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Título do material: PC-HardwareTípo do material: ApostilaProfessor: Carlos Antônio Garcez MuryCódigo da disciplina: E803Nóme da disciplina: Microcomputadores IIVersão: 01Papel: A4Data da Última Atualização: 20/02/2002Número de páginas: 36

Microcomputador P C - Hardware 2

INSTITUTO NACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES - INATEL

E 803

P C - HARDWARE

PROFº.: CARLOS A. G. MURY

Versão: 1º semestre de 2000

Microcomputador P C - Hardware 11. INTRODUÇÃO

- O "Microcomputador" pode ser entendido como sendo :"Um Sistema Computacional implementado a partir deMicroprocessador, de aplicação Universal, e constituídode um determinado conjunto padrão de Subsistemas, quelhe confere características próprias".

- Dentre os tipos de Sistemas existentes, destacam-se:

• APPLE MACINTOSH

• Família PC ]

• PS/2, PS/1 ] IBM

• APTIVA ]

onde a Família PC é a mais difundida (original e "clones").

2. A FAMÍLIA PC

- Em 1981 a IBM lançou o seu primeiro Computador pessoal,o "IBM PC" (Personal Computer). O IBM PC era constituído porum Microprocessador INTEL 8088 de 4.77Mhz e 64K bytes deMemória.

- Mais tarde a IBM lançou o IBM PC XT (Extended Technology), comalgumas melhorias sobre o IBM PC com um Winchester de 10Mbytes.

- Com o processador 80286 da INTEL a IBM lançou o "IBM PC AT"(Advanced Technology). Este padrão foi copiado por váriosoutros fabricantes, que desenvolveram os chamados "clones".Estes Sistemas foram sendo melhorados, a partir dos novosProcessadores lançados pela INTEL no mercado (386, 486, PENTIUM),e passaram a constituir o padrão de mercado.

- A IBM utilizou os novos Processadores da INTEL, mas em outrosSistemas como o "PS-2" o "PS-1" e o "APTIVA".

- Hoje entende-se como "AT", qualquer Computador compatível com opadrão "IBM PC AT", que utilize um Processador 286 ou superior.


3 - ESTRUTURA FUNCIONAL DO HARDWARE DO SISTEMA PC

- A Estrutura do Hardware do "PC" pode ser melhor entendida,através de seus blocos funcionais:

Microprocessador Memórias Barramentos (Slots) Adaptadores Portas Dispositivos periféricos: Teclado, Mouse, Impressora, Vídeo,

Discos, etc. Fonte ( tipo chaveada)

figura 1: Estrutura funcional de um Computador

Neste tipo de Estrutura, o "Barramento", os "Adaptadores" e as"Portas", são responsáveis pela interconexão dos Subsistemas.

a) SLOTS:

- São conectores físicos, que permitem o acesso aoBarramento do Sistema.

- Implementados com vários tipos de Arquiteturas.

b) ADAPTADORES:

- Fazem a adaptação das informações, provenientes doBarramento, enviando-as aos Dispositivos Periféricos,através das Portas.

c) PORTAS:

- São Interfaces de Hardware, onde estão padronizadas ascaracterísticas: físicas (conectores), elétricas e desinalização dos pinos de conexão com os Periféricos.

Ex: Porta Serial - Protocolo RS232


4 - ESTRUTURA FÍSICA DO HARDWARE DO PC

- A estrutura física do Sistema PC pode ser dividida,basicamente, nos seguintes Módulos:

Placa de CPU (Mother Board) Placas Controladoras/Portas Unidades de disco Unidade de Vídeo Teclado e Mouse Fonte (tipo chaveada)

4.1 - PLACA DE CPU

- A estrutura do harware do PC está centrada na"Placa de CPU".

- Também conhecida por:

Placa Mãe → Mother Board Placa de Sistema → System Board Placa Principal → Main Board

- Estas placas contém ainda, além do Microprocessador:

• Co-processador (opcional até o 486SX)• Memória ROM (BIOS)• Memórias RAM : - Dinâmicas e Estáticas ("Cache")• Barramentos de expansão - "Slots"• Chips controladores• Podendo incorporar, ainda, alguns tipos de Adaptadores.

4.1.1 - MICROPROCESSADORES

- Uma das principais características do Microprocessadores daINTEL, usados nos Microcomputadores PC, é a chamada"compatibilidade retroativa". Isto é, o 80286 é capaz deexecutar todas as Instruções do 8088. Assim como o 80386 écapaz de executar todas as Instruções do 80286, e assim pordiante. Desta forma, os Programas já existentes podem continuarsendo utilizados em Máquinas mais novas, equipadas com osProcessadores mais recentes.


4.1.1.1 - CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DOS MICROPROCESSADORES

INTEL

- O principal fator de medida do desempenho de umMicroprocessador é sua velocidade.

