cisco capitulo 3 (Joelma)

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O conhecimento de um técnico deve se estender além de saber como montar um computador. Você precisa ter conhecimento profundo da arquitetura do sistema computacional e de como cada componente opera e interage com outros componentes. Essa profundidade de conhecimento é necessária quando você precisa atualizar um computador com novos componentes que devem ser compatíveis com os componentes atuais e também quando você cria computadores para aplicações muito específicas. Este capítulo abrange o processo de inicialização do computador, protegendo o computador contra flutuações de energia, processadores de vários núcleos, redundância por meio de várias unidades de armazenamento e protegendo o ambiente de materiais perigosos encontrados dentro dos componentes do computador.
Você aprenderá sobre o processo de inicialização do computador, incluindo a Power On Self-Test (POST) conduzida pela BIOS. Explore várias configurações da BIOS e da UEFI e como elas afetam esse processo. Você vai explorar a teoria elétrica básica e a lei da ohm e calcular a voltagem, a corrente, a resistência e a potência. As flutuações de energia podem danificar os componentes do computador. Assim, você aprenderá a reduzir o risco de flutuações de energia com protetores contra surtos, fontes de alimentação ininterrupta (UPSs) e fontes de alimentação em espera (SPSs). Você aprenderá a fornecer redundância de armazenamento e balanceamento de carga usando arrays redundantes de discos independentes (RAID). Você também aprenderá a atualizar os componentes do computador e a configurar computadores específicos. Finalmente, após a atualização de um computador, os técnicos devem descartar apropriadamente as partes antigas. Muitos componentes do computador contêm materiais perigosos, como mercúrio e metais de terras raras nas baterias e níveis mortais de tensão nas fontes de alimentação. Você aprenderá os riscos apresentados por esses componentes e como descartá-los corretamente.
Neste capítulo, há um laboratório em que você pesquisa atualizações de hardware em um sistema de computador. Você usará várias fontes para coletar informações sobre os componentes de hardware do computador e fazer recomendações para os componentes atualizados. Você também vai discutir suas opções de atualização recomendadas
POST
Quando um computador é inicializado, o sistema básico de entrada / saída (BIOS) executa uma verificação de hardware nos principais componentes do computador. Essa verificação é chamada de POST (power-on self-test, autoteste de inicialização).
Por exemplo, a Figura 1 mostra uma captura de tela de um POST de exemplo que está sendo executado. Observe como o computador verifica se o hardware do computador está funcionando corretamente.
Se algum dispositivo não estiver funcionando direito, um erro ou código de bipe alertará o técnico sobre o problema. Se tiver um problema de hardware, uma tela em branco poderá aparecer na inicialização e o computador emitirá uma série de bipes.
Os fabricantes de BIOS usam códigos diferentes para indicar problemas de hardware. A Figura 2 mostra um gráfico de códigos de bipes comuns. No entanto, os fabricantes de placa-mãe podem usar códigos de bipe diferentes. Sempre consulte a documentação da placa-mãe para obter os códigos de bipe do seu computador.
Dica de instalação: Para determinar se o POST está funcionando corretamente, remova todos os módulos de RAM do computador e ligue-o. O computador deve emitir um código de bipe para um computador sem memória RAM instalada. Isso não danificará o computador.
BIOS e CMOS
Todas as placas-mãe precisam da BIOS para operar. A BIOS é um programa armazenado no chip de memória ROM da placa mãe que contém um pequeno programa. Esse programa controla a comunicação entre o sistema operacional e o hardware.
Durante o POST, a BIOS também identifica:
· Quais unidades estão disponíveis
· Quais unidades são inicializáveis
· Como a memória está configurada e quando ela pode ser usada
· Como os slots de expansão PCIe e PCI estão configurados
· Como as portas SATA e USB estão configuradas
· Recursos de gerenciamento de energia da placa-mãe
O fabricante da placa-mãe salva a configuração da BIOS da placa-mãe em um chip de memória CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, Semicondutor de Óxido Metálico Complementar), como o mostrado na Figura 1.
Quando um computador é inicializado, o software da BIOS lê as configurações definidas, armazenadas no CMOS, para determinar como configurar o hardware.
As configurações do BIOS são mantidas pelo CMOS usando uma bateria, como a mostrada na Figura 2. No entanto, se a bateria falhar, configurações importantes podem ser perdidas. Portanto, é recomendável documentar sempre a configuração da BIOS.
Nota: uma maneira fácil de documentar é tirar fotos das diversas configurações da BIOS.
Dica de instalação: Se a hora e a data do computador estiverem incorretas, isso poderá indicar que a bateria do CMOS está com defeito ou está ficando muito baixa.
UEFI
Atualmente, a maioria dos computadores executa a UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Todos os novos computadores vêm com a UEFI, que fornece recursos adicionais e aborda problemas de segurança na BIOS legada. Você pode ver "BIOS/UEFI" ao inicializar as configurações da BIOS. Isso ocorre porque os chips Intel suportam atualmente a compatibilidade com versões anteriores com sistemas de BIOS antigos. No entanto, em 2020, a Intel finalizará o suporte para BIOS legado. Para obter mais informações, faça uma pesquisa na Internet para "Intel para remover a BIOS legado".
