento. Está dividida em duas partes básicas: Memória
RAM e Memória ROM.
Memória ROM (Read Only Memory)
ROM é a sigla para Read Only Memory (memória somente de leitura). Já pelo
nome, é possível perceber que esse tipo de memória só permite leitura, ou seja, suas
informações são gravadas pelo fabricante uma única vez e após isso não podem ser
alteradas ou apagadas, somente acessadas. Em outras palavras, são memórias cujo
conteúdo é gravado permanentemente. Observe na figura ao lado um chip de uma
memória ROM.
Figura 25 - ROM
Ela não é volátil, ou seja, a informação contida nela permanece mesmo que desliguemos o
computador. Na verdade, mesmo que o chip de memória ROM seja retirado do micro e guardado em
um armário a informação continuará armazenada dentro dele. Outra característica é que a segurança de
uma memória ROM é bastante grande, já que ela não pode ser facilmente modificada. Na verdade,
alguns tipos de ROM nem podem ser modificados. Os principais tipos de memória ROM são:
•
•
•
•
ROM (Read Only Memory) – este tipo de ROM é feita na fábrica para desempenhar uma função
pré-determinada e não pode ser programada ou modificada de nenhuma forma. Alguns dispositivos
como calculadoras e telefones celulares costumas utilizá-las. Poderíamos compará-la ao CD-ROM
comercial, aquele que compramos com um determinado programa pré-gravado;
PROM (Programmable ROM) – Este tipo de ROM pode ser programada através de um
equipamento especial usado em laboratórios. Porém, uma vez programada, não pode ser
modificada de nenhuma forma. Muito útil para quem trabalha com hardware em laboratório e para
quem precisa de segurança máxima. É como se fosse um disco “virgem” de CD-R;
EPROM (Erasable PROM) – É uma PROM que pode ser apagada e programada novamente. Só
que este tipo de PROM só pode ser apagada e programada utilizando-se aparelhos existentes em
laboratório eletrônicos, como emissores de luz ultravioleta, etc. Mantendo a analogia com CDs,
seria o disco de CD-RW;
EEPROM (Electrical Erasable PROM) – Esta PROM pode ser apagada e reprogramada sem o uso
de aparelhos específicos. Na verdade, basta um programa especial para apagá-la e reprogramá-la.
Atualmente, quase todos as placas mães disponíveis no mercado possuem EEPROMs para
armazenar o BIOS, permitindo assim o famoso “upgrade” ou atualização de BIOS. As memórias
EEPROM encontradas nas atuais placas-mãe são chamadas de Flash-ROM ou Flash-BIOS.
26
Existem três programas básicos instalados na memória ROM:
• BIOS (Basic Input Output System) - sistema básico de entrada e salda. Contém instruções para que
o processador possa trabalhar com os periféricos mais básicos do sistema, tais como os circuitos de
apoio, a unidade de disquete e o vídeo em modo texto;
• SETUP (Configuração) - programa que permite configurar o hardware do microcomputador;
• POST (Power-On Self Test) - é o programa que faz um autoteste sempre que o computador é
ligado. Dentre as principais funções do POST incluem-se: inicialização do vídeo, identificação da
configuração instalada, testa a memória, inicializa todos os periféricos de apoio (chipset) da placamãe, testa o teclado, carrega o sistema operacional para a memória RAM, e finalmente entrega o
controle do microprocessador ao sistema operacional.
Quando se entra no Setup, as alterações efetuadas são armazenadas na memória de configuração da
placa mãe, também chamada memória CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semicondutor), memória
esta do tipo Flash-ROM. A memória de configuração é uma memória que mantém os programas
citados acima, as configurações específicas configuradas pelo próprio Setup, além da data e hora do
sistema. Para que estas informações sejam mantidas, as placas-mãe têm uma bateria que alimenta essa
memória, para que as informações de configuração não sejam perdidas quando o micro for desligado.
Memória RAM (Random Access Memory)
É a memória de acesso aleatório, também conhecida como memória principal. É na memória principal
que os dados de um programa são executados, onde o principal programa executado é o Sistema
Operacional. É uma área volátil, ou seja, se o computador for desligado inconvenientemente ou
intencionalmente, os dados os dados armazenados nessa memória serão perdidos. Assim, se uma
pessoa estiver utilizando um programa de edição de textos e a energia acabar, ela perderá as
informações da memória, caso não tenha gravado em um disco magnético.
Essa memória é um item de referência na especificação de um determinado computador, ou seja, é a
memória comercial, facilmente comprada em lojas de informática. Atualmente, é comum uma
configuração de pelo menos 256 MB de memória, porém recomendável ter 512 MB para um melhor
desempenho do sistema. Para o caso do recente lançamento do novo sistema operacional Windows
Vista, recomenda-se pelo menos 1 GB de memória RAM.
As memórias RAM podem ser do tipo DRAM (Memória RAM Dinâmica) e do tipo SRAM (Memória
RAM Estática). A memória DRAM armazena informações através de minúsculos capacitores que
armazenam os bits e que precisam ser continuamente carregados, operação esta chamada de refresh
(circuito de refresh). As memórias dinâmicas são baratas, de fácil integração (muita capacidade em
pouco espaço), com baixo consumo, porém consideradas lentas, pois necessitam do refresh. A
memória SRAM utiliza, em vez de capacitores, circuitos digitais chamados flip-flops para o
armazenamento dos bits, e não necessitam de nenhum tipo de refresh. É um tipo de memória mais cara
com maior consumo e os circuitos são maiores de difícil integração São bem mais velozes que as
DRAM (tempo necessário para acesso aos dados armazenados). As memórias SRAM são utilizadas em
chips de memórias cachê. Existem ainda as memórias VRAM (Vídeo RAM) usadas especificamente
para placas de vídeo.
Vejamos na tabela abaixo as vantagens e desvantagens de cada uma delas:
Tipo de RAM
Vantagens
Desvantagens
DRAM
Baixo custo e maior integração
Mais lenta (uso do refresh)
SRAM
Mais rápida (não usa refresh)
Alto custo.