- A velocidade de processamento de um Microprocessadordepende, principalmente do:

• Número de bits da via interna de dados;• Número de bits da via externa de dados;• Frequência de clock (interna e externa).

- Além da velocidade, existem outros tipos de avançostecnológicos incorporados a cada nova versão lançada.

a) Nº DE BITS

- Quanto maior o nº de bits, mais rapidamente o Microproces-sador será capaz de executar operações com números grandes.

- Existem ainda a diferenciação do número bits interno eexterna da via de dados.

Microprocessador Bits internos Bits externos

8088 16 88086 16 1680286 16 1680386SX 32 1680386DX 32 3280486 32 32PENTIUM 32 64

- A possibilidade de se implementar Máquinas mais baratas, apartir do aproveitamento dos periféricos já exixtentes nomercado em grande número, levou a criação dos Processadores8088 (derivação do 8086) e do 80386SX (derivação do 80386,depois denominado de 80386DX).

- O Processador PENTIUM foi criado com um barramento externo de64 bits, com o intuito de compensar a diferença de velocidadeentre a CPU e a Memória. Desta forma, o dobro de informação étransferida em cada acesso.


4.1.1 - MICROPROCESSADORES (continuação)

b) FREQUÊNCIA DO CLOCK

- O valor da frequência de clock do Microprocessador,influenciará diretamente na velocidade de processamento.

- Como a evolução da velocidade das Memórias não acompanha oda CPU e com o objetivo de permitir a redução dos custos dedesenvolvimento das Placas de CPU, a série da INTEL, a partirda CPU 80486 (no ano de 1992), passou a apresentar a frequênciade clock interna maior do que a externa. Exemplo:

O 486DX2-50 opera com um clock interno de 50 Mhz, e com umclock externo de 25 Mhz. Desta forma, este Microprocessadorexecuta suas Instruções a uma velocidade de 50 Mhz e fazacessos aos dispositivos da Placa de CPU a uma velocidade de25 Mhz. A vantagem desta técnica é ter um Computador velozna execução de Instruções, aproveitando dispositivos lentose de menor custo e, também, permitindo reduzir os problemasde interações eletromagnéticas das Placas de CPU.

- Tabela de clock das versões do Microprocessador 80486:

Microprocessador Clock interno Clock externo

486DX-33 33 Mhz 33 Mhz486SX-25 25 Mhz 25 Mhz486SX-33 33 Mhz 33 Mhz486DX-40 40 Mhz 40 Mhz486DX-50 50 Mhz 50 Mhz486DX2-50 50 Mhz 25 Mhz486SX2-50 50 Mhz 25 Mhz486DX2-66 66 Mhz 33 Mhz486DX2-80 80 Mhz 40 Mhz486DX3-100 100 Mhz 33 Mhz486DX4-75 75 Mhz 18.75 a 37.5 Mhz486DX4-100 100 Mhz 25 a 50 Mhz



c) Outras características

c.1) Número de Instruções básicas:

Processador nº de Instruções

8088 : 11580286 : 14280386 : 20080486 : 206PENTIUM : 216PENTIUM MMX : 273

(216 + 57 Instruções específicas para aplicações Multimídia)

c.2) Quantidade de transistores

Processador nº de transistores

80286 : 134.00080386 : 275.00080486 : 1.200.000PENTIUM : 3.000.000 a 5.5000.000K6III : 21,3 milhões

Obs: O aumento do número de transistores é decorrente daevolução da tecnologia de construção dos transistores,que vem permitindo a diminuição gradativa destescomponentes.



d) Avanços tecnológicos

- Criar um Microprocessador com um maior número de bits, etambém operando com um clock mais elevado, já são consideradosavanços tecnológicos. Entretanto, muitos outros avanços sãoacrescentados sempre que é lançado um novo Microprocessador.Esses avanços são conseguidos às custas de um maior número decircuitos dentro do Chip do Processador, a partir da ampliaçãode seu tamanho e, também, da miniaturização dos transistoresutilizados na implementação dos circuitos do Chip.

- Por exemplo, o PENTIUM é capaz de executar duas Instruçõessimultaneamente, o que o 80486 não pode realizar.Já o 486 possui 8KB de Memória CACHE interna, o que o 386 nãopossui.

- As mesmas Instruções de um Processador de estágio anteriorsão, normalmente, executadas por num Processador mais avançado,com uma menor quantidade de ciclos de clock (menor quantidadede "ciclos de máquina").

- Devido a essas inovações tecnológicas, não se pode usarsimplesmente o clock e o número de bits para comparar avelocidade dos Microprocessadores.

d.1) Evolução dos Processadores INTEL

80286:

- Acréscimo na área de endereçamento - 16MB

- Executa as Instruções do 8086 com menos ciclos de clock.

- Clock de 6 Mhz a 25Mhz.