Observação: Esta seção usa BIOS, UEFI e BIOS/UEFI intercambiáveis. Além disso, os fabricantes podem continuar a identificar seus programas de UEFI com "BIOS", de modo que os usuários saibam que ele suporta as mesmas funções.
A UEFI define as mesmas configurações que a BIOS tradicional, mas também disponibiliza opções adicionais. Por exemplo, a UEFI pode fornecer uma interface de software habilitada para mouse em vez das telas tradicionais do BIOS. No entanto, a maioria dos sistemas tem uma interface baseada em texto, semelhante aos sistemas antigos da BIOS.
A UEFI pode ser executada em sistemas de 32 bits e 64 bits, compatível com unidades de inicialização maiores e inclui recursos adicionais, como inicialização segura. A inicialização segura garante que o computador seja inicializado para o sistema operacional especificado. Isso ajuda a evitar que os rootkits assumam o sistema. Para obter mais informações, faça uma pesquisa na Internet por "inicialização e rootkits seguros".
Nota: as telas de configuração da UEFI desta seção são apenas referência e, provavelmente, são diferentes das suas. Encare-as como guias e consulte os documentos do fabricante da placa-mãe.
Laboratório - Investigue as configurações da BIOS ou da UEFI
Neste laboratório, você inicializará o computador, explorará o programa utilitário de configuração de firmware e alterará a sequência da ordem de inicialização.
Segurança da BIOS e da UEFI
A BIOS mais antiga é compatível com alguns recursos de segurança para proteger a configuração da BIOS. O UEFI adiciona recursos de segurança adicionais. Estes são alguns recursos de segurança comuns encontrados nos sistemas BIOS / UEFI:
· Senhas - As senhas permitem diferentes níveis de acesso à configuração da BIOS. Normalmente, há duas configurações de senha que podem ser alteradas; a senha de supervisor e a senha do usuário. A senha do supervisor pode acessar todas as senhas de acesso de usuário e todas as configurações e telas da BIOS. A senha do usuário concede acesso à BIOS de acordo com um nível definido. A tabela da Figura 1 exibe os níveis comuns de acesso de usuário à BIOS. A senha do supervisor precisa ser definida primeiro para que a senha do usuário possa ser configurada.
· Criptografia de unidade - Uma unidade de disco rígido pode ser criptografada para evitar o roubo de dados. A criptografia transforma os dados da unidade em código. Sem a senha correta, o computador não pode ser inicializado e a leitura dedados da unidade de disco rígido não pode ser compreendida. Mesmo se a unidade de disco rígido for colocada em outro computador, os dados permanecerão criptografados.
· LoJack – Este é um recurso de segurança que consiste em dois programas; o módulo de persistência e o agente de aplicativo. O módulo de persistência é integrado à BIOS enquanto o agente de aplicativo é instalado pelo usuário. Quando instalado, o Módulo de Persistência da BIOS é ativado e não pode ser desligado. O Application Agent rotineiramente entra em contato com um centro de monitoramento pela Internet para relatar informações e localização do dispositivo. O proprietário pode executar as funções descritas na Figura 2.
· TPM (Trusted Platform Module - Módulo de Plataforma Confiável) – Este é um chip desenvolvido para proteger o hardware armazenando as chaves de criptografia, os certificados digitais, as senhas e os dados. O TPM é usado pelo Windows para auxiliar na criptografia total de disco BitLocker.
· Inicialização Segura - Secure Boot é um padrão de segurança UEFI que garante que o computador inicialize apenas um sistema operacional confiável pelo fabricante da placa-mãe. A inicialização segura impede que um sistema operacional não autorizado seja carregado durante a inicialização.
Atualizar o firmware
Talvez os fabricantes de placas-mãe publiquem versões de BIOS atualizadas para proporcionar melhorias à estabilidade, à compatibilidade e ao desempenho do sistema. No entanto, atualizar o firmware é um risco. As notas de versão, como as mostradas na figura, descrevem a atualização do produto, as melhorias de compatibilidade e os bugs conhecidos que foram corrigidos. Alguns dos dispositivos mais novos operam corretamente somente com uma BIOS atualizada instalada. Geralmente, você pode encontrar a versão atual na tela principal da interface BIOS/UEFI.
Antes de atualizar o firmware da placa-mãe, registre o fabricante da BIOS e o modelo da placa-mãe. Use essas informações para identificar os arquivos exatos para download no site do fabricante da placa-mãe. Atualize o firmware somente se houver problemas no hardware do sistema ou para adicionar recursos ao sistema.
Antes, as informações da BIOS ficavam armazenadas em chips ROM. Para atualizar as informações do BIOS, o chip da ROM teve que ser substituído fisicamente, o que nem sempre era possível. Os chips das BIOS modernos são EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read Only Memory, Memória Programável Somente Para Leitura, que pode ser apagada eletronicamente) e podem ser atualizados pelo usuário sem abrir o gabinete do computador. Esse processo é chamado de atualização da BIOS.
