AULA 5 – Hardware Interno

COMPONENTES DE HARDWARE

Para fazer um estudo mais detalhado dos componentes vamos separá-los de acordo com sua localização no computador em relação ao gabinete.

 

HARDWARE INTERNO

Componentes que estão localizados e instalados na parte de dentro do gabinete do computador.

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PLACA MÃE (Mainboard)

É o principal hardware do computador.

É uma placa de circuito impresso, onde todos os dispositivos do computador são conectados através de barramentos e portas de comunicação.

Os barramentos numa placa de circuito impresso como a placa mãe estão disponíveis através de linhas de espessuras diferentes gravadas em metal na superfície da placa chamadas de trilhas.

Todos os componentes e circuitos que não estão fundidos (soldados) na placa mãe são caracterizados de dispositivos periféricos. Sendo necessário o encaixe dos mesmos através de portas de comunicação diversas (plugs) que dão acesso aos barramentos da placa mãe.

Funções:

  • Interligar fisicamente todos os dispositivos do computador.
  • Fornecer, manter e controlar a comunicação entre os dispositivos do computador.

 

MICROPROCESSADOR (CPU ou UCP)

Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU)

A processador realiza cálculos matemáticos e lógicos para processar todas as instruções (comandos) necessárias para o computador executar as tarefas dos usuários.

O chip do microprocessador é formado por um conjunto de circuitos eletrônicos integrados com funções específicas e compostos principalmente de componentes eletrônicos chamados transistores.

O transistor é o componente principal do processador, dentro de um chip podem haver bilhões de transistores fabricados através de máquinas de altíssima precisão e na escala de alguns nanômetros de tamanho cada um dispostos em uma superfície chamada pastilha.

No chip do processador os transistores, outros componentes eletrônicos e os circuitos eletrônicos integrados formados por eles estão fundidos (soldados) numa placa de material isolante, esta placa de circuitos contém milhares de barramentos de comunicação para que todos os circuitos do chip possam se comunicar e trabalharem de modo sincronizado afim de executar tudo que o usuário precisar.

O circuito principal do chip do processador é o núcleo, também chamado de ULA onde efetivamente os cálculos são realizados. Um chip pode ter mais de um núcleo, o que permite o processador executar mais de uma instrução ao mesmo tempo.

Outros circuitos importantes são os de memória como registradores que guardar de modo imediato os valores tratados pelo núcleo do processador. Assim como o circuito de memória cache (SRAM) que será esclarecido no tópico memória RAM.

Para que o processador entenda o que precisa ser feito em cada instrução ele utiliza um conjunto de softwares previamente instalados de fábrica e armazenados em um circuito de memória dentro do próprio chip do processador.

Este conjunto de softwares que permitem que o processador possa entender (decodificar), organizar e sequenciar a execução de uma instrução recebida é chamado de Conjunto de instruções.

Funções:

  • Buscar dados a serem processados na memória principal (RAM).
  • Receber solicitações de processamento de todos os componentes de hardware do computador através de interrupções de hardware (IRQ).
  • Decodificar e processar instruções solicitadas através de um conjunto de softwares internos previamente instalados de fábrica – conjunto de instruções.

 

TIPOS DE PROCESSADOR

CISC – Computador com um Conjunto Complexo de Instruções

Este tipo de processador tem uma grande quantidade de softwares embutidos para processamento de dados variados, desde um cálculo de soma até o processamento de uma imagem 3D. Aqui temos outra denominação destes conjuntos de software mais complexos e de alto nível chamado de Microcódigo.

Este processador consome bastante energia e dissipa bastante calor durante sua operação, por conta da sua capacidade de executar centenas de instruções complexas diferentes.

É indicado para computadores de uso diverso e com sistemas de energia e refrigeração de calor robustos e independentes.

Popularmente este tipo de processador está presente em computadores desktop e notebooks.

 

RISC – Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções

Este tipo de processador tem uma quantidade reduzida de softwares embutidos para a tradução (decodificação) de instruções.

Estes processadores contém uma maior quantidade de circuitos auxiliares durante a execução de instruções por conta de necessitarem simplificar ao máximo a instrução antes de efetivamente começar os cálculos.

Este processador consome menos energia e dissipa menos calor comparado com o CISC, e com isso não exigindo necessariamente uma fonte de alimentação de grande potência ou um sistema de refrigeração independente.

É indicado para computadores com uso direcionado (específico).

Popularmente este tipo de processador está presente em videogames e celulares.

 

MEMÓRIAS

A memória é um dispositivo de hardware que armazena dados necessários para o funcionamento do computador e para os usuários realizarem suas tarefas.

