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Universidade Federal da Fronteira Sul
Campus Erechim
ARQUITETURADE COMPUTADORES
Prof. Fábio Bayer
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PLANO DE AULA
- Definições
- Dispositivos de entrada
- Dispositivos de armazenamento
- Dispositivos de saída
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DEFINIÇÕES
- Entende-se como arquitetura de computadores a
teoria que estuda a estrutura e a organização dos
hardwares e se refere ao funcionamento interno do
computador.
- Como está organizada e arranjada a parte não vista
pelo usuário.
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DEFINIÇÕES
- Conjunto de atributos da máquina que um
programador deve compreender para que consiga
programar o computador específico com sucesso.
- É como os diversos componentes (hardwares) do
computador são organizados, visando o melhordesempenho do mesmo conforme seu propósito.
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MODELO ABSTRATO DE ARQUITETURADO COMPUTADOR
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ESQUEMA DAS PARTES DO COMPUTADOR
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ARQUITETURA DE NEUMANN
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EXEMPLO DO FUNCIONAMENTOBÁSICO
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COMPONENTES DA ARQUITETURA DE
COMPUTADORES
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GABINETE ( )
Contêm a:
Fonte
Placa mãe Dispositivos de armazenamento
Placas de expansão
Memória Outros
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HARDWARE E SOFTWARE
Hardware:
-Toda a parte visível, suas peças
Software:
- Parte não visível, constituído pelo SO e pelos
programas
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PLACA MÃE ( )
- Placa mais importante
- Responsável pela interconexão do processador,
memórias RAM e ROM, placas, slot do barramento,
chipset, outros
- Exemplos: AT, ATX, BTX, outros
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PLACA MÃE
- Componentes:
Processador
Memória RAM BIOS (ROM)
Bateria
Chipset
Slots de expansão
Conectores
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CLOCK
- Medido em MHz
- Pequeno cristal de quartzo
- Circuito oscilador que sincroniza e dita a velocidade
de transferência de dados no computador
- Clock interno: define a velocidade com que as
instruções são executadas pela CPU
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CLOCK
- Clock externo: define a velocidade com que os
dados trafegam entre a CPU e as memórias e
dispositivos externos
- Clock externo: velocidade baixa
- Clock interno: Mais rápido (multiplicadores)
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CHIPSET
- Conjunto de chips agrupados
- Divide-se em:
Ponte norte: Controlador de
memória (alta velocidade)
Ponte sul: Controlador de
periféricos (baixa velocidade)
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PROCESSADOR OU
MICROPROCESSADOR ( )
- É o cérebro do computador
- Situado na placa mãe- Circuito integrado (chip)
- Cálculo e tomada de decisão, de acordo com
instruções armazenadas na memória
- Forma UCP (CPU)
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PROCESSADOR OU
MICROPROCESSADOR
- Antes dos microprocessadores, as CPUs eram
formadas por um grande número de chips
- É uma CPU dentro de um Chip
- Cada processador tem um número de pinos,
chamados Socket
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PROCESSADOR OU
MICROPROCESSADOR
Tem a função de:
• Buscar as instruções na memória
• Examinar ou decodificar
• Executar a instrução
• Controla todos os chips
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PROCESSADOR OU
MICROPROCESSADOR
- O mercado de processadores é dominado por duas
empresas: Intel e AMD
- Exemplos: Intel Pentium 4, AMD Duron, AMD Athlon
64, AMD Phenon, Intel Celeron, AMD Athlon 64 X2 e
Intel Core 2 Duo
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PROCESSADOR OU
MICROPROCESSADOR
Partes da CPU
•
Unidade de controle (UC): busca a instrução damemória e decodifica-a
• Unidade aritmética e lógica (ALU): realiza
operações aritméticas e lógicas• Registradores: memória rápida para guardar
informações de controle e resultados intermediários