Tabela 7 – Vantagens e desvantagens das memórias DRAM e SRAM
Existem diferentes formatos para os módulos de memória. Além disso, os chips de memória destes
27
módulos também podem possuir tecnologias diferentes. É bastante comum as pessoas confundirem
formatos de módulos (SIMM, DIMM, etc.) com a tecnologia das memórias que os compões (FPM,
EDO, SRAM, etc.)
Formatos dos Módulos de Memória
Os formatos dos módulos de memória são padronizados e estabelecidos por organismos internacionais.
A razão para termos módulos de formatos diferentes é decorrente do avanço da tecnologia, de forma a
melhorar seu desempenho e consequentemente uma melhor performance do comutador. Os módulos
de memória são também popularmente chamados de “pentes de memória”. Abaixo citamos os
principais módulos de memória:
• SIPP (Single Inline Pin Package): É um módulo de memória de 8 bits encontrado em versões de
256 KB, 1 MB e 4 MB. Os seus terminais eram similares aos encontrados nos circuitos integrados
e no formato de pinos. Por não ter um manuseio simples ele foi logo substituído;
• SIMM (Single In Line Pin Package): É um módulo de memória de 8 bits, encontrado em versões
de 256 KB, 1 MB e 4 MB. Os primeiros módulos no formato SIMM tinha 30 contatos elétricos
(terminais ou vias) e foi comum nos processadores 386 e 486. Posteriormente foram criados os
módulo de 32 bits, encontrado em versões de 4 MB, 8 MB, 16 MB e 32 MB, agora com 72 vias.
Este módulo foi comum nos 486 e nos Pentium;
• DIMM (Dual In Line Memory Module): Os módulos DIMM são capazes de transferir 64 bits de
cada vez para o processador. Atualmente existem 3 formatos de módulos DIMM no mercado:
DIMM de 168 vias (84 contatos em cada lado), DIMM de 184 vias (92 contatos em cada lado) e
DIMM de 240 vias (120 contatos de cada lado). O DIMM 168 é composto normalmente por
memórias com tecnologia SDRAM, o DIMM 184 usa memórias com tecnologia DDR e o DIMM
240 usa memórias com tecnologia DDR2. Portanto, o DIMM é o módulo utilizado na maioria dos
computadores atualmente e possuem versões de até 2GB;
• SODIMM (Small Outine DIMM): É usado em notebooks onde o espaço ocupado por um módulo
DIMM seria muito grande, ou seja, um DIMM num formato menor. Temos módulos no formato
SODIMM de 72 vias (pinos) que fornecem apenas 32 bits para o processador e dos formatos
SODIMM de 144 vias (pinos) e 200 vias (pinos) que fornecem 64 bits para o processador;
• RIMM (Rambus In Line Memory Module): É um módulo de memória de 64 bits, encontrado em
versões de 64 MB a 2 GB. O módulo RIMM possui 184 pinos e é usado somente nos módulos de
memória que utilizam os chips com tecnologia Rambus;
• SORIMM (Small Outine RIMM): É uma versão mais compacta do RIMM para ser usada em
notebooks;
• Outros formatos: Existem outros formatos menos comuns, tais como o CompactFlash Card,
SmartMedia, SecureDigital, etc. mas estes tipos de memória são normalmente utilizadas como
dispositivo de armazenamento de dispositivos tais como Palmtops, Câmeras digitais etc. Neste
casos, eles utilizam um tipo de memória RAM não volátil chamada Flash-RAM. Na prática
funcionam com se fossem pequenos HDs, mas com tempo de acesso de memória RAM.
Nos módulos de memória citados acima, podemos utilizar as seguintes tecnologias de circuitos de
memórias:
• FPM (Fast Page Mode): Foi a tecnologia mais usada no início dos módulos de memória. O FPM
permite rápido acesso aos dados que estão na mesma linha da memória (um chip de memória RAM
é formado por conjunto de matrizes de células de memória);
• EDO (Extended Data Out): É uma evolução da tecnologia FPM. Nela a leitura de dados da
memória é otimizada, fazendo com que os chips com tecnologia EDO sejam cerca de 10 a 20%
mais rápidos que os chips FPM. Chips com tecnologia EDO são achados comumente em módulos
SIMM de 72 vias e também em módulos DIMM de 168 vias e SODIMM;
• SDRAM (Synchronous Dynamic RAM): Esse tipo de memória permite que o processador não
tenha que esperar a memória devolver os dados, isso por se uma memória síncrona (synchronous)
com o processador, enquanto o FPM e EDO eram assíncronos. Assim, o controlador de memória
28
•
•
•
sabe exatamente em que ciclo de clock a informação estará disponível para o processador, evitando
que o processador espere os dados. Isto significa que a memória funciona sincronizada pelo sinal
de clock. O uso do clock do sistema com memórias DRAM permite que o sistema trabalhe de
maneira bastante rápida, pois este é previsível. A maioria dos micros atuais usa memórias DRAM
síncronas (SDRAM) ou derivadas desta tecnologia (DDR, etc.);
RDRAM (Rambus DRAM): A Direct Rambus é uma tecnologia de DRAM inovadora e
extraordinariamente rápida se comparada com as outras tecnologias. Cada dispositivo de memória
em um módulo RDRAM provê uma largura de banda de até 1,6 Gigabytes por segundo, duas vezes
a largura de banda das memórias SDRAM de 100 MHz. Porém é uma tecnologia proprietária e
cara e é cada vez mais difícil encontrar placas-mãe que suportem este tipo de memória;
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM): É um avanço em relação ao padrão SDRAM
simples. As memórias Single Data Rate (as SDRAM) só transferem dados na subida do sinal de
clock. As memórias DDR-SDRAM transferem dados na subida E na descida do sinal de clock,
dobrando a taxa de transferência de dados (data rate). As memórias DDR têm velocidades que
variam de 100 MHz a 400 MHz e taxas de transferência de 800 MB/s a 3200 MB/s;
DDR 2 e DDR 3: São é uma evolução da memória DDR. Entre suas principais características estão
o menor consumo de energia elétrica, menor custo de produção, maior largura de banda de dados e
velocidades mais rápidas. O padrão DDR2 trabalha com as freqüências de 400 MHz a 800 MHz,
com taxas de transferências de 3200 MB/s a 6400 MB/s. Algumas fabricantes já estão produzindo
memórias DDR3, com velocidades de 1066 MHz a 1333 MHz (dependendo do fabricante), e
deverão consumir até 40% de energia a menos do que as memórias DDR2 (dependendo do
modelo). Porém, a Intel não prevê a utilização das memórias DDR3 nas suas plataformas antes do
segundo semestre de 2007, enquanto que a democratização da memória DDR3 não está prevista
antes do início de 2009.
