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CAPÍTULO 4: PERIFÉRICOS

Introdução A palavra "periférico" é usada para se referir a qualquer dispositivo externo conectado a um computador. Neste contexto, o computador consiste da Unidade Central de Processa-mento (CPU), a memória principal e os canais de Entrada e Saída, se houverem. Funcional-mente, os periféricos podem ser divididos em duas categorias. A primeira categoria contém os dispositivos que realizam as operações de entrada e saída do computador. Tais dispositivos são os teclados, impressoras, terminais de vídeo, etc. A segunda categoria contem os disposi-tivos usados para armazenamento secundário de dados (memória de massa ou secundária).

Como a informação entra no equipamento Os dispositivos de entrada convertem dados e informação em sinais elétricos que o computador pode utilizar, armazenar e processar. São divididos em manuais e automáticos. Os principais tipos estão na tabela da figura 1. Dispositivos de Entrada Manual Para poder inserir dados, de forma manual, no sistema, é preciso um dispositivo de conversão entre uma ação humana e o computador. Portanto, o que caracteriza um equipa-mento de entrada manual é justamente a necessidade da intervenção direta e continuada de pessoas para que os dados sejam gerados. O dispositivo converte ações de uma pessoa em si-nais inteligíveis pelo sistema. São chamados manuais porque, exceto nos de reconhecimento de voz, a ação do usuário é realizada manualmente. O teclado

O teclado é o meio mais comum e o padrão para entrada de dados. Porém é lento; uma exímia datilógrafa insere no máximo 90 palavras por minuto, ou seja, menos de 8 CPS - Ca-racteres por Segundo, muito pouco comparado com 20 CPS que uma pessoa normal consegue ler. Outro problema é que os teclados são inconvenientes para inserir dados gráficos e movi-mentar o cursor na tela. Para contornar esses inconvenientes foram desenvolvidos outros dis-positivos de entrada manuais não tão lentos e mais apropriados para gráficos e movimentos.

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teclado ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

TIPOS DE DISPOSITIVOS DE ENTRADA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- MANUAIS: Teclado Digitalizador: mesa digitalizadora ou mesa gráfica, digitalizador de imagem ou dispositivo de varredura manual Telas ou superfícies sensíveis ao toque Canetas luminosas ou eletrônicas Alavanca, bastão e/ou botão de controle - joystick, paddle Mouse ou dispositivo para apontar e posicionar Reconhecimento de voz AUTOMÁTICOS: Dispositivos de Entrada/Saída: Unidade de Disco Unidade de Fita Modem - Modulador/Demodulador Dispositivos de Varredura Ótica - Scanners: Leitora de caractere ótico impresso com tinta magnética - MICR Leitora de caractere ótico - OCR Leitora de código de barras Leitora de cartão perfurado Leitora de fita perfurada Sensores ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Fig. 1 - Tipos de Dispositivos de Entrada Digitalizadores

Para entrada de dados na forma gráfica e imagens em geral são utilizados os digitali-zadores com interface para linguagens ou programas gráficos. Podem ser divididos em dois tipos: as mesas digitalizadoras ou mesas gráficas e o digitalizador de imagem ou dispositivo de varredura manual. Mesas Digitalizadoras ou Mesas Gráficas: Dispositivos para criar e manipular ima-gens; possuem uma rede de fios embutidos na sua superfície. A interseção desses fios corres-ponde aos pontos elementares - pixels - da tela ou monitor de vídeo. Quando se percorre a su-

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perfície da mesa com uma caneta especial, conectada à mesa, a posição dos pontos de interse-ção dos fios percorridos pela caneta é enviada para o computador que coloca um ponto lumi-noso na posição da tela correspondente. A imagem ou desenho criado sobre a mesa é digitali-zado. Digitalizador de Imagem ou Dispositivo de Varredura Manual: Muito parecido com os anteriores mas, em vez de uma caneta, usa uma lente ou outro objeto para executar a varre-dura manual de um desenho. O processo de varredura da imagem é de uma linha por vez e, além dos pontos, identifica o nível do brilho das linhas; dessa maneira, digitaliza a imagem armazenando todos os pontos pelo seu nível de brilho, transparência ou opacidade. Essa ima-gem digitalizada pode então ser manipulada por um programa desenvolvido para trabalhar com imagens desse tipo, que utiliza o processo inverso para gerar na tela a imagem digitaliza-da. Não importa o que foi digitalizado - números, letras, símbolos gráficos, desenhos ou ilus-trações -, os pontos com tinta no papel original estão armazenados de uma forma digital. Peri-féricos relativamente baratos possuem programas capazes de analisar os dados armazenados e reconhecê-los quando o seu conteúdo for formado por caracteres alfanuméricos. Reconhecem caracteres impressos com formas usuais, como os produzidos por máquinas elétricas, impres-sos em revistas ou livros, isto é, o dispositivo é capaz de ler e armazenar o texto como se ti-vesse sido digitado manualmente. Telas ou Superfícies Sensíveis ao Toque

Esses sistemas representam na tela retângulos correspondentes a opções. Estas opções podem estar relacionadas com um menu, funções e operações em geral, ou ainda reproduzi-rem partes do teclado ou outro dispositivo de entrada. Desta maneira basta "tocar" no retângu-lo representado na tela para ter a operação correspondente realizada. Princípio idêntico pode estar presente em outra superfície que não a tela. Um exemplo do uso do dispositivo é o ter-minal de consultas de saldos de bancos. Várias técnicas são usadas para fabricar esses disposi-tivos, como: • Infravermelho - A tela é cercada por pares de célula fotoelétrica e diodo que emitem luz

infravermelha, criando uma rede ou conjunto de retículas invisíveis. Quando a tela é toca-da, a luz emitida e captada por alguns desses pares é interrompida e o sistema calcula qual a posição em que isso ocorreu.

• Pressão - A superfície da tela é coberta por duas camadas de uma material não-visível, se-

paradas por um espaço muito pequeno, e com uma rede de fios também não-visíveis em cada camada. A aplicação de uma pequena pressão na tela provoca o contato entre os fios das duas camadas e fecha o circuito no local da pressão.

• Capacitivas - Mesma lógica das anteriores, mas com sensores de mudança da capacitância

quando e onde a tela é tocada com um dedo ou outro objeto como uma caneta que provo-que a mudança.

Canetas Luminosas ou Eletrônicas

Quando usadas para entrada de dados na forma gráfica, se comporta como um digitali-zador que utiliza a tela do monitor do sistema no lugar de uma mesa digitalizadora. Utiliza os mesmos princípios que as telas sensíveis ao toque, mas funciona com uma caneta que apre-

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senta na ponta um mecanismo sensível à luz, bem mais preciso que o dedo. Portanto, uma combinação de digitalizador com tela sensível ao toque. Alavanca, Bastão e/ou Botão de Controle

Podem ser encontrados com muitas combinações de bastões e de botões, desde botões tipo liga/desliga até os que podem ser girados, como nos paddles, para controlar a posição ho-rizontal ou vertical do cursor na tela. Já o bastão ou alavanca, quando movimentado, gera da-dos analógicos correspondentes às coordenadas X-Y (pontos num plano de duas dimensões). O dispositivo converte esses movimentos em pontos ou linhas de um plano - a tela do sistema. Uma utilização destes dispositivos são os jogos eletrônicos. Esses dispositivos são também úteis para aplicações mais técnicas como geração de imagens e controle do cursor em geral e vários sistemas de CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) in-corporam dispositivos deste tipo. Mouse ou Dispositivo para Apontar e Posicionar

Construído com um tamanho para caber na palma da mão, aproximadamente o de um maço de cigarros, contém uma esfera na sua base, exceto nos óticos, que rola sobre uma su-perfície onde é apoiado. Seus movimentos controlam a posição do cursor na tela. Deslocando o mouse, o cursor se desloca na mesma direção na tela e uma tecla na parte superior do mouse quando pressionada, indica que a posição desejada está assinalada. A utilidade do mouse está associada com o software que o utiliza, podendo criar nova e avançada interface com o usuá-rio, como no Macintosh, eliminando operações com as teclas para acionar comandos e movi-mentar cursor.

mouse

Sistemas de Reconhecimento de Voz

A voz humana, ou qualquer outro som, é uma onda mecânica - uma vibração que se propaga mecanicamente no meio (no caso, o ar). Esta onda é facilmente transformada em si-nais elétricos por um processo denominado piezoeléctrico - eletricidade obtida de um cristal sob pressão. O sinal elétrico pode ser digitalizado, isto é, transformado em sinais digitais - o mesmo processo utilizado nos discos digitais de leitura ótica por raios laser. Estando na forma digital, o som pode ser armazenado na memória principal, num disco magnético, ou outro meio de armazenamento. A saída da informação via voz pode ser realizada de duas maneiras distintas. Pela co-dificação da voz, os dispositivos simplesmente produzem palavras ou frases pré-gravadas por pessoas. Já, pela sintetização da voz, realizam a mesma tarefa através de fonemas gerados sem o auxílio da pré-gravação.