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PROCESSADOR OU
MICROPROCESSADOR
Tipos de registradores:
• Contador de programa (PC): aponta para a próxima
instrução a executar
• Registro de instrução (IR): armazena a instrução em
execução• Outros registros: permitem o armazenamento de
resultados intermediários
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BIOS ( )
- Basic Input Output System (BIOS)
- Pequeno programa armazenado em um chip de
memória ROM- Responsável por “acordar” o computador
- Após ligar:
- Conta e verifica a RAM- Inicializar dispositivos
- Inicia o processo de boot
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SLOTS DE EXPANSÃO ( )
- São conectores para encaixar as placas de
expansão
- Exemplos de placas:
Placa de vídeo
Placa fax/modem
Placa de rede
Placa de som
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SLOTS DE EXPANSÃO
Tipo de slots:
- ISA: conectar periféricos lentos, como a placa de
som e fax modem
- PCI: periféricos que demandem velocidade, como a
placa de vídeo
- AGP: interface de vídeos 3D- PCI Express: placas de vídeo mais modernas
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BARRAMENTO ( )
- Circuitos que ligam partes da placa mãe
- São os meios físicos de comunicação
multidirecionais para tráfego de dados entre a CPU,dispositivos de entrada e saída e a memória (MHz)
- Tipos:
De dados De endereços
De controle
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BARRAMENTO
Alguns barramentos conhecidos:
- Barramento do processador: é o barramento do chipset
- Barramento de Cache
- Barramento de memória: conecta ao chipset e ao processador
- Barramento local de E/S
Alguns barramentos conhecidos:- ISA, PCI, USB, IDE, SCSI, IEEE 1394, EISA, AGP
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MEMÓRIAS
- Dispositivos onde são armazenados os dados
- Pode ser temporário ou permanente
- Temos 3 tipos:
Memória principal
Memória cache
Memória secundária
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MEMÓRIA PRIMÁRIA OU PRINCIPAL
- São circuitos integrados
- Armazena os programas e os dados acessados pelo
processador
- Acesso rápido
-Tipos:
Memórias voláteis (RAM) Não volátil (ROM)
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Memória RAM ( )
- De leitura e escrita
- Volátil
- O processador usa a RAM para armazenar e
executar programas buscados do disco
- Existem vários tipos de RAM
- Principais: DRAM
SRAM
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Memória SRAM (static RAM)
- Mantém seus dados sem uma reatualização externa
(sem refresh)
- Seus circuitos são alimentados continuamente
- É mais rápida que a DRAM
- Custo por byte muito maior (necessita de transistor
e de um capacitor)- Maiores
- Pouco uso (mais como Cache)
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Memória DRAM (Dinamic RAM)
- Necessitam de reatualização para manter seu
conteúdo (com refresh)
- São de acesso mais lento que a SRAM
- Mais baratas e menores
- Usadas na maioria dos computadores
- Tem vários tipos
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Tipos de DRAMs
a) SDR SDRAM (Single Data Rate Syncronous DRAM)
- Sucessora da memória EDO
-Iniciou o padrão de memórias sincronizadas com o
processador
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Tipos de DRAMs
b) DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
- Possui praticamente todas as tecnologias
empregas nas SDRAMs
- Dobro de taxa de transferência
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Tipos de DRAMs
c) DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 SDRAM)
- Evolução da Memória DDR (vários aprimoramentos)
-Menor consumo de energia
- Maior frequência de operação
- Maior taxa de transferência
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Tipos de DRAMs
d) RDRAM (RAMBUS RAM)
- Empresa RAMBUS e apoiada pela Intel
- Várias técnicas mais eficientes quando comparadas
as SDRAMs
- É cobrado royalties (preço final alto)
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Tipos de DRAMs
e) DDR3 SDRAM (Double Data Rate 3 SDRAM)
- Desenvolvida para suceder as DDR2 SDRAM
- Consome menos energia e atinge frequências mais
altas que sua antecessora
