domingo, 20 de setembro de 2015

Placa mãe

          Uma placa mãe é basicamente uma placa de circuito impresso composta por chip, capacitores, reguladores e encaixes. A placa mãe é de grande importância, pois todos os outros componentes são conectados nela e é ela que faz a interligação entre esses vários componentes. Além de permitir o tráfego de informação, a placa também alimenta alguns periféricos com a energia elétrica que recebe da fonte do gabinete.

Placa mãe


Referência: 
http://www.techtudo.com.br/artigos/noticia/2012/04/o-que-e-placa-mae-e-como-funciona.html

Paralelismo - Clock

Paralelismo

     Para que um processador consiga executar uma sequência de instruções mais rapidamente várias abordagens podem ser tentadas. Algumas abordagens atuam na implementação física do processador, tal como utilizar transistores mais rápidos. Outra abordagem é realizar melhoramentos na arquitetura. Uma forma de melhorar a arquitetura é adicionar paralelismo em nível de instrução. Processadores com paralelismo em nível de instrução podem executar instruções de forma paralela e, idealmente, de forma transparente para o programador.
         Uma técnica bastante utilizada para alcançar o paralelismo em nível de instruções é o uso de pipeline. A técnica do pipeline tira proveito do fato de que uma instrução de máquina pode ser dividida em uma sequência de etapas intermediárias. Em uma arquitetura MIPS, por exemplo, cada instrução pode ser divididas em cinco etapas: busca, decodificação, execução, escrita em memória e escrita nos registradores. Como cada instrução está realizando apenas uma dessas etapas em um instante de tempo, mais de uma instrução pode ser executada em um mesmo instante de tempo desde que elas não estejam na mesma etapa.

Clock

        O Clock basicamente é a velocidade que o processador ou outro dispositivo consegue operar, em ciclos por segundo. 
     O clock é multiplicado pela quantidade de núcleos do processador. Se temos um processador quad-core (quatro núcleos) de 2.1GHz teremos no total um clock de 8.4GHz.
        Ai voltamos na arquitetura de 32 e 64 bits. Se o processador for de arquitetura 32 bits ele processará 32 bits a cada ciclo e assim sucessivamente.


Referência:
https://sites.google.com/a/ee.ufcg.edu.br/otacilio/resenha-unidade-4---paralelismo-em-nivel-de-instrucao


Instruções

Representação elementar que gera uma ação em um computador. Determina o que o computador deve fazer naquele instante. Um programa é composto por muitas instruções, que são executadas de forma ordenada pelo processador.

Tipos de instruções

- Matemáticas e lógicas
Soma, subtração, and, or...

- Movimentação de dados
registrador – registrador; registrador – memória; memória – registrador.

- Entrada/Saída

- Controle
Instruções de salto





Referência:
www2.dc.ufscar.br/~renato_violin/arquivos/ArqOrgCom.ppt

Como funciona o computador

O que é um computador?

     É um conjunto de dispositivos eletrônicos interligados e orientados por programas que nos auxiliam na execução de tarefas.

Organização Computacional

Sistemas Computacionais: compostos por hardware e software;

Hardware: parte física do computador (mouse, teclado, placas de vídeo e rede, fios, entre outros.

Softwares: toda parte lógica do computador, são os programas que o compõe, sistema operacional e aplicativos em geral.

Princípio de funcionamento

    O computador não é uma máquina com inteligência, na verdade, é uma máquina com uma grande capacidade para processamento de informações, tanto em volume de dados quanto na velocidade das operações que realiza sobre esses dados. Basicamente, o computador é organizado em três grandes funções ou áreas, as quais são: entrada de dados, processamento de dados e saída de dados.

Entrada de dados

    Para o computador processar nossos dados, precisamos ter meios para fornêce-los a ele. Para isso, o computador dispõe de recursos como o teclado, o mouse, disquetes e CDs para entrada de dados, e outros.

Processamentos de dados

    Os dados fornecidos ao computador podem ser armazenados para processamento imediato ou posterior. Esse armazenamento de dados é feito na memória do computador, que pode ser volátil (isto é, desapare quando o computador é desligado), referenciada pela memória RAM (Random Acess Memory - memória de acesso aleatório), ou pode ser permanente (enquanto não é "apagada" por alguém) através do armazenamento dos dados em unidades como as de disco fixo. O processamento dos dados é feito na CPU - Central Process Unit - unidade de processamento central ( ou simplismente processador, como o Pentium), onde a informação é tratada, sendo lida, gravada ou apagadada memória, sofrendo transformações de acordo com os objetivos que se deseja atingir com o processamento delas.

Saída de dados

    Os dados resultantes do processamento das informações pelo computador podem ser apresentadas de inúmeras formas, e por meio de diversos dispositivos. O monitor de vídeo é um dos principais meios para se obter dados de saída do computador: tanto texto normal ou formatado ou gráficos. Se quisermos que os resultados sejam apresentados em papel podemos fazer o uso de impressoras; se quisermos levar esses dados para outros computadores, podemos fazer uso, por exemplo, de disquetes, CDs, ou então conectar os computadores em rede (resumidamente, ligá-los através de cabos).