Abaixo, são mostradas imagens dos módulos de memória com suas respectivas tecnologias possíveis.
DDR2 - 1066 MHz - 512 MB e 1 GB -Kingston
PC4300 DDR2 FB-DIMM - 4 GB - 533 MHz – Super
Technology
Figura 26 – Módulos de Memória
Memória Virtual
No momento em que se deseja armazenar mais dados do que realmente cabem na memória RAM, o
sistema operacional apresenta uma mensagem de erro, informando que não há mais memória
disponível, ou seja, houve um "estouro" na memória. Com esse esquema, pode-se simular um
computador com mais memória RAM do que ele realmente tem. A memória extra conseguida por
29
meio dessa técnica é armazenada em um arquivo do disco rígido, chamado de arquivo de troca (swap
file).
Nos sistemas operacionais mais atuais, o sistema operacional controla o tamanho do arquivo de troca
automaticamente, aumentando e diminuindo o tamanho do arquivo, à medida que o usuário precisar
(ou não) do uso desse recurso. Com isso, o arquivo de troca tem até o tamanho do espaço disponível
no disco rígido da máquina.
DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO
Diversos dispositivos ou meios de armazenamento são utilizados em um computador, necessários para
o uso dos sistemas computacionais. Eles servem para armazenar os softwares (sistemas operacionais,
protocolos de comunicação, aplicativos, etc.) e dados utilizados pelos sistemas.
Os dispositivos de armazenamento denominados de memórias secundárias, ou auxiliares, e são do tipo
não voláteis, ou seja, não perdem as informações quando o computador é desligado. Apresentamos, a
seguir, os principais dispositivos de armazenamento.
Disco Rígido (HD)
Disco rígido, ou simplesmente HD (Hard Disk), também conhecido como winchester, é a parte do
computador onde são armazenadas as informações disponíveis sempre que um computador for ligado.
Duas características são importantes em um HD: a capacidade de armazenamento de informações e a
velocidade. São comuns no comércio os HDs de 40 GB, 80GB, 120 GB, 160 GB e até 320 GB. Porém,
já existem HDs com maior capacidade de armazenamento. A Hitachi Global Storage Technologies
anunciou a fabricação do HD de 1 TB (janeiro de 2007), enquanto a Dell iniciou nos Estados Unidos a
venda de PCs com HD de 1 TB (março 2007). A Hitachi prevê para 2010 HDs de 3,5 polegadas com
capacidade de 5 TB de armazenamento.
Quanto à velocidade dos HDs, este é medido em rotações por minuto (rpm). Os HDs atuais mais
comuns possuem a configuração de 5400 rpm ou 7200 rpm. Porém, já existem HDs de 10000 rpms. As
tecnologias de HDs usam os padrões de conexão SATA e/ou PATA.
O disco rígido é um sistema lacrado contendo discos de metal recobertos por material magnético onde
os dados são gravados através de cabeças, e revestido externamente por uma proteção metálica que é
presa ao gabinete do computador por parafusos. É nele que normalmente gravamos dados
(informações) e a partir dele lançamos e executamos nossos programas mais usados.
30
Portanto, o disco rígido possui uma
ou
várias
superfícies
de
gravação/leitura com uma estrutura
de gravação composta por cilindros,
trilhas e setores, onde um cilindro é
definido como sendo um conjunto de
trilhas verticalmente alinhadas e com
mesmo diâmetro e compostas por
setores que são as unidades físicas de
gravação.
O mecanismo de leitura e gravação é
feito por meio de cabeçotes, e
funciona como um eletroímã
Figura 27 – Disco Rígido – HD
extremamente pequeno e preciso, a
ponto de ser capaz de gravar trilhas
medindo menos de um centésimo de milímetro. Quando estão sendo gravados dados no disco, a cabeça
utiliza seu campo magnético para organizar as moléculas de óxido de ferro da superfície do disco para
a devida gravação.
Para que o disco rígido seja usado e instalado o sistema, é preciso que antes sejam criadas estruturas
que permitam gravar os dados de maneira organizada, para que eles possam ser encontrados mais
tarde. Este processo é chamado de formatação, onde temos as formatações física e lógica. A
formatação física é feita apenas na fábrica e consiste em dividir o disco virgem em trilhas, setores e
cilindros. Estas marcações funcionam como as faixas de uma estrada, permitindo à cabeça de leitura
saber em que parte do disco está, e onde ela deve gravar dados. A formatação física é feita apenas uma
vez, e não pode ser desfeita ou refeita através de software.
A formatação lógica é necessária para que o disco possa ser utilizado e reconhecido pelo sistema
operacional. Ao contrário da formatação física, a formatação lógica não altera a estrutura física do
disco rígido, e pode ser desfeita e refeita quantas vezes for preciso, através de recursos do próprio
sistema operacional. Quando um disco é formatado, ele simplesmente é organizado “do jeito” do
sistema operacional, preparado para receber dados. A esta organização damos o nome de “sistema de
arquivos”. Um sistema de arquivos é um conjunto de estruturas lógicas e de rotinas que permitem ao
sistema operacional controlar o acesso ao disco rígido. Diferentes sistemas operacionais usam
diferentes sistemas de arquivos.