- Novos recursos de gerenciamento de Memória, permitindo aoSistema operar:

no "Modo Protegido", através da implementação da "Memóriaestendida (acima de 1MB).

com "Memória Virtual"

onde:

- "Modo Protegido": permite uma proteção de tarefas deHardware, impedindo que uma tarefainterfira na outra.(necessário para operaçãocom Sistemas Operacionais Multitarefa.

- "Memória Virtual": Utilização de uma Memória secundária( disco rígido) como Memória de Programa,o que permite rodar Programas maioresque o tamanho da RAM do Sistema.

- "Multitarefa": Compartilhamento em tempo real dos serviçosda CPU e dos periféricos, quando váriosProgramas são executados ao mesmo tempo.Tarefa gerenciada pelo Sistema Operacionalque possui este tipo de recurso.



d) Avanços tecnológicos (continuação)

80386:

- A CPU 386 possibilitou um grande salto no desempenho do PC e,tornou-se um um marco entre as CPUs da INTEL. Sua arquitetura,chamada de "Arquitetura de 32 bits" foi mantida nos 486 , eseu sistema de gerenciamento de Memória é usado pelo PENTIUM.

- Capacidade de processar informações de 32 bits, com novasInstruções próprias para este tipo de tarefa.

- Inclusão de novos tipos de dados e fila de Instruções de16 bytes.

- Acesso à Memória do Sistema em um "Barramento local"(mesmo da CPU) com capacidade de até 4GB.

- Inclusão de "Caches" externos de Memória (RAM estática).

- Clock de 16 a 40Mhz.

- Introdução de uma nova técnica de gerenciamento de Memória,a "Paginação", que cria um "endereço linear" para acesso aMemória. Esta técnica é utilizada na operação de "Memóriavirtual".

- Inclusão do "Modo Virtual 8086", que permite ao sistemaoperar tanto com Programas 8086 e quanto aplicativos noModo protegido.

- A "compatibilidade retroativa" com os processadores de16 e até 8 bits fica mantida, através da possibilidade deutilização dos Registradores em forma de subconjuntos, comoilustra a figura abaixo:




- 80486:

- Praticamente o mesmo conjunto de Instruções, mesmosRegistradores, mesmos modos de endereçamento, mesmos recursosde gerenciamento de memória e tipos de dados do 386.

- Integração do Co-processador aritmético (486DX), que executa asmesmas Instruções do "387" (co-processador aritmético do 386),mas com velocidade bastante superior (5 vezes mais rápido).

- Inclusão de um "cache interno (nível 1)" (8K).

característica de processadores RISC.

- Tecnologia de construção de transistores menores, de menorcapacitância, e consequentemente de maior velocidade.

- Freqüências de clock de 25 a 100Mhz

- Possibilidade de execução de algumas Instruções com apenas1 clock, devido a utilização de técnicas RISC (criação de"Microcódigos" executados por vários estágios da Arquitetura deseu "Pipeline").

- PENTIUM:

- Set de Instruções, Registradores, tipos de dados e modos deacesso à Memória são similares aos do modelo 386/486.

- Cache interno de 16K.

- Barramento externo de 64 bits.

- clock de 133 a 200Mhz.

- Pode executar duas Instruções simultaneamente (característicaRISC), devido a utilização de duas "Unidades de Execução":U e V, onde a U executa instruções com dados inteiros e pontode flutuante, enquanto V só opera com dados inteiros.

- Conjunto de Instruções com 3 tipos de Instruções: U, V e UV,designando em qual unidade de execução pode ser executada.

Compiladores que levam esta capacidade em consideração podemgerar códigos extremamente velozes.

- Par de Memórias caches internas, mais versáteis e eficientes,uma para dados e outra para códigos, que mantém o Processadoroperando a toda velocidade.

- Predição de decisão, que determina antecipadamente os desvios(jumpers).

- Co-processador aritmético totalmente redesenhado e, relação aimplementação do 486.

Microcomputador P C - Hardware 104.1.1 - MICROPROCESSADORES (continuação)


- PENTIUM PRO:

- ampliação das características RISC no projeto.

- pode executar 3 Instruções simultaneamente.

- clock de 133, 150 e 200Mhz

- Cache primário (L1) de 16KB (8KB de dados, 8KB de códigos).

- Cache secundário (L2) de 256KB (ou 512KB) em barramentodedicado colocado em um segundo compartimento dentro do chip.

- Execução de Instruções fora de ordem, previsão dinâmica dedesvios e execução especulativa.

- Permite o “processamento paralelo”, isto é, a operação de váriosProcessadores no mesmo Sistema.

- Seu desempenho só é aproveitado se operar com Sistemas Operacionaisde 32 bits (Windows95, OS/2, UNIX). Para Softwares de 16 bits, seudesempenho é inferior ao PENTIUM padrão.

