Hardware Motherboard Process Ad Or

Unidade 2 – Hardware Fundamental

1 – Hardware Fundamental

Equipamentos

Unidade 2

Tecnologias de Informação CEF 4

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Prof. Rui Dias

Unidade 2 – Hardware Fundamental

Memória Secundária

Memória Principal

Unidade Aritmética e Lógica

Unidade de Controlo

Processamento de dados)

CPU (Unidade Central de

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1.1 - Unidade de Sistema – ( Esquema de Von Neumann )

Periféricos Entrada

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Periféricos Saída

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Estrutura dos PC’s

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Motherboard – “Placa Mãe”

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ATX - (Actuais)

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Unidade 2 – Hardware Fundamental

Mais á frente veremos quais as diferenças entre elas…

AT - (Antigas)

Existem dois tipos de Motherboard:

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Motherboard

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A constituição da motherboard pode variar consoante o fabricante. Apesar disso, é relativamente fácil identificar as suas secções:

7. Conectores

6. Bus ou barramento

5. Slots de expansão

4. Chips de controlo

3. Memória ROM

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CPU ou processador 2. Memória RAM

1.

É a placa de circuito impresso de maiores dimensões no interior do PC, na qual se encontra a CPU e à qual se vão ligar todos os periféricos através de conectores e placas de expansão;

A Motherboard

A Motherboard

PCI

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Memória ROM

EISA

Slots de Expansão

Conectores

Memória RAM

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Bus 7

Chips de Controlo

Processador

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A Motherboard

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5.

4.

3.

2.

1.

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Slots de expansão – encaixes onde se inserem as placas que permitem a comunicação dos periféricos com o processador, como por exemplo, placas gráficas, placas de som, etc.

Chips de controlo – controlam a circulação dos dados entre os diversos componentes da motherboard.

Memória ROM – é uma memória só de leitura e que contém instruções para o funcionamento básico do computador.

Memória RAM – local onde são armazenados os dados com que o computador trabalha.

CPU - Processador – componente fundamental de um sistema informático, uma vez que é o cérebro do computador, isto é, efectua as principais operações de processamento.

A Motherboard

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7.

6.

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Conectores – diversos conectores para cabos internos e para alguns dispositivos de I/O, como por exemplo, o teclado.

Bus ou barramento – sistema de canais ou fios condutores dispostos em paralelo, por onde circulam os dados entre os diferentes componentes internos do computador. O Bus pode ser considerado como uma auto-estrada com muitas faixas, sendo que quanto mais faixas existirem, mais rápida é a transmissão dos dados.

A Motherboard

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Unidade 2 – Hardware Fundamental

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Unidade 2 – Hardware Fundamental

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Pode-se mesmo dizer que o computador é a CPU e o resto são periféricos.

É no CPU que são realizados os cálculos lógicos e aritméticos e o controlo de toda a máquina.

CPU – Também chamado de processador é o “Cérbero” do Computador.

A CPU – (Unidade central de processamento )

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CPU – é um circuito integrado (Chip) que contém milhões de transístores.

A CPU – (Unidade central de processamento )

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UC (Unidade de Controlo) – Controla toda a máquina, cuida do endereçamento de memória, recebe e envia os dados para a ALU juntamente com as operações a efectuar e confere os resultados recebidos.

efectuados os cálculos. Operações aritméticas (somas, divisões…), operações lógicas (comparações);

ALU (Unidade Aritmética Lógica) – Unidade onde são

A CPU é dividida em duas unidades:

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Pela Arquitectura do CPU; Pela Velocidade de Relógio Interno; Pela Velocidade de Relógio (clock) de Barramento ou Bus.

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O Processador não possui um gerador de clock e por isso trabalha utilizando o sinal do relógio da motherboard.

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A velocidade do Sistema é definida:

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Ex: Um clock de 800 Mhz significa que os dados são actualizados 800 milhões de vezes por segundo, no processamento ou na comunicação.