Os sistemas de arquivos mais conhecidos são:
• FAT16 (File Allocation Table): É o sistema de arquivos utilizado pelo MS-DOS, onde existe uma
Tabela de Alocação de Arquivos, que na verdade é um mapa de utilização do disco. A FAT mapeia
a utilização do espaço do disco permitindo ao sistema operacional saber onde exatamente no disco
um determinado arquivo está armazenado;
• FAT32: É uma evolução do ainda mais antigo FAT16 introduzida a partir do Windows 95;
• HPFS (High Performance File System): Sistema de arquivos proprietário da IBM usado pelo
sistema operacional OS/2;
• NTFS (New Technology File System): Sistema de arquivos proprietário da Microsoft criado para
uso pelo sistema operacional Windows NT, que contém o recurso de permissões de arquivo para
sistemas multiusuário. As novas versões do NTFS são utilizadas pelas versões mais atuais do
Windows, como Windows 2000, XP e Vista;
• EXT2 e EXT3 (Extended File System) é um sistema de arquivos de disco de alto desempenho
utilizado pelo sistema operacional Linux, e substitui a versão original do EXT. O EXT3 é uma
evolução do EXT2.
31
É possível dividir o disco rígido em mais de uma parte, denominada de partição. Além de vantagens no
uso mais eficiente do disco, cada partição é tratada pelo sistema operacional como se fosse um disco
rígido "a parte". Isto significa que podemos instalar dois sistemas operacionais diferentes num mesmo
disco rígido, cada um deles com um sistema de arquivos diferente.
CD e DVD
O CD (compact disc) é atualmente o mais popular meio de armazenamento de dados digitais,
principalmente música comercializada e software de computador, caso em que o CD recebe o nome de
CD-ROM. Um CD é um disco de acrílico, sobre o qual é impressa uma longa espiral. As informações
são gravadas em furos nessa espiral, o que cria dois tipos de irregularidades físicas: pontos brilhantes e
pontos escuros. Estes pontos são chamados de bits, e compõem as informações carregadas pelo CD.
O DVD inicialmente recebeu a denominação de “Digital Vídeo Disc” e, após algum tempo, “Digital
Versatile Disc”. O DVD tornou-se muito popular a partir do ano 2000, pois a tecnologia óptica do
DVD proporciona mais capacidade de armazenamento, mais qualidade de vídeo e mais velocidade de
acesso às informações que o antigo CD doméstico. Além disso, o formato DVD consegue armazenar e
executar filmes com recursos de áudio e vídeo incomparáveis a qualquer outro meio até então
utilizado.
O DVD tornou-se o produto de maior sucesso de todos os tempos nas áreas de games, armazenamento
de dados para computadores, vídeos, etc. Como substituto natural do CD nas aplicações de áudio,
dados, bem como do formato VHS utilizado em vídeo, o DVD tem movimentado grandes volumes de
investimentos em pesquisa, padronização e aperfeiçoamento do formato.
Entre os tipos de CDs e DVDs temos:
• CD-ROM (Read Only Memory): Disco somente de leitura onde os dados (ou músicas) já vêm
gravado, não sendo possível regravar;
• CD-R (Recordable): É um disco usado principalmente para gravar músicas ou dados. É permitido
gravar uma única vez. Os CDs têm a capacidade de armazenar 640 MB (ou 84 minutos) a 700 MB
(90 minutos);
• CD-RW (Read and Write): Permite gravar e regravar. Tanto os CD-Rs quanto os CD-RWs
necessitam de unidades de CD regraváveis, normalmente são especificadas como unidades CD
RW;
• DVD-R (Recordable): A mídia DVD-R usa uma tecnologia conhecida com ODT (organic dye
technology) e como o CD-R, é compatível com a maioria dos drives de DVD e aparelhos
domésticos de DVD - os DVD players. Atualmente possuem capacidade de armazenamento de 4,7
GB. Da mesma forma como os CDs-R, só podem ser gravados uma única vez;
• DVD-RW (Read and Write): É um formato regravável baseado na tecnologia de mudança de fases,
similar aos CD-RWs atuais. A maioria dos drives (gravadoras de DVDs) e players que são
fabricados atualmente são compatíveis o formato DVD-RW;
• DVD+RW: É o formato regravável desenvolvido pelo consórcio Philips, Sony, Hewlett-Packard,
Ricoh, Dell e outros. Baseado na tecnologia CD-RW, o novo formato foi lançado no final de 2001
com capacidade de 2.8 GB por face e relançado novamente com a opção de agora suportar 4.7 GB.
Os novos drives de DVD+RW lêem os formatos DVD-R e DVD-RW e também lêem e gravam
CD-R e CD-RW. O maior desafio do formato DVD+RW é convencer toda indústria em fabricar as
novas gerações de drives e players já compatíveis com o mesmo.
• DVD+R: É a versão "write once" do DVD+RW, ou seja, permite uma única gravação, utilizando o
mesmo processo do DVD-R. Na prática, a diferença da mídia DVD-R para a DVD+R é o
desempenho: discos DVD+R são lidos mais rapidamente do que discos DVD-R;
• DVD-RAM: É o primeiro formato regravável da tecnologia DVD, com uma capacidade inicial de
2.6 GB ampliada para 5.2 GB. Atualmente com 4.7 GB por face (discos de 9.4 GB usam duas
faces), o DVD-RAM também usa a tecnologia que permite regravar a mesma mídia até 100.000
32
•
•
vezes;
HD-DVD (High Density Digital Versatile Disc): É um disco desenvolvido como sendo o primeiro
com padrão de vídeo de alta definição. Os discos de HD-DVD comportam 15 GB. Os de camada
dupla chegam a armazenar 30 GB. Compete com o Blu-Ray para ser o padrão da indústria como
sucessor do DVD. Ambas são projetados para gravar em alta definição (high-definition television
-HDTV) sem perda de qualidade;
Blu-Ray: O Blu-ray obteve o seu nome a partir da cor azul do raio laser ("blue ray" em inglês
significa "raio azul"). São discos de dimensões semelhantes às de um DVD tradicional e com
armazenamento cinco vezes maior que o DVD, com 25 GB em um disco de camada simples e 50
GB em um disco de camada dupla. Armazenam 20 horas no padrão atual de imagem (Standard
Definition) utilizado nos DVDs comuns. Não sabemos ainda quem será o sucessor do DVD. A
tecnologia Blu-Ray leva vantagem no quesito capacidade de armazenamento, enquanto a
tecnologia HD-DVD leva vantagem no quesito custo, já que discos HD-DVD são mais baratos de
serem fabricados. A briga continua.