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Dispositivos de Entradas de Dados Automáticos Esses dispositivos permitem utilizar meios onde os dados já foram previamente colo-cados e têm a capacidade de convertê-los em dados inteligíveis pelo sistema de forma auto-mática. Os tradicionais são:

• Leitora de cartão perfurado • Leitora de fita perfurada • Unidade de fita magnética • Unidade de disco

Os dispositivos acima serão estudados na parte sobre memórias secundárias. Moder-namente, com a evolução das comunicações, surgiu o MODEM (MOdulador-DEModulador), um dispositivo de entrada/saída de dados automático. Surgiram ainda dispositivos voltados para os processos de automação, a saber: ⇒ Dispositivos de Varredura Ótica - Scanners:

• Leitora de caractere ótico impresso com tinta magnética - MICR, • Leitora de caractere ótico - OCR, • Leitora de códigos de barras;

⇒ Sensores. OCR - Optical Character Recognition

Para automação de escritório surgiram os dispositivos que utilizam a técnica de reco-nhecimento de caracteres óticos (OCR - Optical Character Recognition). Esses dispositivos permitem a leitura de caracteres de forma e orientação fixas e alguns permitem que os caracte-res a serem reconhecidos sejam programados para poder reconhecer impressos com tipos de letras não pré-programadas. A grande diferença entre o dispositivo de varredura manual já apresentado e a leitora de caractere ótico é que o dispositivo agora varre toda a folha de forma automática, como numa máquina copiadora. Um dispositivo semelhante ao OCR é o fac-símile - um dispositivo de varredura au-tomático que digitaliza a imagem ou informação armazenando-a para processamento ou transmissão. A diferença é que o fac-símile digital não reconhece o que digitalizou, isto é, só realiza a primeira parte do processo OCR que, além de digitalizar, reconhece os caracteres alfanuméricos impressos. Sensores

Para automação industrial, os sensores funcionam como "olhos do sistema" para aqui-sição de dados através da capacidade de codificar um evento físico em dados inteligíveis pelo computador. Os sensores para controle industrial coletam uma seqüência contínua de dados analógicos que alimentam um conversor analógico/digital e que, por sua vez, alimenta o com-putador do sistema de automação industrial. Outros tipos de sensores são as células fotoelétri-

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cas, sensores de pressão, microfones (sensores de som), câmaras de vídeo para reconhecimen-to de imagem. Leitora de código de barras

Para automação comercial, os leitores de código de barras são os dispositivos mais importantes. Os leitores podem ser manuais usando os chamados wands - uma espécie de ca-neta que é passada manualmente sobre o código; são baratos e confiáveis. Podem ser automá-ticos como nos scanners de varredura automática por raios laser. O uso clássico do código de barras é nos supermercados e lojas de departamentos que, nos EUA, têm a grande facilidade de já terem praticamente todos os produtos com o código impresso na embalagem. O padrão americano é o UPC - Universal Product Code, que designa um número formado pelo número do fabricante mais o número de cada um de seus produtos. Esse número único para cada pro-duto é convertido, pelas regras do UPC, num código de barras que é então impresso pelo fa-bricante na embalagem do produto. O custo dessa impressão pelo fabricante é praticamente nulo, uma vez que teria que ser impressa uma embalagem de qualquer forma. Tendo armazenado no computador dados dos produtos que comercializa, como os números do UPC, custo, preço de venda, descrição, quantidade etc., o supermercado pode en-tão conectar o caixa ao seu computador. Esse caixa interligado ao computador é chamado PDV - terminal ponto de venda. O leitor de código de barras (manual ou automático) passa a funcionar como um periférico do PDV, que pode reconhecer o número e, como conseqüência, o produto, sem a necessidade de digitá-lo. O PDV reconhece o número, envia para o compu-tador e recebe de volta o preço do produto. Como a automação pioneira no Brasil foi a bancária, que é uma mistura da comercial com a de escritório, ela também foi a pioneira na utilização de alguns desses dispositivos, co-mo por exemplo nos cheques e na comunicação por modems. Os cheques têm impressos na última linha todas as informações necessárias para processar as transações. Dispositivos mag-néticos de varredura automática lêem esses dados (números do banco, agência, conta corrente e cheque) para processamento posterior. E quando apresentamos o cheque para saque, o caixa passa manualmente o cheque numa leitora e no seu terminal aparecem todos os dados, restan-do portanto digitar o valor para verificar o saldo e completar a transação. O padrão usado para esse código de barras é magnético e chama-se CMC-7 . MICR - Magnetic Ink Character Recognition

Alguns países utilizam um sistema OCR e a maioria utiliza uma leitora de caractere ótico impresso com tinta magnética que, para reconhecer os dados, usa a técnica chamada MICR - Magnetic Ink Character Recognition.

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Como a informação sai do sistema Dispositivos de saída convertem sinais elétricos internamente armazenados no compu-tador em formas úteis externamente. A informação pode sair do sistema nas formas:

• Dados: caracteres alfanuméricos arranjados na forma de dados. • Texto: palavras, números e outros símbolos arranjados na forma de texto. • Imagens: gráficos e figuras. • Som: voz e música. • Digital: formas que outro sistema pode ler.

Alguns dispositivos podem apresentar mais de uma forma de saída; outros são volta-dos para uma única forma. Os principais dispositivos de saída existentes estão na tabela da figura 2. Destes, os dispositivos de entrada/saída já foram abordados e os demais estão dividi-dos em quatro itens: monitores de vídeo, impressoras, traçadores de gráficos e outros. Monitores de Vídeo Economizam tempo e despesa com papel, mas são muito voláteis. Recebem várias de-nominações como: monitor, terminal CRT - Tubo de Raios Catódicos, tela, vídeo, display, terminal de vídeo, etc. São divididos em dois grandes grupos: os que usam tubos, semelhantes a um aparelho de TV e os que utilizam uma tela plana. Em geral, mostram informação im-pressa ou gráfica. A qualidade do que é mostrado na tela é função direta da chamada resolução do moni-tor de vídeo, designada pelos pontos (pixels - picture elements), que podem ser representados na sua superfície e dependem do monitor e dos circuitos internos que vão gerar a imagem com uma determinada resolução. Uma resolução de 640 x 200 significa 640 pixels por linha e 200 linhas na tela resultando em 128.000 pixels. Alguns sistemas apresentam texto com uma resolução e gráficos com outra e permi-tem o uso de mais de uma resolução. O padrão de apresentação de textos é 80 colunas por 24 ou 25 linhas, a não ser nos micros menores. Existem ainda três variações: alguns portáteis com menos de 24 linhas, monitores especiais que mostram uma página inteira (66 linhas) e dispositivos que ampliam a largura para 132 ou mais colunas. Para gerar texto na tela, recorre-se a duas técnicas básicas. Na chamada bit map um setor da memória é reservado para o vídeo e armazena os caracteres e/ou imagens que são ge-radas ponto a ponto, ou na chamada character map que utiliza um conjunto de caracteres e símbolos armazenados em ROM. Naturalmente a última é mais rápida e prática mas tem a limitação de só representar imagens usando um conjunto restrito de símbolos armazenados. Pode-se dividir os monitores de vídeo em três grupos: televisores, vídeos monocromá-ticos (não gráficos e gráficos) e vídeos coloridos (composto ou RGB). Os televisores comuns e os CRTs de baixa qualidade tornam a leitura muito cansativa. A grande maioria dos monito-res de vídeo dos computadores atuais é baseada em tubos de raios catódicos (CRTs), e usam a técnica de rastreamento e varredura de feixe de elétrons para produzirem imagens na tela do vídeo.

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Monitor Monocromático

Um CRT monocromático é basicamente um tubo de vidro selado com três elementos principais: um canhão de elétrons que envia um feixe de elétrons de alta velocidade (raio ca-tódico) através da tela do tubo; um sistema de deflexão ou yoke, que focaliza a faixa em um ponto particular da tela num dado momento; e uma tela quase plana recoberta com fósforo, que cintila por uma fração de segundo, quando atingida pelo feixe de elétrons. Os elétrons são acelerados num dispositivo especial (canhão de elétrons), que dispara fluxos de elétrons hori-zontais. O sistema de deflexão é composto por placas que criam campos magnéticos e, em função da intensidade deste campo, o feixe de elétrons é reorientado numa certa direção. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PRINCIPAIS DISPOSITIVOS DE SAÍDA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- DISPOSITIVOS DE ENTRADA/SAÍDA: Modem Unidade de Disco Unidade de Fita DISPOSITIVOS DE SAÍDA TEMPORÁRIO/VOLÁTIL: Monitores de vídeo: Tubo Tela plana DISPOSITIVOS DE SAÍDA PERMANENTE: Impressoras: De impacto: Matricial ou serial Margarida Linear Outras (Não-impacto): Jato de tinta Térmica Eletrostática Laser Ionográfica Traçadores de gráficos, plotters Impressão direta em filme: Microfilme Slide e filme fotográfico Cartão ou fita perfurada (obsoletos) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Fig. 2 - Principais dispositivos de saída do computador.

