Informática Prof. Rafael Araújo Conceitos de Hardware 1

Informática
Prof. Rafael Araújo
Conceitos de Hardware
CONCEITOS DE HARDWARE
CONCEITOS INICIAIS
O QUE É INFORMÁTICA?
É a ciência que estuda a informação, buscando formas de agilizar o processo de transformação de dados em
informações. Além disso, a informática também se preocupa com a segurança e a precisão dessas informações.
DADOS x INFORMAÇÃO
O conceito de informação aparece em variadas formas, em diferentes literaturas. Genericamente, pode ser
conceituada como "um fato, um evento, um comunicado". Porém, um fato não comunicado, não constitui uma informação,
assim como um comunicado sem o fato não terá consistência, desta forma uma definição mais aprimorada para a
informação seria: um fato comunicado.
Alguns autores afirmam que a informação vai além de uma coleta de dados, englobando organização e ordenação
destes que passam a ter significados e contextos. Distinguem os conceitos de informação e de dados afirmando que os
dados não possuem a capacidade de informar ao não possuírem um significado e um contexto.
Assim, a diferença técnica entre o conceito de informação e de dados seria que os últimos são os itens básicos de
informação,
enquanto
que
a
informação
é
o
resultado
do
processamento
destes.
PROCESSAMENTO DE DADOS
O computador é divido em duas partes: a parte lógica, que é chamada de Software, que compreende os programas
e a parte física, chamada de Hardware, que compreende todos os componentes físicos do computador. Por meio desses
componentes são realizados a entrada dos dados, processamento dos dados, saída das informações e o armazenamento
das informações. Dentro de um sistema de informação, além das partes citadas, ainda existe o componente humano
chamado Peopleware (Usuários) responsáveis em manusear os computadores.
PROCESSADORES
Figura
1.1 – Processador Pentium 4 da Intel.
Atualmente existem dois grandes fabricantes de processadores (CPU) no mundo, são eles:
•
•
INTEL
AMD
Esses processadores são fabricados basicamente para duas aplicações: o uso doméstico e o uso para processamento
pesado.
A tabela abaixo mostra a evolução dos processadores tanto fabricados pela Intel como AMD.
INTEL
AMD
PENTIUM
K5
PENTIUM MMX
K6
PENTIUM II
K6-2
PENTIUM III
K6-3
CELERON
DURON
CELERON D
SEMPRON
PENTIUM 4
ATHLON 64
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PENTIUM D
ATHLON 64 X2
CORE 2 DUO
ATHLON 64 FX
CORE 2 QUAD
PHENOM FX
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Tecnologia Hyper-Threading (HT)
A tecnologia Hyper-Threading permite que o processador se apresenta aos sistemas operacionais e aplicativos
modernos como dois processadores virtuais. O processador usa recursos que não são usados com freqüência e tem uma
saída muito maior no mesmo intervalo de tempo. Essa tecnologia foi criada pela INTEL.
Dual-core
Todo processador equipado com essa tecnologia possui dois núcleos de execução (dois processadores reais) ao
invés da tecnologia HT (dois processadores virtuais). Com essa tecnologia o processador poderá executar aplicações
simultaneamente. Os processadores Pentium D, Core 2 Duo e Athlon 64 x2 são exemplos de processadores que possuem
essa tecnologia.
Quad-Core
Os processadores equipados com essa tecnologia possuem quatro núcleos de execução. Ex: Core 2 Quad (INTEL)
e Phenom FX (AMD).
CLOCK (FREQUÊNCIA).
Todo processador tem uma freqüência (Clock) com que ele executa suas ações, ou seja, quanto maior for seu clock
mais rápido será o processador. Atualmente essa freqüência é medida em GHZ.
Ex: Pentium 4 3 Ghz
•
•
Pentium 4 – modelo do processador.
3.2 Ghz – Clock.
Na realidade, o processador possui dois Clock´s que são divididos em:
CLOCK INTERNO
Todo processador tem uma freqüência (Clock) com que ele executa suas ações, neste caso, quando o processador
trabalha internamente, ou seja, transformando dados em informações ele usa seu clock Interno que é sempre maior que
o clock externo. Isso acontece porque o processador recebe os dados através de um barramento presente na placamãe que não tem condições de trabalhar na mesma velocidade interna do processador. Sendo assim, o processador
quando se comunica com a placa-mãe opera a uma freqüência mais baixa para que essa comunicação seja possível,
porém quando os dados chegam dentro do processador ele executa suas ações com seu clock Interno. O Clock Interno
é múltiplo do Clock Externo.
