Características e especificações de computadores portáteis

Nos computadores portáteis podemos encontrar algumas características por exemplo:

• Processador (Cache, Cores, Frequência, Dissipação)
• Memória RAM e tipo de RAM (DDR3, DDR2 ou DDR)
• Interfaces (USB, HDMI, Firewire, VGA, E-SATA)
• Comunicações (Placa Rede Ethernet, Wireless)
• Leitor de Cartões (SD, Micro SD, Mini SD)
• Dimensões (Largura, Altura, Comprimento)
• Ecrã (Polegadas do ecrã, LCD, LED)
• Placa Gráfica (GB, Frequência,)
• Sistema de Som (Surround, etc.)
• Bateria (Capacidade, Autonomia)
• Disco Rígido (GB e Velocidade)
• Sistema Operativo (Windows 7)
• Drive (CD/DVD, Bluray)
• Webcam
• Peso

Características de caixas e fontes de alimentação

Caixas

No desktop existem dois tipos de caixas que sao as verticais e as horizontais

As verticais (torres):

As horizontais:

Caracteristicas de uma caixa torre

Formato da caixa: Midtower

Tipo de alimentação: Sem alimentação

Material da caixa: Aço e plástico

Cor: Preto

Baías 3,5 na fachada: 2 (convertidas a partir de uma baía 5,25")

Baías 3,5 internas: 5

Baías 5,25 na fachada: 6

Dimensões: 23 x 55 x 59 cm

Peso: 14,35 kg

Outras características:

9 portas de extensão

Ligações entradas/saídas:
 2 x USB 3.0
 2 x USB 2.0
 1 x IEEE 1394a
 1 x e-SATA
 1 x Áudio
 1x ficha para microfone

Sistema de arrefecimento
 Frente: 1 x ventoinha 230 x 30 mm com LED vermelho e interruptor
 Em cima: 1 x ventoinha 200 x 30mm
 Lateral: 1 x ventoinha 200 x 30mm
 Atrás: 1 x ventoinha 140 x 25mm

Caracteristicas de uma caixa horizontal

Formato da caixa: Minitower

Tipo de alimentação: Com alimentação

Material da caixa: Fachada de plástico, chassis de metal

Potência da alimentação: 150 W

Cor: Preto

Dimensões:

• A: 7,5 cm
• L: 22,5 cm
• P: 31,5 cm

Peso: 2,2 kg

Fontes de Alimentação

Uma fonte de alimentação é um aparelho ou dispositivo eletrônico constituído por 4 blocos de componentes elétricos: um transformador de força (que aumenta ou reduz a tensão), um circuito retificador, um filtro capacitivo e/ou indutivo e um regulador de tensão.

Uma fonte de alimentação é usada para transformar a energia elétrica sob a forma de corrente alternada (CA) da rede em uma energia elétrica de corrente contínua, mais adequada para alimentar cargas que precisem de energia CC.

1life Jet 500w

Marca: 1life

Modelo: Jet 500w

Potência: 500 W

Dados gerais:

- Fonte de alimentação de 2Hix de 500w, dois-rails e ventoinha de 120mm

Versão

- Atx V2.2

Conectores

• 1x 20/24pin MB
• 1x EPS 12V 4pin CPU
• 2x SATA
• 4x 4pin periféricos
• 1x FDD

Potência

• +3.3V: 34A
• +5V: 40A
• +12V1: 16A
• +12V2: 17A
• -12V: 0.8A
• +5VSB: 2.5A

Arrefecimento- Ventoinha de 120mm silenciosa branca

Powerlogic ATX 470W

Marca: Powerlogic

Modelo: ATX 470W

Dados gerais:

Potência de pico: 470w
Potência nominal: 235w
Standard: ATX
Conector alimentação ATX 24/20 pinos, macho: 1
Conector alimentação ATX CPU 4 pinos, macho: 1
Conector alimentação SATA, macho: 1
Conector alimentação Molex 4 pinos, macho: 4
Conector alimentação drive disquetes 4 pinos macho: 1
Dimensões da ventoinha: 120mm
Nível de ruido: 10 ~ 19 dB(A)
Dimensões: 140 x 85 x 149 mm

Pesquisas semelhantes: ATX 470 W, ATX470W 

Interfaces de periféricos

USB - Universal Serial Bus 


Velocidade USB 1.1: 1,5 a 12 Mbps.
Velocidade USB 2.0: 480 Mbps.
Velocidade USB 3.0: 4,8 Gigabits.
Surgiu em 1994 com USB 0.7.
Comunicação em série.
Destina-se a  conexão de periféricos sem a necessidade de desligar o computador.

