Componentes de Hardware Professor: Cláudio F. Tino

Evolução da Tecnologia da Informação (TI) Histórico Evolução da Tecnologia da Informação (TI) 1970 1980 1990 2000 * Automação do Negócios * Computadores Mainframe * Contenção de Custo * Computador de Médio Porte * Automação Individual * PC´s e LAN´s * Conectividade * Internet

APLICATIVOS E UTILITÁRIOS A estrutura computacional COMPUTADOR O Computador + HARDWARE PERIFÉRICOS SISTEMA OPERACIONAL SOFTWARE + LINGUAGEM + Hardware: são todos componentes físicos (“peças”) que fazem parte do equipamento ou aqueles que estejam conectados ao mesmo. APLICATIVOS E UTILITÁRIOS Software: são os elementos virtuais (programas) que garantem a funcionalidade e a flexibilidade dos processos no computador. O software é responsável por criar a interface de comunicação entre o usuário e a máquina.

A estrutura computacional O Computador – TIPOS São os mais rápidos e complexos que processam as informações em BIPS (bilhões de informações por segundo). São utilizados em investigações científicas Supercomputadores Grande Porte Também são computadores de grande porte, porém menores que os Supercomputadores, processam as informações em MIPS (milhões de informações por segundo). São utilizados em meios industriais, comerciais e bancários. Mainframe São computadores de médio porte com poder de processamento com 1 ou mais processadores,e estão próximos ao Mainframe. Sua utilização é para fins genéricos. Como exemplo podemos citar os tradicionais Servidores Corporativos. Minicomputadores Médio Porte São computadores com alto poder de processamento, que podem ou não ter mais de um processador. Geralmente são utilizados em ambientes gráficos - Apple. Workstation

A estrutura computacional O Computador – TIPOS Correspondem aos computadores tradicionais (Computador Pessoal – PC). Esses computadores são identificados como sendo computadores de mesa, onde diversos periféricos são conectados pelos seus usuários. Microcomputadores Pequeno Porte São semelhantes aos Microcomputadores, porém é um computador portátil/móvel . Esse hardware é a tendência dos próximos anos, devido a Internet móvel. Notebook São computadores/telefones de bolso que geralmente operam sobre o sistema operacional PALM OS, Linux ou Windows SE/MO. Esses dispositivos são geralmente utilizados por funcionários externos corporativos, como por exemplos vendedores, estudantes entre outros. Palm

A estrutura computacional Hardware - Arquitetura O que é Arquitetura? Arquitetura associa-se diretamente ao problema da organização, estética e ordenamento de componentes em qualquer situação de arranjo espacial (conjunto de instruções, conjunto de registradores, mecanismos de E/S, endereçamento de memória etc). Arquitetura Computacional O computador digital consiste de um sistema interligado de processador, memória e dispositivos de entrada/saída. Também existem barramentos internos (liga componentes da CPU) e externo (liga CPU com dispositivos de E/S)

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Processadores A CPU (Central Processing Unit) é o cérebro que comanda os processamentos e periféricos do computador, através de softwares que estão ativos na memória principal; A UAL (Arithmetic Logical Unit) é a parte do processador responsável por fazer todas as operações do tipo aritmética e lógica; A UC (Unit Control) tem por funções a busca, interpretação e controle de execução das instruções, e o controle dos demais componentes do computador ; O principal componente da CPU é o PROCESSADOR que é o “motor” que coloca tudo a trabalhar a partir do momento, que o computador é ligado. Velocidade 2,66 ou 2,93 ou 3,06 GHz 3 canais de memória DDR3 – 1066 MHZ 64 bits

A estrutura computacional CPU - Unidade Central de Processamento Entrada Unidade de Controle (UC) Unidade Lógico-Aritmética (ULA) Saída Memória Principal Random Access Memory (RAM) Read Only Memory (ROM) Memória Secundária Mídias magnéticas, ópticas, ...

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Barramentos O barramento é uma via de comunicação pelo qual o processador se comunica com a memórias, periféricos, e outros dispositivos, podendo ainda ser definido como um conjunto de sinais elétricos transmitidos através das trilhas ou vias da placa mãe.

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Barramentos CPU Memória Principal Barramento Periféricos Periféricos Periféricos

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramentos - Organograma

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS Barramento Local: é aquele que realiza a comunicação dos disposisitivos essenciais da placa mãe (memória, processador, cachê, etc.) Barramento de dados Nas trilhas de circuito impresso, que compõem este barramento, só trafegam dados, isto é, neste barramento só há dados sendo transportados de um dispositivo para outro Barramento de endereço Nestas trilhas trafegam os endereços dos dispositivos, aos quais os dados serão enviados. O barramento de endereço informa qual será o destino dos dados a serem colocados no barramento de dados. Barramento de controle Nestas trilhas há apenas o tráfego de sinais que informarão qual é o tipo de operação a ser realizada (leitura ou escrita) no dispositivo.