CLOCK EXTERNO
É a frequência utilizada pelo processador para se comunicar com a placa-mãe.
Clock Interno = Clock Externo x Fator de Multiplicação.
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Ex: Pentium 4 de 3.2 GHZ (Clock Interno) com FSB 800 MHZ (Clock Externo), ou seja, se o FSB é de 800 MHZ
significa dizer que seu fator de multiplicação é 4.
FSB (Barramento Frontal)
É o nome do barramento que liga o chipset ao processador. Nele trafegam os dados lidos da memória, escritos na
memória, enviados para interfaces e recebidos de interfaces. Pode ser dividido em três grupos:
•
Barramento de dados
•
Barramento de endereços
•
Barramento de Controle
Através 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.
Dados esses que serão transmitidos posteriormente através do barramento de dados. 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 clock, sinais de programação e diversos outros. A velocidade
deste barramento determina o Clock Externo.
Overclock
Acima do clock numa tradução livre, significa alterar propositadamente o barramento da placa mãe, de forma a
obrigar o processador a trabalhar mais rápido. Um Celeron de 566 MHz, por exemplo, usa FSB de 66 MHz com fator de
multiplicação de 8.5, alterando-o para 100 MHz e matendo o fator de multiplicação o processador passaria a operar a 850
MHz. Isto é feito através do Setup, ou via jumpers, dependendo da placa mãe usada. Naturalmente o percentual de
overclock possível varia de processador para processador.
Tamanho da palavra
Todo processador é fabricado para processar uma determinada quantidade de dados por vez, essa
quantidade determina o tamanho da palavra, ou seja, a quantidade de dados que ele pode manipular de uma vez só.
Hoje em dia, os processadores mais novos possuem palavras de 64 bits.
REGISTRADORES
Os registradores funcionam como posições de memória que armazenam instruções que estão em execução. São as
memórias mais rápidas do computador, porém são as memórias de menor capacidade de armazenamento.
A capacidade dos registradores depende do processador.
•
Processadores
de
8
bits
•
Processadores
de
16
bits
•
Processadores
de
32
bits
• Processadores de 64 bits usam registradores de 64 bits
usam
usam
usam
registradores
registradores
registradores
de
de
de
8
16
32
bits
bits
bits
ULA
Arithmetic Logic Unit. Como o nome sugere, é a parte do processador principal encarregada de processar os cálculos
matemáticos e lógicos.
UC
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A unidade de controle é a unidade do processador que armazena a posição de memória que contém a instrução
corrente que o computador está executando, informando à ULA qual operação a executar, buscando a informação (da
memória) que a ULA precisa para executá-la e transferindo o resultado de volta para o local apropriado da memória. Feito
isto, a unidade de controle vai para a próxima instrução.
PLACA MÃE
figura 1.2 – parte superior da placa mãe.
É a principal placa do computador, a ela estão conectados todos os componentes de hardware, alguns de uma
forma direta (encaixados na própria placa); outros de forma indireta (ligados através de cabos ou adaptadores), onde é claro
também está conectado o principal componente do computador a CPU (Unidade Central de Processamento), que é o
cérebro do computador, responsável em realizar o processamento de dados, que consiste em transformar dados em
informações, daí o nome Informática (Informação Automática), o usuário dá entrada com os dados a CPU processa os
dados e gera automaticamente a informação.
Outro ponto muito importante é que CPU não é gabinete como muita gente pensa. A CPU é um componente
eletrônico também chamado de processador como mostra a figura 1.1, e o gabinete é aquela caixa que fica normalmente ao
lado do monitor de vídeo.
Com base na figura 1.2, vamos começar a identificar cada um dos itens separadamente.
Circuitos On-Board
Equipamentos que são fabricados integrados à Placa-Mãe (e não separados, como placas de expansão). Alguns modelos
de Placa-Mãe possuem Placas de Vídeo, Som, Modem e Rede todas On-Board.
1.
CHIPSET
Figura 1.3 – Os dois chips que formam o Chipset.
É o principal componente da placa mãe, normalmente formado por dois chips, daí o nome Chipset (conjunto de
chips). Esses chips são classificados em ponte norte e ponte sul.
Em alguns casos, a ponte norte pode fazer parte do próprio processador (como acontece com alguns processadores
da AMD), porém na maioria dos casos a ponte norte faz parte da placa mãe. A ponte norte (o chip maior) é a parte mais
importante do chipset, pois controla os acessos mais rápidos, e tem como uma das principais funções controlar o acesso do
processador à memória Ram. Já a ponte sul sempre será localizada na placa mãe e tem, como outras funções, controlar as
interfaces IDE, e vários outros barramentos como USB, PS/2 entre outros.