Porta Paralela

Transmissão unidirecional

Porta Paralela SPP comunica a 8bits com uma taxa de transmissão de dados a 150KB/s

Transmissão bidirecional

Porta Paralela EPP comunica a 32bits com uma taxa de transmissão de dados a 2MB/s

Porta Paralela ECP comunica a 16bits e tem as mesmas caracteristicas que a EPP

Comunicação em paralelo.

Destina-se a comunicação entre um computador e um periférico.

Porta Serie 

Conhecida por Rs-232C ou RS-422

Destina-se a uma porta de comunicação utilizada para conectar modems, ratos, algumas impressoras, scanners e outros equipamentos de hardware.

Os bits sao transferidos em fila, um de cada vez.
Comunicação em série.

FireWire

Foi desenvolvido pela Apple Computer.
Surgiu nos anos 90.
Velocidade de 100, 200, ou 400Mbits/s (na realidade: 98,304, 196,608 ou 393,216 Mbit/s).
Comunicação em paralelo.
Destina-se a omputadores pessoais e aparelhos digitais de áudio e vídeo.

e-SATA

Velocidade de 150MB/s
eSATA (external SATA) é um padrão de conector SATA externo, que mantém a mesma velocidade de transmissão. As placas-mãe mais recentes já estão vindo com conectores eSATA embutidos, mas também é possível utilizar uma controladora PCI Express, ou mesmo PCI.

Light Peak
A tecnologia Light Peak será provavelmente a tecnologia a usar no futuro das ligações, uma vez que é considerada a mais rápida para transmissão de dados até ao momento através de um simples cabo. Esta tecnologia foi desenvolvida pela Intel (adaptada recentemente pela Apple e baptizada com o nome de Thunderbolt), e como já referido permite velocidades de transmissão na ordem dos 10 Gbps, com potencial de no futuro atingir os 100 Gbps.

Características da tecnologia Light Peak

• Múltiplos protocolos I/O em simultâneo no mesmo cabo
• Possibilidade de usar conectores mais pequenos, comparando com as tecnologias actuais
• Suporte para cabos mais longos
• Maior largura de banda
• Bidireccional
• Compatível com dispositivos DisplayPort
• Suporte para cabos ópticos ou eléctricos
• Baixa latência
• Suporte para Power over cable

Interfaces da memória secundária

Interface IDE

O IDE, do inglês Integrated Drive Eletronics, foi o primeiro padrão que integrou a controladora com o Disco Rígido. Os primeiros HDs com interface IDE foram lançados por volta de 1986 e na época isto já foi uma grande inovação porque os cabos utilizados já eram menores e havia menos problema de sincronismo, o que deixava os processos mais rápidos.

Inicialmente, não havia uma definição de padrão e os primeiros dispositivos IDE apresentavam problemas de compatibilidade entre os fabricantes. O ANSI (American National Standards Institute), em 1990, aplicou as devidas correcções para padronização e foi criado o padrão ATA (Advanced Technology Attachment). Porém com o nome IDE já estava mais conhecido, ele permaneceu, embora algumas vezes fosse chamado de IDE/ATA.

As primeiras placas tinham apenas uma porta IDE e uma FDD (do drive de disquete) e mais tarde passaram a ter ao menos duas (primária e secundária). Cada uma delas permite a instalação de dois drives, ou seja que podemos instalar até quatro Discos Rígidos ou CD/DVD-ROMs na mesma placa. Para diferenciar os drives instalados na mesma porta, existe um “jumper” para configurá-los como master (mestre) ou slave.

Inicialmente, as interfaces IDE suportavam apenas a conexão de Discos Rígidos e é por isso que há um tempo atrás os computadores ofereciam como diferencial os famosos "kits multimídia", que eram compostos por uma placa de som, CD-ROM, caixinhas e microfone. O protocolo ATAPI (AT Attachment Packet Interface) foi criado para fazer a integração deste tipo de drive com o IDE, de forma que se tornou rapidamente o padrão.