Figura 28 – HD DVD e Blu Ray Players
Pen Drives
O pen drive é uma unidade portátil de armazenamento de dados que pode ser encontrado em diversos
formatos, incluindo relógios, pingentes e outros menos usuais. Em geral, o pen drive é ligado à
máquina por uma porta USB. Basta, então, acessar os programas "portáteis" e os arquivos dentro da
própria unidade, que fica disponível através dos recursos de manipulação de pastas e arquivos dos
sistemas operacionais, como o Windows Explorer. Os pen drives utilizam a tecnologia de memórias
Flash.
Vejamos alguns modelos atuais:
- 512 MB Kingston
- 4 GB Kingston
Figura 29 – Modelos - Pen Drives
- 16 GB Corsair
Novos lançamentos com novas funções estão chegando ao mercado. Veja alguns destes novos
modelos:
33
- Pen Drive com leitura de
impressão Digital – 1 e 2 GB
- Controle Net
- Pen Drive com câmera digital – - Chaveiro Pen Drive
512
de 1, 2 e 4 GB –
MB e 0.3 megapixels - Volvox
Digiworks
Figura 30 – Modelos - Pen Drives - Novidades
- Kanguru Flash Drive
Max – 64 GB
Cartões de Memória
Os cartões de memória (usados nas máquinas fotográficas) inserem-se na família das chamadas
"memórias flash", que são um derivado das EEPROM (Electrically-Erasable Programmable ReadOnly Memory) e são parecidos com a memória RAM (Random Access Memory) usada nos
computadores, porém suas propriedades fazem com que os dados não sejam perdidos quando não há
mais fornecimento de energia
Existem vários formatos de cartões de memória no mercado, já que os principais fabricantes de
máquinas digitais, em vez de se reunirem em torno de um padrão único, lançaram o seu próprio
padrão. Entre esses formatos destacam-se o Compact Flash (CF), Memory Stick (MS),
MultiMediaCard (MMC), Secure Digital (SD), SmartMedia (SM) e xD. Os cartões de memória podem
ser acessados diretamente pelas próprias máquinas digitais ou por leitores de cartões. Veja alguns
modelos:
- Compact Flash –
128 MB
- Secure Dital –
128 MB
- Memory Stick –
- Leitor de cartões e
2 GB
pen drive 512 MB
Figura 31 – Cartões de Memória e Leitor
- Leitor de cartões
multifunção
MP3 / MP4 e Ipod
O MP3 (Moving Picture Experts Group - MPEG-1/2 Audio Layer 3) é o layer três na codificação de
som do padrão MPEG, definido na ISO11172-3, que prevê também codificação para vídeo. O MP3 foi
um dos primeiros tipos de compressão de áudio com perdas quase imperceptíveis ao ouvido humano.
O método de compressão com perdas consiste em retirar do áudio tudo aquilo que o ouvido humano
normalmente não conseguiria perceber, devido a fenômenos de mascaramento de sons e de limitações
da audição humana. O MP3 causou grande revolução no mundo do entretenimento. Assim como o LP
de vinil, o cassete de áudio e o CD, o MP3 se fortaleceu como um popular meio de distribuição de
canções, devido à compressão dos arquivos de áudio, reduzindo em aproximadamente 80 a 90% o
espaço armazenado de uma música no formato “wav” (usado como padrão para computadores). Por
sua vez, o MP4 é um padrão de compactação de Vídeo, assim como o MP3 é para áudio. Na pratica, é
possível gravar num DVD de 4,7 GB em um CD-R comum de 700 MB, ou ainda, colocar algo em
torno de seis filmes em um DVD.
34
O aparelho de MP3 (MP3 Players) é um aparelho eletrônico capaz de armazenar e reproduzir arquivos
de áudio do tipo mp3. Muitas vezes um MP3 player funciona também como um dispositivo móvel de
armazenamento de dados e geralmente são facilmente conectados a um computador através de uma
porta USB. Os MP4 players normalmente têm conexão com USB e possuem displays para a
reprodução dos vídeos e normalmente suportam diversos formatos de áudio e vídeo, ou seja, também
executam arquivos MP3.
Vejamos alguns modelos:
- Foston - MP4 player - slot
de cartão SD
- Apple Ipod – 80 GB –
- Apple Ipod – 20 GB –
MP4 player
MP3 player
Figura 32 – MP3 e MP4 players
- Elgin MP3 player 256 MB
Disquetes
O disquete (ou a disquete) é um disco removível de armazenamento fixo de dados. O disquete também
é denominado de disco flexível (floppy disk), pois suas primeiras versões tinham a característica física
de serem “dobráveis”, isto é, flexibilidade. O disquete já foi considerado um dispositivo com grande
capacidade de armazenamento, especialmente devido ao pequeno tamanho dos arquivos. Atualmente,
devido ao tamanho cada vez maior dos arquivos e, devido a existência de mídias de armazenamento
não-voláteis de maior capacidade (cartão de memória, pen drive, CD e DVD regravável), o disquete se
tornou um utilitário obsoleto. Inclusive, os fabricantes de computadores atuais já não estão incluindo
os drives de disquete em suas configurações.