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Os monitores monocromáticos usam normalmente fósforo verde, mas existem mode-los que geram imagem em âmbar e outras cores além do verde. Para produzir uma determina-da imagem, o monitor usa uma interface chamada controlador de vídeo, que comando a volta-gem do canhão de elétrons (que determina a intensidade do brilho obtido na tela) e sincroniza o sistema de placas defletoras (horizontal e vertical). As informações que serão mostradas são armazenadas na forma de bit map numa área de memória RAM chamada frame buffer. Monitor Colorido

Nos monitores coloridos, ao invés de um canhão, existem três: um para luz vermelha (red), outro para verde (green) e outro para azul (blue). A cobertura do fósforo também é dife-rente, podendo ser iluminada com uma das três cores conforme o feixe de elétrons que a atin-ge. Cores e variações que não as cores puras (vermelho, verde e azul) são criadas variando-se a intensidade de cada um dos raios que atingem um determinado ponto. A principal diferença entre os monitores compostos e os RGB está na forma como os canhões são controlados. Num monitor composto somente um sinal controla os três canhões, e esta é a tecnologia usada nos televisores coloridos comuns. Os monitores RGB (Red-Green-Blue) usam sinais distintos para controlar cada um dos canhões. As intensidades podem ser transmitidas com maior precisão e decodificadas rapidamente, possibilitando imagens mais nítidas que as obtidas com monitores compostos. Telas Planas

As telas planas são fabricadas usando-se três tecnologias básicas: LCD - Liquid Cris-tal Display - cristal líqüido, Eletroluminescência e Gás. Nos LCD a imagem é produzida sem gerar luz, mas através da alteração das condições de absorção e reflexão da luz sobre a tela de cristal líqüido. Sua maior vantagem é o seu peso, tamanho e baixíssimo consumo de energia e, portanto, ideal para os micros portáteis, apesar da eventual dificuldade de leitura em ambiente não iluminado apropriadamente. Os outros dois produzem luz com técnicas avançadas que utilizam pequenos diodos ou bolhas microscópicas de um gás. Os vídeos de gás plasma começam a ficar baratos e disponí-veis em grandes volumes para serem usados pelos computadores portáteis. Impressoras Existem muitos tipos diferentes de impressoras. Além de serem classificadas quanto ao modo de impressão, também o são em função de outras características (vide figura 3). A velocidade da impressora de linha é especificada em LPM - Linhas Por Minuto, uma vez que ela imprime uma linha inteira de cada vez. A impressora serial imprime um ca-ractere por vez (em série); assim, CPS - Caracteres Por Segundo - representa a sua velocidade de impressão. As impressoras matriciais bidirecionais são capazes de imprimir a primeira linha no sentido convencional e a seguinte da direita para a esquerda e assim por diante, aumentando o rendimento por não ter que perder tempo com o deslocamento mecânico do dispositivo im-pressor para o início da linha seguinte.

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A densidade da matriz de pontos indica a qualidade da impressão. Com o recurso de imprimir mais de uma vez o caractere com um pequeno deslocamento com relação à impres-são anterior, permite que se alcance em determinados modelos de matriciais a chamada quali-dade próxima a da carta. As impressoras laser, para pequenos sistemas, já apresentam uma velocidade de 8 pá-ginas por minuto que eqüivale a 600 CPS. Há impressoras de grande porte com capacidade para imprimir 120 páginas por minuto ( 2 páginas por segundo ! ), com opções de impressão em frente e verso e envelopamento automático. As impressoras Ionográficas usam um princípio semelhante às fotocopiadoras para fi-xação do toner ao papel, mas por ionização de um composto de óxido de ferro e carbono sob compressão nas fibras do papel. Traçadores de Gráficos, Plotters

Dispositivos que literalmente desenham, com canetas especiais de diversas cores e/ou espessuras, em papel com dimensões que variam com o modelo, cobrindo desde o tamanho A4 até A0. Os modelos mais sofisticados têm uma precisão muito elevada. Saída Sonora O som ou sinal audível pode ser produzido por computadores de diversas maneiras. A maioria dos micros possui um alto-falante interno para gerar sinais sonoros, principalmente de alerta. De todas as maneiras de produzir sons, a mais fascinante envolve a voz humana, caso do reconhecimento e sintetizador de voz.

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CARACTERÍSTICAS DAS IMPRESSORAS =================================================================== Tipo de interface: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

• Paralela - Centronics ou Dataproducts. • Serial - RS 232C. • Outros - Current Loop, HP-IB, IEEE-488, etc.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Modo de Impressão: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

• Quantidade impressa: ◊ Serial - um caractere por vez: uni ou bidirecional e procura otimizada, qua-

lidade próxima carta, velocidade nominal em CPS e rendimento: 40/90 % ◊ Linear ou de linha - uma linha por vez - LPM. ◊ Uma folha por vez - Páginas Por Minuto - PPM.

• Mecanismo de impressão: ◊ Impacto: serial ou linear. ◊ Não-impacto: jato de tinta, térmica, laser e eletrostática.

• Tipos de caracteres impressos: ◊ Completos: margarida (Daisy-Wheel) - obsoletas, lineares, laser e eletrostá-

tica. ◊ Por matriz de pontos (agulhas) - matricial.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Recursos: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

• Tipos de caracteres: ASCII, maiúscula/minúscula, especial, expandido, comprimi-do, etc.

• Funções e caracteres por linha (80/132, 132/240). • Capacidade gráfica (matriciais) e número de cópias (1a 6) • Impressão a cores: jatos de tinta e matriciais. • Tipo de papel:

◊ formulário contínuo; rolo; largura variável, folha solta. • Alimentação do papel:

◊ velocidade de avanço; tração e/ou fricção. ◊ papel solto/envelopes; alimentação manual ou automática.

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Fig. 3 - Características das Impressoras.

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IMPRESSORAS

MATRICIAIS As agulhas estão no páreo O processo de impressão matricial é uma das maneiras mais antigas de produzir cópias em papel geradas por computadores. Essa tecnologia baseia-se no conceito de que todos os caracteres são formados a partir de uma matriz de pontos - ou seja, a união desses pontos é que vai gerar os caracteres. Nessas máquinas, conhecidas como impressoras de impacto, a cabeça de impressão é a mola-mestra de todo o sistema. Nela, estão posicionadas as agulhas (ou pinos) que são responsáveis pela transferência da tinta do cartucho para o papel. Quanto maior o número de pontos impresso pelas agulhas, melhor será a definição do caractere no documento. Quando lançadas, as matriciais possuíam nove agulhas. Depois, esse número foi ampliado para 24. A nova safra de impressoras de impacto apresenta resolução melhorada e maior velocidade. Dependendo do modelo, operam ao ritmo de 120 a 500 cps (caracteres por segundo). Apesar da alta velocidade, essas máquinas ainda apresentam limitações no que se refere à qualidade de impressão. Elas imprimem cerca de 360 ppp (pontos por polegada) ou dpi (dot per inch), um resultado fraco diante de outras tecnologias, como a laser, que atinge 1200 dpi. Atentos a esses detalhes, muitos fabricantes já incluíram nas matriciais cartuchos de tinta coloridos, para atrair um público mais diversifica-do. A hora certa de imprimir por impacto Atualmente, a principal razão que leva o consumidor de informática a comprar uma impressora matricial é, sem dúvida, a possibilidade de imprimir documentos em multivias, como formulários, notas fiscais e romaneios. Além disso, o próprio preço das máquinas permanece atra-ente, quando comparado com o das impressoras a jato de tinta e a laser. Por essas características, o setor corporativo representa a maior fatia consumidora do mercado de matriciais. Nas empresas, praticamente todas as seções têm pelo menos uma máquina de impacto trabalhando a pleno vapor, emitindo relatórios, listagens ou extensas planilhas. A impressão de etiquetas também consta na lista das aplicações mais executadas pelas matriciais. Embora outras tecnologias permitam a realização dessa tarefa, é nas máquinas de impacto que se encontra o mecanismo de impressão mais adequado: uma roda dentada e pinos asseguram o alinhamento preciso de cada etiqueta quando ela passa sobre o cilindro da impressora. Por último, convém ressaltar que o baixo custo por página ainda é um fator determinante no momento da escolha - um forte atrativo para o bolso do consumidor doméstico. Alguns fabricantes afirmam que imprimir grandes quantidades de texto em matriciais pode custar até dez vezes menos que em uma laser, por exemplo. Mas, se por um lado o ganho de velocidade é uma vantagem considerável nas matriciais, existe a perda de qualidade e de resolução. COMO FUNCIONA O EQUIPAMENTO • O PC envia códigos para a impressora que representam os movimentos a ser realizados pelo carro da máquina. Eles ficam armazenados

na memória (buffer) da própria impressora. Alguns deles têm comandos que informam como deve ser a distribuição dos pontos utiliza-dos para criar os caracteres.

• Em seguida, o processador da impressora calcula a trajetória mais eficiente para o deslocamento da cabeça de impressão (composta de agulhas ou pinos). Ele emite sinais que controlam os movimentos do papel e disparam as agulhas. Com isso, elas atingem a fita entinta-da, imprimindo os pontos. Assim que essa operação é realizada, uma mola transporta a cabeça de impressão de volta para a posição ori-ginal. Isso se repete até que todo o conjunto de pontos forme o caractere desejado.

• Algumas impressoras melhoram a qualidade de impressão, ou criam o efeito de negrito, por exemplo, movimentando a cabeça de im-pressão por uma segunda passada sobre a mesma linha de tipos para imprimir um segundo conjunto de pontos. Desse modo, o documen-to final apresenta melhor definição.