Referência:
http://aa-cienciasdacomputacao.wikidot.com/

Tipos de memória

Memória principal

   São memórias que o processador pode endereçar diretamente, sem as quais o computador não pode funcionar. Estas fornecem geralmente uma ponte para as secundárias, mas a sua função principal é a de conter a informação necessária para o processador num determinado momento; esta informação pode ser, por exemplo, os programas em execução. Nesta categoria insere-se a RAM, ROM (não volátil) e memória cache. 

Memória RAM

       São nelas que o processador armazena os dados com os quais está lidando. Esse tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente rápido, se comparado aos vários tipos de memória ROM. No entanto, as informações gravadas se perdem quando não há mais energia elétrica, isto é, quando o computador é desligado, sendo, portanto, um tipo de memória volátil.
      Há dois tipos de tecnologia de memória RAM que são muitos utilizados: estático e dinâmico, isto é, SRAM e DRAM. Há também um tipo mais recente chamado de MRAM.

- SRAM (Static Random-Access Memory - RAM Estática): esse tipo é muito mais rápido que as memórias DRAM, porém armazena menos dados e possui preço elevado se considerarmos o custo por megabyte. Memórias SRAM costumam ser utilizadas como cache.

- DRAM (Dynamic Random-Access Memory - RAM Dinâmica): memórias desse tipo possuem capacidade alta, isto é, podem comportar grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações costuma ser mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse tipo também costuma ter preço bem menor quando comparado ao tipo estático.

- MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory - RAM Magneto-resistiva): a memória MRAM vem sendo estudada há tempos, mas somente nos últimos anos é que as primeiras unidades surgiram. Trata-se de um tipo de memória até certo ponto semelhante à DRAM, mas que utiliza células magnéticas. Graças a isso, essas memórias consomem menor quantidade de energia, são mais rápidas e armazenam dados por um longo tempo, mesmo na ausência de energia elétrica. O problema das memórias MRAM é que elas armazenam pouca quantidade de dados e são muito caras, portanto, pouco provavelmente serão adotadas em larga escala.

Memória ROM

       As memórias ROM (Read-Only Memory - Memória Somente de Leitura) recebem esse nome porque os dados são gravados nelas apenas uma vez. Depois disso, essas informações não podem ser apagadas ou alteradas, apenas lidas pelo computador, exceto por meio de procedimentos especiais. Outra característica das memórias ROM é que elas são do tipo não voláteis, os dados gravados não são perdidos na ausência de energia elétrica ao dispositivo. Eis os principais tipos de memória ROM:

- PROM (Programmable Read-Only Memory): esse é um dos primeiros tipos de memória ROM. A gravação de dados neste tipo é realizada por meio de aparelhos que trabalham através de uma reação física com elementos elétricos. Uma vez que isso ocorre, os dados gravados na memória PROM não podem ser apagados ou alterados;

- EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory): as memórias EPROM têm como principal característica a capacidade de permitir que dados sejam regravados no dispositivo. Isso é feito com o auxílio de um componente que emite luz ultravioleta. Nesse processo, os dados gravados precisam ser apagados por completo. Somente depois disso é que uma nova gravação pode ser feita;

- EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory): este tipo de memória ROM também permite a regravação de dados, no entanto, ao contrário do que acontece com as memórias EPROM, os processos para apagar e gravar dados são feitos eletricamente, fazendo com que não seja necessário mover o dispositivo de seu lugar para um aparelho especial para que a regravação ocorra;

- EAROM (Electrically-Alterable Programmable Read-Only Memory): as memórias EAROM podem ser vistas como um tipo de EEPROM. Sua principal característica é o fato de que os dados gravados podem ser alterados aos poucos, razão pela qual esse tipo é geralmente utilizado em aplicações que exigem apenas reescrita parcial de informações;

- Flash: as memórias Flash também podem ser vistas como um tipo de EEPROM, no entanto, o processo de gravação (e regravação) é muito mais rápido. Além disso, memórias Flash são mais duráveis e podem guardar um volume elevado de dados. É possível saber mais sobre esse tipo de memória no artigo Cartões de memória Flash, publicado aqui no InfoWester;

- CD-ROM, DVD-ROM e afins: essa é uma categoria de discos ópticos onde os dados são gravados apenas uma vez, seja de fábrica, como os CDs de músicas, ou com dados próprios do usuário, quando o próprio efetua a gravação. Há também uma categoria que pode ser comparada ao tipo EEPROM, pois permite a regravação de dados: CD-RW e DVD-RW e afins.