Interface SATA

O SATA ou Serial ATA, do inglês Serial Advanced Technology Attachment, foi o sucessor do IDE. Os Discos Rígidos que utilizam o padrão SATA transferem os dados em série e não em paralelo como o ATA. Como ele utiliza dois canais separados, um para enviar e outro para receber dados, isto reduz (ou quase elimina) os problemas de sincronização e interferência, permitindo que frequências mais altas sejam usadas nas transferências.

Os cabos possuem apenas sete fios, sendo um par para transmissão e outro para recepção de dados e três fios terra. Por eles serem mais finos, permitem inclusive uma melhor ventilação no gabinete. Um cabo SATA pode ter até um metro de comprimento e cada porta SATA suporta um único dispositivo (diferente do padrão master/slave do IDE).

Existem dois padrões de controladores SATA: o SATA 150 (ou SATA 1.5 Gbit/s ou SATA 1500), o SATA 300 (SATA 3.0 Gbit/s ou SATA 3000) e o SATA 600 (ou SATA 6.0 Gbit/s). Este último é a terceira geração desta tecnologia e foi lançado em Maio de 2009 e são melhor aproveitados por Discos rígidos de Estado Sólido.

Interface SCSI

SCSI é sigla para Small Computer System Interface. Trata-se de uma tecnologia criada para acelerar a taxa de transferência de dados entre dispositivos de um computador, desde que tais periféricos sejam compatíveis com a tecnologia. O padrão SCSI é muito utilizado para conexões de HD (disco rígido), scanners, impressoras, CD-ROM ou qualquer outro dispositivo que necessite de alta transferência de dados.

As vantagens do SCSI não se resumem apenas à questão da velocidade, mas também da compatibilidade e estabilidade. Sendo o processador o dispositivo mais rápido do computador, o uso do padrão SCSI permite que essa velocidade seja aproveitada e assim, aumentá-se de forma considerável o desempenho do computador. Isso deixa claro que o SCSI é aplicado principalmente em servidores e em aplicações de missão crítica. Em gráficas, o uso de scanners poderosos poderia ser inviável se o computador não conseguisse processar as imagens rapidamente, devido a baixa taxa de transferência. O padrão SCSI consegue resolver essa questão.

Se seu computador não possui interface SCSI, ainda assim é possível fazer uso desta tecnologia. Basta instalar um adaptador (ou controlador) SCSI. Alguns, permitem de 7 a 15 conexões de dispositivos SCSI.

Barramentos de Expansão

Barramento ISA


Numero de bits: 8 ou 16 bits
Velocidade, 8bits: 2.33MB/S, 16bits: 8.33MB/S
Utilizado para ligar vários tipos de placas de expansão
Data em que surgiu: 1981

Barramento PCI 



Numero de bits: 32 ou 64 bits
Velocidade:  33MHz ou 66 MHz
Utilizado para ligar vários tipos de placas de expansão
Data em que surgiu: 1992

Barramento AGP


Numero de bits: 32 bits
Velocidade: 66 MHz
Utilizado para ligar placas gráficas
Data em que surgiu: 1998

Barramento PCI express



Numero de bits: 32 bits ou 64 bits
Velocidade: 1x a 32x (sendo a 1x 6 vezes mais rapida do que a PCI tradicional)
Utilizado para ligar placas de expansão
Data em que surgiu: 2004

Gestão de memória e o DMA

Função de DMA

A DMA envolve um módulo adicional no barramento de sistema. O módulo de DMA (figura 6.11) é capaz de imitar a CPU e, na verdade, de retirar da CPU o controlo do sistema.

A técnica funciona como segue. Quando a CPU pretende ler ou escrever um bloco de dados emite um comando para o módulo de DMA, através do envio para o módulo de DMA da seguinte informação:

• Se foi feito um pedido de leitura ou de escrita.
• O endereço do dispositivo de E/S.
• A localização inicial de onde ler ou escrever da memória.
• O número de palavras a serem lidas ou escritas.

Função de Bus Mastering

O BUS Mastering é um recurso suportado por algumas arquiteturas de barramento, que permite que a controladora de discos instalada comunique-se diretamente com os dispositivos, sem ocupar o processador. Um HD com os Drivers de BUS Mastering seria capaz de acessar diretamente a memória, sem ter que recorrer ao processador, o que além de melhorar o desempenho, não consumiria a CPU, que ficaria livre para fazer outras tarefas. HDs UDMA utilizam o Ultra DMA, enquanto HDs Pio Mode 4 utilizam o Multiword DMA 2. Em ambos os casos, você deverá instalar os drivers de BUS Mastering que acompanham sua placa mãe, a fim de ativar este recurso. Os Windows 98/ME/2000 já possuem drivers de BUS Mastering para a grande maioria das placas mãe, dispensando a instalação dos drivers do fabricante na maioria dos casos.