Os primeiros disquetes eram de 8 polegadas (1971) e suas últimas versões armazenavam 1 MB (dupla
face). Os disquetes de 5 ¼ polegadas (1976) armazenavam até 1,2 MB e tinham as mesmas
características físicas dos de 8 polegadas. A terceira versão dos disquetes tinha 3 ½ polegadas e
podiam armazenar até 1.44 MB de dados. Apresentamos, a seguir, os disquetes e suas principais
características:
- 8 polegadas
- 5 ¼ polegadas
Figura 33 – Disquetes
- 3 ½ polegadas
PLACAS DE VÍDEO
Placa de vídeo é um componente de um computador que envia sinais deste para o monitor, ou seja,
processam as imagens de forma que possam ser apresentadas ao usuário. As placas de vídeo têm uma
conexão de saída para o monitor para que este mostre o que acontece no computador. As placas de
35
vídeo realizam duas operações fundamentais:
• Interpretam os dados que chegam do processador, ordenando-os e calculando para poder apresentálos na tela em forma de pontos (pixels).
• Recolhem a saída de dados digitais resultante deste processo e a transformam em um sinal
analógico que possa ser entendido pelo monitor.
As placas de vídeo podem estar incorporadas à placa mãe (on board) e neste caso não possuem
memória dedicada. Assim, utilizam a memória RAM do sistema, compartilhando o barramento com o
processador e outros periféricos para acessá-la, tornando o sistema lento. Para melhorar o desempenho,
as placas de vídeo normalmente são separadas e acopladas nos slots de expansão da placa mãe.
As placas de vídeo apresentam os seguintes recursos:
• Velocidade de refresh: o refresh é o número de vezes que a tela se atualiza por segundo.
Evidentemente, quanto maior for este número, menos cansará os olhos e menor problemas visuais
terá o usuário. Quando for comprar sua placa de vídeo, cuide para que ela ofereça a máxima
resolução e profundidade de cor que vá ser configurada no seu monitor;
• Aceleração 3D: Fundamentalmente, o que um chip 3D faz é aliviar o trabalho do processador
central do computador, gerando os pixels e o recheio das texturas nas imagens. Uma placa que
conte com aceleração 3D real é imprescindível se você pretende transformar seu PC em uma
máquina de jogos.
• Interface: Atualmente, as placas gráficas utilizam duas maneiras de conectar-se à placa-mãe: o bus
PCI ou o bus AGP. Este último é exclusivo para dados de vídeo por isso funciona duas vezes mais
rápido que o PCI;
• Aceleradores gráficos: As placas podem incorporar aceleradores gráficos já que se necessita deste
tipo de tecnologia para trabalhar com imagens ou para executar jogos. Há dois tipos de
aceleradores gráficos. Os que têm um processador dispõem de memória própria para armazenar
dados, assim o processador principal fica liberado em grande medida das tarefas gráficas. Os que
têm um acelerador podem acelerar em 2D ou em 3D;
• Memória: Um fator importante que determina a velocidade e a qualidade de uma placa de vídeo é
a memória que incorpora. Influi tanto a quantidade quanto o tipo de memória. Quanto mais
memória, melhor é a placa. Esta memória é usada para armazenar as imagens que serão enviadas
ao monitor para serem visualizadas, assim como para armazenas as distintas texturas que serão
empregadas nos objetos desenhados. Memórias RAM também são usadas em placas de vídeo, para
formar o circuito de memória de vídeo. Até muito recentemente, a memória de vídeo usava
exatamente a mesma tecnologia da memória RAM que é instalada na placa-mãe. Placas de vídeo
de alto desempenho, no entanto, estavam precisando de memórias mais rápidas do que as usadas
convencionalmente no PC. Com isso optou-se por usar memórias com as tecnologias DDR2 e
DDR3. Só que as memórias DDR2 e DDR3 usadas em placas de vídeo têm características
diferentes das memórias DDR2 e DDR3 usadas no PC – especialmente a tensão de alimentação.
Por este motivo é que elas são chamadas GDDR2 e GDDR3 (Graphics DDR);
• Resolução e profundidade da cor: A resolução é o número de pontos que a placa é capaz de
apresentar na tela, tanto na horizontal como na vertical. Por exemplo, uma resolução de 800x600
significa que a imagem está formada por 600 linhas horizontais de 800 pontos cada uma. Quanto
ao número de cores, refere-se às que a placa é capaz de apresentar por vez na tela. A quantidade de
memória determina, em ambos os casos, seus valores máximos;
• O processador: Cria os sinais que o monitor recebe para formar as imagens. Atualmente, os
processadores incluem aceleradores gráficos. Assim, o processador principal já não tem que gerar
gráficos, somente tem que transmitir, por meio do controlador da placa, as ordens a respeito das
mudanças na tela.
Vejamos alguns modelos de placas de vídeo:
36
- Placa de Vídeo Nvidia G-Force 6800 XT PCI-Express
- VGA 256MB GeForce FX5200 AGP
- Memória de Vídeo 256 MB GDDR 3
- Memória de Vídeo 256 MB DDR
- Núcleo Gráfico 256 Bits
Núcleo
Gráfico
- Interface AGP 8x
- Interface PCI-Express 16x
Figura 34 - Placas de Vídeo
128
Bits
MONITORES
Um monitor de vídeo, ou simplesmente monitor, é um dos dispositivos de saída de um computador que
serve de interface ao usuário, na medida em que permite visualização e interação dos dados
disponíveis. Existem duas tecnologias disponíveis: CRT e LCD, em relação aos componentes internos
para produção das imagens. A superfície do monitor sobre a qual se projeta a imagem é chamada tela,
ecrã ou écran.
Monitores CRT
Os monitores CRT (Cathode Ray Tube – Tubo de Raios Catódicos) são dispositivos com
funcionamento semelhante ao de uma TV, mas cujo objetivo é servir de meio de comunicação visual
entre o computador e o usuário. Eles têm sua tela baseada em um tubo. A tela deste tubo é composta
por camadas de fósforo, que é atingida por elétrons através de "disparos" feitos por um canhão
localizado no início do tubo. Quando o elétron encontra o fósforo, uma luz é gerada naquele ponto.