- Sua linha deverá ser descontinuada, devido ao alto custo dassoluções adotadas no seu projeto, já que o “PENTIUM II” possuitodas as suas funções em implementação mais simples.

- PENTIUM MMX:

- 37 novas Instruções ao conjunto padrão PENTIUM, específicas parafacilitar as aplicações Multimídia.

- Cache interno (primário) de 32KB , o que garante um ganho de até10% nos aplicativos comuns.

Programas escritos, aproveitando estas Instruções podem terum ganho de até 60% no seu tempo de execução.

- PENTIUM II:

- Inclui todas as inovações das demais versões: original, MMX, PRO.

- clocks de 233, 266 Mhz, previsto para chegar a 400Mhz (interno).

- Implementado em um Módulo contendo o Processador e alguns chips deMemória.

- O Módulo exige Mother-boards próprias, devido ao seu formatototalmente diferente do convencional.



- Uma nova geração de Processadores baseados na tecnologia de processo0,18 micron da Intel.

- Velocidades de clock de: 450, 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700, 733,750 e 800 Mhz.

- Microarquitetura P6 de execução dinâmica ( predição, análise de fluxode dados e execução especulativa).

- Barramento de sistema para 100Mhz ou 133Mhz.- Suporta os chipsets intel: 840e, 440GX e 440Bx.- Incorpora a tecnologia MMX.- 70 novas Instruções que habilitam aplicativos de processamento

avançados de imagem, 3D, audio e vídeo, e reconhecimento de voz.- Cache L2 de 512K.- Número de série eletrônico do Processador intel, podendo ser utilizado

para:. aumentar a segurança em transações pela Internet;. permitir o gerenciamento de informação ou controle de PCs nasEmpresas.

OBS: O usuário pode permitir ou não a transmissão do número desérie.



Recursos Técnicos e Inovações

- Micro-arquitetura superescalar avançada RISC86" de6 Instruções/ciclo.

- Dez unidades paralelas de execução especializada.- Previsão avançada de desvio de dois níveis.- Execução especulativa.

- Execução "out of order" completa.- Velocidades de clocks disponíveis : 400 e 450Mhz.

- TriLevel Cache:. fornece um total de 320KB de caches internos (64KB interno L1 e 256KB

interno L2);. Projeto de cache interno de portas múltiplas, permitindoleituras/gravações simultâneas de 64 bits dos caches L1 e L2

. Barramento frontal de 100 MHz para um cache externo opcional deNível 3 em placas de sistema Super7.

- Tecnologia 3DNow!

. 21 novas instruções para otimizar o desempenho dos gráficos 3D emultimídia.

Um fundamento de 3D

Na maioria dos aplicativos 3D, os objetos são feitos de polígonos dispostos em uma variedade de maneiras, de modo a criar uma imagem realística. Na maioria das vezes, centenas ou milhares de polígonos são necessários para um único objeto 3D, criando uma enorme quantidade de dados a serem gerados e manipulados. A tecnologia 3DNow! é idealmente adequada a este tipo de ambiente.

- Funcionamento máximo de 4 operações de ponto flutuante por clock.- Multiplicador e ALU separados para execução de instruçãosuperescalar.

- Compatível com os sistemas operacionais existentes para x86.- Compatível com a plataforma Super7 de alto desempenho e ótima relação

custo-benefício.- Suporta barramento de processador de 100 MHz de alta velocidade.- Suporte à Accelerated Graphics Port (AGP)- Execução otimizada superescalar de instruções MMX, com decodificaçãodual e dois pipelines de execução.

- Unidade de ponto flutuante (FPU) de alto desempenho compatível comIEEE 754 e 854.

- Tamanho de matriz: 21,3 milhões de transistores em 118 mm2 dematriz.

- Disponível em empacotamento tipo Ceramic Pin Grid Array (CPGA) de321 pinos (compatível com plataforma Super7).

- Fabricado usando a tecnologia de processo estado da arte de silíciode cinco camadas de metal de 0,25 micra e tecnologia de interconexão.



- Principais características:

-Microarquitetura superescalar de nove instruções super encadeadas.-Desenhado freqüências de clock de: 500,510,600,650,700,750,800,850Mhz.-Decodificadores de instruções x86 paralelas múltiplas .-Três unidades de execução do ponto flutuante fora de ordem, totalmenteencadeadas, que executam todas as instruções x87 (ponto flutuante),MMX™ e 3DNow!™ .-Três unidades de números inteiros encadeados, superescalar, fora deordem.-Três unidades de cálculo de endereços encadeados, superescalar, forade ordem.-Unidade de controle de instruções, de 72 entradas.-Prognóstico de ramificação dinâmica avançada.-Tecnologia 3Dnow! aperfeiçoada com novas instruções parapermitir melhores cálculos matemáticos de números inteiros, paracodificação de voz e vídeo e melhor movimento de dados para plug-insde Internet e outras aplicações .-Sistema bus AMD Athlon de 200 MHz (pode ultrapassar 400 MHz) permitindoa amplitude de banda do sistema líder para aplicações de altointercâmbio de dados.-Arquitetura cache de alta performance que apresenta cache integrado de128KB L1 e interface programável cache L2 com alta velocidade, de 512Katé 8MB.- Processo de produção utilizando tecnologia de 0.18 micron.