A velocidade do Sistema é medida em ciclos por segundo (hertz).

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Quanto menor o clock interno mais antigo é o processador: 6, 8, 10,…,600 MHz, 1 GHz,… 3GHz, …

O clock do Bus relaciona-se com a velocidade na qual os dados viajam pela motherboard.

O clock interno de um processador relaciona-se com a velocidade com a qual os dados são processados.

A CPU – (Unidade central de processamento )

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É mais ou menos como um farol, que abre e fecha algumas vezes por minuto. Quando o farol está fechado, o trânsito fica parado, voltando a fluir quando a farol abre. Um pulso de clock é justamente a abertura do farol, um “já!” que faz todos os periféricos trabalharem simultaneamente e de forma sincronizada.

Na placa mãe temos um pequeno cristal de Quartzo, chamado gerador de clock, que vibra alguns milhões de vezes por segundo. As vibrações deste cristal são usadas para sincronizar os ciclos da placa mãe, que sabe que a cada vibração do cristal deve gerar um certo número de ciclos de processamento.

CLOCK Externo

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A CPU – (Unidade central de processamento )

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Justamente por estar limitada à frequência indicada pela placa mãe, a frequência do processador não é fixa; pode ser maior ou menor do que o especificado, dependendo de como a placa mãe estiver configurada.

O processador não possui um gerador de clock, e por isso trabalha usando o sinal recebido da placa mãe. Num Pentium MMX de 200 MHz, por exemplo, a placa mãe funciona a 66 MHz, e o multiplicador é 3x, o que significa que para cada ciclo da placa mãe, o processador gerará 3 ciclos.

A CPU – (Unidade central de processamento )

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O processador CISC (Complex Instruction Set Computer) ‹ Possui um conjunto amplo e mais complexo de Instruções que executa ao mais baixo nível, o que leva a que o processamento de tais instruções demorem mais tempo.

Existem dois tipos de microprocessadores em função da sua arquitectura de funcionamento. São os CISC e os RISC

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Têm um conjunto de instruções mais reduzido, mas melhor construídas reduzindo o tempo de processamento, pois cada instrução demora menos ciclos de relógio a executar.

O processador RISC (Reduced Instruction Set Computer)

A CPU – (Unidade central de processamento )

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PENTIUM 4 CELERON ATHLON DURON III

INTEL

INTEL

AMD

AMD

CYRIX

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Modelo

Fabricante

550 MHz

700 MHz

1 GHz

700 MHz

2,8 GHz

Velocidade

O Processador é caracterizado da seguinte forma:

A CPU – (Unidade central de processamento )

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o caso dos programas de CAD, jogos com gráficos tridimensionais e de processamento de imagens em geral.

Todos os processadores da família x86, são basicamente processadores de números inteiros. porém, para trabalhar com valores de maior precisão, assim como funções matemáticas complexas, como Seno, Coseno, Tangente, etc.,

O Coprocessador Matemático

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Até o 386, o coprocessador era apenas um acessório que podia ser comprado à parte e instalado num encaixe apropriado da placa mãe, sendo que cada modelo de processador possuía um modelo equivalente de coprocessador. 24

A função do coprocessador matemático é justamente auxiliar o processador principal no cálculo destas funções complexas, cada vez mais utilizadas, principalmente em jogos. É como um matemático profissional que ajuda o processador a resolver os problemas mais complexos, que ele demoraria muito para resolver sozinho.

O Coprocessador Matemático

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Internos  Barramento de endereços  Barramento de dados  Barramentos de controlo

 Barramento

Temos:

Os barramentos do processador são caminhos por onde a informação circula.

Os Barramentos do Processador

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A CPU – (Unidade central de processamento )

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Permitem a comunicação entre os vários componentes do CPU, como a ALU, UC…

O barramento de endereços serve para que o processador especifique qual é a posição de memória a ser acessada, ou qual é o dispositivo de entrada e saída a ser activado.