 

TIPOS DE MEMÓRIA

Temos vários tipos de memórias no computador de acordo com seu funcionamento e forma de utilização.

Memórias Primárias (Principal)

São memórias que podem ser acessadas diretamente pelo CPU e essências para o computador funcionar, elas armazenam os dados que estão sendo utilizados pelo CPU.

As memórias RAM são consideradas as memórias primárias do computador, porém os registradores e memórias cache (memórias internas do CPU) e até memória ROM que fica na placa mãe e armazena o software de inicialização do computador, a BIOS, podem ser qualificadas como memórias primárias.

 

Memórias Secundárias

Armazena todos os dados necessários para o usuário utilizar o computador. Não essenciais para o computador funcionar.

Exemplos de memórias secundárias são as unidades de armazenamento em massa, como: HDD, SSD, Pendrive, CD, DVD, Cartão de memória.

Além de termos as memórias primárias e secundária, podemos separá-las de acordo com o tempo e as condições que armazenam os dados.

Assim temos:

Memórias voláteis de armazenamento temporário. São memórias que armazenam os dados apenas quando estão recebendo energia elétrica.

Memórias não-voláteis de armazenamento permanentemente. São memórias que armazenam os dados independentemente de estarem recebendo na energia elétrica.

 

MEMÓRIAS ROM

A memória somente de leitura de dados (Read Only Memory). É uma memória eletrônica não-volátil, ou seja, armazena os dados permanentemente sem a necessidade de energia elétrica para manter os dados.

Os dados nesta memória são gravados apenas uma vez, comumente pelo seu fabricante, com a evolução das memórias ROM é possível regravar os dados através de procedimentos especiais. Contudo o foco da memória ROM é a leitura de dados e não a gravação.

Os dados são gravados fisicamente em seus componentes eletrônicos impedindo a modificação ou regravação.

As memórias ROM são utilizadas praticamente por todos os dispositivos digitais, pode atuar como memória principal do computador por ser acessada diretamente pelo processador.

Na maior parte dos casos serve apenas como memória de inicialização de hardware.

Função:

  • Armazenar dados de inicialização e configuração de dispositivos do computador.
  • Armazenar softwares Firmwares (programas que controlam diretamente o funcionamento do hardware).

 

Variações

PROM: Memória de leitura programável, possível gravar e adicionar dados através de um hardware específico chamado gravador de PROM.

EPROM: Memória de leitura programável e apagável, possível de adicionar e apagar dados através de um hardware específico chamado gravador de EPROM.

FLASH-ROM: Memória de leitura e escrita programável e apagável, possível de ler e gravar dados em massa sem a necessidade de hardware específico. É o mesmo tipo de memória utilizada em Pendrives e Cartões de memória atuais. Derivada das memórias EEPROM.

 

MEMÓRIAS RAM

Memória de acesso randômico, significa que os dados armazenados neste tipo de memória podem ser lidos e gravados em qualquer endereço (local) no mesmo período de tempo dentro de seus circuitos.

Como a memória ROM é uma memória eletrônica, montada através de circuitos eletrônicos integrados (chips).

Porém a memória RAM é volátil, ou seja, armazena os dados temporariamente enquanto é alimentada por energia elétrica.

É também memória principal pode ser acessada e controlada direto e seus pelo processador principal (CPU).

Funções:

  • Armazenar apenas os dados que estão sendo utilizados pelo microprocessador.
  • Disponibiliza endereços de memória para o processador executar os programas.
  • Gerencia e limita a quantidade de informações, programas abertos, que podem ser processadas pelo CPU num dado momento.

Quando se abre um programa ou uma página de um site no navegador WEB, todas estas informações são enviadas momentaneamente para a memória RAM.

 

TIPOS DE MEMÓRIA RAM

SRAM: Que são as memórias cache, chips de memória que ficam dentro do chip do processador.

DRAM: Que são as memórias presentes nos módulos de memória que são encaixados em barramentos da placa mãe e que podem ser expandidos de acordo com a necessidade. Esta memória é nomeada como memória física pelo sistema operacional.

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MEMÓRIA VIRTUAL ( SWAP)

No caso da informação ou programa a ser aberto pelo usuário não caiba no espaço da memória RAM entra em cena um recurso do sistema operacional que transforma parte de uma memória secundária em uma memória primária fictícia, chamada memória virtual para aumentar a capacidade da memória principal.

O uso da memória virtual diminui a performance do computador, porém permite que usuário consiga ter acesso a informação que precisa sem ter que fechar um programa ou parar uma tarefa que está sendo executada.

 

DRIVE DE DISCO RÍGIDO (HDD)

É um dispositivo de armazenamento em massa e uma memória secundária.