e) Tabela comparativa dos diversos Processadores

Microcomputador P C - Hardware 154.1.1 - MICROPROCESSADORES (continuação)

e) PROCESSADORES CISC x RISC

- Os Processadores até o 80386, apresentavam características queos classificavam como "Processadores do tipo CISC"(Complex Instruction Set Computer), cuja principal característicaestava em possuir Instruções com vários tipos de "Modos deendereçamento", e portanto de alta complexidade; mas quepermitia operar com poucos Registradores e com pouca Memória,garantindo assim, um baixo custo para os Sistemas.

- A partir do 486, a Intel passou a incorporar característicasdos Processadores do tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer),que permite um melhor desempenho mas com maior custo (devido anecessidade de operar com uma maior quantidade de componentes).No entanto o custo dos componentes vem decrescendo continuamente,o que vem permitindo a ampliação das técnicas RISC nos novosprocessadores, como o PENTIUM.

- Principais características dos Processadores RISC:

- Instruções com Modos de endereçamento simples e de extensãofixa (tipo MOV), o que altera a operação do "Decodificador deInstrução", e consequentemente dos "Microcódigos", através de"op-codes" maiores, mas que podem ser executados de formamais simples e rápida.

- Implementação do hardware com grande quantidade de Registrose com Cache interno.

- Set de Instruções reduzido.

- Separação dos Barramentos de dados e de Programa.

Consequências:

- Maior velocidade na execução dos Softwares, apesar doaumento do tamanho dos Programas (devido a repetição dasInstruções e do maior tamanho de seus op-codes).

- Necessidade de uma maior capacidade de Memória (Programasmaiores).

OBS:- Apesar da maior variedade de Instruções disponíveis no CISC,os Programas em Linguagem de alto-nível, só utilizam umaparte do Set de Instruções disponível, devido ao tipo detradução feita pelos Compiladores.

- A IBM, a Motorola e a Apple, se uniram para a criação do"POWER PC" de arquitetura RISC, já utilizado nos Modelos doMacintosh, mas que pretende entrar no Mercado do PC,através da emulação do conjunto de Instruções X86.


4.1.2 - COPROCESSADORES ARITMÉTICOS

- O termo genérico "Coprocessador" é utilizado paradesignar um Processador, de uso opcional no Sistema,que executa operações aritméticas especiais, aumentandode 10 a 50 vezes a velocidade de execução de Programasque necessitam de muitos cálculos, como os deaplicações Científicas e de CAD, desde que estes façamuso das Instruções do Co-processador.

- Executam operações complexas tais como: operações trigonométricas, raiz quadrada, operaçõeslogarítmicas, operações com ponto-flutuante, etc.

- Cada Microprocessador opera com um Coprocessadorespecífico: Exemplos:

MICROPROCESSADOR CO-PROCESSADOR

8088/8086 808780286 8028780386SX 80387SX80386DX 80387DX80486SX 80487SX

Os chips 486DX, PENTIM e PENTIUM PRO, englobam oMicroprocessador e o Co-processador aritmético.

4.1.3 - MEMÓRIAS

- A Placa de CPU contém os seguintes tipos de Memórias:

• ROM:

- Onde fica armazenado o FIRMWARE, que é o conjunto deProgramas que proporcionam o controle sobre o Hardware,denominado de BIOS - Basic Input Output System.

• RAM Estática (SRAM):

- Forma um Banco auxiliar de Memórias, o chamado "Cache".- São utilizadas, devido ao seu menor tempo de acesso,o que permite aumentar o desempenho do Sistema, emrelação a velocidade.

• RAM Dinâmica (DRAM):

- Forma o Banco principal de Memórias.- Onde os Programas são carregados para serem executados.- São utilizadas por serem baratas e compactas, apesarde serem relativamente lentas.


4.1.3.1 - TIPOS DE ENCAPSULAMENTOS DAS MEMÓRIAS

a) DIP (Dual In Line Package)

- Tipo de encapsulamento das Memórias ROM nos Sistemas Atuais.- OS Sistemas mais antigos (até o "286") utilizavam MemóriasDRAM com este tipo de encapsulamento.

b) SIPP (Single In Line Pin Package)

- Tipo de encapsulamento utilizado por alguns Sistemas maisantigos para o Banco de DRAM.

- Este tipo de encapsulamento encontra-se em desuso atualmente.

b) SIMM (Single In Line Memory Module)Small

- Tipo de encapsulamento ainda utilizado pela maioria dosSistemas atuais para formar o Banco de DRAM.