Memória Cache

Na área da computação, cache é um dispositivo de acesso rápido, interno a um sistema, que serve de intermediário entre um operador de um processo e o dispositivo de armazenamento ao qual esse operador acede. A vantagem principal na utilização de uma cache consiste em evitar o acesso ao dispositivo de armazenamento - que pode ser demorado -, armazenando os dados em meios de acesso mais rápidos.

Tipos de memória cache: L1, L2, L3,

Cache L1

Uma pequena porção de memória estática presente dentro do processador. Em alguns tipos de processador, como o Pentium 2, o L1 é dividido em dois níveis: dados e instruções. A partir do Intel 486, começou a se colocar a L1 no próprio chip. Geralmente tem entre 16KB e 128KB; hoje já encontramos processadores com até 16MB de cache.

Cache L2

Possuindo o Cache L1 um tamanho reduzido e não apresentando uma solução ideal, foi desenvolvido o cache L2, que contém muito mais memória que o cache L1. Ela é mais um caminho para que a informação requisitada não tenha que ser procurada na lenta memória principal. Alguns processadores colocam essa cache fora do processador, por questões econômicas, pois uma cache grande implica num custo grande, mas há exceções, como no Pentium II, por exemplo, cujas caches L1 e L2 estão no mesmo cartucho que está o processador.

A memória cache L2 é, sobretudo, um dos elementos essenciais para um bom rendimento do processador mesmo que tenha um clock baixo. Um exemplo prático é o caso do Intel Itanium 9152M que tem apenas 1.6 GHz de clock interno e ganha de longe do atual Intel Extreme, pelo fato de possuir uma memória cache de 24MB. Quanto mais alto é o clock do processador, mais este aquece e mais instável se torna.

Cache L3

Terceiro nível de cache de memória. Inicialmente utilizado pelo AMD K6-III utilizava o cache externo presente na placa-mãe como uma memória de cache adicional. Ainda é um tipo de cache raro devido a complexidade dos processadores atuais, com suas áreas chegando a milhões de transístores por micrómetros ou picómetros de área. Ela será muito útil, é possível a necessidade futura de níveis ainda mais elevados de cache, como L4 e assim por diante.

Memória Ram

Definir memória SRAM e DRAM

Memória SRAM é um tipo de memória de acesso aleatório que mantém os dados armazenados desde que seja mantida sua alimentação, não precisando que as células que armazenam os bits sejam refrescadas.

Memória DRAM é um tipo de memória RAM de acesso direto que armazena cada bit de dados num condensador ou Capacitor. O número de elétrons armazenados no condensador determina se o bit é considerado 1 ou 0. Como vai havendo fuga de elétrons do condensador, a informação acaba por se perder, a não ser que a carga seja atualizada periodicamente.

SRAM

É um tipo de memória RAM estática e possui as seguintes características:

• Células de memória - Latches / flip-flops
• Rápidas – tempos de acesso baixos para leitura e para escrita
• Utilizadas tipicamente como memórias cache (associadas ao processador)

Rápidas – tempos de acesso baixos para leitura e para escrita
Utilizadas tipicamente como memórias cache (associadas ao processador)

DRAM

Células de memória:

Pares transistor-condensador, que conseguem manter o nível lógico armazenado durante curtos espaços de tempo

Necessitam por isso de ciclos de refrescamento periódicos para reposição dos níveis lógicos nos condensadores



Tipos de DRAM

SDRAM (Synchronous DRAM)

• Síncronas com o relógio de sistema.

DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

• Reagem a ambos os flancos do sinal de relógio;
• Muito utilizadas em PCs;
• Evolução: DDR (2000) DDR-2 (2003) DDR-3 (2007).

RDRAM (Rambus DRAM)

• Têm esta designação porque os módulos de memória estão ligadas em série num barramento (bus) próprio;
• Eficientes em leituras e escritas por blocos;
• Pouco utilizadas em PCs, usadas na Playstation 2 e Nintendo 64.