Atualmente existem vários modelos de Chipset`s no mercado. Cada um deles desenvolvidos para um determinado
processador, ou seja, ao adquirir uma placa mãe é importante saber qual processador essa placa aceita e em que
freqüência o processador trabalha.
Todas essas características são determinadas pelo Chipset, ou seja, a placa mãe só possui o que o Chipset aceita.
Outro ponto a ser levado em consideração é que o chipset também pode influenciar no desempenho do computador.
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Como já foi informado anteriormente, o Chipset é o responsável por controlar todos os barramentos da placa mãe, mas
o que são barramentos ?
Barramentos (ou Bus) são meios de transmissão de dados entre dois ou mais dispositivos, são caminhos físicos que
percorrem a placa mãe no qual estão conectados vários dispositivos (como mostra a figura 1.4). Por meio dos barramentos,
esses periféricos estão ligados ao Chipset e, conseqüentemente, ao processador.
Esses barramentos podem ser classificados em serias ou paralelos. Os barramentos seriais transmitem dados através
de um único par de fios (um para enviar, outro para receber) de forma serial, em que um bit trafega de cada vez. Exemplos
são as portas seriais, portas USB e o novíssimo Serial ATA. Os barramentos seriais são mais baratos e sofrem menos com
o problema de interferência.
Os barramentos paralelos, por sua vez, utilizam um número maior de fios para transmitir vários bits de cada vez. Nas
portas paralelas, por exemplo, temos oito bits (1 Byte) por transferência; no barramento PCI temos 32 bits e assim por
diante.
Esses barramentos podem ser internos ou externos: aqueles equipamentos que ficam dentro do gabinete são
conectados ao chipset por meio dos barramentos internos; e os que ficam fora do gabinete são ligados através dos
barramentos externos.
Os exemplos de barramentos internos são IDE, ISA, PCI, AGP; e os exemplos de barramentos externos são USB,
FIREWIRE, PS/2 entre outros (mais adiante falaremos de cada um desses barramentos).
Figura 1.4 – parte inferior da placa mãe.
2. SLOTS
Slots são conectores presentes na placa mãe, utilizados para encaixar as placas de expansão, ligando-as fisicamente
aos barramentos por onde trafegam os sinais. Essas placas podem ser placas de vídeos, som, modem, rede entre outras.
Esses conectores chamados Slots estão conectados fisicamente aos barramentos ISA, PCI e AGP, daí
conhecê-los como Slots ISA, PCI e AGP.
O Slot ISA é o mais antigo e com isso hoje em dia não é mais utilizado a não ser em computadores mais antigos, as
placas mães atuais já não estão mais trazendo o Slot ISA que quando são encontrados nas placas mães geralmente são
conectores pretos. Os barramentos ISA conseguiam transferir 16 bits por vez a uma freqüência de 8 Mhz atingindo assim
uma taxa de transferência de 16 MB/s, o que já não é mais suficiente para atender as placas atuais.
O Slot PCI (conector branco mostrado na figura 1.5) hoje em dia substitui o slot ISA, esse barramento pode ser
utilizado por qual tipo de placa de expansão,ou seja, existem placas de vídeo, som, modem, rede sendo fabricadas para
serem encaixadas no slot PCI. O barramento PCI transfere 32 bits por vez a uma freqüência de 33 Mhz o que equivale a
uma taxa de transferência de 132 MB/s contra 16 MB/s do ISA.
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O Slot AGP (conector marrom mostrado na figura 1.2) foi criado exclusivamente para ser utilizado pelas placas de
vídeo, bem diferente do PCI que servem para qualquer placa. O barramento AGP possui hoje várias versões como mostra o
quadro abaixo:
VERSÕES AGP
AGP 1X
AGP 2X
AGP 4X
AGP 8X
TAXA DE TRANSFERÊNCIA
266 MB/S
533 MB/S
1066 MB/S
2133 MB/S
Além de operar com taxas de transferência elevadas, o barramento AGP também permite que a placa de vídeo use
a memória RAM do micro com uma extensão de sua memória de vídeo, para o armazenamento de texturas e o elemento z
(responsável pelo vetor de profundidade em imagens 3D), o que aumenta bastante o desempenho já que o barramento da
memória é mais rápido do que o barramento AGP.
Plug and Play – conjunto de especificações desenvolvidas pela Intel para permitir que um computador detecte e
configure automaticamente um dispositivo, o que facilita e muito a instalação dos dispositivos e placas. Os barramentos PCI,
AGP e PCI EXPRESS dão suporte ao recurso Plug and Play (PnP), já o barramento ISA não suporta esse recurso.