Basicamente, é isso que faz com que a imagem apareça na tela do monitor. Observe a figura a seguir
para entender melhor. A imagem representa a visão interna de um monitor, onde é possível verificar a
existência do tubo.
As principais características da tecnologia CRT são:
• Freqüência horizontal: O canhão percorre a tela do monitor com esses três feixes e realiza esse
processo constantemente, da seguinte forma: o canhão percorre a tela em forma de linhas (daí o
nome de horizontal), começando de cima para baixo e da esquerda para direita. Quando uma linha
é terminada, o canhão parte para a outra. Quando todas as linhas tiverem sido percorridas, ele volta
para o início e repete o processo. Chamamos de freqüência horizontal o número de linhas que o
canhão do monitor consegue percorrer por segundo. Assim, se um monitor consegue varrer 35 mil
linhas, dizemos que sua freqüência horizontal é de 35 kHz;
• Freqüência vertical: Esta freqüência consiste no tempo em que o canhão leva para ir do canto
superior esquerdo para o canto inferior direito da tela. A freqüência vertical indica a quantidade de
vezes que a tela toda é percorrida pelo canhão por segundo. Se for percorrida, por exemplo, 56
vezes por segundo, dizemos que a freqüência vertical do monitor é de 56 Hz;
• Resolução: Caso a resolução seja, de por exemplo, 800x600, significa que a tela possui 800 linhas
na vertical e 600 linhas na horizontal;
• Dot Pitch: É, basicamente, a distância entre dois pixels. Quanto menor esta distância melhor a
imagem. O Dot Pitch é medido em milímetros. Para uma imagem com qualidade, o mínimo
recomendado é o uso de monitores com Dot Pitch igual ou menor que 0,28 mm.
Monitores LCD
37
Um monitor de cristal líquido (Liquid Crystal Display), ou LCD, é um monitor muito leve e fino sem
partes móveis. Consiste de um líquido polarizador da luz, eletricamente controlado que se encontra
comprimido dentro de celas entre duas lâminas transparentes polarizadoras. Os eixos polarizadores das
duas lâminas estão alinhados perpendicularmente entre si. Cada cela é provida de contatos elétricos
que permitem que um campo elétrico possa ser aplicado ao líquido no interior. A tecnologia LCD já é
utilizada há algum tempo. Como exemplo podemos citar consoles portáteis (Gameboy Advance da
Nintendo), relógios digitais, calculadoras, entre outros acessórios.
Monitores CRT X LCD
Vantagens dos monitores LCD:
• Os monitores do tipo LCD possuem uma tela que é realmente plana, eliminando as distorções de
imagem dos monitores do tipo CRT (que tem suas telas curvas, causando as distorções);
• Cansam menos os olhos;
• Os monitores LCD gastam menos energia do que os CRT;
• Emitem pouquíssima radiação nociva, tendo modelos que não emitem nenhuma radiação desse
tipo.
• Um monitor LCD ocupa menos espaço físico;
• Um monitor LCD é mais leve que um monitor CRT;
• A área de exibição de um monitor LCD é maior, já que nos monitores CRT a carcaça cobre as
bordas do tubo de imagem. Isso não ocorre em aparelhos com LCD.
Desvantagens dos monitores LCD:
• Os preços dos monitores LCD são bem mais caros em relação aos tradicionais;
• Esses monitores tem o ângulo limitado a uma visão perpendicular (90º). Qualquer desfalque da
visão causa distorção nas cores e na imagem;
• Contraste inferior ao modelo CRT;
• Monitores LCD podem ter pixels que não funcionam ou não alteram de cor (os chamados "dead
pixels"). Todavia, isso é cada vez menos freqüente.
Monitores Touch Screen
Touch screen (sensível ao toque) é o recurso que permite ao usuário interagir diretamente com um
sistema computacional através do toque na tela do monitor. É uma forma fácil de usar e que permite
aos usuários controlarem softwares de forma direta em determinadas posições da tela, de acordo com
as opções existentes do sistema em uso.
A tela sensível ao toque é um tipo de tela sensível à pressão, funcionando assim como mais um
periférico de entrada de dados. Funciona também como filtro para as radiações do monitor e elimina a
eletricidade estática. A película tátil pode ser ativada com a pressão de um dedo ou de uma caneta de
feltro (sem tinta). Esta tela é ideal para jogos, para desenho no computador, ou outras atividades
pedagógicas. São especialmente utilizados em computadores de mão ou portáteis (PDAs - Personal
Digital Assistents), em terminais bancários, terminais de informações e outras aplicações.
Vejamos algumas figuras dos monitores CRT e LCD e PDA com tela touch screen.
38
- Monitores CRT
- Monitor LCD
- Monitor LCD
Touchscreen
Figura 35 – Monitores e PDA touch screen
- PDA com tela
Touch Screen
IMPRESSORAS
Uma impressora ou dispositivo de impressão é um periférico que, quando conectado a um computador
ou a uma rede de computadores, tem a função de dispositivo de saída, imprimindo textos, gráficos ou
qualquer outro resultado de uma aplicação.
Existem diversas características que diferenciam as impressoras:
• Resolução máxima: a resolução indica a quantidade de pontos que são impressos em um
determinado espaço medido em polegadas. Assim, as resoluções têm o padrão de medida em
pontos por polegadas (dot per inch); Uma impressora laser com uma resolução de cerca de 300 dpi
consegue lidar consideravelmente com impressão de texto quase nítida. Para a impressão de fotos,
procure impressoras que imprimam pelos menos a 1440 dpi na sua resolução máxima;
• Velocidade: Quando se trata de impressoras, quando mais rápido forem, melhor são. No entanto, o
número referido como páginas impressas por minuto pode ser algo enganador. O modo texto é
normalmente classificado pelos fabricantes como modo "econômico" ou "de alta velocidade", o
que representa, em termos práticos, baixa qualidade;
• Impressão a cores: Quase todas as impressoras a jacto de tinta fazem um bom trabalho na
impressão fotográfica. Contudo, algumas se especializaram na arte, chamando-se a elas próprias de
"impressoras fotográficas". Estas poderão igualmente imprimir páginas monocromáticas, mas serão
mais lentas e caras para este tipo de trabalho.