Composto de um ou mais discos feitos de alumínio que gravam e leem as informações através da polarização eletromagnética de sua superfície.

Funções:

  • Armazena os dados de modo persistente e permanente no computador
  • Armazena todos os dados necessários para que o usuário possa utilizar o computador, isto inclui o sistema operacional, todos os aplicativos e arquivos do usuário.

 

DRIVE DE ESTADO SÓLIDO (SSD)

É um dispositivo de armazenamento em massa.

Composto de chips de memória eletrônica FLASH, que veio para substituir o HDD.

Este dispositivo é no mínimo 10 vezes mais rápido para gravar e ler dados comparado com o HDD.

Além da maior velocidade, este drive não contém partes mecânicas o que garante uma maior resistência a impactos e quedas, além de consumir menos energia elétrica.

Por ser um dispositivo de armazenamento bem mais caro que o HDD, ainda é pouco utilizado se comparado com seu rival.

 

DRIVES E MÍDIAS ÓPTICAS

Os drives ópticos são dispositivos periféricos do computador que utilizam a tecnologia a laser (feixes de luz) para gravação e leitura de dados.

Estes dispositivos utilizam memórias específicas sensíveis a luz, mídias ópticas, para gravar e ler os dados.

Exemplos de mídias ópticas são: CD, DVD e BluRay.

Funções dos drives ópticos:

  • Ler ou/e gravar dados e informações em mídias ópticas
  • Permitir a leitura e gravação de dados em unidades de armazenamento removíveis.

 

FONTE DE ALIMENTAÇÃO (PSU)

A fonte é um dispositivo que recebe a energia elétrica de nossas tomadas, estabiliza, reduz, regula esta energia e depois distribui a todos os hardwares internos do computador.

Função:

  • Alimentar eletricamente todos os componentes do computador.
  • Garantir a estabilidade do fluxo elétrico requerido pelos componentes do computador.
  • Proteger os componentes de oscilações e surtos elétricos que podem danifica-los.

 

PLACA DE VÍDEO

A função da placa de vídeo é transformar os dados processados pelo computador em imagens. Sem placa de vídeo não dá para ver nada no computador.

O principal componente da placa de vídeo é o processador gráfico (GPU) que efetivamente efetua todos os cálculos necessários para gerar as imagens.

Uma GPU trabalha com processamento paralelo de instruções, assim é comum uma GPU ter milhares de núcleos.

O conjunto de instruções (programas internos instalados de fábrica) do GPU utilizado para entender (decodificar) os comandos e processar as imagens é chamado de Shaders.

Funções:

  • Converter os dados em pixels para formar todas as imagens no computador.
  • Enviar as imagens processadas para serem exibidas em monitores e outros dispositivos de saída de vídeo.

PIXEL

Pixel é o menor elemento de uma imagem, pode ser interpretado por cada ponto que em conjunto com outros em posições específicas formam uma imagem. A placa de vídeo transforma bits em pixels.

RESOLUÇÃO

A resolução da placa de vídeo é dada pela quantidade máxima de pixels que pode ser processada para formar uma imagem na placa de vídeo.

 

PORTAS DE COMUNICAÇÃO DE VÍDEO

A placa de vídeo precisa estar associada a um dispositivo de saída de vídeo compatível, como monitor, projetor e etc.

A compatibilidade entre uma placa de vídeo e o dispositivo de saída é dada principalmente pelo tipo de porta de comunicação de vídeo, saída de vídeo, usada.

Assim temos a tabela a seguir:

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TIPOS DE PLACA DE VÍDEO

 

Placa de vídeo Onboard

Presente na placa mãe ou dentro do chip processador através de um chip chamado controlador de vídeo (GPU).

Características:

  • Compartilha recursos do processador e dos módulos de memória DRAM.
  • Disponível através de uma saída de vídeo presente no painel traseiro da placa mãe.
  • Mais barata.
  • Indicada para computadores que não necessitam de alto processamento de vídeo.
  • Tem um menor desempenho em comparação com a placa de vídeo offboard.

 

Placa de vídeo Offboard

Placa independente encaixada na placa mãe através de barramentos de comunicação. O mais utilizado atualmente é o barramento PCI-Express na versão 16x, que é a versão de maior desempenho.

Características:

  • Dispõe de processador e chips memória DRAM exclusivos.
  • Tem maior desempenho e capacidade de processamento que placas onboard.
  • Tem saídas de vídeo exclusivas, as imagens podem ser distribuídas entre vários monitores.
  • Mais cara.
  • Indicada para computadores que necessitam de maior potência de vídeo.