PCI EXPRESS
Barramento criado para substituir os barramentos PCI e AGP. Ao contrário do PCI e AGP o PCI EXPRESS é um
barramento serial.
Atualmente existem várias versões para esse barramento sendo que:
PCI Express 1x - 250 MB/s
PCI Express 2x - 500 MB/s
PCI Express 4x - 1.000 MB/s
PCI Express 16x - 4.000 MB/s
PCI Express 32x - 8.000 MB/s
No barramento PCI EXPRESS 1x é possível ligarmos placas de som, modem, rede entre outras. Já as outras versões foram
desenvolvidas para a utilização de Placas de Vídeo.
Placa de Vídeo (adaptador de vídeo)
Placa de expansão que é conectada a um computador pessoal para oferecer a ele recursos de exibição. Os recursos de
exibição de um computador dependem dos circuitos lógicos (fornecidos no adaptador de vídeo) e do monitor. Além disso, a
maioria dos adaptadores possui seu próprio co-processador para executar cálculos gráficos. Esses adaptadores geralmente
são chamados de aceleradores gráficos.
3.
BARRAMENTO IDE
A grande parte das placas mãe possui dois barramentos IDE, que são classificados como IDE 1 e IDE 2, exceto algumas
placas fabricadas para servidores de rede que geralmente trazem barramento SCSI. Os dispositivos são conectados a esse
barramento através de conectores presentes na placa mãe como mostra a figura 1.6.
Figura 1.6 – 2 conectores da interface IDE..
Os dispositivos são ligados a esses conectores através de cabos chamados flat. Esses cabos contêm 3 conectores,
onde um se encaixa na placa mãe e os outros dois, aos dispositivos.
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Logo podemos concluir que, é possível ligar até 4 dispositivos IDE na placa mãe; dois em cada conector, mas que
dispositivos são esses ?
Existem vários dispositivos IDE. Os mais comuns são HD`s, drives de CD, gravadores de CD, drives de DVD; porém,
esses dispositivos não são fabricados apenas para serem ligados ao barramento IDE. Existem também os mesmos
dispositivos fabricados para o barramento SCSI no qual falaremos mais adiante.
Uma observação muito importante em relação a IDE é que esse barramento é apenas interno, ou seja, só permite a
conexão de dispositivos que estão dentro do gabinete, logo impressora, scanner, teclado nunca serão conectados a IDE.
O barramento IDE possui várias versões que foram sendo criadas desde o seu surgimento, essas versões são ATA 33
que permite que a interface IDE transferir 33 MB/s, ATA 66 ( 66MB/s), ATA 100 ( 100 MB/s) e ATA 133 que por sinal é a
versão mais rápida da IDE podendo transferir 133 MB/s, os dispositivos IDE também adotam esse padrão.
SCSI
Small Computer System Interface. Um padrão de barramento para a conexão de discos rígidos, CD-ROMs,
scanners, impressoras e vários outros dispositivos. As controladoras e discos SCSI são superiores às IDE em vários
aspectos, porém não são tão populares devido ao preço. Sua taxa de transferência é de até 320 MB/s.
Serial ATA (SATA)
Este novo padrão vêm substituindo as interfaces IDE atuais como meio de conexão de HDs e gravadores de DVDs.
O Serial ATA é um barramento serial que utiliza cabos de 4 vias, com conectores minúsculos, ao contrário dos cabos de 80
vias utilizados pelas interfaces ATA 66 ou ATA 100 atuais. A primeira geração de interfaces serial ATA é capaz de transmitir
dados a 150 MB/s e a segunda versão é capaz de transferir a uma taxa de 300 MB/ s.
DMA
Acesso à memória que não envolve o microprocessador. O DMA é usado freqüentemente para transferir dados diretamente
entre a memória e um dispositivo periférico, como uma unidade de disco.
IRQ
Solicitação de atenção ao processador. Quando o processador recebe uma interrupção, ele suspende as operações atuais,
salva o status do trabalho e transfere o controle para uma determinada rotina conhecida como um manipulador de
interrupção, que contém as instruções para lidar com a situação específica que causou a interrupção.
PORTAS DE COMUNICAÇÃO (Barramentos Externos)
Como vimos anteriormente os dispositivos externos são conectados ao chipset por meio dos barramentos
externos. Vejamos agora esses barramentos:
Porta Serial (RS-232) - Esse barramento é serial, ou seja, sua transmissão é realizada bit a bit, na época dos micros
486 era uma porta de comunicação muito utilizada, porém, sempre teve uma velocidade muito baixa e, atualmente
praticamente não é mais utilizada a não ser para a conexão de mouses.