Endereçamento de memória

Célula básica de memória

A memória RAM usa capacitores ligados a circuitos combinacionais (transistores) para manter os valores 0 ou 1, um método relativamente barato. Já os registradores usam flip-flops, que são compostos apenas de circuitos lógicos e podem fazer o mesmo trabalho muito mais rápido.

Na engenharia da computação, usam-se portas lógicas para ilustrar esquemas de circuitos combinacionais (ou sequenciais). Um flip-flop simples (latch) pode ser facilmente representado por duas portas NOR ligadas entre si, de forma cruzada.

Processo de endereçamento de uma memória

No endereçamento de memória existem vários aspectos a referir e podemos também ver na imagem seguinte:

k linhas de endereço

n linhas de dados de entrada

Sinais de controlo

Leitura/Escrita

Enables

n linhas de dados de saída

Circuitos integrados TTL e CMOS

Circuitos integrados TTL

A Lógica Transistor-Transistor (Transistor-Transistor Logic ou simplesmente TTL) é uma classe de circuitos digitais construídos de transistores de junção bipolar (BJT), e resistores. Isso é chamado lógica transistor-transistor porque ocorrem ambas as funções porta lógica e de amplificação pelos transistores (em contraste com a RTL e a DTL). Isso é notável por ser uma família difundida de circuitos integrados (CI) usada por muitas aplicações como computadores, controle industrial, electrônica de consumo, sintetizadores etc. Por causa do grande uso desta família lógica, sinais de entrada e saída de equipamentos eletrônicos pode ser chamada entrada ou saída "TTL", significantemente compatível com os níveis de tensão usados.

Estes circuitos têm como principal característica a utilização de sinais de 5 volts para níveis lógicos altos. Seus circuitos integrados são constituídos basicamente de transístores, o que os torna pouco sensíveis à eletricidade estática.

Circuitos integrados CMOS

CMOS (pronuncia-se "Cí-Mós") é uma sigla para complementary metal-oxide-semiconductor, i.e., semicondutor metal-óxido complementar. É um tipo de tecnologia empregada na fabricação de circuitos integrados onde se incluem elementos de lógica digital (portas lógicas, flip-flops, contadores, decodificadores, etc.), microprocessadores, microcontroladores, memórias RAM, etc. O "complementary", em seu nome, vem do fato de que esta tecnologia recente utiliza os dois tipos de transistores MOSFET, o MOSFET canal N e o MOSFET canal P, de tal modo que um deles "complementa" o outro. A CMOS é hoje a tecnologia mais largamente usada na fabricação de CIs. As principais vantagens dos circuitos integrados CMOS são o baixíssimo consumo de energia (que leva à baixa dissipação de calor) e a possibilidade de alta densidade de integração, comparativamente com outras tecnologias como a TTL. Devido a tais características, circuitos CMOS são também largamente utilizados em calculadoras, relógios digitais, e outros dispositivos alimentados por pequenas baterias.

Arquitectura de Von Nermann e de Harvard

A Arquitetura de von Neumann (de John von Neumann)

É uma arquitetura de computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas.

A máquina proposta por Von Neumann reúne os seguintes componentes: (i) uma memória, (ii) uma unidade aritmética e lógica (ALU), (iii) uma unidade central de processamento (CPU), composta por diversos registradores, e (iv) uma Unidade de Controle (CU), cuja função é a mesma da tabela de controle da Máquina de Turing universal: buscar um programa na memória, instrução por instrução, e executá-lo sobre os dados de entrada.

Cada um dos elementos apresentados é realizado à custa de componentes físicos independentes, cuja implementação tem variado ao longo do tempo, consoante a evolução das tecnologias de fabricação, desde os relés electromagnéticos, os tubos de vácuo (ou válvulas), até aos semicondutores, abrangendo os transistores e os circuitos electrónicos integrados, com média, alta ou muito alta densidade de integração (MSI - medium scale, LSI - large scale, ou VLSI - very large scale integration), medida em termos de milhões transistores por pastilha de silício.