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS Barramento Expansão: é através desse barramento que conectamos outros periféricos ao computador. O barramento ISA: O ISA foi o primeiro barramento de expansão existindo versões de 8 ou 16 bits,sendo dividido em duas partes - Lentos para os dias. Características: Baramento de Dados de 8 e 16 bits, de Endereçamento 24 bits e clock de 8 MHZ

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS Barramento Expansão: é através desse barramento que conectamos outros periféricos ao computador. O barramento EISA: O EISA é uma extensão do barramento ISA, sendo tanto compatível com slots ISA e slots EISA. Características: Baramento de Dados de 32 bits, de Endereçamento 32 bits e clock de 8 MHZ

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS Barramento Expansão: é através desse barramento que conectamos outros periféricos ao computador. O barramento VLB (VESA): Este barramento não teve vida muito longa devido à introdução do barramento PCI e por ser uma extensão do barramento ISA seguido de um conector adicional conforme vemos na figura abaixo . Características: Baramento de Dados 32 bits, de Endereçamento 32 bits e clock igual do barramento local

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS Barramento Expansão: é através desse barramento que conectamos outros periféricos ao computador. O barramento PCI: É um dos barramentos mais comuns atualmente, para conectar periféricos no computador: hd, placas de som, placas de vídeo, etc. Características: Baramento de Dados de 32 bits e clock de 32 MHZ

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS Barramento Expansão: é através desse barramento que conectamos outros periféricos ao computador. O barramento AGP: É o barramento desenvolvido para melhorar a transmissão de vídeo principalmente no formato 3D - ligada diretamente ao processador. Substituiu as placas de vídeos PCI. Características: Barramento de dados de 32 bits, 2.1 Gb e clock de 66 MHz x8

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Barramentos O USB (Universal Serial Bus) é um barramento para periféricos, onde através de um único plugue na placa-mãe, outros periféricos externos podem se conectar ao computador – Revolução na Instalação das Placas; É possível conectar até 127 dispositivos diferentes a cada porta USB; Os dispositivos podem ser conectados no computador, sem que o mesmo seja desligado É composto por 4 fios, dois para dados, um para alimentação (5v) e um para aterramento; Há três versões : USB 1.1 com taxa de transferência de até 12 MB para (câmeras digitais, mouse, impressora, etc) e de 1,5 MB (teclado, mouse, etc)‏ USB 2.0 com taxa de transmissão de 480 MB. USB 3.0 com taxa de transmissão de 4,8 GB (600 MB por seg) - full duplex

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Barramentos C U I D A D O O USB 3.0 é compatível com o 1.1 e 2.0, porém cuidado ao misturar periféricos USB 3.0 com USB 1.1 e 2.0 em um mesmo barramento . Se isso ocorrer a taxa de transmissão será na velocidade .........

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Barramentos

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placas-Mães Não é preciso descrever em muitos detalhes a importância da placa mãe em um PC, pois é nela que o processador, memória, placa de vídeo e demais periféricos são conectados. Desta forma podemos afirmar que a Placa Mãe influência diretamente no desempenho do PC. Além das Placas Mães dos fornecedores de 1ª linha (HP, Dell, etc) uma placa mãe bastante utilizada no mercado é do fabricante ASUS. O que é CHIPSET Um chipset é um conjunto de cicuitos integrados. O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma placa-mãe, dividindo-se entre "ponte norte" (northbridge, controlador de memória, alta velocidade) e "ponte sul" (southbridge, controlador de periféricos, baixa velocidade). A ponte norte faz a comunicação do processador com as memórias, e em alguns casos com os barramentos de alta velocidade AGP e PCI Express. Já a ponte sul, abriga os controladores de HDs (ATA/IDE e SATA), portas USB, paralela, PS/2, serial, os barramentos PCI e ISA, que já não é usado mais em placas-mãe modernas. O chipset é quem define, entre outras coisas, a quantidade máxima de memória RAM que uma placa-mãe pode ter, o tipo de memória que pode ser usada. Principais fabricantes de chipset set são ATI Tecnology, Intel, Nvidia, Silicon Integrad System (SIS)