A JATO DE TINTA Qualidade e cor a baixo custo As impressoras a jato de tinta são atualmente as mais populares do mercado. Silenciosas, elas oferecem qualidade de impressão a preço redu-zido. Nos últimos anos, a maioria dos equipamentos que utiliza essa tecnologia passou a oferecer mais um forte atrativo: páginas coloridas. O processo de trabalho dessas máquinas apresenta semelhanças com o do sistema matricial. Assim como as impressoras de impacto, as jato de tinta utilizam cabeças de impressão que percorrem toda a extensão da página, colocando uma linha de dados completa a cada passo. Nas duas tecnologias, a cabeça de impressão preenche uma matriz de pontos que representa caracteres e gráficos. A diferença é que, em vez de pinos batendo sobre uma fita entintada, a cabeça das impressoras a jato de tinta possui pequenos orifícios através dos quais a tinta é lançada sobre o papel. Sua resolução costuma variar de 180 a 720 pontos por polegada (dpi). As máquinas a jato de tinta têm, entretanto, o seu calcanhar-de-aquiles: a velocidade. Elas geram em média 100 a 200 caracteres por segundo ou 1 a 3 páginas por minuto. Com a evolução da tecnologia, já é possível encontrar no mercado modelos mais rápidos. Existem dois sistemas de impressão adotados nessa categoria de máquinas: o térmico e o mecânico. O primeiro, o jato de bolha (bubble jet, em inglês), é empregado por grande parte dos fabricantes, entre os quais a HP e a Ca-non. Conhecida como piezoelétrica, a tecnologia mecânica é usada nas máquinas da Epson. DE BOLHA EM BOLHA 1. O processador da impressora recebe dados do computador e os transforma em impulsos elétricos, que são enviados para a cabeça de

impressão e para o motor que movimenta a cabeça lateralmente ao longo do papel. 2. Um cartucho de tinta posicionado sobre a cabeça de impressão recebe esses impulsos por meio de resistores, que aquecem a tinta for-

mando bolhas. 3. Essas bolhas se expandem empurrando a tinta, que é expelida através de pequenos orifícios em direção ao papel. A cabeça de impressão

dos cartuchos monocromáticos possui 48 pequenos orifícios menores que um fio de cabelo e a dos coloridos, três grupos de dezesseis cavidades.

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4. A tinta atinge o papel formando um pequeno ponto. A combinação desses pontos gera a imagem ou os caracteres a ser impressos na página.

Nota: o processo mecânico envolve o uso de um cristal (chamado piezoelétrico) sensível ao impulso elétrico. Quando submetido a uma ten-são, esse elemento se deforma provocando uma pressão interna e o disparo da tinta. A LASER Documentos escritos com luz As impressoras a laser se tornaram muito populares nos últimos anos. Usadas, antes, apenas em grandes corporações, elas hoje estão tam-bém na mesa do usuário comum. Graças à expressiva redução de seus preços, essas máquinas oferecem uma combinação de qualidade de impressão e custo que praticamente varreu as impressoras matriciais dos escritórios. Baseados numa tecnologia de impressão sem impacto que lhes confere baixo nível de ruído, esses periféricos podem ser utilizados em qualquer tipo de ambiente. Seu processo de impressão é idêntico ao utilizado em fotocopiadoras do Xerox. A diferença entre elas é que na impressora a imagem é criada antes da impressão e, na fotocopiadora, a página é escaneada por um feixe luz branca. No mais, os processos são bastante similares. MUITO CALOR E ELETRICIDADE 1. O processador da impressora recebe os dados do micro e os decodifica para gerar a imagem que será impressa. 2. No módulo de impressão, um conjunto de espelhos móveis e lentes redireciona o raio de luz para um cilindro que se move continuamente. A combinação do movimento do cilindro com o ligar e desligar do raio de luz gera diversos pontos numa mesma linha. 3. Enquanto o cilindro gira, o papel se movimenta e passa ao lado de um polarizador- um fio eletrificado que transfere uma carga elétrica estática para o papel. 4. Os pontos de luz que atingem o cilindro são polarizados por uma carga elétrica idêntica à do papel. Cada carga marca um ponto que será impresso em preto. 5. Entre o ponto em que o cilindro foi polarizado e seu contato com o papel, existe uma bandeja de toner, um pó plástico que tem carga in-versa à do cilindro, o que faz com que suas partículas se unam com os pontos eletrificados do cilindro. 6. Em seguida, o cilindro encontra o papel. Embora as cargas elétricas dos dois sejam iguais, a do papel é maior. Assim, este absorve o toner do cilindro. 7. Ao girar, o cilindro passa por um fio carregado negativamente, que restaura toda a sua superfície à condição original, permitindo o reinicio do processo. 8. O papel e o toner passam pela unidade de fusão, que os aquece e fixa o toner definitivamente no documento. TÉRMICAS Com padrão de fotografia As impressoras baseadas na tecnologia dye sublimation foram concebidas para atender a um mercado profissional voltado mais para a quali-dade do produto do que para o custo da cópia produzida. Seu processo de trabalho requer papéis e rolos de tintas especiais, que elevam bas-tante o custo de cada página impressa (cerca de 12 dólares). Por isso, a participação dessas impressoras no mercado é bem restrita, limitada apenas a aplicações que demandam alta qualidade gráfica. No processo de impressão, os corantes são depositados no papel na forma de tons contínuos (veja o quadro abaixo), o que dá ao usuário a sensação de ver suas imagens como se fossem uma cópia gerada fotograficamente. Atualmente, mesmo nos mercados mais profissionais, essas máquinas térmicas vêm enfrentando forte concorrência das impressoras a laser coloridas. Além de cara, a impressão térmica é lenta: para a geração da imagem, o papel tem de passar de três a quatro vezes pelo rolo de filme. Além disso, o mecanismo de tracionamento do papel precisa ser bastante sofisticado para evitar que o papel oscile durante a impres-são, produzindo o que os técnicos chamam de falta de registro entre as cores. IMPRESSÃO A TODO O VAPOR A impressão com a tecnologia de dye sublimation fica a meio caminho entre a tecnologia de transferência térmica e a fotografia. Ela produz tons contínuos elegantes e imprime com qualidade fotográfica. A sublimação (sublimation) é o termo científico dado à conversão de um sólido para um gás sem passar por uma fase líquida. O gelo seco usado nas geladeiras de sorveterias, é talvez o mais conhecido dos exem-plos de uma substância que entra em sublimação. Num processo de impressão desse tipo, os agentes coloridos estão num rolo de transferên-cia - um filme de plástico que contém painéis consecutivos de corantes (dye) nas cores secundárias (ciano, magenta, amarelo e preto). O rolo de transferência passa junto à cabeça térmica, que contém milhares de elementos de aquecimento. Como os corantes estão quentes o suficien-te para evaporar, eles se espalham sobre a superfície do papel. O processo requer um papel especial, próprio para absorver os vapores dos corantes. Cada elemento de aquecimento da cabeça de impressão produz 256 temperaturas diferentes. Quanto mais alta a temperatura, mais corante é transferido do rolo para o papel. Assim, controlando a quantidade de corante que é vaporizado, a impressora define a intensidade do ponto resultante no papel e produz imagens em tom contínuo.

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MEMÓRIAS SECUNDÁRIAS (OU AUXILIARES)

Introdução Memórias semicondutoras, usadas para implementação de Memória Principal de com-putadores, permitem armazenamento de até alguns milhares de Kilobytes. A capacidade pode ser aumentada ligando diversos circuitos integrados em paralelo. Em qualquer sistema digital com alguma sofisticação, capacidades de armazenamento da ordem de milhares de Megabytes são muitas vezes necessárias. Obter e usar eficientemente capacidades desta ordem com me-mórias semicondutoras, embora não seja impossível, em geral é inconveniente. Hierarquia de memória quanto ao tempo de acesso Geralmente, porém, estes sistemas digitais de grande porte não requerem acesso rápi-do a toda informação armazenada na memória. O termo acesso rápido é usado para indicar tempos de acesso de dezenas de nanosegundos a dezenas de microsegundos. É aceitável que o tempo de acesso de uma memória de massa seja de dezenas de milisegundos a dezenas de se-gundos e até de minutos. A memória auxiliar também é chamada de secundária, externa ou de massa. Dados e informações necessários imediatamente são mantidos em memória de tempo de acesso curto (memória principal). À medida que estes dados e informações são usados e não são mais necessários, nova informação é transferida da memória de tempo de acesso lon-go (memória de massa) para posições da memória de tempo de acesso curto (memória princi-pal), previamente ocupadas pela informação descartável. -------------------------------------------------------------------------------- | TIPOS DE MEMÓRIA QUANTO AO TEMPO DE ACESSO | -------------------------------------------------------------------------------- | Memória Principal: 100's/10's nanosegundos (10-9 s) | -------------------------------------------------------------------------------- | Memória de Massa : | | Disco magnético: 10's milisegundos (10-3 s) | | Fita magnética: segundos | -------------------------------------------------------------------------------- Fig. 5.1 - Tipos de memória quanto ao tempo de acesso. Meios comercialmente disponíveis de promover armazenamento de massa com tem-pos de acesso longos incluem fita magnética em rolos, cassetes e cartuchos de fita magnética e discos magnéticos. Cada um destes meios é composto por uma fina camada de material magnético depositado sobre um meio de suporte. Os bits são armazenados pela magnetização de pequenas regiões no meio magnetizável em uma direção para representar um 0 lógico e na outra direção para 1 lógico. Os grandes méritos deste armazenamento de massa são que bara-teia substancialmente o custo por bit de memória e oferece uma memória não volátil.