Porta Paralela – Esse barramento até pouco tempo atrás era muito utilizado, porém, sua velocidade que sempre foi
maior que a porta serial, mas não é mais suficiente para novos dispositivos que estão sendo lançados cada vez mais
rápidos, que passaram a utilizar o barramento USB.
Porta USB – Barramento externo que dá suporte à instalação Plug and Play. Com o USB, você pode conectar e
desconectar dispositivos sem desligar e/ou reiniciar o computador (HOT) . É possível usar uma única porta USB para
conectar até 127 dispositivos periféricos, incluindo, unidades de CD-ROM, unidades de fita, teclados, scanners e câmeras.
Taxa de Transferência:
USB 1.1: 12 Mbps (1,5 MB/s)
USB 2.0: 480 Mbps (60 MB/s)
Porta PS/2 – Barramento serial de baixa velocidade, destinado a conexão exclusiva de mouses e teclado.
1- PS/2
2- USB
3- PARALELA
4- SERIAL
Firewire (também conhecido por IEEE 1394)
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O Firewire é usado principalmente para transmissão de som e vídeo digital e armazenamento de dados. Já podemos
encontrar câmeras digitais, filmadoras digitais, discos rígidos, gravadores de CDs, drives de DVD, scanners de alta
resolução e vários outros periféricos utilizando este padrão.
A Apple desenvolveu há alguns anos o barramento Firewire, hoje presente na configuração padrão dos seus computadores,
assim como o USB. Em 1995 o Firewire tornou-se um padrão do IEEE (Instituto de engenheiros eletricistas e eletrônicos)
sob o código 1394. Portanto Firewire e IEEE 1394 são sinônimos.
Posteriormente este padrão sofreu pequenas revisões e passou a ser designado como 1394a. A maioria dos
dispositivos Firewire existentes hoje no mercado seguem a especificação 1394a. O novo padrão 1394b tem como principais
características, o uso de taxas de transferência mais elevadas e conexões feitas com cabos mais longos.
Principais características do Firewire
· Dados digitais transmitidos em formato serial
· Taxas de transmissão de 12.5, 25 e 50 MB/s (1394a)
· Taxas de transmissão de 100, 200 e 400 MB/s (1394b)
· Plug and Play
· HOT
· Ideal para transmissão de dados em altíssimas velocidades
· Utiliza cabos com até 4,5 metros entre dispositivos (1394a)
· Utiliza cabos com até 100 metros (1394b)
· Permite conectar até 63 dispositivos
MEMÓRIAS
As memórias são componentes eletrônicos que servem para armazenar dados no computador. De uma maneira geral,
podemos dizer que a memória de um microcomputador pode ser dividida em três categorias:
Memória
Memória
Memória
de
armazenamento
ROM
RAM
(também
(do
(do
conhecida
como
inglês
inglês:
memórias
Read
Random
secundárias
ou
Only
Access
de
massa);
Memory);
Memory).
Memória de Armazenamento
A memória de armazenamento é constituída pelos dispositivos de armazenamento permanente do micro, como os
disquetes, discos rígidos, CD-ROMs, DVDs, Zip disks, etc. Note que a memória é onde fica a informação armazenada e não
o dispositivo utilizado para armazená-la. Por isso é que, por exemplo, o Zip disk é memória de armazenamento e o Zip drive
não é. A grande vantagem da memória de armazenamento é que ela é permanente, ou seja, não é volátil. Assim as
informações gravadas na memória de armazenamento não se perdem quando desligamos o micro. Infelizmente, por usar
dispositivos eletromecânicos com tecnologia magnética/óptica, a gravação e a recuperação das informações se faz de forma
muito mais lenta que nas memórias RAM ou ROM, que são totalmente eletrônicas (falaremos mais adiante).
MEMÓRIA
ROM
A memória ROM é um tipo de memória presente no micro que, normalmente, só pode ser lida (como o próprio
nome diz) e não pode ser escrita (não de maneira simples), ao contrário da memória RAM que permite a leitura e a escrita.
Existem
dois
motivos
para
que
a
memória
ROM
seja
usada
em
um
PC:
- 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.
- 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.