- São encontrados em duas versões:

30 pinos: - Formado por “pentes” de 8 bits, o que obriga seuuso em grupos de 4 para Sistemas de 32 bits(386DX e 486).

72 pinos: - Utiliza memórias de 32bits, o que facilita ainstalação e a expansão dos Sistemas de 32bits.

- No caso do Pentium (64 bits) o uso deve ser feitoem grupo de 2 pentes.

d) DIMM

- Tipo mais recente de encapsulamento utilizado.

- A estrutura do pente é semelhante ao do SIMM, mas opera combarramento de dados de 64 bits, mas adequado aos ProcessadoresPentium.

- Seu pente possui 168 pinos.

- Capacidades dos Módulos disponíveis: 8, 16, 32 e 64 Mbytes.


4.1.4 - CHIPS CONTROLADORES

- A Placa de CPU atuais contém vários Chips Controladores,(VLSI) que executam uma ou vários funções no Sistema,tais como: Controle de DMA, Controle das Memórias DRAM,

SRAM, Controle de Interrupções, etc.- O conjunto de CIs VLSI de controle da Placa é denominado

de “Chip_set”.

4.1.5 - ARQUITETURAS DE BARRAMENTOS/SLOTS

- O Barramento é um conjunto de Conexões eletrônicas,que faz a expansão das vias de dados, endereço econtroles, para permitir a ligação de vários tipos deperiféricos à placa de CPU.

- Na placa de CPU os barramentos são formados a partir deConectores chamados "SLOTS".

- Existe vários tipos de "Barramentos", dentre eles osmais usados são: ISA, EISA, VESA e PCI.

• Barramento ISA - Industry Standard Archicteture

- Derivado do Barramento padrão IBM PC AT, que nãopossuía as especificações de carga e de sinalização.

- A Intel especificou as informações de carga esinalização, sobre o Barramento IBM PC AT, resultandono Barramento conhecido como ISA.

- Utilizado como barramento padrão em, praticamente,todas as placas de CPU.

- Opera com transferência de dados de 8 ou 16 bits comclock de 8Mhz.

- Este tipo de barramento é inadequado para conexão comas placas de vídeo e de disco rígido dos Sistemasatuais, mas não compromete o desempenho de placas comoas "Controladoras de disco flexível" ("drivers"), oude FAX/MODEM, por exemplo.


4.1.5 - ARQUITETURAS DE BARRAMENTOS/SLOTS (continuação)

• VESA LOCAL BUS

- Desenvolvido pela VESA - Video Electronics Standards Association,com o objetivo de permitir uma alta velocidade detransferência de dados entre a placa de CPU e a Memória deVídeo das placas SVGA.

- Este tipo de Barramento é denominado de "Barramentoproprietário", isto é, desenvolvido por um fabricantepara uso em seu próprio Sistema. No entanto,o VESA LOCAL BUSfoi adotado como padrão por todos os fabricantes de Sistemasque faziam uso de CPUs 386DX e 486.

- Características principais:

Opera com transferência de dados de 32 bits. Faz uso da técnica conhecida como "Local Bus", onde sãoutilizadas as mesmas conexões levadas para o Subsistemadas Memórias e, também, o mesmo clock utilizado para elas.

- Diagrama em blocos de um Sistema 486/PENTIUM, utilizandoBarramento VESA Local BUS (VL)


4.1.5 - BARRAMENTOS (Continuação)

- Placa de CPU , 486 VESA/ISA

- A disposição dos Slots VESA e ISA na Placa de CPU, permite acombinação de dispositivos VESA e ISA, numa mesma PlacaControladora (Adaptador).

• Barramento EISA - Enhanced Industry Standard Archicteture

- Criado pela COMPAG

- Operação em 32 bits, com 32Mbits por segundo

- Uso limitado aos "Servidores de Arquivo" de Redes deMicrocomputadores, por necessitar de Chips muitoscomplexos e caros.



• P C I - Peripherical Componente Interconect

- Desenvolvido pela INTEL especificamente para operar com asCPUs PENTIUM (64 bits).

- Realiza transferências de dados de 32 ou 64 bits em altavelocidade.

- Diagrama em blocos de um Sistema PCI/ISA

- A conexão (Ponte) do "Barramento Local" do Microprocessadorcom o Barramento PCI é feita através de um Chip especial.

- Cada Processador utiliza um CI Ponte específico.



- Placa de CPU , PENTIUM PCI/ISA

- DESEMPENHO RELATIVO DAS ARQUITETURAS DE BARRAMENTOS:


4.2 - TECLADO

- O PC-XT utiliza o teclado padrão de 83 teclas, enquanto oPC-AT faz uso do teclado padrão de 101 teclas.

- O "Adaptador" do subsistema do Teclado está localizado naPlaca de CPU, enquanto no Teclado encontra-se umMicroprocessador, responsável pelo controle do teclado epela comunicação.