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Os mecanismos de acesso (gravação e/ou leitura) da memória de massa podem ser se-qüenciais ou de acesso direto. As memórias de acesso seqüencial são as que utilizam cartão perfurado, fita de papel perfurada e fita magnética. Todas as demais, na maioria discos, são memórias auxiliares de acesso direto.

TIPOS DE MEMÓRIA AUXILIAR --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Tecnologia/Tipos | Características --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Papel Perfurado: | Cartão | Cartão perfurado, ultrapassado. Fita | Fita de papel perfurada, ainda utilizada em alguns equipamentos industriais e telex. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Magnética: | Discos: | Discos magnéticos Flexível | Disquete, disco flexível, floppy disk, camada magnética sobre plástico. Baixo custo, baixa durabilidade, confiabilidade moderada Rígido | Disco rígido: camada magnética sobre metal Winchester | Disco rígido selado (fixo) Removível | Disco rígido removível, um ou vários discos montados, disk pack Cartucho | Disco rígido selado em cartucho removível Fitas: | Carretel | Fita magnética. Baixo custo. Uso: backup Cartucho | Fita usada para backup de winchester usadas para micros e mainfra-mes --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Ótica: | Disco ótico, disco compacto, CD (compact-disc). Alcançam grande densidade de gravação, não se desgastam. Pode ser ROM ou R/W. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Fig. 5.2 - Tipos de Memória auxiliar, externa ou de massa. ----------------------------------------------------------- | Memórias quanto ao mecanismo de acesso | |--------------------------------------------------------- | | Memória de acesso seqüencial: | | Cartão perfurado, fita de papel | | perfurada, fita magnética | | Memória de acesso direto: | | Discos em geral | ----------------------------------------------------------- Fig. 5.3 - Tipos de Memória quanto ao mecanismo de acesso.

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Memórias de acesso seqüencial Fita Magnética A fita relativamente estreita move-se na direção de seu comprimento através do entre-ferro da cabeça de leitura/escrita. Para escrever na fita, usamos uma corrente elétrica que per-corre a bobina em uma direção ou em outra, magnetizando o recobrimento magnético da fita em uma ou outra direção. Com o movimento da fita em frente à cabeça, os bits são armazena-dos na fita adjacentes uns aos outros ao longo do comprimento da fita. Para ler a fita fazemos com que ela passe em frente à cabeça. A cada mudança na magnetização da fita, uma tensão elétrica é induzida na bobina da cabeça, cuja polaridade depende da direção da mudança de magnetização. O mecanismo de armazenamento em disco magnético é o mesmo do armaze-namento em fita. A diferença é que na fita a camada de material magnético é suportada por uma fita plástica longa e muito flexível, ao passo que no disco o meio de suporte é um disco rígido ou pouco flexível (o chamado disco floppy), cuja geometria é semelhante a de um disco fonográfico.

Unidade de fita magnética

Para escrever os bits com a densidade apropriada e para assegurar que a saída durante a leitura seja de nível apropriado, a leitura e a escrita devem ser feitas somente quando a fita estiver se movendo com a velocidade apropriada. É duvidoso que desejemos ou possamos ler ou escrever uma fita completa de uma só vez. Geralmente a leitura e a escrita são feitas sobre pequenas porções da fita de tempos em tempos e, quando isto ocorre, é necessário acelerar e desacelerar a fita. Devemos evitar a leitura e a escrita durante estes intervalos em que a fita não está se movendo com a velocidade apropriada. Assim, a informação é armazenada na fita em blocos de tamanho conveniente separados por espaços usados para aceleração e desacele-ração. Memórias de acesso direto Discos Magnéticos Em memórias de discos magnéticos a informação é armazenada em trilhas concêntri-cas em um disco semelhante ao disco fonográfico. Enquanto no disco fonográfico a trilha é em espiral de fora para dentro, havendo, na realidade, somente uma trilha longa, no disco magnético cada trilha é um círculo fechado separado dos outros. Como na memória de fita, a informação é lida e escrita por uma cabeça de leitura/escrita. Por causa da geometria circular do disco, ele pode ser mantido girando constantemente mesmo quando não se processa leitura ou escrita. A perda de tempo e espaço associada com a aceleração e desaceleração é evitada. Existe, comercialmente, uma grande variedade de memórias de disco. Há unidades com diferentes números de discos e, enquanto algumas escrevem e lêem em apenas uma das superfícies, outras usam os dois lados do disco. O número total de superfícies de escrita pode

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chegar a 24. Quando uma só cabeça de leitura/escrita é usada, a unidade deve conter um me-canismo para mover a cabeça de uma trilha para a outra. As trilhas estão separadas, tipica-mente, por 0,25 mm e sua largura vai de 0,09 a 0,12 mm. A rotação do disco causa a presença de uma fina camada de ar que gira junto com o disco devido ao atrito viscoso entre o disco e o ar. O formato da cabeça é tal que esta camada de ar mantém a cabeça separada do disco al-guns décimos de mícron, esta separação evita o desgaste do disco e da cabeça. Outras unida-des possuem diversas cabeças de leitura/escrita para diminuir o tempo perdido no movimento da cabeça. Para acessar uma determinada parte da superfície do disco é necessário, em primeiro lugar, mover a cabeça para a trilha apropriada. O tempo requerido para esta operação é cha-mado tempo de busca. Após isto há um tempo de latência até que a parte apropriada da trilha chegue à cabeça. O tempo de acesso é a soma do tempo de busca e do tempo de latência. O Disco Flexível A memória de massa com disco magnético possui a característica de, até certo ponto, ser uma memória de acesso aleatório. Em uma memória de fita, se estivermos em uma extre-midade da fita e desejarmos acesso à outra extremidade, devemos reenrolar a fita. Em uma memória de disco, se estivermos na trilha mais externa, podemos mover a cabeça diretamente para a trilha mais interna, sem parar nas trilhas intermediárias, que podem ser centenas. As-sim, os tempos de acesso do disco são medidos em dezenas de milisegundos, ao passo que na fita se estendem a segundos. As unidades que descrevemos, todavia, são dispositivos mecâni-cos sofisticados que, além de caros, são construídos com tolerâncias extremamente pequenas. Os discos giram a alta velocidade e devem ser muito rígidos para manter o pequeno intervalo de ar entre o disco e a cabeça. Para satisfazer a necessidade de uma memória de disco mais barata, muitos fabricantes produzem um tipo de memória de disco conhecido como sistema de armazenamento de disco flexível. No sistema de disco flexível, o disco e a cabeça fazem contato como a fita e a cabeça em um sistema de fita. Conseqüentemente, o disco não precisa ser rígido e pode, inclusive, ser suficientemente fino para tornar-se ligeiramente flexível. Os discos flexíveis (floppies) mais usados em microcomputadores são de 3½", cuja capacidade é de 730 KBytes para baixa den-sidade (DD = Double Density) e de 1,44 MBytes para alta densidade (HD = High Density). Os discos de 5¼" , mais antigos, tinham capacidade de 360 KB(baixa) e 1,2 MB(alta). 3½" 5¼" Para permitir um manuseio conveniente e para proteger os discos da poeira, de arra-nhões etc., eles são permanentemente selados em uma capa plástica chamada cartucho, de modo que o conjunto se parece com um disco fonográfico selado em sua capa. No disco de 3½" esta capa é de plástico duro e a mídia magnética fica protegida por uma capa de metal que é aberta por um mecanismo no interior do drive quando o disco é acessado. O disco gira dentro do cartucho. O interior do cartucho é fabricado com material que minimiza o atrito com o disco e o limpa.

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Disco Rígido

O Hard Disk (HD), ou simplesmente Disco Rígido, é um sistema de armazenamento de alta capacidade que, ao contrário da memória RAM, não perde seus dados quando desligamos o micro, sendo por isso destinado ao armazenamento de arquivos e programas.

Apesar de também ser uma mídia magnética, um HD é muito diferente de um disquete comum, sendo composto por vários discos empilhados que ficam dentro de uma caixa lacrada, pois, como os discos giram a uma velocidade muito alta, qualquer partícula de poeira entre os discos e a cabeça de leitura causaria uma colisão que poderia danificar gravemente o equipa-mento.

Sem dúvida, o disco rígido foi um dos componentes que mais evoluiu na história da computação. O primeiro disco rígido foi construído pela IBM em 1957, e era formado por na-da menos que 50 discos de 24 polegadas de diâmetro, com uma capacidade total de 5 Me-gabytes, incrível para a época. FUNCIONAMENTO DO DISCO RÍGIDO

Dentro do disco rígido, os dados são gravados em discos magnéticos, chamados em In-glês de “Platters”. Estes discos são compostos de duas camadas.

A primeira é chamada de substrato, e nada mais é do que um disco metálico, geralmente feito de ligas de alumínio. A fim de permitir o armazenamento de dados, este disco é recober-to por uma segunda camada, agora de material magnético. Os discos são montados em um eixo, que por sua vez gira graças a um motor especial.

Para ler e gravar dados no disco, usamos cabeças de leitura eletromagnéticas (“heads” em Inglês) que são presas a um braço móvel (“arm”), o que permite o seu acesso a todo o disco. Um dispositivo especial, chamado de atuador, ou “actuator”, coordena o movimento das cabeças de leitura.

