Hardware completa

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  • 1. Apostila de Hardware Apostila de Engenharia e Usibilidade de Hardware (Documento em elaborao uso interno somente) Matheus Sousa Silvrio Maio/2011

2. Contedo Introduo ........................................................................3 Entendendo os Processadores.............................................6 Uma rpida rvore genealgica dos processadores.............7 A evoluo dos processadores da AMD................................10 Memria RAM........................................................................15 A evoluo dos mdulos de memria.....................................20 Memria cache........................................................................28 Hard Disk (HD)........................................................................35 Swap e cache de disco............................................................39 Placa de vdeo..........................................................................43 Mouses e teclados....................................................................50 Placa Me.................................................................................56 Barramentos..............................................................................58 Formatos de placas...................................................................60 Chipsets.....................................................................................66 Fonte..........................................................................................72 Placas de som............................................................................80 3. Introduo O primeiro PC foi lanado em 1981, pela IBM. A plataforma PC no a primeira nem ser a ltima plataforma de computadores pessoais, mas ela de longe a mais usada e provavelmente continuar assim por mais algumas dcadas. Para a maioria das pessoas, "PC" sinnimo de computador. Comeando do bsico, existem duas maneiras de representar uma informao: analogicamente ou digitalmente. Uma msica gravada em uma antiga fita K7 armazenada de forma analgica, codificada na forma de uma grande onda de sinais magnticos, que podem assumir um nmero virtualmente ilimitado de frequncias. Quando a fita tocada, o sinal magntico amplificado e novamente convertido em som, gerando uma espcie de "eco" do udio originalmente gravado. O grande problema que o sinal armazenado na fita se degrada com o tempo, e existe sempre uma certa perda de qualidade ao fazer cpias. Ao tirar vrias cpias sucessivas, cpia da cpia, voc acabava com uma verso muito degradada da msica original. Ao digitalizar a mesma msica, transformando-a em um arquivo MP3, voc pode copi-la do PC para o MP3 player, e dele para outro PC, sucessivamente, sem causar qualquer degradao. Voc pode perder alguma qualidade ao digitalizar o udio, ou ao comprimir a faixa original, gerando o arquivo MP3, mas a partir da pode reproduzir o arquivo indefinidamente e fazer cpias exatas. Isso possvel devido prpria natureza do sistema digital, que permite armazenar qualquer informao na forma de uma sequncia de valores positivos e negativos, ou seja, na forma de uns e zeros. O nmero 181, por exemplo, pode ser representado digitalmente como 10110101; uma foto digitalizada transformada em uma grande grade de pixels e um valor de 4. 8, 16 ou 24 bits usado para representar cada um; um vdeo transformado em uma sequncia de imagens, tambm armazenadas na forma de pixels e assim por diante. A grande vantagem do uso do sistema binrio que ele permite armazenar informaes com uma grande confiabilidade, em praticamente qualquer tipo de mdia; j que qualquer informao reduzida a combinaes de apenas dois valores diferentes. A informao pode ser armazenada de forma magntica, como no caso dos HDs; de forma ptica, como no caso dos CDs e DVDs ou at mesmo na forma de impulsos eltricos, como no caso dos chips de memria flash. Chips de memria flash Cada um ou zero processado ou armazenado chamado de "bit", contrao de "binary digit" ou "dgito binrio". Um conjunto de 8 bits forma um byte, e um conjunto de 1024 bytes forma um kilobyte (ou kbyte). O nmero 1024 foi escolhido por ser a potncia de 2 mais prxima de 1000. mais fcil para os computadores trabalharem com mltiplos de dois do que usar o sistema decimal como ns. Um conjunto de 1024 kbytes forma um megabyte e um conjunto de 1024 megabytes forma um gigabyte. Os prximos mltiplos so o terabyte (1024 gigabytes) e o petabyte (1024 terabytes), exabyte, zettabyte e o yottabyte, que equivale a 1.208.925.819.614.629.174.706.176 bytes. :) Comeando do bsico, qualquer PC composto pelos mesmos componentes: placa-me, processador, cooler memria, HD, placa de vdeo, gabinete, fonte, monitor e outros perifricos (teclado, mouse, etc.). Essa mesma diviso bsica se aplica tambm a notebooks e netbooks (que tem 5. termos de hardware esto cada vez mais parecidos com os desktops) e tambm a outros aparelhos eletrnicos, como smartphones e tablets. A