2. A estrutura computacional 2. A estrutura computacional Socket do processador Hardware – Arquitetura - Placa Mãe Hardware – Arquitetura - Placa Mãe Hardware – Arquitetura - Placa Mãe CMOS (BIOS) Socket de memória 168 vias (SDRAM) Socket de memórias 72 vias (DRAM) Slots 16 bits (ISA/EISA) Slots 32 bits (PCI) Chipset IDE (HDD, CDR/RW...) Bateria (alimentação do CMOS/BIOS) Um chipset é um conjunto de cicuitos integrados. O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma placa-mãe, dividindo-se entre "ponte norte" (northbridge, controlador de memória, alta velocidade) e "ponte sul" (southbridge, controlador de periféricos, baixa velocidade). A ponte norte faz a comunicação do processador com as memórias, e em alguns casos com os barramentos de alta velocidade AGP e PCI Express. Já a ponte sul, abriga os controladores de HDs (ATA/IDE e SATA), portas USB, paralela, PS/2, serial, os barramentos PCI e ISA, que já não é usado mais em placas-mãe modernas. O chipset é quem define, entre outras coisas, a quantidade máxima de memória RAM que uma placa-mãe pode ter, o tipo de memória que pode ser usada. Principais fabricantes de chipset set são ATI Tecnology, Intel, Nvidia, Silicon Integrad System (SIS) Alimentação AT Paralela Seriais (COM1 e COM2) Seriais USB

Componentes Físicos: Placa Mãe

para processador de 64bits A estrutura computacional Motherboard ASUS para processador de 64bits Hardware – Arquitetura - Placa Mãe Um chipset é um conjunto de cicuitos integrados. O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma placa-mãe, dividindo-se entre "ponte norte" (northbridge, controlador de memória, alta velocidade) e "ponte sul" (southbridge, controlador de periféricos, baixa velocidade). A ponte norte faz a comunicação do processador com as memórias, e em alguns casos com os barramentos de alta velocidade AGP e PCI Express. Já a ponte sul, abriga os controladores de HDs (ATA/IDE e SATA), portas USB, paralela, PS/2, serial, os barramentos PCI e ISA, que já não é usado mais em placas-mãe modernas. O chipset é quem define, entre outras coisas, a quantidade máxima de memória RAM que uma placa-mãe pode ter, o tipo de memória que pode ser usada. Principais fabricantes de chipset set são ATI Tecnology, Intel, Nvidia, Silicon Integrad System (SIS) Serial ATA (SATA)

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias A memória serve para guardar as instruções que são fornecidas ao processador, e para armazenar informação de uma determinada operação. A memória do computador está dividida em duas partes: memória principal (volátil e não volátil) e auxiliar/secundária.

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memória Memória Principal: é uma memória temporária que mantém informações durante um período de trabalho do computador. Memória Secundária: é um dispositivo para armazenamento de dados por tempo indeterminado, porém toda memória secundária possui uma capacidade para armazenar informações. Ex.: disquete, HD, pen drive, MP5, outros.

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias A Memória Principal pode ser do tipo ROM (Read Only Memory) ou RAM (Random Access Memory). ROM (Read Only Memory): é uma memória somente de leitura, onde os dados gravados nelas são estáticos, ou seja, não pode ser alterado (não volátil), mesmo que o computador seja desligado. Essas memórias estão nos computadores e dispositivos eletrônicos que possuem softwares básicos dos fabricantes para iniciar o funcionamento do produto. RAM (Random Access Memory) são memórias de acesso aleatórios, ou seja, onde se grava, altera ou deleta dados. Essa memória é do tipo volátil, ou seja, quando o computador for desligado o conteúdo é perdido. OBS.: Quando falamos da capacidade de memória de um computador, estamos falando de qual tipo de memória? Do ponto de vista da sua forma física, uma RAM pode ser constituída por um circuito integrado DIP ou por um módulo SIMM, DIMM, SO-DIMM, etc. Para computadores pessoais elas são normalmente adquiridas em pentes de memória, que são placas de circuito impresso que já contém várias memórias já montadas e configuradas de acordo com a arquitetura usada na máquina. A capacidade de uma memória é medida em Bytes, kilobytes (1 KB = 1024 ou 210 Bytes), megabytes (1 MB = 1024 KB ou 220 Bytes) ou gigabytes (1 GB = 1024 MB ou 230 Bytes). A velocidade de funcionamento de uma memória é medida em Hz ou MHz. Este valor está relacionado com a quantidade de blocos de dados que podem ser transferidos durante um segundo. Existem no entanto algumas memórias RAM que podem efetuar duas transferências de dados no mesmo ciclo de clock, duplicando a taxa de transferência de informação. A memória principal de um computador baseado na Arquitetura de Von-Neumann é constituída por RAM. Memórias atuas DDR2 com pente de até 4 GB e as mais recentes DDR3 que irá substituir a DDR2 como caracteristica podemos citar que irá reduzir em 40% o consumo de energia elétrica porém também irá trabalhar com pentes de até 4 Gb.