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O tamanho dos discos magnéticos determina o tamanho físico do disco rígido. Atual-mente, o tamanho de disco rígido mais comum é 3,5 polegadas. Encontramos também discos de 2,5 polegadas, destinados a notebooks devido ao seu tamanho reduzido e baixo consumo de energia.

TRILHAS, SETORES E CILINDROS

Para organizar o processo de gravação e leitura dos dados gravados no disco rígido, a superfície dos discos é dividida em trilhas e setores. As trilhas são círculos concêntricos, que começam no final do disco e vão se tornando menores conforme se aproximam do centro. Ca-da trilha recebe um número, que permite sua fácil localização. A trilha mais externa recebe o número 0 e as seguintes recebem os números 1, 2, 3, e assim por diante. Para facilitar ainda mais o acesso aos dados, as trilhas se dividem em setores, que são pequenos pedaços onde são armazenados os dados, sendo que cada setor guarda 512 bytes de informações. Um disco rígi-do atual possui entre 150 ou 300 setores em cada trilha (o número varia de acordo com a mar-ca e modelo), possuindo em torno ou 3000 trilhas.

Para definir o limite entre uma trilha e outra, assim como onde termina um setor e onde começa o próximo, são usadas marcas de endereçamento, pequenas marcas com um sinal magnético que orientam a cabeça de leitura, permitindo à controladora do disco localizar os dados desejados.

Além das trilhas e setores, temos também as faces de disco. Um HD é formado interna-mente por vários discos empilhados, sendo o mais comum atualmente o uso de 2 ou 3 discos. Assim como num disquete, podemos usar os dois lados do disco para gravar dados, cada lado passa então a ser chamado de face. Em um disco rígido com 2 discos por exemplo, temos 4 faces. Como uma face é isolada da outra, temos num disco rígido várias cabeças de leitura, uma para cada face.

Apesar de possuirmos várias cabeças de leitura num disco rígido, elas não se movimen-tam independentemente, pois são todas presas à mesma peça metálica, chamada braço de lei-tura. O braço de leitura é uma peça triangular, geralmente feita de alumínio, que pode se mo-ver horizontalmente.

Para acessar um dado contido na trilha 982 da face de disco 3 por exemplo, a controla-dora do disco ativa a cabeça de leitura responsável pelo disco 3 e a seguir ordena ao braço de leitura que se dirija à trilha correspondente. Não é possível que uma cabeça de leitura esteja

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na trilha 982, ao mesmo tempo que outra esteja na trilha 5631 por exemplo, justamente por seus movimentos não serem independentes.

Apesar de um disco rígido possuir várias cabeças de lei-tura, elas não possuem movi-mento independente já que es-tão pressas ao mesmo braço de leitura.

Este é o motivo da divisão dos discos também em cilin-dros.

Já que todas as cabeças de leitura sempre estarão na mesma trilha de seus respectivos discos, deixamos de chamá-las de trilhas e passamos a usar o termo cilindro. Um cilindro na-da mais é do que o conjunto de trilhas com o mesmo número nos vários discos. Por exemplo, o cilindro 1 é formado pela trilha 1 de cada face de disco, o cilindro 2 é formado pela trilha 2 de cada face, e assim por diante. Em essência, quando falamos em trilhas e cilindros, estamos usando nomes diferentes para falar sobre a mesma coisa.

Esta figura ilustra bem a divisão dos discos em trilhas, ci-lindros e setores.

É usado como exemplo um disco rígido composto de 4 dis-cos.

A ilustração é cortesia da Quantum Corporation.

DENSIDADE

Para criar um disco rígido de maior capacidade, podemos usar mais discos, usar discos maiores, ou aumentar a densidade de gravação dos discos.

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A maneira mais eficiente de aumentar a capacidade dos discos rígidos é justamente au-mentar a densidade dos discos magnéticos. Aumentar a densidade significa conseguir gravar mais dados no mesmo espaço físico. Podemos ter então mais trilhas no mesmo disco e cada trilha pode passar a ter mais setores, permitindo gravar mais dados num disco do mesmo ta-manho.

Porém, aumentando a densidade dos discos surgem vários problemas. Diminuindo o es-paço ocupado por cada bit no disco, enfraquecemos seu sinal magnético. Precisamos então de uma mídia de melhor qualidade, para que os dados possam manter-se estáveis no disco. Tam-bém precisamos desenvolver uma cabeça de leitura muito mais sensível, assim como aperfei-çoar os mecanismos de movimentação dos braços de leitura.

Apesar destas dificuldades, os fabricantes têm conseguido desenvolver incríveis tecno-logias, que estão permitindo aumentar assustadoramente a densidade dos discos, permitindo que além de discos mais velozes, tenhamos uma queda vertiginosa no preço por Megabyte.

FORMATAÇÃO

Para podermos usar o disco rígido, devemos primeiramente formatá-lo. Formatar signi-fica dividir logicamente o disco em setores endereçáveis, permitindo que os dados possam ser gravados e posteriormente lidos de maneira organizada.

A formatação do disco é um assunto relativamente complicado, tanto que muitas vezes, mesmo profissionais da área têm dúvidas sobre este assunto. A primeira coisa a se compreen-der sobre isto, é que existem dois tipos de formatação: a formatação física, ou formatação de baixo nível, e a formatação lógica.

A divisão do disco em trilhas, setores e cilindros é chamada de formatação de baixo ní-vel, ou formatação física. Os discos mais antigos eram muito mais simples do que os atuais, permitindo que a formatação física fosse feita pelo próprio usuário através do Setup.

Estes discos precisavam ser periodicamente reformatados fisicamente. Isso acontecia por um problema simples: quando lidos pela cabeça de leitura, os setores do disco esquenta-vam e se expandiam, esfriando e contraindo-se logo em seguida.

Esta expansão e contração da superfície do disco, acabava por alterar a posição das tri-lhas, causando desalinhamento e dificultando a leitura dos dados pela cabeça magnética, sen-do necessária uma nova formatação física para que as trilhas, setores e cilindros, voltassem às suas posições iniciais.

Para piorar, nesses discos obsoletos era utilizado um motor de passo para movimentar as cabeças eletromagnéticas (semelhante ao usado nos drives de disquetes) que, por não ser completamente preciso, sempre acabava causando algum desalinhamento também.

Os HDs IDE e SCSI, usados atualmente, já são muito mais complexos do que os discos antigos, sendo quase impossível determinar sua disposição de trilhas, setores e cilindros para possibilitar uma formatação física. Eles também não possuem o problema de desalinhamento, de modo que neles a formatação física é feita somente uma vez na fábrica.

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Qualquer tentativa indevida de formatar fisicamente um disco moderno simplesmente não surtirá efeito, podendo em alguns casos, até mesmo inutilizar o disco, salvo quando feita usando algum programa específico e sob orientação do fabricante.

Concluindo, todos os HDs do padrão IDE ou SCSI não precisam ser formatados fisica-mente, não sendo aconselhada qualquer tentativa.

Existem alguns programas, como o “Maxtor Low Level Format”, que são usados por alguns usuários como formatadores físicos. Na verdade, a maioria destes programas são sim-plesmente ferramentas de diagnóstico e correção de erros, na mesma linha do “Scandisk”, que checam o disco marcando setores defeituosos, permitindo também visualizar muitos outros erros lógicos no disco e corrigi-los. De qualquer maneira, a ação destes programas é apenas a nível lógico.

Outros programas como o “Zero Fill” fazem um tipo de formatação irreversível, preen-chendo todos os setores do disco com bits 0. A única diferença deste tipo de formatação, para a feita pelo comando “Format” é que não é possível recuperar nenhum dos dados anterior-mente gravados no disco.

Um setor danificado é uma pequena falha na superfície magnética do disco rígido, onde não se pode gravar dados com segurança. Estes danos na superfície do HD podem surgir de-vido a algum impacto forte, ou mesmo devido ao desgaste da mídia magnética, o que costuma ocorrer em HDs com muito uso. Quando rodamos algum utilitário de diagnóstico do disco rígido, como o Scandisk, que acompanha o Windows 95 ou 98, são testados todos os setores do disco rígido, e aqueles que estão danificados são marcados como defeituosos numa área reservada do disco chamada de “Defect Map”, para que não sejam mais usados. Os setores danificados são comumente chamados de "bad-blocks".

Estes setores são marcados como defeituosos justamente por apresentarem tendência à corrupção dos dados gravados. Tentar apagar o Defect Map, faria apenas com que estes seto-res fossem novamente vistos como bons pelo sistema operacional. Esta tentativa desesperada não soluciona o problema, simplesmente faria com que as áreas danificadas do disco, antes marcadas, voltem a ser utilizadas, diminuindo a confiabilidade do disco.

Memórias Flash Os Pen drives ou Drives Flash Memory são unidades portáteis que utilizam as memórias Fla-sh, tipo de memórias inventada pela Toshiba nos anos 80 que permitem que os dados continu-em gravados mesmo sem a corrente elétrica. Existem dois tipos de memórias Flash:

• NAND Flash

Memória com acesso aos dados no Modo de página. Aconselhada para uso em PDAs, câmeras digitais, dispositivos MP3, Unidade Solid State de disco rígido, caixas Set-Top e armazenamento Industrial

• NOR Flash

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Memória com acesso no nível de Byte aleatório. Aconselhada para uso em Te-lefones celulares, armazenamento da BIOS em computadores e dispositivo de re-des.