- A conexão física (Porta) é feita através de um conector dotipo DIN de 5 pinos.

- A comunicação é do tipo serial, assíncrona, half-duplex.

- O Microprocessador do Teclado (8048) envia e recebecomandos, status e dados.

- Os dados enviados são do "código de varredura" da teclaacionada, podendo tratar a repetição de tecla e oacionamento simultâneo de teclas, através da detecção domomento em que uma tecla foi pressionada ou liberada.

- O código da tecla é de 7 bits, enquanto o bit maissignificativo indica se a tecla foi pressionada ou liberada:

pressionada: 0XXXXXXX liberada: 1XXXXXXX

- A técnica de transmissão do "código de varredura", permiteuma grande flexibilidade ao Software, na definição docódigo que será relacionado ao código do teclado.


4.2 - TECLADO (continuação)

Tabela de códigos para um teclado internacional de 102 teclas:


4.3 - PORTA PARALELA

- A Porta Paralela é comumente utilizada para conexão com aIMPRESSORA.

- Ao longo do tempo surgiram vários tipos de implementações, opadrão atual é o IEEE 1284, que engloba as versões anteriores.

- Utiliza transferência de dados é de 8 bits e uma interface de17 linhas.


4.4 - PORTAS SERIAIS

- As Portas Seriais utilizam o Protocolo de Comunicação"Start/Stop" de comunicação assíncrona e interface RS-232-C.

- A velocidade das implementações atuais chega a 115 Kbits/segundo.com um buffer de 16 bytes.

- A Placa Multi-I/O contém duas Interfaces Seriais COM1 e COM2, comconectores distintos, um conector do tipo "D" de 9 pinos e umconector "D" de 25 pinos.

* UART: Universal Assynchronous Receiver and Transmitter

Porta Endereço Endereço base Interrupção

COM1 3F8H-3FFH 3F8H IRQ4

COM2 2F8H-2FFH 2F8H IRQ3

COM3 3E8H-3EFH 3E8H IRQ4

COM4 2E8H-2EFH 2E8H IRQ3


4.5 - PORTA DE JOGOS

- Utiliza o conector shell D de 15 pinos padrão.

- Aceita o controle de 2 joysticks com detecção de posição X e Y,e 4 interruptores.

- A posição X Y é determinada através de potenciômetros queincorporam um circuito RC, do qual é medido o tempo de descargasegundo a seguinte expressão:

tempo de descarga = 24,2µS + 0,011 R

para R < 100KΩ


4.6 - UNIDADES DE DISCO

- São responsáveis pela armazenagem de informações de formapermanente.

- Existem basicamente três tipos :

Magnéticos Unidade(s) de Disco Flexível (Floppy Disk Drives)

Unidade de Disco Rígido - Hard Disk (Winchester)

Ótico CD ROM (Compact Disk Read Only Memory)

4.6.1 - PORTA E ADAPTADOR DA UNIDADE DE DISQUETES

(floppy disck)

- O design do PC aceita 4 unidades de disco flexível.

- As unidades de disco são conectadas através de um encaixe de35 pinos encadeado de uma unidade para outra.

- o Adaptador pode estar localizado fisicamente em "PlacasControladoras" ligadas aos slots , ou pode fazer parte daprópria placa de CPU ("on board")


4.6.2 - PORTA/ ADAPTADOR DA UNIDADE DE DISCO RÍGIDOE DE DISCO ÓTICO

- PORTA IDE (Intelligent Drive Electronics)

- A Porta mais utilizada para conexão do Disco Rígido ou doDisco Ótico é a IDE, devido ao seu baixo custo.

- A Porta IDE aceita 2 unidades de disco.

- A versão original aceitava somente discos rígidos, comcapacidade máxima de 528 MB. As versões atuais operaram, tambémcom CD-ROM e a capacidade máxima é de 8GB (EIDE-Enhanced IDE)

- A transferência de dados é de 16 bits.

- A versão original operava somente no modo PIO (Programmed I/O),onde a transferência dos dados é feita sob controle do Softwaredo PC. A alta velocidade não fica comprometida, graças àsInstruções especiais dos processadores X86, de manipulação deblocos de dados.

- A versão atual, além do Modo PIO padrão, também opera comtranferência DMA (Direct Memory Acess), onde a transferênciados dados é feita por Controladores (hardware) e não peloSoftware (CPU).

Diagrama de conexão das Unidades de disco e a Porta IDE


4.7 - PLACA ADAPTADORA DE PORTA MULTI I/O

- Nas implementações do PC até o 486, a maioria dos Adaptadoresestava localizada numa só Placa, denominada de "PlacaAdaptadora de Porta Multi-I/O".

- Esta Placa era comumente conectada ao Barramento ISA (16 bits).