- Poucas placas mães que possuem
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MEMÓRIA ROM
- Permanente
- Informações não são perdidas com desligamento
- Usada para armazenar a BIOS
- Existe diferentes tipos
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MEMÓRIA ROM
- Memória permanente
- Usado para gravar a BIOS
- Outros programas:
POST – testa a RAM
Setup – Configura equipamento
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Tipos de ROM
a) PROM (Programmable Read-Only Memory )
- É produzida apagada
- Pode ser gravada só uma vez (programa especial)
b) EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory)
- É a ROM programável e apagável (ultravioleta)
- Podem ser regravadas
- Chip tapado
Ó
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MEMÓRIA ROM
d) EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only
Memory)
- Eletricamente apagável via software- Usada nas BIOS atuais
- Permite atualização da BIOS
Ó
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MEMÓRIA ROM
e) EAPROM (Electrically-Alterable Programmable Read-Only
Memory)
- Mais atual- Tipo de memória EEPROM
- Dados gravados podem ser alterados aos poucos
- Permite gravação parcial
Ó
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MEMÓRIA CACHE
- É um tipo de memória principal (RAM)
- Utilizada para minimizar o problema de velocidade
acesso a memória pelo processador
- Função:
aumentar o desempenho do computador
aumentar o tempo de vida do HD
Ó
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MEMÓRIA CACHE
Tipos de cache
a) Incorporada
- Muito mais rápida que a RAM
b) Via software
- Aumenta o desempenho do acesso ao disco,guardando as informações mais acessadas na
memória
ÓR C C
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MEMÓRIA CACHE
Níveis de cache
- São vários níveis
- Maior proximidade processador - mais rápida
a) Cache primária
- Nível 1 (L1) – Junto ao processador- Muito pequena (9 a 64 Kbytes)
MEMÓRIA CACHE
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MEMÓRIA CACHE
b) Cache secundária
- Nível 2 (L2) – Mais lenta
- Entre o processador e RAM
- Maior (1 a 3 Mbytes)
MEMÓRIA SECUNDÁRIA
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA
- Situadas fora da placa mãe
- São dispositivos de armazenamento
- Não volátil
- Grande quantidade de dados
- Exemplos: HD, CD, DVD, Pen drive, etc
Di í id ( )
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Disco rígido ( )
- Conhecido por HD
- Permanente
- Grande quantidade de dados
- Capacidade de 10 a 2000 GB
- São discos em pilhas (pratos) ( )
- Giram de 3600 a 7200 rpm- Armazenamento magnético
Disco rígido
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Disco rígido
- Dados organizados em trilhas e setores ( )
- Formatação: espécie de mapeamento
- O controlador define onde será gravado
- Capacidade: Tecnologia e espessura
- Cabeça apresenta 2 dispositivos: gravação e leitura
- Gravação semelhante a um eletroímã- HD antigos 5 MB
Disco rígido
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Disco rígido
- Apresenta diferença
de tamanho quanto
informado e o
reconhecido pelo SO
CD DVD e Blue ray ( )
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CD, DVD e Blue ray ( )
- Dispositivos de armazenamento
- Graváveis e regraváveis
- Capacidade:
CD – 700 MB (maioria)
DVD – 4,7 ou 8,5 GB
Blue ray – 25 ou 50 GB
Pen drive e cartão de memória ( )
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Pen drive e cartão de memória ( )
- Armazenamento secundário
- Memória flash
- Gravamento elétrico (EAPROM)
- Usa porta USB
- Gravação rápida
- Capacidade pen drive (512 KB a 64 GB)- Capacidade cartão (250 KB a 8 GB)
Disquete e Zip Drive ( )
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Disquete e Zip Drive ( )
- Armazenamento secundário
- Único mídia removível magnética
- Usual disquete 3,5” (1,44 MB) - Zip drive 4” (100 MB)
- Estrutura semelhante ao HD
DRIVES ( )
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DRIVES ( )
- Para disquete
- Para Zip drive
- Para CD
- Para DVD
- Para Blue ray
DISPOSITIVOS E/S
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DISPOSITIVOS E/S
- Dispositivos de entrada e saída (E/S)
- São equipamentos utilizados como portadores das