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias Armazenamento de dados na memória O processador armazena na memória RAM as informações com os quais trabalha, portanto, a todo momento, operações de gravação, eliminação e acesso aos dados são realizadas. Esse trabalho todo é possível graças ao trabalho de um circuito controlador de memória. Para facilitar a realização dessas operações, as células de memória são organizadas em uma espécie de matriz, ou seja, são orientadas em um esquema que lembra linhas e colunas. O cruzamento de uma certa linha (também chamada de wordline), com uma determinada coluna (também chamada de bitline) forma o que conhecemos como endereço de memória. Assim, para acessar o endereço de uma posição na memória, o controlador obtém o seu valor de coluna, ou seja, o valor RAS (Row Address Strobe) e o seu valor de linha, ou seja, o valor CAS (Column Address Strobe).

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias Voltagem Em comparação com outros itens de um computador, as memórias são os componentes que menos consomem energia. O interessante é que esse consumo diminuiu com a evolução da tecnologia. Módulos de memória antigos exigiam cerca de 5 V Módulos de memória DDR2 exigem entre 1,8 V e 2,5 V. Módulos de memória DDR3 consome 1,5 V. Do ponto de vista da sua forma física, uma RAM pode ser constituída por um circuito integrado DIP ou por um módulo SIMM, DIMM, SO-DIMM, etc. Para computadores pessoais elas são normalmente adquiridas em pentes de memória, que são placas de circuito impresso que já contém várias memórias já montadas e configuradas de acordo com a arquitetura usada na máquina. A capacidade de uma memória é medida em Bytes, kilobytes (1 KB = 1024 ou 210 Bytes), megabytes (1 MB = 1024 KB ou 220 Bytes) ou gigabytes (1 GB = 1024 MB ou 230 Bytes). A velocidade de funcionamento de uma memória é medida em Hz ou MHz. Este valor está relacionado com a quantidade de blocos de dados que podem ser transferidos durante um segundo. Existem no entanto algumas memórias RAM que podem efetuar duas transferências de dados no mesmo ciclo de clock, duplicando a taxa de transferência de informação. A memória principal de um computador baseado na Arquitetura de Von-Neumann é constituída por RAM. Memórias atuas DDR2 com pente de até 4 GB e as mais recentes DDR3 que irá substituir a DDR2 como caracteristica podemos citar que irá reduzir em 40% o consumo de energia elétrica porém também irá trabalhar com pentes de até 4 Gb.

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias Módulos de Memória Entende-se como módulo ou pente uma pequena placa onde são instalados os encapsulamentos de memória. Essa placa é encaixada na placa-mãe por meio de encaixes (slots) específicos para isso. O número de vias de um módulo é a quantidade de conexões que ela possui para poder se comunicar com o processador. As vias são as extremidades, geralmente banhadas a ouro.

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias Módulos de Memória 30 vias SIMM 30 16 bits 72 vias SIMM 72 32 bits 168 vias DIMM 168 64 bits

Pentium e PentumII – 64 bits A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias Módulos de Memória SIMM 30 80283, 80386 e 80486 – 16 bits SIMM 72 80486 e Pentium – 32 bits DIMM 168 Pentium e PentumII – 64 bits

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias Técnologia de Memória – destaque - - DDR2 SDRAM: nome indica, as memórias DDR2 são uma evolução das memórias DDR com 240 vias. Sua principal característica é a capacidade de trabalhar com quatro operações por ciclo de clock, portanto, o dobro do padrão anterior.

