I N T R o D u O Ã Hardware À Conceitos Gerais I N F …pbetencourt/II/Hardware.pdf · URI - Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões –Santo Ângelo I N T

URI - Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões – Santo Ângelo

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Curso de Ciência da Computação

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HardwareConceitos Gerais

Adaptado do material do Profa. Daniela Remião (UFRGS)


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Sistema de Computador

O computador executa programas ou seqüências de operações que estão armazenadas na sua memória através da combinação das seguintes operações:

•Leitura dos dados•Armazenamento dos dados lidos•Realização dos cálculos necessários•Apresentação dos resultados dos resultados

Entrada SaídaProcessamento

PEOPLEWAREpessoas que trabalham com o computador: digitadores, programadores, analistas, usuários do computador

Hardware + SoftwareParte física Parte Lógica


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Fundamentos do Hardware

1 - Componentes

2 – Unidade Central de Processamento

3 - Memórias

4 – Unidades de Entrada e Saída


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monitor,

mouse,

teclado,

modem ...

UC

Dispositivos

de E/S

Memória

secundáriaCache

CPU

ULA

Memória Principal

Esquema Básico do Hardware

Sistema CentralPeriféricos


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Unidade Central de Processamento (UCP – CPU)

Mecanismo capaz de executar operações com dados.

Esta unidade consiste de duas partes:

– Unidade Lógica e Aritmética (contém os circuitos que manipulam os dados);

– Unidade de Controle (contém os circuitos que coordenam as atividades do computador;


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Principal componente: CPU•Gerencia todas as funções do sistema•Processador ou Microprocessador•Consiste num circuito integrado (chip)

Sistema Central

Localização: GabineteComposto por circuitos eletrônicos (ou integrados)

Mecanismo capaz de executar operações com dados.

Esta unidade consiste de duas partes:

•Unidade Lógica e Aritmética (contém os circuitos que manipulam os dados);

•Unidade de Controle (contém os circuitos que coordenam as atividades do computador);


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Esquema básico do hardware

Unidadede

Entrada Unidadede

Saída

Processamentoe

Controle

ArmazenamentoSecundário


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Unidade de

Saída

Unidade de

Entrada

Memória Auxiliar

Sistema Central

CPU

MemóriaPrincipal

UC

“Cérebro” do Computador

Armazena dados e programas necessários para a realização

de um trabalho

Realiza as operações lógicas e aritméticas

Comanda as outras unidades

ULA


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Unidade de

Saída

Unidade de

Entrada

Memória Auxiliar

Sistema Central

CPU

MemóriaPrincipal

UC

ULA


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Unidade Central de

Processamento

(CPU ou UCP)

Microprocessador gerenciamento de todas as funções do sistema, incluindo operaçõesaritméticas e lógicas, entradas e

saídas, controle do fluxo do processamento.milhões de

instruções por segundo


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Dentro do Sistema:

• Placa-mãe (CPU + memória principal) • Fonte de alimentação• Compartimentos de unidade de disco• Unidade de disco rígido (HD)• Unidades de disco flexível• Unidades de CD-ROM ou DVD-ROM• Unidades de mídia removível (Zip drive)

Sistema Central

Fora do Sistema:

• Chave de energia• Portas• Painel frontal


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Sistema CentralUnidade Central de Processamento (CPU)

UNIDADE DE CONTROLE (UC):• coordena e controla todas as outras partes do computador • gerencia as operações básicas durante a execução de um programa

O processamento é feito através de um ciclo:

•Busca (fetch): obtém a a próxima instrução de programa da memória do computador.• Decodificação: descobre o que o programa está dizendo para o computador fazer.• Execução: executa a ação solicitada.•Gravação: (write-back): escreve os resultados para um registro interno ou para a memória.

Responsável por fazer o processamento dos dados: transformar dados de entrada em dados de saída.


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Unidade de Controle (UC):responsável pelo fluxo de dados e interpretação de cada instrução do programa. Todo o processamento é controlado e coordenado pela UC.

Unidade Lógica e Aritmética (ULA):

responsável pelas operações aritméticas e lógicas, tomada de decisão.