A memória NOR permite, através de acessos aleatórios, recuperar dados tão pequenos quanto um único byte, esta tecnologia é excelente nas aplicações nas quais os dados são recuperados ou gravados aleatoriamente.

A memória NAND foi inventada após a Flash NOR. Grava e lê no modo serial, tratando os dados em tamanhos de blocos pequenos ("páginas"). A Flash NAND recupera ou grava os dados como páginas simples, mas não pode recuperar bytes individuais como a flash NOR. Devido a tecnologia, a flash NAND consegue acomodar mais capacidade de armazenamento em um molde de igual tamanho ao flash NOR.

Die-Stacking

Muitos fabricantes de semicondutores usam a técnica “die-stacking (empilhamento de mol-des)” para dobrar a capacidade do chip de memória flash. Após o processo de fabricação wa-fer do semicondutor, eles cortam o “molde” de silício da memória flash e, em seguida, ane-xam ou empilham dois moldes juntos. Por exemplo, quando um fabricante de semicondutores empilha dois moldes de 256 megabits, eles formam um único chip de memória flash de 512 megabits. A técnica die-stacking proporciona chips de baixo custo que são uma alternativa para os chips single die (de único molde) de capacidade maior (chamados “chips monolíti-cos”). Por exemplo, o empilhamento de dois chips de 1 gigabit, geralmente custa bem menos do que um chip monolítico de 2 gigabits de baixo volume. A tecnologia die-stacking é seme-lhante à tecnologia de empilhamento de chips DRAM que os fabricantes utilizam para produ-zir módulos de servidor high-end. Como resultado, os cartões flash com die-stacking são con-fiáveis e de alto desempenho.

Multi-Level

Em geral, os chips de memória flash NAND e NOR armazenam o valor de um bit (um ‘0’ ou um ‘1’) em cada célula. Nas tecnologias flash multi nível três (3) ou mais valores são armaze-nados em cada célula. A Intel Corporation lançou a flash NOR StrataFlash™ e a AMD lançou a NOR MirrorBit™. Outros fabricantes de semicondutores também têm tecnologias próprias de célula multi nível.

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O DVD

Conheça por dentro o DVD, o superdisco a laser que chegou ao mercado em 1997.

Desde que a Philips e a Sony lançaram os CDs (compact discs) em 1982, eles se tornaram um enorme sucesso co-

mercial. Com o lançamento do CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), feito pela Philips em 1983, a tecnologia dos CDs se expandiu, adquirindo importância também no ambiente da informática, especialmente a partir da introdução do Win-dows 3.1, em 1992. O ano de 1997, por sua vez, foi marcado pelo lançamento no mercado da segunda geração de CDs, co-nhecidos como DVDs (Digital Versatile Disc, ou disco digital versátil). Para entender essa nova tecnologia, é importante ver primeiro as propriedades essenciais dos CDs e dos CD-ROMs.

As dimensões de um CD de áudio ou de um CD-ROM são idênticas: possuem uma espessura de 1,2 milímetros, di-âmetro de 120 milímetros e um orifício central com diâmetro de 15 milímetros. Suas estruturas são semelhantes, pois consis-tem de três camadas: uma camada superior (à qual se aplica um rótulo contendo informações que identificam o CD), uma fina camada intermediária de composição metálica e uma camada inferior feita de plástico transparente. É a camada metálica que confere aos CDs o seu brilho característico. Ao microscópio, vê-se que ela contém uma enorme quantidade de "valetas" (pits, em inglês) de mesma largura, mesma profundidade e comprimentos diferentes. Essas valetas estão alinhadas e formam uma longa trilha espiral que se estende das proximidades do orifício central do CD até quase a sua borda. Os dados que tor-nam o CD um instrumento de prazer (música, jogos) ou de trabalho (aplicativos) estão codificados nessa trilha de valetas. Codificações diferentes permitem a gravação de 74 minutos de som digital num CD de áudio ou aproximadamente 680 MB de dados num CD-ROM.

Para fabricar um CD, inicialmente é produzida uma matriz, utilizando um fino disco de vidro recoberto com uma camada de um polímero sensível à luz. Quando qualquer região do polímero é atingida por um feixe de luz, mudam as pro-priedades daquela região, que poderá então ser dissolvida por soluções ácidas apropriadas. Para formar a trilha espiral de valetas, um laser se desloca sobre a superfície do disco, deixando demarcadas no polímero regiões que poderão ser dissolvi-das. Quando o laser termina a sua tarefa de demarcação, aplica-se à superfície uma solução ácida: as regiões solúveis da trilha formam as valetas. O disco de vidro com a trilha de valetas "escavada" na camada de polímero constitui a primeira matriz. Em seguida, por meio de um processo eletroquímico, deposita-se gradativamente na superfície dessa matriz uma camada metálica. Por fim, esta é separada da matriz de vidro, passando a constituir uma matriz metálica que será usada na produção de outras. As matrizes metálicas são então usadas para estampar a imagem da trilha em discos de resina plástica transparente. A superfície de cada um dos discos plásticos é então recoberta por uma fina camada metálica, formando uma superfície alta-mente refletora. Para proteger essa superfície refletora, deposita-se sobre ela uma fina camada também de plástico, e a esta camada, finalmente, aplica-se um rótulo contendo as informações pertinentes ao CD. Os dados gravados num CD são codifi-cados variando os comprimentos das valetas e dos trechos entre uma valeta e a seguinte (em inglês, os trechos entre as valetas são denominados land, que se pode traduzir como solo). No caso de CD-ROMs, a tolerância a erros é muito menor que nos CDs de música. Afinal, a troca de um único bit pode tornar um aplicativo inoperante.

A leitura dos dados codificados num CD é feita com um feixe de 1uz produzido por um laser. O feixe de luz é ori-entado perpendicularmente à superfície do CD em rotação, atravessa a sua camada inferior e atinge a camada metálica, sendo por ela refletido. O mecanismo de controle do drive ajusta a rotação do CD e o deslocamento do laser de tal forma que a tra-jetória do feixe de luz acompanha a trilha espiral. A cada reflexão gerada pelos trechos horizontais da trilha - localizadas tanto entre duas valetas como no fundo das valetas -, a luz refletida é enviada através de lentes para um detetor, sendo conta-bilizada como um bit 0. Toda vez que o feixe de luz sai de uma valeta ou entra numa valeta, mudam as características da luz refletida e a transição é reconhecida como um bit 1.

Conhecidas as propriedades mais importantes dos CDs, pode-se entender os DVDs. Externamente, eles têm as mesmas dimensões. A estrutura interna dos DVDs também é semelhante à dos CDs, consistindo em três camadas, sendo a intermediária a refletora. No entanto, os DVDs podem também ser fabricados com outros formatos, em que variam tanto o número de camadas refletoras (uma ou duas) quanto as possibilidades de leitura de dados (apenas um lado do disco ou am-bos). Assim, é possível ter quatro formatos de DVDs: camada única/leitura única, camada única/leitura dupla, camada du-pla/leitura única, camada dupla/leitura dupla. Na gravação de dados, as características da trilha espiral de valetas nos DVDs são bastante diferentes. O comprimento mínimo das valetas é cerca de metade do correspondente nos CDs. Além disso, a espiral é mais fechada: a distância entre um ramo da espiral e o vizinho é bem menor. Com isso, a espiral se torna mais longa e, portanto, capaz de armazenar muito mais dados: no mínimo 4,7 GB, podendo atingir 17 GB no formato camada du-pla/leitura dupla. A codificação de dados também é diferente.

A maior capacidade de armazenamento dos DVDs teve enorme influência tanto na informática como na indústria do entretenimento. Usados como DVD-ROMs, proporcionam mais canais de som digital e imagens mais reais, enriquecendo as opções de multimídia. Na indústria de vídeo, é possível gravar um filme de mais de 2 horas com som Dolby em um DVD com formato camada única/leitura única. Já existem previsões de que o DVD causará a médio prazo a extinção das fitas de videocassete, da mesma forma que o CD decretou a extinção dos discos de vinil. Figura 1. Estrutura do CD: de baixo para cima, camadas de plástico, metal e plástico. A leitura do dados: bits 0 no solo ou nas valetas; bits 1 nas mudanças de estado, de solo para valeta ou vice-versa.

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Figura 2. DVD: mais trilhas e mais dados no mesmo espaço do CD.

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Interfaces As interfaces são os circuitos que controlam a operação que conecta os equipamentos periféricos ao computadar. Estas interfaces podem estar contidas em vários lugares:

- em uma placa acoplável à placa mãe através de um slot de barramento de expansão ou controle;

- inserida nos circuitos da placa mãe (on-board); - em um conjunto de circuitos compartilhando cabos e conectores.

Cada periférico possui compatibilidade com uma determinada interface. Existem inter-

faces que são específicas para determinados dispositivos, como, por exemplo, a placa de rede, placa de vídeo e placa de fax. Por outro lado, existem também placas que podem conter diver-sas interfaces, voltadas a vários tipos de periféricos. Por exemplo, a placa Super IDE controla vários tipo de dispositivos, possuindo interface para dois drives, duas interfaces para disco rígido, uma interface paralela, duas interfaces seriais e uma interface para joystick.