As interacções entre os elementos exibem tempos típicos que também têm variado ao longo do tempo, consoante as tecnologias de fabricação. Actualmente, as CPUs processam instruções sob controlo de relógios cujos períodos típicos são da ordem de 1 nanosegundo, ou seja, 10 − 9 segundos. As memórias centrais têm tempos típicos de acesso da ordem da dezena de nanosegundos. As unidades de entrada e saída exibem tempos típicos extremamente variáveis, mas que são tipicamente muito superiores à escala do nanosegundo. Por exemplo, os discos duros exibem tempos da ordem do milisegundos (milésimo de segundo, 10 − 3). Outros dispositivos periféricos são inertes, a não ser que sejam activados por utilizadores humanos. Por exemplo, ao se fazer "copy and paste" nao se-percebe nada do que foi descrito acima, pois um teclado só envia informação para o computador após serem pressionada as devidas teclas. Assim, este dispositivo se comunica com a CPU eventualmente e, portanto, exibe tempos indeterminados.

John von Neumann

A Arquitetura de Harvard 

Baseia-se em um conceito mais recente que a de Von-Neumann, tendo vindo da necessidade de por o microcontrolador para trabalhar mais rápido. É uma arquitetura de computador que se distingue das outras por possuir duas memórias diferentes e independentes em termos de barramento e ligação ao processador. É utilizada nos microcontroladores PIC, tem como principal característica acessar a memória de dados separadamente da memória de programa.

Baseada também na separação de barramentos de dados das memórias onde estão as instruções de programa e das memórias de dados, permitindo que um processador possa acessar as duas simultaneamente, obtendo um desempenho melhor do que a da Arquitetura de von Neumann, pois pode buscar uma nova instrução enquanto executa outra.

A principal vantagem dessa arquitetura é que a leitura de instruções e de alguns tipos de operandos pode ser feita ao mesmo tempo em que a execução das instruções (tempo Tcy). Isso significa que o sistema fica todo o tempo executando instruções, o que acarreta um significativo ganho de velocidade. Enquanto uma instrução está sendo executada, a seguinte está sendo lida. Esse processo é conhecido como pipelining(canalização).

A arquitetura Havard também possui um repertório com menos instruções que a de Von-Neumann, e essas são executadas apenas num único ciclo de relógio.

Arquiteturas de Harvard são normalmente utilizadas em qualquer sistemas especializados ou para usos específicos. É utilizado em processamento de sinal digital especializados (DSP), normalmente por produtos de áudio e vídeo de transformação. Ele também é usado em muitos pequenos microcontroladores utilizados em aplicações eletrônicas, tais como máquinas RISCO Advanced (ARM) para produtos à base de muitos vendedores.

Os microcontroladores com arquitetura Havard são também conhecidos como "microcontroladores RISC" (Computador com Conjunto Reduzido de Instruções), e os microcontroladores com uma arquitetura Von-Neumann, de "microcontroladores CISC" (Computador com um Conjunto Complexo de Instruções).

Arquitectura de computadores

A Arquitetura de Computadores lida com o comportamento funcional de um sistema computacional tal como este é visto por um programador (como o tamanho de um tipo de dados, por exemplo, 32 bits representam um inteiro).

Organização de Computadores lida com relações estruturais que podem não ser visíveis para o programador (como a frequência do relógio ou o tamanho da memória física).

Existe um um conceito de níveis na arquitectura de computadores. A ideia básica é que existem vários níveis nos quais um computador pode ser considerado, desde o nível mais elevado, onde o utilizador corre os programas, até ao nível mais baixo, consistindo de transístores e ligações.

Função da North bridge 

Também conhecido como memory controller hub (MCH) em sistemas Intel (AMD, VIA, SiS e outros geralmente usam northbridge), é tradicionalmente um dos dois chips que constituem o chipset numa placa-mãe de PC, sendo o outro o southbridge. Separar o chipset em northbridge e southbridge é comum, embora existam instâncias raras em que ambos são combinados num único die quando a complexidade do design e os processos de fabricação o permitem.

Função da South bridge

Também conhecido como I/O Controller Hub em sistemas Intel (AMD, VIA, SiS e outros geralmente usam southbridge), é um chip que implementa as capacidades mais "lentas" da placa-mãe numa arquitetura de chipset northbridge/southbridge. O southbridge pode ser geralmente diferenciado do northbridge por não estar diretamente conectado à UCP. Em vez disso, o northbridge liga o southbridge à UCP.

Chipset

Um Chipset é o nome dado ao conjunto de chips (ou circuitos integrados) utilizado na placa-mãe e cuja função é realizar diversas funções de hardware, como controle dos barramentos (PCI, AGP e o antigo ISA), controle e acesso à memória, controle da interface IDE e USB, Timer, controle dos sinais de interrupção IRQ e DMA, entre outras.