Uma das funções mais comuns desempenhadas pelas memórias ROM no PC é o armazenamento do BIOS do micro. Além
da placa-mãe, também encontramos memórias ROM na Placa de vídeo e em placas de rede. Os principais tipos de
memória
ROM
são:
- ROM (propriamente dita) – 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 costumam
utilizá-las. Poderíamos compará-la ao CD-ROM comercial, aquele que compramos com um determinado programa prégravado.
- 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.
- EEPROM (Eletrical Erasable PROM) – Esta Memória pode ser apagada e reprogramada sem o uso de aparelhos
específicos. Na verdade, basta um programa especial para apagá-la e reprogramá-la. Seu conteúdo é apagado com a
utilização de eletricidade.
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Atualmente, vários modelos de placas mães disponíveis no mercado possuem EEPROMs para armazenar o BIOS,
permitindo assim o famoso “upgrade” ou atualização de BIOS.
No caso da placa mãe, nessa memória é armazenado um programa chamado B.I.O.S (Basic lnput Output System),
responsável pela inicialização do computador, possui também outros dois programas que na realidade são subdivisões do
BIOS são eles:
• P.O.S.T (Power On Self Test), ao ligar o computador ele é responsável em testar os componentes básicos, entre esses
testes está o da contagem da memória RAM que sempre é realizado ao ligar o computador e o resultado é apresentado no
canto superior esquerdo da primeira tela apresentada.
•
SETUP – Programa de configuração dos componentes básico, muito importante para o correto funcionamento da
máquina, entre as configurações mais importantes estão:
1. DATA/HORA
2. CONFIGURAÇÃO DO HD
3. SEQÜÊNCIA DE BOOT
4. CPU PLUG AND PLAY
5. SENHA
CMOS
Complementary Metal Oxide Semiconductor. Uma pequena área de memória volátil, alimentado por uma bateria, usado para
gravar as configurações do Setup da placa mãe. Essa bateria fica localizada na placa-mãe.
Memória
RAM
A memória RAM é memória utilizada para armazenar os programas e dados que estão sendo usados naquele
momento pelo microcomputador. Ela foi escolhida pela sua velocidade e pela versatilidade, já que, ao contrário da ROM,
pode ser lida e escrita facilmente. O problema da memória RAM é que ela é volátil, ou seja, se não houver energia
alimentando os chips da memória RAM, toda a informação armazenada nestes chips se perderá. É por esta razão que
temos que “salvar” um arquivo texto que foi digitado por nós antes de desligar o micro. Enquanto está sendo digitado, o
arquivo fica guardado na memória RAM. O ato de “salvar” o arquivo nada mais é do que armazená-lo na memória de
armazenamento (disquete, HD, etc.) que é permanente. Quando precisamos usar um programa que não está na memória
RAM este é “carregado”, ou melhor, transferido da memória de armazenamento para a memória RAM.
Apesar de ambas serem eletrônicas a memória RAM é mais rápida que a memória ROM, ou seja, o seu tempo de
acesso é menor quando comparado com a ROM, outra característica importante é o fato da memória RAM ter um acesso
aleatório, daí seu nome RAM (Random Access Memory), isso significa que não importa a posição onde os dados estão
armazenados o tempo de acesso será o mesmo para todos os dados ali armazenados. Vale lembrar também que ela
permite tanto a escrita como a leitura.
Quando o Windows percebe que um micro possui uma baixa quantidade de memória RAM ele usa uma técnica chamada
Memória Virtual. O Windows “simula” a memória RAM na memória de armazenamento, ou seja, ele complementa a memória
RAM “real” com uma memória RAM “virtual” geralmente no HD. Essa memória RAM “virtual” nada mais é do que um arquivo
que simula a memória Ram. Esse arquivo é chamado de arquivo de Paginação.
A técnica da memória virtual; é interessante, mas, como a memória de armazenamento é muito mais lenta que a
memória RAM, se o micro tiver pouca memória e usar muito a memória virtual seu desempenho será baixo. Quanto menos o
Windows utilizar a memória virtual, melhor para o desempenho. Isso quer dizer que quanto mais memória RAM, melhor será
o desempenho do Windows e também de outros sistemas como Linux, etc. É bom lembrar que, apesar de ser possível,
mesmo que se tenha uma enorme quantidade de memória RAM no micro a memória virtual não deve ser desabilitada no
Windows.
Como
reconhecemos
a
memória
RAM?
A memória RAM pode ser encontrada em vários formatos diferentes. Atualmente o mais comum é encontrarmos a
memória num formato de módulo, também chamado de “pente” de memória. Um típico módulo de memória pode ser visto
na
figura
abaixo.