principal diferena que neles os componentes so integrados numa nica placa de circuito (muitas vezes no mesmo chip) e so utilizados chips de memria flash no lugar do HD. Antigamente, a placa-me funcionava apenas como um ponto central, contendo os slots e barramentos usados pelos demais componentes. Alm do processador e dos mdulos de memria, era necessrio comprar uma placa de vdeo, placa de som, modem, rede, etc. Cada componente era uma placa separada. Com a integrao dos componentes, a placa-me passou a incluir cada vez mais componentes, dando origem s placas "tudo onboard" que utilizamos atualmente (algumas placas mini-ITX destinadas a media-centers j vm at com o processador e chips de memria!). Isso permitiu que os preos dos PCs cassem assustadoramente, j que com menos componentes, o custo de fabricao bem menor. Embora componentes onboard (ou componentes integrados, que seria o termo mais correto) tenham uma certa m fama, eles so os grandes responsveis pela queda de preo dos equipamentos em relao ao que tnhamos h uma ou duas dcadas atrs. Se ainda utilizssemos placas separadas para cada componente 6. (como na poca do 486), os PCs no seriam apenas mais caros, mas tambm consumiriam mais energia e seriam mais propensos a problemas. Para quem quer mais desempenho ou recursos, sempre possvel instalar placas adicionais, substituindo os componentes onboard. Um bom exemplo so as placas 3D dedicadas, que oferecem um desempenho brutalmente superior ao dos chipsets de vdeo integrados. Feitas as apresentaes, vamos a uma rodada de detalhes bsicos sobre os componentes: Entendendo os processadores O processador sempre o componente mais enfatizado em qualquer PC. Ao comprar um desktop ou notebook, quase sempre a primeira informao que se verifica o modelo e/ou clock do processador. Alm de ser o encarregado de processar a maior parte das informaes, ele o componente onde so usadas as tecnologias de fabricao mais recentes. Existem no mundo apenas trs empresas com tecnologia para fabricar processadores competitivos para micros PC: a Intel, a AMD e a VIA. Antigamente tnhamos outros fabricantes, como a IDT (que fabricou o IDT C6, concorrendo com o Pentium 1), a Texas Instruments (que fabricou chips 386 e 486), a Cyrix (que foi comprada pela VIA), a Transmeta (fabricante do Cruso) e at mesmo a IBM. Entretanto, com o passar do tempo todas foram empurradas pra fora do mercado, deixando apenas a Intel e a AMD brigando pela supremacia e uma pequena VIA lutando para sobreviver. 7. Athlon X2 e Pentium D Mais do que em qualquer outro componente, os preos dos processadores variam brutalmente de acordo com o modelo. Temos desde processadores de baixo custo, como os diferentes modelos do Sempron e do Celeron, que chegam a ser vendidos por menos de 40 dlares nos EUA, at processadores high-end, como os modelos mais caros do Core i7, que chegam a custar US$ 999. O principal motivo de tamanha disparidade a necessidade dos fabricantes de adaptarem seus produtos a diferentes faixas de mercado, que vo desde os PCs de baixo custo, que so vendidos por menos de 800 reais, at estaes de trabalho ou PCs para jogos que chegam a custar mais de 5 mil. Muda o nmero de ncleos, a quantidade de cache e o clock dos processadores, mas a arquitetura usada continua quase sempre a mesma. Em muitos casos, os processadores de baixo custo so apenas verses castradas de chips mais rpidos, com parte dos componentes desativados, uma estratgia usada tanto pela Intel quanto pela AMD. Com tantos processadores disponveis no mercado, entender as diferenas entre os diferentes modelos dentro de cada gerao pode parecer impossvel, mas na verdade no to difcil assim, j que os modelos so ramificaes de algumas poucas arquiteturas. Vamos comear com um resumo rpido: Uma rpida rvore genealgica dos processadores Dentro do mundo PC, tudo comeou com o 8088, lanado pela Intel em 1979 e usado no primeiro PC, lanado pela IBM em 1981. Depois veio o 286, lanado em 1982, e o 386, lanado em 1985. O 386 pode ser considerado o primeiro processador moderno, pois foi o primeiro a incluir o conjunto de instrues x86 bsico, usado at os dias de hoje. O 486 (que ainda faz parte das lembranas de muita gente que comprou seu primeiro computador durante a dcada de 90) foi lanado em 1989, mas ainda era comum encontrar micros baseados nele venda at por volta de 1997. Depois entramos na era atual, inaugurada pelo Pentium, que foi lanado em 1993 8. mas demorou alguns anos para se popularizar e substituir os 486. Em 1996 foi lanado o Pentium MMX, que deu um ltimo flego plataforma. Depois, em 1997, veio o Pentium II, que usava um encaixe diferente e por isso era incompatvel com as placas-me antigas. A AMD soube aproveitar a oportunidade, desenvolvendo o K6-2, um chip com uma arquitetura similar ao Pentium II, mas que era compatvel com as placas soquete 7 antigas. A partir da as coisas passaram a acontecer mais rpido. Em 1999 foi lanado o Pentium III e em 2000 o Pentium 4, que trouxe uma arquitetura bem diferente dos