Barramentos

Quando estudamos os barramentos, vimos que eles são conjuntos de sinais digitais com os quais o microprocessador comunica-se com o seu exterior. Isto inclui:

• Memória

• Chips da placa de CPU (Ex: VLSI)

• Placas de expansão

A maior parte dos sinais digitais que compõem os barramentos são originados no pró-prio microprocessador, a partir dos seus três barramentos básicos:

• Barramento de dados

• Barramento de endereços

• Barramento de controle

Esses barramentos podem ser combinados de várias formas, dependendo da finalidade. Podemos citar, por exemplo (cada um desses barramentos possui sinais de dados, endereços e controle):

• Barramento local - Faz a conexão entre microprocessador e memória

• Barramento ISA - Este barramento é formado pelos slots de 8 e 16 bits existentes nas placas de CPU, e também é usado internamente nessas placas, para a comunicação entre o microprocessador e determinados dispositivos da placa de CPU, como a inter-face de teclado, controladores de interrupção, timers e diversos outros circuitos. O barramento ISA (Industry Standard Architecture) foi originado no IBM PC, na versão de 8 bits, e posteriormente aperfeiçoado no IBM PC AT, chegando à versão de 16 bits.

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Possui características herdadas do IBM PC AT, no qual o microprocessador utilizado era o veloz (na sua época) 80286 de 8 MHz.

Portanto, suas principais características são:

• Transferências em grupos de 8 ou 16 bits

• Clock de 8 MHz

Cada operação de leitura ou escrita através deste barramento consome no mínimo dois períodos de clock. Portanto, é possível realizar no máximo 4 milhões de transferências por segundo. Como cada transferência pode envolver no máximo 16 bits (2 bytes), a máxima taxa de transferência que pode ser obtida com o barramento ISA é de 8 MB/s.

As figuras a seguir mostram placas de expansão ISA de 8 e 16 bits, bem como os res-pectivos slots.

Uma placa de expansão ISA de 8 bits e um slot ISA de 8 bits.

Uma placa de expansão ISA de 16 bits e um slot ISA de 16 bits.

Apesar de ser considerado lento para os padrões atuais, o barramento ISA ainda é muito utilizado.

Mesmo as mais modernas placas de CPU possuem slots ISA de 16 bits, nos quais po-dem ser conectados diversos tipos de placa, para os quais a transferência de 8 MB/s é satisfa-tória.

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Podemos citar as placas fax/modem, placas de som e placas de rede.

• Barramento PCI - Ao desenvolver o microprocessador Pentium, a Intel criou tam-

bém um novo barramento. Trata-se do barramento PCI (Peripheral Component Inter-connect), usado já nas primeiras placas de CPU Pentium lançadas no mercado. Possui as seguintes características:

• Opera com 32 ou 64 bits

• Apresenta taxas de transferência de até 132 MB/s, com 32 bits

• Possui suporte para o padrão PnP (Plug and Play)

Apesar de poder operar com 32 ou 64 bits (os slots PCI de 64 bits são um pouco maio-res que os de 32), praticamente todas as placas de CPU Pentium atuais utilizam a versão de 32 bits.

Como em cada ciclo de clock são transferidos 4 bytes (32 bits), isto resulta em uma taxa de transferência igual a cerca de 132 MB/s.

Uma placa de vídeo PCI

Além da placa de vídeo, existem outras menos comuns. Podemos citar alguns exemplos:

• IDEPLUS PCI

• Placa de rede PCI

• Digitalizadoras de vídeo PCI

• Controladoras SCSI PCI

Interfaces

A seguir descreveremos algumas das interfaces utilizadas atualmente, que provem a conexão entre os dipositivos periféricos e o computador por meio de placas ou portas:

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1. RS-232C

Padrão recomendado pela EIA (Electronic Industries Association) para transmissão de dados entre computadores, por meio de portas seriais. As portas seriais compatíveis com o padrão RS-232C, em computadores pessoais, são ligadas, rotineiramente, a scanners, mouses, modens externos e impressoras.

2. SCSI – Small Computer System Interface (Interface para Computador de Pequeno Porte)

Trata-se de interface acoplada à placa mãe por meio de um barramento de múltiplo fim, isto é, capaz de receber diferentes dispositivos (disco rígido, CD-ROM, scanner, impres-sora), conforme o modelo de barramento presente: ISA, PCI AGP (para vídeo, monitor), MR (para modem). Na maior parte dos casos, a interfacd SCSI está contida em uma placa, mas pode, também, fazer parte dos circuitos da placa-mãe. Em virtude da alta velocidade, discos rígidos SCSI são recomendados para máquinas destinadas a serem servidoras de redes.

3. IDE – Integrated Drive Electronics (Dispositivos Eletrônicos Integrados) Padrão de interface que oferece alto desempenho a baixo custo para os discos rígidos. Na maioria dos casos, fica incorporada à placa mãe do computador, transferindo para o meca-nismo do disco a maior parte dos circuitos de controle e dispensando, assim, uma placa con-troladora, com o que economiza um slot de expansão. Interfaces IDE podem ser utilizadas por unidades de disquetes, discos rígidos, CD-ROM, DVD, ZipDrive. Algumas melhorias foram acrescentadas, dando origem à EIDE (Enhanced IDE), também on-board, que contém dois conectores, em cada um dos quais se inserem dispositivos periféricos variados. Discos IDE são mais correntemente utilizados em virtude de seu custo, até quatro vezes menor do que o de um SCSI.

4. USB - Universal Serial Bus

Idealizado em 1995 por um grupo de empresas de tecnologia, o padrão USB permite que sejam conectados até 127 equipamentos em cada micro com velocidades de transmissão de 1,5; 12 Mbps ou 480 Mbps. Tudo isso sem a necessidade de desligar o computador (hot-swap) para fazer as ligações e com o reconhecimento automático dos aparelhos adicionados. É o Plug and Play em sua melhor forma.

A proposta do novo padrão é substituir a infinidade de conectores diferentes emprega-dos nos computadores atuais. Uma rápida olhada em um microcomputador típico revela não menos que cinco encaixes diferentes, entre portas seriais, paralelas, ligações para teclado, mouse, joystick e outros acessórios. Em pouco tempo, o USB pode substituir todos eles.

O que é necessário

De modo geral, todas as placas-mãe padrão ATX têm conectores USB. Assim, se o seu micro é um Pentium II, o que normalmente significa que a placa é ATX, ele deve ter vindo com USB. Os encaixes normalmente ficam próximos aos conectores do teclado e do mouse.

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Periféricos e Hubs

O padrão USB pode ser utilizado na maior parte dos acessórios de velocidade baixa ou média. Desde o teclado e o mouse, que no iMac já são USB, até monitores, scanners, impres-soras, e drives portáteis.

Se os computadores costumam trazer dois conectores USB, como é possível ligar até 127 coisas ao mesmo tempo? É simples, mas para isso será necessário usar um dispositivo chamado hub, que permite a conexão de vários periféricos em uma única entrada do micro, além de estender o comprimento do cabo, limitado a cinco metros.

Existem hubs com várias capacidades, mas os mais comuns são os de quatro e sete co-nectores. Eles costumam ser ligados na tomada, para que possam fornecer a energia elétrica necessária para o funcionamento de acessórios de baixo consumo, já que o computador não seria capaz de alimentar tantos periféricos sozinho.

Alguns dispositivos maiores, especialmente os monitores, têm hubs embutidos que permitem a ligação de outros aparelhos diretamente a eles. Alguns teclados, do iMac por e-xemplo, têm duas saídas USB: uma delas para o teclado e outra para conectar o mouse. As-sim, você pode conectar um acessório ao outro, sem precisar de tantos fios conectados ao mi-cro.

Raio X • Número máximo de conexões: 127

• Velocidade: 1,5 ou 12 Mbps • Cabos: compostos por quatro fios - dois para dados, um para energia e um terra

• Comprimento máximo: cinco metros

Alguns produtos USB

• Impressoras • Câmeras digitais

• Scanners • Unidades de disco removíveis

• Mouses • Joysticks

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5. FireWire

O FireWire é um barramento serial de altíssimo desempenho que proporciona a conexão de diversos equipamentos.

Sua idéia é parecida com a do USB: possui uma interface simples capaz de re-ceber até 63 dispositivos, como drives de discos, câmeras digitais, televisão digital, computadores, etc.

O FireWire não é um barramento exclusivo para computadores, visto que as aplicações de vídeo foram as primeiras a serem beneficiadas. Contudo, as compa-nhias têm gradualmente adicionado, nos modelos mais novos, conectores FireWire em computadores, como é feito para o USB.

Como no USB, não é necessário inicializar a máquina para detectar os disposi-tivos FireWire conectados, já que os mesmos são também detectados no ato de sua conexão física, em tempo de execução de aplicativos

Os produtos FireWire atuais podem operar a uma taxa de 50 Mbps, contra 1,5 Mbps do USB. Apesar de revisões da especificação USB já permitirem taxas maio-res, o FireWire não parará por aí: deverá atingir brevemente, com o auxílio de fibras especiais ou comunicação sem fio ("wireless"), velocidades de 800 a 3.200 Mbps.