Memória cache

       A memória cache surgiu quando percebeu-se que as memórias não eram mais capazes de acompanhar o processador em velocidade, fazendo com que muitas vezes ele tivesse que ficar "esperando" os dados serem liberados pela memória RAM para poder concluir suas tarefas, perdendo muito em desempenho. São usados dois tipos de cache, chamados de cache primário, ou cache L1 (level 1), e cache secundário, ou cache L2 (level 2). O cache primário é embutido no próprio processador e é rápido o bastante para acompanhá-lo em velocidade. Sempre que um novo processador é desenvolvido, é preciso desenvolver também um tipo mais rápido de memória cache para acompanhá-lo. 
           Como este tipo de memória é extremamente caro (chega a ser algumas centenas de vezes mais cara que a memória RAM convencional) usa-se apenas uma pequena quantidade dela. Para complementar, usa-se também um tipo um pouco mais lento de memória cache na forma do cache secundário, que por ser muito mais barato, permite que seja usada uma quantidade muito maior.

Memória RAM
Memória cache

Memória ROM


Memória secundária

     São memórias para armazenamento permanente de dados. Não podem ser endereçadas diretamente, a informação precisa ser carregada em memória principal antes de poder ser tratada pelo processador. Não são estritamente necessárias para a operação do computador. São não-voláteis, permitindo guardar os dados permanentemente. Como memória externa, de armazenamento em massa, podemos citar os discos rígidos como o meio mais utilizado.

HD, Hard disk ou disco rígido 

          Sua utilidade é o armazenamento de dados. Isto significa que quando algum arquivo é armazenado, ele não se perde com o desligamento da máquina (como acontece com a memória RAM).
     O armazenamento do HD é contado normalmente em GB (Gigabytes), porem atualmente já existe discos rígidos com capacidade de TB (Tera Bytes - 1024 GB). Para se ter acesso aos dados do HD, é necessário um Sistema operacional.





Referências:
http://www.infowester.com/memoria.php
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mem%C3%B3ria_(inform%C3%A1tica)
http://www.infoescola.com/informatica/memoria-cache/
http://www.hardware.com.br/termos/memoria-cache



Circuito

   Todas as complexas operações de um computador não são mais do que simples operações aritméticas e lógicas básicas, como somar bits, complementar bits, comparar e mover bits. Estas operações são usadas para controlar a forma como o processador trata os dados, acede à memória e gera resultados. 
   Todas estas funções do processador são fisicamente realizadas por circuitos electrónicos, chamados circuitos lógicos. Assim sendo, um computador digital não é mais do que um "aglomerado" de circuitos lógicos (conjunto de portas lógicas). 
    Quando se deseja construir um circuito lógico relativamente simples, faz-se uso de um circuito integrado. 
    Os circuitos lógicos têm por base operações lógicas estudadas na Álgebra de George Boole (um conceituado matemático Inglês que viveu entre 1815-1864). 



Fonte: 
http://www.dcc.fc.up.pt/~zp/aulas/9899/me/trabalhos/alunos/Circuitos_Logicos/introducao.html

Portas lógicas

       As portas lógicas são componentes básicos da eletrônica digital. Elas são usadas para criar circuitos digitais e até mesmo circuitos integrados complexos. Em eletrônica digital apenas dois niveis são permitidos, “0” e “1”. Zero representa tensão de 0 V, enquanto que “1” representa uma tensão de 5 V no padrão TTL.
       Assim as portas lógicas são capazes de realizar diversas operações matematicas,para desenvolvimento da lógica digital.

Portas lógicas Básicas:

Inversor:

       Como o próprio nome já sugere, o inversor irá inverter o estado da entrada. Se você entrar o número “0” em um circuito inversor, você obterá na saída o número “1”, e vice-versa. A porta inversora é mais conhecida como NOT e sua saída é Y = /A, o circuito integrado mais comun é o 74LS04.


AND:

       Uma porta lógica AND realiza uma operação lógica “E”, Ela possui pelo menos duas entradas. Por isso, se A e B são suas entradas, na saída teremos o resultado de A x B (também representado como A · B), o ciruito integrado mais comun é o 74LS08.



OR:

       A porta lógica OR realiza uma operação lógica “OU”. Ela possui pelo menos duas entradas. Por isso, se A e B são suas entradas, na saída teremos o resultado de A + B seu ciruito integrado mais comun é o 74LS32. 



Portas Lógicas Derivadas:

NAND:

       Esta porta nada mais é do que uma porta AND com um inversor acoplado. Por isso, sua saída é o oposto da AND. Você pode construir uma porta NAND conectando uma porta AND a um inversor o CI mais comun é o 74LS00.


NOR:

       NOR é uma porta OR com um inversor acoplado. Por isso, sua saída é o oposto da porta OR. Você pode construir uma porta NOR conectando uma porta OR a um inversor seu CI é o 74LS02.


XOR:

       XOR significa OU exclusivo. A porta lógica XOR compara dois valores e se eles forem
diferentes a saída será “1”, o CI mais usado deste tipo é o 74LS86.



XNOR:

       XNOR significa NOR exclusivo e é uma porta XOR com sua saída invertida. Dessa forma, sua saída será igual a “1” quando suas entradas possuírem o mesmo valor e “0” quando elas forem diferentes. Circuito integrado 747266.


Fonte:
http://www.mecaweb.com.br/eletronica/content/e_porta_logica