FSB

Um front-side bus é uma interface de comunicação com o computador, muitas vezes usado em computadores durante a década de 1990 e 2000. Ele normalmente transporta dados entre a unidade de processamento central (CPU) e um hub controlador de memória, conhecidos como northbridge.

DMA

Acesso direto à memória ( DMA ) é uma característica dos modernos computadores que permite que certos subsistemas de hardware dentro do computador para acessar o sistema de memória , independentemente da unidade de processamento central (CPU).

Circuitos integrados

O que são os circuitos integrados?

Os circuitos integrados são circuitos electrónicos funcionais, constituídos por um conjunto de transístores, díodos, resistências e condensadores, fabricados num mesmo processo, sobre uma substância comum semicondutora de silício que se designa vulgarmente por chip.

Limitações dos C.I.

Limitação nos valores das resistências e condensadores a integrar.

Reduzida potência de dissipação.

Limitações nas tensões de funcionamento.

Impossibilidade de integrar num chip bobinas ou indutâncias (salvo se forem de valores muitíssimo pequenos).

Tipos de cápsulas do C.I.

Os principais tipos de cápsulas utilizadas para envolver e proteger os chips são basicamente quatro:

• Cápsulas com dupla fila de pinos (DIL ou DIP – Dual In Line);
• Cápsulas planas (Flat-pack);
• Cápsulas metálicas TO-5 (cilíndricas);
• Cápsulas especiais.

Enquanto as cápsulas TO-5 são de material metálico, as restantes podem utilizar materiais plásticos ou cerâmicos.

 Cápsula com dupla fila de pinos

Para os CI de baixa potência – DIL ou DIP.

As cápsulas de dupla fila de pinos são as mais utilizadas, podendo conter vários chips interligados.

Nos integrados de encapsulamento DIL a numeração dos terminais é feita a partir do terminal 1, vai por essa linha de terminais e volta pela outra.

Durante essa identificação dos terminais o CI deve ser sempre observado por cima.

Cápsula com quatro filas de pinos

QIL – Quad In Line

Para c.i. de média potência, por exemplo, amplificadores de áudio.

A principal razão da linha quádrupla de pinos é o de permitir um maior afastamento das respectivas “ilhas” de ligação no circuito impresso, de forma que pistas mais largas (portanto para correntes maiores) possam ser ligadas a tais “ilhas”.

Cápsula com linha única de pinos

SIL – Single In Line

Alguns integrados pré-amlificadores, e mesmo alguns amplificadores de certa potência, para áudio, apresentam esta configuração.

Cápsulas planas (Flat-pack)

As cápsulas planas têm reduzido volume e espessura e são formadas por terminais dispostos horizontalmente. Pelo facto de se disporem sobre o circuito impresso a sua instalação ocupa pouco espaço

Cápsulas metálicas TO-5

Têm um corpo cilíndrico metálico, com os terminais dispostos em linha circular, na sua base.

A contagem dos terminais inicia-se pela pequena marca, em sentido horário, com o componente visto por baixo.

Cápsulas especiais

As cápsulas especiais são as que dispõem de numerosos terminais para interligarem a enorme integração de componentes que determinados chips dispõem (por exemplo, CI contendo microprocessadores).

Supercondutores

Pesquisadores suíços criaram uma versão supercondutora de um transístor de efeito de campo, conhecido como FET (Field Effect Transistor), um dos principais elementos de toda a eletrônica digital.

A equipe do professor Andrea Caviglia cresceu um cristal individual contendo dois segmentos separados, cada um formado por um óxido metálico diferente - um segmento de titanato de estrôncio e o outro de aluminato de lantânio.

Na interface entre esses dois segmentos, os cientistas observaram uma camada de elétrons livres, capazes de fluir sem resistência, o que caracteriza um material supercondutor.

Agora eles descobriram como ligar e desligar esse comportamento supercondutor na interface do seu cristal por meio da aplicação de uma corrente elétrica. O resultado é a primeira versão de um transístor supercondutor.

Funcionamento do transístor

Um transístor convencional possui dois eletrodos de cada lado, chamados emissor e coletor. Acima desse canal emissor-coletor existe um outro eletrodo, chamado base, que funciona como se fosse uma torneira.

Quando a base está energizada, ela permite que a corrente flua entre o emissor e o coletor; quando a energia é desligada, cessa a passagem da corrente. É esse estado da corrente - circulando ou não - que é interpretado nos computadores como se sendo os 0s e 1s da linguagem binária.