Um
Os
módulo
principais
componentes
de
do
módulo
memória
de
memória
são:
Chip de memória DRAM – Existem basicamente dois tipos de memória RAM: DRAM (ou RAM dinâmica) e SRAM (ou RAM
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estática). Para que uma memória RAM do tipo SRAM consiga armazenar a informação basta que haja uma corrente elétrica
alimentando os chips de SRAM. Já as memórias DRAM também precisam da mesma eletricidade, porém, além disso, as
DRAM precisam de um sinal elétrico específico que as faz “lembrar” da informação que estão armazenando. Este sinal é
chamado de sinal de “refresh”. Como a SRAM não precisa deste sinal, ela é mais rápida que a DRAM. Em compensação as
DRAM são muito mais baratas e os chips de memória DRAM são bem menores em tamanho. Por serem mais rápidas, as
SRAM são normalmente utilizadas em aplicações específicas no microcomputador como a memória cache, tanto a cache L1
como a cache L2. Infelizmente por serem caras e ocuparem um espaço físico muito grande, as SRAM só costumam ser
usada para memória cache e para os registradores. Já as memórias DRAM é que compõe o que chamamos de memória
RAM do micro. Ou seja, quando alguém fala que o seu PC possui 512 MB de memória, quer dizer que este micro tem 512
MB de memória composto por chips de memória DRAM.
Velocidade
da
Memória
Quando o processador precisa de uma informação ele envia um pedido ao controlador de memória que por sua vez
faz a leitura das informações armazenadas nos bancos de memória e entrega a informação para o processador. Este ciclo
completo: CPU/Chipset/RAM/Chipset/CPU é necessário para obtermos as informações da memória. Quanto mais rápido ele
acontecer, mais rápido a CPU vai poder processar a informação, melhorando seu desempenho.
Tempo de acesso - o tempo que o dispositivo acesso demora a entregar os dados requisitados, ou armazenar a
informação desejada. Quanto mais baixo for o tempo acesso, mais rápido será o dispositivo. Na memória RAM o tempo de
acesso é medido em nanossegundos. Em HD´S o tempo de aceso é bem mais alto medido em milessegundos.
Memória
Cache
Memória cache é um tipo de memória de alta velocidade que fica próxima à CPU e consegue acompanhar a
velocidade de trabalho da CPU. Por ser uma memória de alta velocidade ela é difícil de ser produzida e por isso mesmo
muito cara. É bom lembrar que, ao invés da tecnologia DRAM, usa-se a tecnologia SRAM para a produção de chips de
memória
cache.
A idéia por trás do cache é muito simples: colocar na memória cache os dados e instruções que são mais comumente
utilizados pelo processador. É a regra 80/20, ou seja, 20% dos dados/instruções/etc. são usados 80% das vezes no micro.
Assim se estes dados/instruções/etc. estiverem no cache, que é muito mais rápido que a memória RAM “normal”, o
desempenho do micro será muito melhor. O usuário não precisa se preocupar em colocar os dados mais utilizados na
memória cache. Existe um circuito especifico que faz isso automaticamente chamado Controlador de cache. Este circuito
tenta,
inclusive,
“adivinhar”
quais
serão
os
dados
solicitados
pelo
processador.
Se o processador precisa de uma informação e ela está no cache, ótimo, a informação é acessada e o desempenho é
alto. Quando isso acontece, chamamos de cache “hit” ("acerto"). Porém se a informação não estiver no cache, ela vai ter
que ser lida da memória RAM “normal”, o que é um processo mais lento. Este caso é chamado de cache “miss” ("erro"). A
idéia é fazer com que o número de cache hits seja muito maior que o número de cache miss.
Níveis
de
cache
De acordo com a proximidade do processador são atribuídos níveis de cache. Assim, a memória cache mais próxima
da CPU recebe o nome de cache L1 (do inglês "level 1" ou nível 1). Se houver outro cache mais distante da CPU este
receberá
o
nome
de
cache
L2
e
assim
por
diante.
Com o lançamento do 80486 a Intel incorporou memória cache a seus processadores, dentro do próprio chip. Por sua
vez, as placas-mãe também possuíam memória cache. Par diferenciar, e também pela localização do cache, essas
memórias cache ficaram conhecidas como: cache interno (que seria o cache L1 – dentro da CPU) e cache externo (que
ficava na placa-mãe e deveria se chamar L2). Isso valeu até o lançamento do Pentium II quando a Intel “incorporou” o cache
externo (ou melhor, L2) ao cartucho que formava o processador. Atualmente a maior parte dos processadores incorpora a
memória cache em seu chip propriamente dito e por isso a nomenclatura cache L1, L2, L3, etc. é mais correta e também
mais
usada.