- Esta Placa incorpora: - A Porta IDE,- 2 Portas Seriais- 1 Porta Paralela- 1 Porta de jogos- A Porta para os Disquetes

- Em alguns tipos de Placa Multi-I/O é estendida até oSlot VESA. Neste caso, a Porta IDE é conectada ao"Barramento Local", aumentando consideravelmente a velocidadede acesso ao Disco Rígido e ao Disco ótico.


4.8 - MOUSE

- O Mouse permite deslocar um cursor no vídeo em modo gráfico ou nomodo texto, acessando algum tipo de opção (ícones, menus,etc).

- O Projeto eletro/mecânico do mouse é composto pelos seguintesítens:

dois ou três botões; duas roldanas dois trandutores (geralmente ópticos/pulsos) de posição angular(X,Y) que permitem converter o deslocamento em dados digitais.

- A comuicação é serial, podendo ser conectado a uma das Portasseriais (geralmente COM1 ou COM2), ou a uma Porta especial naPlaca de CPU.

- Existem dois tipos de protocolos de comunicação, mais comumenteutilizados:

Protocolo de 2 botões ou 3 bytes- taxa de tx: 1200bps- tamanho da palavra: 7 bits

Protocolo de 3 botões ou 5 bytes- taxa de tx: 1200bps- tamanho da palavra: 8 bits


4.9 - VIDEO

- O Sub-sistema de vídeo é o mais complexo do Sistema PC.

- O hardware do Sub-sistema de vídeo é composto pelo MONITOR epela "Placa Adaptadora de Vídeo".

- A principal especificação do Monitor é o "Pitch" - distância (mm)entre dois fósforos de uma mesma cor (RGB). O pitch varia de0,39 a 0,22mm. Quanto menor o pitch maior a qualidade do Monitor.

- O Monitor está interligado ao Sistema através de umconector "D" de 15 pinos na Adaptora de vídeo. Sendo que aPlaca adaptadora está colocada em um dos Slots do Sistema.

- O Adaptador de vídeo passou por vários tipos de Arquiteturas,tendo sido mantida a "compatibilidade retroativa" entre elas.

- Principais Arquiteturas dos Adaptadoras de vídeo:

MDA ( Monochrome Display Adapter) CGA ( Color Graphics Array) VGA ( Video Graphics Array) SVGA ( Super VGA) AVGA ( Accelerated VGA)

- As principais diferenças entre as várias Arquiteturas estão:na quantidade de "pixels" (resolução) e o número de cores disponíveis.Onde o pixel - picture element, é definido como o menor elementode imagem gerado pelo Adaptador de vídeo.

- A figura abaixo ilustra a evolução das Arquiteturas dosAdaptadores de vídeo:


4.9.1 - PLACA ADAPTADORA DE VÍDEO

- Diagrama em blocos do Adaptador AVGA:

onde:

AVGA - Accelerated Video Graphics Array

- estabelece a conexão direta com o barramento (VL ou PCI)- gera os sincronismos- controla o acesso do software a Memória de Vídeo, etc.

RAMDAC - Random Access Memory and Digital/Analog Converter

- Converte os dados da Memória de Vídeo em sinal RGB analógicopara o Monitor.

- Converte a informação de cores de 8 bits em valores de coresde 24 bits, utilizando a "paleta de cores" armazenado na RAMdo RAMDAC.

RAM - RAM de vídeo

- Memória de vídeo, contém os dados da imagem digital.- Pode ser implementado com Memórias do tipo VRAM (Video RAM),- Possui duas portas de acesso, onde os dados para renovar ovídeo são acessados numa porta separada da porta deatualização de vídeo.

ROM-BIOS

- Contém o Programa de configuração e de interface do Adaptador.


4.9.2 - OPERAÇÃO DO SUB-SISTEMA DE VÍDEO

- O Software da CPU carrega a Memória de Vídeo (Placa adaptadora),com os dados da página gráfica.

- A Memória de vídeo é varrida de forma sincronizada com avarredura da tela. A informação de cor cada pixel vai sendoplotada em sua correspondente posição na tela.


4.9.2 - OPERAÇÃO DO SUB-SISTEMA DE VÍDEO (continuação)

- A conversão para as "cores verdadeiras" do RBG (24 bits), fazuso da "paleta de cores" denominada de CLUT (Color Look-Up Table),onde ficam armazenadas 256 das 16,8 milhões de cores possíveis.

Exemplo de "paleta de cores", onde as "pseudo-cores" de 8 bitssão convertidas em 24 bits ("cor verdadeira").

- Os conversores D/A convertem os respectivos valores RGB emtensões analógicas, que são enviadas ao Monitor junto com ospulsos de sincronismo.

- O Monitor recebe o sinal RGB+sincronismo e executa a varredurana tela.

- O processo de varredura da Memória de Vídeo é constante, aatualização da informação da "página de vídeo" depende danecessidade do Software.

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