U C P

U C U L A

Sistema Central

DECODIFICAÇÃO EXECUÇÃO

MEMÓRIA

GRAVAÇÃOBUSCA


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BarramentoMeio utilizado para transferir informações (sinais) de um componente para outro do computadorPadrões:

ISA (16 bits) VLB (32 bits) PCI (64 bits)

CPU é um circuito eletrônicoDistingue dois estados1 ou 0 (linguagem da máquina)

Sistema Central


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Atividades regidas por ciclos

Tempo mínimo para execução de uma tarefaUma instrução n ciclos (ex.: soma)

Clock (relógio ou freqüência): indica o número de ciclos que a CPU executa em um segundoUnidade de medida do clock: MHz (milhões de ciclos por segundo)

MicroprocessadorIntel 4004 (1971): 4 bits; 740 kHz; 2.300 transistoresXeon (1998): 64 bits; 400 MHz; 7,5 milhões de transistores

Sistema Central


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armazenar informações que serão processadas na UCP

Memória


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Memória

U C P

U C U L A


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Memória Principal

ou Central

rápida, custosa, limitada,temporária e volátil

Memória Auxiliar

mais lenta, maior capacidade

e teoricamente permanente: não volátil

Tipos de Memória


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Composta por dois circuitos eletrônicos:

RAM (Random Access Memory) • Memória de trabalho• Volátil (necessita de energia elétrica para manter as informações armazenadas) • Permite gravação e leitura

ROM (Read Only Memory) • Usada para fins específicos (só é lida pela CPU)• Não volátil• Só leitura (conteúdo gravado pelo fabricante)• Instruções para iniciar o computador (ROM BIOS)

Tipos de Memória

Memória Principal


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Tipos de RAM:

DRAM (dinamic RAM)•Circuito mais simples•Lenta•Armazenamento de cargas elétricas em capacitores que perdem a carga •Conteúdo deve ser renovado centenas de vezes por segundo (refresh)

SRAM (static RAM)•Circuito mais complexo•Extremamente rápida•Baixo consumo de energia•Embora volátil, só perde o conteúdo se o computador for desligado•Alto custo (cache e placa mãe)

Tipos de Memória


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Tipos de ROMROM (Read Only Memory)

Programável durante a fabricaçãoBaixo custo para grandes volumesTempo de vida longo

PROM (Programmable ROM)Programável após a fabricaçãoUma vez programada não pode ser modificada

EPROM (Erasable PROM)Conteúdo apagado e regravado - UltravioletaCusto alto

EEPROM (Electrically EPROM)Apagável eletricamenteCusto alto

Tipos de Memória


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• O tamanho da memória principal afeta o custo da máquina e a velocidade da aplicação (programa)

•O tamanho máximo da memória principal é limitada pela arquitetura do sistema

• O desempenho da CPU é determinado pela velocidade de clock, pela largura do barramento (tamanho da palavra), e o número de operações por ciclo.

Tipos de Memória


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Memória Auxiliar

Tipos de Memória

•Em relação à memória principal•Mais lenta

•Custo menor

•Não volátil

•Maior capacidade de armazenamento

•Mecanismos de acesso seqüencial ou direto

•Usadas para armazenamento de informações e programas e para fazer backup


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Tipos de memória auxiliar•Cartão e fita de papel perfurados (obsoletos)•Disco flexível

8” (430/1.2 KB); 5.25” (360/1.2 KB); 3.5” (720/1.44 KB)ZIP (100/250 MB)

•Disco rígido (HD)Winchester, removível

•FitasCarretel (±40 MB), cartucho, casseteDAT - Digital Audio Tape (até 8 GB)

•ÓticasCD-ROM(650 MB),CD-R(Recordable)/WORM(Write-Once Read-Many)DVD: Digital Video Disk Digital Versatile Disk (4.7 GB)

•Cartão de memóriaEEPROM PCMCIA - Personal Computer Memory Card International Association (±200 MB)

Tipos de Memória


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“Outras” memóriasMemória Virtual

Conjunto de endereços da memória principal passa a ser maior que a quantidade realCombina a memória auxiliar e a principalTroca de dados entre disco e memória: swapping

Memória Cache (512 KB)Dispositivo especial de memória, de alta velocidade, com a função de abrigar o que é mais solicitadoAumenta: taxa transferência e velocidade processadorLocalização “lógica”: entre o processador e a memória principalLocalização “física”: interna (dentro do microprocessador) ou externa (chips adicionais instalados na placa mãe)

Tipos de Memória


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U C P

Memória Principal

Memória Auxiliar

U C U L A

Tipos de Memória


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Quadro comparativo:

Memória Auxiliar X Memória Principal

Não volátil Volátil

Custo menor Custo maior

Mais lenta Mais rápida

Maior capacidade Menor capacidade

Tipos de Memória


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Fonte: http://computer.howstuffworks.com/computer-memory7.htm


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Unidade de medida para quantificar a memória principal e indicar a capacidade de armazenamento são os múltiplos do byte

K, KB quilobyte (mil) 210 1.024 bytes

M, MB megabyte (milhão) 220 1.048.576 bytes

G, GB gigabyte (bilhão) 230 1.073.741.824 bytes

T, TB terabyte (trilhão) ...