O primeiro processador a utilizar memória cache L3 foi K6-3, fabricado pela AMD, sendo que dentro do processador se
encontravam o L1 e L2 sendo que o L3 ficava na placa-mãe, porém, logo esse esquema deixou de ser utilizado e
atualmente os processadores fabricados para uso doméstico só utilizam L1 e L2 ambos dentro do processador trabalham a
mesma freqüência deste. Os processadores desenvolvidos para servidores de rede passaram há pouco tempo a utilizarem 3
níveis de cache, porém, os 3 níveis todos dentro do processador, o que melhorou e muito o desempenho destes
processadores, mas por outro lado encareceu muito o custo do processador, tanto que só é utilizada essa técnica em
processadores para servidores de rede.
TIPOS DE DRAM
Os módulos de memória são formados por chips de memória RAM com várias tecnologias diferentes. Desde a antiga
tecnologia FPM até a moderna DDR2. Vamos detalhar um pouco mais essas tecnologias usadas em memória RAM,
mostrando suas principais características.
FPM – Fast Page Mode
Quando os módulos de memória começaram a aparecer a tecnologia FPM foi a mais usada. Neste momento é bom explicar
que um chip de memória RAM é formado por conjunto de matrizes de células de memória. Estas células recebem sinais de
endereçamento e controle e fornece ou recebem um dado. Na prática, essas matrizes nada mais são tabelas com linhas e
colunas.
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Atualizada 01/07/2009
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Conceitos de Hardware
Assim, simplificando, podemos dizer que um chip de memória é formado por um conjunto de tabelas de linhas e colunas. A
figura abaixo exemplifica melhor o que foi dito. Estas tabelas também (ou matrizes) também são chamadas de bancos. Essa
tecnologia foi bastante utilizada na época dos micros 486.
EDO – Extended Data Out
A tecnologia EDO 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. Muito utilizada na época dos primeiros
processadores PENTIUM.
SDRAM – Synchronous DRAM
As memórias com tecnologias FPM e EDO não são sincronizadas com o processador. Assim, muitas vezes, o processador é
obrigado a esperar um tempo até que estas memórias estejam prontas para poderem fornecer um dado. Por outro lado a
tecnologia SDRAM permite que as memórias sejam sincronizadas com o processador. Assim o controlador de memória
sabe exatamente em que ciclo de clock a informação estará disponível para o processador, evitando que o processador
espere os dados.
A maioria dos micros atuais usa memórias DRAM síncronas (SDRAM) ou derivadas desta tecnologia (DDR, etc.). Isto
significa que a memória funciona sincronizada pelo sinal de clock. A mudança no sinal é registrada na subida ou descida do
sinal de clock. No intervalo entre a subida e a descida do sinal de clock o mesmo permanece num estado imutável ou
instável. O uso do clock do sistema com memórias DRAM permite que o sistema trabalhe de maneira bastante rápida, pois
este é previsível. O clock da memória tem dois parâmetros básicos:
- O período do clock – que é a quantidade de tempo gasta em um ciclo de clock
- A freqüência do clock – que é o número de ciclos de clock por segundo, clock/seg = hertz.
As memórias FPM e EDO vêm com códigos que indicam o seu tempo de acesso, medido em nanosegundos. As memórias
SDRAM também vêm com estes códigos, mas na verdade eles não indicam o tempo de acesso e sim o tempo de ciclo,
melhor dizendo, o clock com o qual a SDRAM trabalha. Encontramos memórias SDRAM de 66 MHz, 100 MHz e 133 MHz.
Essas memórias são também conhecidas por PC66, PC100 e PC133 respectivamente. Os chips de memória SDRAM são
montados em módulos DIMM de 168 vias.
DDR-SDRAM – Double Data Rate SDRAM
A tecnologia DDR-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). Assim uma memória DDR-SDRAM
operando num clock de 100 MHz (real) consegue desempenho equivalente a 200M Hz (efetivo).
Os chips com tecnologia DDR são encontrados em módulos no formato DIMM de 184 vias que são PC1600 (DDR 200),
PC2100 (DDR 266), PC2700 (DDR 333) e PC3200 (DDR400).
DDR2
Como o próprio nome indica, a memória DDR2 é uma evolução da tão utilizada 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 freqüências de 533 Mhz, 667 Mhz, 800 Mhz e 1066 Mhz.
A memória DDR2 não é compatível com Placas-mãe que trabalham com a memória DDR. Os chips com tecnologia DDR2
são encontrados em módulos no formato DIMM de 240 vias.
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