Vantagens de um transístor supercondutor

Como os materiais de que os eletrodos dos transistores atuais são feitos não são condutores elétricos perfeitos, quando a corrente elétrica flui através deles uma grande se perde na forma de calor - certamente um dos maiores entraves atuais à fabricação de processadores mais velozes.

Com um transístor supercondutor, esse problema é definitivamente resolvido. É por isto que a pesquisa está chamando a atenção não apenas de outros cientistas que lidam na área, mas também da indústria.

Supercomputadores na classe dos petaflops

A pesquisa ainda está em seus primeiros passos. O comportamento supercondutor somente ocorre a temperaturas próximas ao zero absoluto, o que significa que um computador feito com esses transistores consumiria uma grande quantidade de energia para ser mantido em temperaturas criogênicas - o que talvez não seja um grande problema para os supercomputadores na classe dos petaflops, que já são grandes consumidores de energia.

Novas pesquisas poderão levar à descoberta de novos óxidos ou outros materiais que apresentem o comportamento supercondutor em temperaturas mais amenas.

Pipeline

Introdução

Na década de 70 surge uma nova técnica chamada pipeline, onde a execução das instruções é dividida em várias fases consecutivas e o processador é organizado em estágios correspondentes para execução dessas instruções.

Pipeline é uma técnica de implementação de processadores que permite a sobreposição temporal de diversas fases de execução de instruções.

Em outras palavras, é uma técnica de projeto onde o hardware processa mais de uma instrução de cada vez sem esperar que uma instrução termine antes de começar a outra.

Processo, sem aplicação de pipeline.

Processo, com aplicação de pipeline.

MIPS (Microprocessor without  Interlocked Pipeline Stages Microprocessador  Sem estágios interligados de Pipeline)

1. Busca Instrução na memória;
2. Leitura dos registradores e decodificação das instruções;
3. Execução de operação ou cálculo de endereço;
4. Acesso a operando na memória;
5. Escrita do resultado em registrador.

Pipeline

Síntese final

Em suma, o pipeline melhora o desempenho por meio do aumento do throughput das instruções, ou seja, aumento o número de instruções executadas na unidade de tempo, e não pela diminuição do tempo de execução de uma instrução individual.

Speedup ideal é o número de estágios no pipeline.

Throughput (ou taxa de transferência) é a quantidade de dados transferidos de um lugar a outro, ou a quantidade de dados processados em um determinado espaço de tempo.

Speedup potencial = número de estágios do pipeline.



CPU-Instrucoes

Definição de Instruções de Máquina

A operação de uma UCP é determinada pelas instruções que ela executa, conhecidas como instruções de máquina. A coleção das diferentes instruções que a UCP é capaz de executar é conhecida como o conjunto de instruções do processador, o qual pode variar de um fabricante para outro e mesmo de um modelo para outro de processador.

Definição de CISC e RISC

Reduced Instruction Set Computer ou Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções (RISC), é uma linha de arquitetura de processadores que favorece um conjunto simples e pequeno de instruções que levam aproximadamente a mesma quantidade de tempo para serem executadas. A maioria dos microprocessadores modernos são RISCs, por exemplo DEC Alpha, SPARC, MIPS, e PowerPC. O tipo de microprocessador mais largamente usado em desktops, o x86, é mais CISC do que RISC, embora chips mais novos traduzam instruções x86 baseadas em arquitetura CISC em formas baseadas em arquitetura RISC mais simples, utilizando prioridade de execução.

Formato das Instruções

Cada instrução consiste num grupo de bits que pode ser dividido em duas partes:

• a primeira parte indica o que é a instrução e como será executada, sendo constituída de um só campo;
• a segunda parte referese ao(s) dado(s) que será(ão) manipulado(s) na operação, podendo ser constituída por mais de um campo.

Tamanho das Instruções

A definição dos códigos de operação do conjunto de instruções de um processador pode ser feita por duas maneiras:

• instruções com C.Op. de tamanho fixo;
• instruções com C.Op. de tamanho variável.

Tipos de Instruções

Processamento de dados: instruções aritméticas e lógicas;

Armazenamento de dados: instruções de memória;

Movimentação de dados: instruções de E/S;

Controle: instruções de teste e desvio.

Ciclo de Instrução