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias Técnologia de Memória – destaque - DDR3 SDRAM: as memórias DDR3 de 240 vias são, obviamente, uma evolução das memórias DDR2. Novamente, aqui dobra-se a quantidade de operações por ciclo de clock, desta vez, de oito . PC Notebook

A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memórias Tecnologia de Memória – Secundária - As memórias secundárias armazenam grande quantidades de dados. Atualmente as que se destacam são os HDs portáteis, pen drive, celulares entre outros. 64 GB 1.5 TB

A estrutura computacional Hardware–Arquitetura-Dispostivos de Entrada e Saída Os periféricos são os “acessórios” que fazem parte do computador, tanto a nível interno como externo, ou seja, são os dispositivos para intercambiar (entrada e saída) de dados no Computador. Os periféricos podem ser de entrada, de saída, e misto entrada/saída. Entrada e Saída HD Pen drive Celular CD rw DVD RW Placas de rede Modem Monitor, etc Entrada Teclado Mouse Drive CD R Drive DVD R Scaner Leitores Ópticos Saída Impressora Plotter Canhão multimídia

Cartões de Papel Perfurados A estrutura computacional Tendências em Tecnologia de Entrada Reconhecimento de Voz e Biometria 5a. Geração Teclado, Código de Barras, Touch Screen 4a. Geração 3a. Geração Disco Cartões Perfurados e fitas magnéticas 2a. Geração 1a. Geração Cartões de Papel Perfurados

Disco Magnético, Núcleo Magnético A estrutura computacional Tendências em Tecnologia de Saída Celular, TV Digital, Internet 5a. Geração Disco Magnético, Pen Drives 4a. Geração 3a. Geração Disco Magnético, Núcleo Magnético 2a. Geração Fita Magnética 1a. Geração Fita Papel Perfurado

A estrutura computacional Software – Arquitetura Software realizam as operações executadas pelo hardware, também chamadas de programas. É a parte lógica do Computador. .

Software Livre x Software Proprietário. A estrutura computacional Software – Arquitetura Software Livre x Software Proprietário. . Software livre, segundo a definição criada pela Free Software Foundation é qualquer programa de computador que pode ser usado, copiado, estudado, modificado e redistribuído sem nenhuma restrição. A maneira usual de distribuição de software livre é anexar a este uma licença de software livre, e tornar o código fonte do programa disponíve

A estrutura computacional Software – Arquitetura - TIPOS Aplicativo Usuário Linguagem . Software SO Hardware

A estrutura computacional - Prática Software – Arquitetura – TIPOS – SISTEMA OPERACIONAL O Sistema Operacional é o software básico de um computador, ou seja, o primeiro software a ser carregado (executado). Ele é responsável pelo gerenciamento de recursos físicos (hardware: memória, disco e outros) e dos demais softwares (aplicativos, utilitários, banco de dados, etc), voltados a uma mesma plataforma operacional. Um Sistema Operacional pode ter as seguintes características: Quanto ao processamento: Monotarefa ou Multitarefa Quanto a utilização: Monousuário ou Multiusuário Principais SO Comando de linha: MS-DOS, UNIX e Linux Interface Gráfico: Windows, Mac OS e Linux

A estrutura computacional Software – Arquitetura - TIPOS Aplicativo Usuário Linguagem . Software SO Hardware

A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM Há dois tipos de línguagem: Líguagem de Alto Nível Línguagem de Montagem - Assembler

A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM Software de Desenvolvimento: são as linguagens de programação utilizadas pelos profissionais de informática para produzir um Sistema de Informação: Ex.: Java, PHP, ASP, Delphi, C, etc Sistema de Informação: São os “programas” utilizados pelos diversos usuários dos departamentos de uma empresa, ou seja, é a ferramenta utilizada para resgatar ou gravar uma informação corporativa. Ex.: SI de Estoque, SI de Vendas, etc.

A estrutura computacional Software – Arquitetura - TIPOS Aplicativo Usuário Linguagem . Software SO Hardware

A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – APLICATIVO Software Aplicativo é um programa de computador que tem por objetivo realizar as tarefas específicas de índole prática, em geral ligadas ao processamento de dados, como o trabalho em escritório ou empresarial. A sua natureza é, portanto, diferente da de outros tipos de software, como sistemas operacionais e sistema de informação corporativo - “Programa”. São utilizados em: automação industrial; automação comercial; automação de escritórios; apoio educacional; segurança, etc. MS-Office AutoCad Anti vírus

Bibliografias TANENBAUM, A. S. Organização Estruturada de Computadores, Tradução da 4º, LTC, 2001. WEBER, R. F. Fundamentos de Arquiteturas de Computadores, 2º Edição, Editora Sagra Luzzato, 2001. HENNESSY, J. L. and PATTERSON, D. A. Arquitetura de Computadores: Uma abordagem Quantitativa, Tradução da da 3º Edição. Ed.Campus,1996. Arquitetura das placas-mães. www.apostilando.com/download.php?cod. Acessado em:15/01/2011. Apostila de Arquitetura das placas-mães. www.baixakigratis.org. Acessado em: 15/01/2011.

OBRIGADO! Contatos: claudio.tino@pmm.am.gov.br cftino@gmail.com