Apresentamos, a seguir, os tipos de impressoras com suas respectivas características.
• Impressoras de Impacto: Uma impressora de impacto é uma impressora que recorre
principalmente a processos mecânicos para imprimir em papel. Podem ser de dois tipos: matricial
(ou de agulhas) e margarida. É uma das tecnologias mais antigas de impressão;
• Impressoras Jato de Tinta: Têm processo semelhante ao das matriciais, pois também possuem
cabeça de impressão que percorre toda a extensão da página, só que esta cabeça de impressão
possui pequenos orifícios, através dos quais a tinta é lançada sobre o papel. Essas impressoras são
as mais populares atualmente, pela sua relação custo/qualidade/benefício;
• Impressoras a Laser: As impressoras a laser são um tipo de impressoras que produzem resultados
de grande qualidade quer para desenho gráfico quer para texto. Esta impressora utiliza o raio laser
para a impressão. Envia a informação para um tambor, através de raios laser. O modo de
funcionamento é muito semelhante ao das foto copiadoras. As impressoras a laser podem imprimir
em cores ou preto e branco;
• Impressoras de Cera Térmica: Estas impressoras são mais usadas para transparências em
apresentações empresariais e para prova de cor. As impressoras de cera térmica utilizam tambores
CMYK direcionados por uma fita, e papel ou transparência especialmente cobertos. A cabeça de
impressão contém elementos quentes que derretem cada cor de cera no papel conforme ele rola
pela impressora;
• Impressoras Dye-Sublimation: Usadas em empresas como agências de serviço — onde a
39
•
•
qualidade profissional dos documentos, panfletos e apresentações é mais importante que o custo
dos consumíveis — as impressoras dye-sublimation (ou dye-sub) são os cavalos de batalha da
impressão CMYK de qualidade;
Impressoras de Tinta Sólida: Usadas principalmente nos setores de embalagens e design
industrial, as impressoras de tinta sólida são famosas por imprimir numa variedade de tipos de
papel. As impressoras de tinta sólida, como o nome implica, usam espetos de tinta endurecidos,
que são derretidos e espirrados através de pequenos bocais na cabeça de impressão. O papel é
então enviado através de um rolamento fusor, que por sua vez força a tinta sobre o papel;
Impressoras de Sublimação: É um tipo de impressora que utiliza o calor para transferir a tinta
para um papel especial, geralmente plástico. As impressoras de sublimação utilizam tinta
sublimática que se transferem automaticamente para determinados materiais como: alumínio, aço
inox. plásticos e tecidos com no mínimo 30% de poliéster. Há uma temperatura para cada material.
Vejamos modelos de alguns destes tipos de impressoras.
- Cannon S520 Ink jet
- Apple Color Laser Writer
- Samsung SPP-2040
(Sublimação)
Figura 36 - Impressoras
- Phaser 8500/8550 (Cera)
SCANNERS
Scanner (ou digitalizador) é um periférico de entrada responsável por digitalizar imagens, fotos e
textos impressos para o computador, um processo inverso ao da impressora. Ele faz varreduras na
imagem física gerando impulsos elétricos através de um captador de reflexos. É dividido em duas
categorias:
• Scanner de mão: Parecido com um rato bem grande, no qual se deve passar por cima do desenho
ou texto a ser transferido para o computador. Este tipo não é mais apropriado para trabalhos
profissionais devido à facilidade para o aparecimento de ruídos na transferência;
• Scanner de mesa: Parecido com uma foto copiadora, no qual se deve colocar o papel e abaixar a
tampa para que o desenho ou texto seja então transferido para o computador. Atualmente são muito
utilizados em dispositivos multifuncionais (a seguir). Alguns modelos possuem adaptadores de
negativo de slide ou filme e ajudarão a inserir no seu PC seus antigos slides e a preservar seus
antigos negativos de filmes antes que eles se deteriorem.
Vejamos alguns modelos de scanners no mercado.
- Scanner de Mão Portátil R700
- Docupen
- Scanner fotográfico HP Scanjet
4890
- Scanner de mesa para documentos
HP Scanjet 8390
40
Figura 37 - Scanners
MULTIFUNCIONAIS
Os multifuncionais são aparelhos que reúnem em um único equipamento impressora, scanner e
copiadora. Alguns modelos ainda incluem um fax. Eles ocupam menos espaço do que ter todos os
outros em separado e também são uma opção mais econômica. Além disso, já vêem preparados para
lidar com suas fotos digitais. Vejamos alguns modelos do mercado.
- Multifuncional Stylus
CX5900 - Epson
- Multifuncional Jato de Tinta 5470 Lexmark
Figura 38 – Multifuncionais
- Multifuncional Laser jet 2820 - HP
PLOTTERS
Uma plotter é uma impressora destinada a imprimir desenhos em grandes dimensões, com elevada
qualidade e rigor, como por exemplo plantas arquitetônicas e mapas cartográficos. Primeiramente
destinada a impressão de desenhos vetoriais, atualmente encontram-se em avançado estado de
evolução, permitindo impressão de imagens em grande formato com qualidade fotográfica.
Conhecidas como plotters de impressão, dão saída como as impressoras desktop convencionais,
utilizando programas específicos que aceitam arquivos convencionais de imagem como TIF, JPG, EPS
e outros. Essas impressoras podem usar diversos substratos como papel, adesivo, lonas e tecidos
especiais.
Alguns modelos de plotters são apresentados abaixo.
- A HP Designjet Série Z2100
- HP Designjet série 4000
Figura 39 – Plotters
41

conceitos básicos de informática

Transcrição

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