informações
- Conhecidos como periféricos
- Interfaces: Teclado
Vídeo
DISPOSITIVOS E/S
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DISPOSITIVOS E/S
- Podem armazenar, ler, transmitir e receber dados
- São classificados em:
apenas de entrada
apenas de saída
de entrada e saída
Apenas de entrada
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Apenas de entrada
- Teclado
- Mouse
- Microfone
- Scanner
- Câmera vídeo
- Drive de CD, DVD e blue ray (que não permitemgravar)
Apenas de saída
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Apenas de saída
- Monitor
- Impressora
- Alto falante
Entrada e saída
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Entrada e saída
- Disco rígido
- Drive de disquete
- Drive de CD, DVD e blue ray (que permitem gravar)- Portas USB
- Placa de rede (ethernet e wireless)
- Placa Bluetooth
PLACAS ADICIONAIS ou de EXPANSÃO
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PLACAS ADICIONAIS ou de EXPANSÃO
- São conectadas a placa mãe
Placa de vídeo ( )
- Envia sinais ao monitor
- Computadores de menor custo são integradas- Possui memória (não compartilham a RAM)
- Mais aprimoradas podem ter um processador
PLACAS ADICIONAIS ou de EXPANSÃO
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Placa de som ( )
- Para áudio
Placa de rede ( )
- Conexão a internet
FONTE DE ALIMENTAÇÃO ( )
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Ç ( )
- Recebe a energia da rede elétrica
- Converte em tensões contínuas necessárias ao
funcionamento de todos os componentes do
computador
- Potências de 300 a 500 watts
PORTAS DE COMUNICAÇÃO ( )
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Ç ( )
- Responsáveis pela entrada e saída de dados
- Tipos:
Serial ou RS 232 (projetor)
Paralela (impressora?)
USB
PS/2 (mouses, teclados)
De rede
Áudio
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Figura 1 – Gabinete.
1- Soquete processador2 e 8- Chipset3- Soquetes RAM4- Conector alimentação
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Figura 2 – Placa mãe.
5- Conector cabo drive disquete6- Conector IDE/ATA7- Chip memória ROM
9- Controladora E/S10- Conector porta serial11- Conector joystick12- Conector receptor infravermelho13- Conectores do gabinete14- Conector dispositivo SMBus15- Conector porta USB
16- Chip monitoramento hardware17- Conectores serial ATA18- Chip controlador ATA (SATA)20- Slots PCI21- Conector áudio modem22- Chip controlador IEEE23- Conector porta IEEE25- Chip áudio26- Conectores áudio CD27- Conector áudio gabibete28 e 30- Chips de rede32- Conectores externos33- Gerador de clock36- Bateria
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Figura 3 – Processador.
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Figura 4 – BIOS.
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Figura 5 – Slots .
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Figura 6 – Esquema de barramento.
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Figura 7 – Memória RAM (SDR, DDR, DDR2).
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Figura 8 – Disco rígido.
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Figura 9 – Partes do disco rígido.
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Figura 10 – Esquema de armazenagem dos dados no HD.
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Figura 11 – DVD.
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Figura 12a – Pen drive e cartão de memória.
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Figura 12b – Cartão de memória.
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Figura 13a – Disquete 1,44”.
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Figura 13b – Zip drive.
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Figura 14 – Drives utilizados em computadores.
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Figura 15 – Placa de vídeo.
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Figura 16 – Placa de áudio.
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Figura 17 – Placa de rede.
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Figura 18 – Fonte do computador.
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Figura 19 – Portas de comunicação.