Representação dos Dados na Memória


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Unidades de Entrada Unidades de Saída

responsáveis pela comunicaçãoentre as pessoas e a máquina

Periféricos


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Fazem a comunicação homem x máquina•Computador: linguagem de máquina•“Tradução”

São periféricos•Unidade de Entrada (teclado, mouse)•Unidade de Saída (monitor, impressora)•Memória Auxiliar (fitas, discos rígidos, discos flexíveis)

Periféricos


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U C P

Memória

Unidadesde Entrada

Unidadesde Saída

Memória Auxiliar


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COMO A INFORMAÇÃO ENTRA NO EQUIPAMENTO

Dispositivos de entrada convertem dados e informação em sinais que o computador pode utilizar e processar.

- Teclado- Mesa Digitalizadora- Tela sensível ao toque- Caneta Luminosa- Joystick- Mouse- Leitora da caracter ótico


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•MonitoresEntrada: touchscreen

TiposColoridos ou monocromáticosCRT x Cristal Líquido (tela plana) Qualidade: CGA, VGA, SuperVGADot pitch, Entrelaçado X Não Entrelaçado

•Unidade de fita magnética

•Cartão perfurado

Dispositivos de Entrada e Saída


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•Unidade de disco magnético

•Unidade de disco ótico

•Modem e Fax/Modem

Unidade de comunicação do micro com a linha telefônica

Pode ser interno ou externo

Velocidade: kbps

Dispositivos de Entrada e Saída


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•Teclado

•Teclado de funções programáveis ou teclado alfanumérico

•Caneta luminosa - light penIdentificação de elementos da tela Detecção de luz

•Trackball

Dispositivos de Entrada


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Mouse

•Mecânico

•Ótico

•Touch pad

•Sem fio



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•Alavanca ou joystick

•Scanner

Mesa / Mão

Monocromático / Colorido

Tridimensional

OCR



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•Digitalizador de vídeo

•Digitalizador espacial

•Painel ou mesa sensível ao toque - touch panel

•Mesa digitalizadora



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•Luva eletrônica

Data Glove

Luva com esqueletos externos

•Data suit

•Leitora de código de barras



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•Dispositivos de rastreamento - tracking devices

•Câmaras digitais



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COMO A INFORMAÇÃO SAIDO EQUIPAMENTO

Dispositivos de saída convertem sinais digitais internamente armazenados para formas úteis externamente.

A informação pode sair do sistema em diferentes formas básicas e suas combinações.

* Texto * Imagem * Som * Digital ou analógico

- Impressoras- Plotters- Monitores de Vídeo


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Traçadores gráficos ou Plotters

De mesa

Tambor

Eletrostático

Dispositivos de Saída


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Impressoras de impacto ou matriciais AgulhasVelocidade: CPSBaixa resolução

Impressoras a jato de tinta Velocidade: PPMResolução: DPI

Impressoras a laserÓtima qualidadeMuita memória



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Impressoras de transferência térmica Lenta, mas com qualidade excelenteTinta: “aquecida”Papel especial

Impressoras dye-sublimationTinta: “forma gasosa” Papel especial



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Registrador fotográfico Stereo Glasses

Visão estereoscópicaÓculos com lentes de cristal líquido capazes de bloquear a visão quando necessário


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Dispositivos Geradores de Sensação de Tato e de Força (haptic displays)

Realidade virtual Tato: geometria, textura e temperatura Força: peso e maciez ou dureza


Head Mounted Displays - HMDDuas pequenas telasFone de ouvido


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Histórico dos processadores (Intel)PC XT (eXtended Technology)PC AT (Advanced Technology)Intel 486Pentium (Pro, MMX, II, Xeon, III)

ObservaçãoCo-processador Aritmético: processador encarregado de fazer cálculos

Evolução dos Microcomputadores


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Modelo MHz Características

PC XT 4,77/12 Lento e limitado; drive de 5,25”

PC AT 286 25 16 bits; drives 5,25” e 3,5”

PC AT 386 SX 25/40 16/32 bits; ambiente gráfico

PC AT 386 DX 33 32 bits

PC AT 486 SX 33/60 32 bits; sem co-processador; drive CD

PC AT 486 DX 33/60 32 bits; com co-processador

PC AT 486 DX2/4 66/100 32 bits; circuito overdrive

Pentium 60/166 64 bits

Pentium MMX 166/333 64 bits; MultiMidiaeXtensions; novasinstruções

Pentium PRO 200 64 bits; SISC e RISC

Pentium II 233/450 Pentium PRO + MMX

Celeron 266/300 Substituto do MMX; desempenhoinferior ao Pentium II

Pentium III 450/500 Sucessor Pentium II, mais 70 novasinstruções

Evolução dos Microcomputadores


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Visite o seguinte site:

http://computer.howstuffworks.com/

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