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Através do qual passam os dados que são transmitidos ou recebidos pelo processador. Os dados transmitidos podem ser enviados para a memória ou para um dispositivo de saída, como o vídeo

Barramento de dados

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Barramento de endereços

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Barramentos Internos

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Tem como função sincronizar o CPU com os restantes componentes, Visto esses serem mais lentos.

Barramento de controlo

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Quanto maior é o número de bits de um processador, mais rápido poderá realizar cálculos e processamento de instruções em geral

Daqui vêm as terminologias “computador de 16 bits” ou “32 bits”, etc. Dentro de um processador, existem vários circuitos que armazenam, transportam e processam dados. Na maioria dos processadores actuais, tais circuitos operam com 32 bits de cada vez.

Número de Bits Internos

A CPU – (Unidade central de processamento )

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0 a 65.535 0 a 4.294.967.295 0 a 18.446.744.073.709.551.616

16 bits

32 bits

64 bits

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0 a 255

8 bits

Exemplo, dos limites de números inteiros positivos que podem ser manipulados com 8, 16 e 32 bits:

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Para solucionar este problema, começou a ser usada a memória cache, um tipo ultra-rápido de memória que serve para armazenar os dados mais frequentemente usados pelo processador, evitando na maioria das vezes que ele tenha que recorrer à comparativamente lenta memória RAM.

Enquanto os processadores tornaram-se quase 10 mil vezes mais rápidos desde o 8088, a memória RAM, sua principal ferramenta de trabalho, pouco evoluiu em performance.

Memória Cache

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A cache L1 é embutido no próprio processador e é rápido o bastante para acompanhá-lo em velocidade. Surgiu a partir dos 486 com 8 KB A cache L1 está dividida em duas áreas iguais, sendo uma para dados e uma para instruções.

Cache L1

São usados dois tipos de cache, chamados de cache primária, ou cache L1 (level 1), e cache secundária, ou cache L2 (level 2).

A CPU – (Unidade central de processamento )

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A Cache L1 (Interna) do 486 – 8 KB

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A Cache L1 (Interna) do 486 de 8 KB e cache (Externa) de 256 KB

A CPU – (Unidade central de processamento )

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A cache interna é agora chamada de cache L1. A cache externa é agora chamada de cache L2.

Actualmente ambas as caches ficam localizadas dentro do próprio processador.

Os termos “cache interna” e “cache externa” caíram em desuso.

A CPU – (Unidade central de processamento )

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A cache L2 é um tipo um pouco mais lento de memória cache na forma do cache secundário, que por ser muito mais barato, permite que seja usada uma quantidade muito maior.

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Mais tarde o processador a integrar a cache L2 no seu núcleo foi o Celeron. Posteriormente a mesma técnica passou a ser usada pelo Pentium III e os Athlon.

O Pentium Pro foi o primeiro processador a embutir a cache L2.

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Por exemplo, o AMD Athlon tem 128 kB de cache L1, enquanto o Pentium III tem apenas 32 kB.

Notáveis são as caches L1 dos processadores Cyrix e AMD, normalmente maiores que as de processadores Intel de mesmo poder de processamento.

A CPU – (Unidade central de processamento )

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Sempre que o processador precisar ler dados, os procurará primeiro no cache L1. Caso o dado seja encontrado, o processador não perderá tempo, já que o cache primário funciona na mesma frequência que ele. Caso o dado não esteja no cache L1, então o próximo a ser indagado será o cache L2. Encontrando o que procura no cache secundário, o processador já perderá algum tempo, mas não tanto quanto perderia caso precisasse acessar directamente a memória RAM.

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Ex: envio de um e-mail…

Por outro lado, caso os dados não estejam em nenhum dos dois caches, não restará outra saída senão perder vários ciclos de processamento esperando que eles sejam entregues pela lenta memória RAM.

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Funcionamento da memória cache:

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Funcionamento da memória cache:

A CPU – (Unidade central de processamento )

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