Curso Básico Em Hardware De Compuadores

1º Trabalho Complementar da Disciplina de Hardware de Computadores

Conjunto Básico

A grosso modo pode-se dizer que o hardware é formado por Sistema Central e Periféricos.

Arquitetura de von Neuman

As arquiteturas de computadores seguem o que foi proposto pelo matemático húngaro, John von Neumann a partir do ano 1946.

A máquina proposta pela arquitetura de von Neumann é bem simples e tem como característica a possibilidade dos programas serem armazenados junto com os dados no mesmo espaço de memória. Os passos de execução seriam: Buscar programa na memória (fetch) instrução por instrução; Executá-los sobre os dados de Entrada.

Desde o início, von Neumann já notava um possível gargalo a ser criado entre a separação da CPU e da Memória.

Hardware:

Parte física;

Possui partes mecânicas;

Funciona por pulsos elétricos

Periféricos;

Customização limitada;

Nem sempre reconfigurável;

Compreende apenas pulsos elétricos (pulso elétrico ligado e ausência do pulso elétrico)

Software:

Parte lógica;

Digital;

Atua em cima do hardware;

Altamente reconfigurável;

Mais customizável;

Compreende apenas o sistema binário (bit 0 e bit 1) que é interpretado a partir do pulso elétrico ligado como bit 1, e interpreta a ausência do pulso elétrico como bit 0).

Pulso Elétrico X Bit

O conjunto de hardware trabalha apenas com os pulsos elétricos. Já o software interpreta esses pulsos elétricos e os entende como um conjunto de bits 0/1 (ligado/desligado).

Um pulso elétrico de 5v é interpretado como o bit ligado e um pulso elétrico de 3v ou ausência de pulso elétrico é interpretado como o bit desligado. O computador compreende apenas estes dois elementos.

Barramento

Pista por onde circula os pulsos elétricos na placa-mãe. É através do BUS que os periféricos se comunicam.

Todos os periféricos acoplados num computador estão conectados na placa-mãe através do barramento.

Funções do Barramento

Comunicação de Controle: controla solicitações de uso ao barramento e ações dos outros barramentos;

Comunicação de Dados: transporte de dados;

Comunicação de Endereços: indica os endereços de memória onde possuem dados a ser lidos ou gravados pelo processador.

Velocidade do Barramento

O BUS tem seu desempenho medido na sua capacidade de tráfego de dados (largura de banda, ou throughput) que podem ser transmitidos simultaneamente sendo 8bits ou 16bits para equipamentos antigos e 32bits ou 64 bits para equipamentos atuais.

A velocidade também pode ser medida em bits por segundo: 10bps, 160Kbps, 100Mbps, 1Gbps.

Tipos de Barramentos

Num sistema computacional existem mais do que um único BUS. A placa-mãe ainda tem a divisão de South Bridge, e North Bridge, dividindo os barramentos.

Exemplos de barramentos podem ser:

– BUS central da placa-mãe;

– BUS da Memória;

– BUS USB;

– BUS de operações de Entrada/Saída (I/O)

Placa Mãe

A placa-mãe é o conjunto principal de componentes que o computador possui. É nela que ficam os barramentos e é através dela que os periféricos se comunicam. Também é chamada de motherboard, board ou mobo.

Alguns de seus componentes são: Slot do Processador, Slots de Memória RAM, Controlador de Disco (IDE/SATA/SAS), Controlador de I/O, Controlador USB, Chipsets (North e South), Bateria, Memória EPROM, Firmware BIOS, UEFI, Slots de expansão PCI, PCIx, ISA, AGP. Por serem nativos da placa mãe esses componentes são chamados de onboard.

Outros controladores podem ser conectados, sendo chamados de dispositivos offboard como: Controlador de Vídeo, Controlador de Discos SAS, Placas de Rede (Network Card Interface), Controladores USB, Etc.

Dispositivos Offboard X Onboard

Os dispositivos offboard possuem melhor desempenho, pois possuem um processador exclusivo para suas operações, e não dividem o bus central nem o tempo de processamento com outros dispositivos.

Dispositivos onboard costumam ser menos eficientes em relação aos offboards, mas por outro lado são mais baratos.

Processador

A Unidade Central de Processamento (UCP, ou em inglês CPU), mais conhecido como processador é a parte responsável por realizar todas as tarefas de processamento de instruções dos programas (software). Realiza cálculos de lógica e aritmética básica.

Pode-se dizer que é a parte central do conjunto computacional, equiparando-se analogamente ao cérebro humano, porém não pode reter informações.

O usuário envia informações usando dispositivos I/O através dos programas. Estas informações (transformadas em conjunto de bits) são enviadas ao processador que realiza operações, lê dados no disco, salva na memória, devolve ao usuário através do monitor, impressora, ou envia pela rede ou dispositivo externo (pendrive por exemplo).

Unidade Lógica e Aritmética

A ULA é um coprocessador utilizado apenas para realizar tarefas matemáticas; também chamada de Unidade de Ponto Flutuante. Os primeiros processadores não tinham este co-processador tornando-o um opcional a ser instalado num local apropriado na placa-mãe.

O processador central não realiza operações complexas; dessa forma uma operação matemática, exemplo uma raiz cúbica ou seno) precisaria