Para fazer download de uma nova BIOS, consulte o site do fabricante e siga os procedimentos de instalação recomendados. A instalação on-line do software da BIOS pode envolver o download de um novo arquivo da BIOS, a cópia ou a extração de arquivos para mídias removíveis e a inicialização a partir de mídias removíveis. Um programa de instalação solicita informações ao usuário para poder concluir o processo.
Muitos fabricantes de placa-mãe agora disponibilizam um software para atualizar a BIOS a partir de um sistema operacional. Por exemplo, o utilitário ASUS EZ Update atualiza a versão de software, dos drivers e da BIOS da placa-mãe. Ele também permite que um usuário atualize manualmente uma BIOS salva e selecione um logotipo de inicialização quando o sistema entra no POST. O utilitário vem com a placa-mãe ou pode ser baixado no site da ASUS.
CUIDADO: uma atualização da BIOS instalada ou interrompida incorretamente pode fazer com que o computador fique inutilizável.
Laboratório - Pesquise por de firmware de BIOS ou UEFI
Neste laboratório, você identificará a versão atual do BIOS ou UEFI e, em seguida, procurará por arquivos de atualização do BIOS ou UEFI.
Laboratório - Instalação do Windows
Neste laboratório, você executará uma instalação básica do Windows.
Laboratório - Instalar software de terceiros no Windows
Neste laboratório, você instalará software de terceiros.
Potência e tensão
As especificações da fonte de alimentação são geralmente expressas em watts (W). Para entender o que é um watt, consulte a imagem interativa que descreve as quatro unidades básicas de eletricidade que um técnico em informática deve conhecer.
Uma equação básica, conhecida como Lei de Ohm, expressa que a tensão é igual à corrente multiplicada pela resistência: V = IR. Em um sistema elétrico, a potência é igual à tensão multiplicada pela corrente: P = VI.
Configuração de tensão da fonte de alimentação
Na parte traseira de algumas fontes de alimentação, há um pequeno interruptor chamado seletor de voltagem, conforme mostrado na imagem. Esse switch define a tensão de entrada da fonte de alimentação como 110 V/115 V ou 220 V/230 V. Uma fonte de alimentação com esse switch é chamada de fonte de alimentação bivolt. A configuração da tensão correta é determinada pelo país em que a fonte de alimentação é usada. A configuração do switch de tensão com uma tensão de entrada incorreta pode danificar a fonte de alimentação e outras peças do computador. Se uma fonte de alimentação não tiver esse switch, ela detectará e configurará automaticamente a tensão correta.
CUIDADO: Não abra uma fonte de alimentação. Os capacitores eletrônicos localizados dentro de uma fonte de alimentação podem reter uma carga por longos períodos de tempo.
Laboratório - Lei de Ohm
Neste laboratório, você responderá perguntas sobre eletricidade e a Lei de Ohm.
Tipos de Oscilação de Energia
Tensão é uma medida de energia necessária para mover a carga de um local para outro. O movimento de elétrons é chamado de corrente. Os circuitos dos computadores precisam de tensão e de corrente para operar os componentes eletrônicos. Quando a tensão de um computador não estiver precisa ou estável, os componentes do computador podem não funcionar corretamente. As tensões não estáveis são chamadas de oscilações de energia.
Os tipos a seguir de oscilações de energia de CA podem causar perda de dados ou falha no hardware:
· Blecaute - Perda completa da energia de CA. Um fusível queimado, um transformador danificado ou uma queda na linha de força podem causar um blecaute.
· Blecaute parcial - Nível de tensão reduzido da energia de CA que dura por um determinado período. Os blecautes parciais ocorrem quando uma queda na linha de força fica abaixo de 80% do nível de tensão normal e quando os circuitos elétricos ficam sobrecarregados.
· Ruído - Interferência de geradores e raios. Os ruídos geram baixa qualidade de energia, o que pode causar erros em um sistema computacional.
· Pico - Aumento repentino da tensão que dura por um curto período e ultrapassa os 100% da tensão normal de uma linha de força. Os picos podem ser causados por descargas elétricas, mas também ocorrem quando o sistema elétrico volta após um blecaute.
· Sobrecarga de energia - Aumento drástico da tensão, acima do fluxo normal da corrente elétrica. Uma sobrecarga de energia dura alguns nanosegundos ou um bilionésimo de segundo.
Dispositivos de Proteção de Energia
Para se proteger contra problemas de oscilação de energia, use dispositivos para resguardar os dados e o equipamento de computação:
· Supressor de picos (Filtro de linha) - Ajuda a proteger contra danos causados por surtos e picos. Um supressor de picos desvia para o solo a tensão elétrica excessiva que está na linha. A quantidade de proteção oferecida por um protetor de surtos é medida em joules. Quanto maior a classificação de Joule, mais energia com o tempo que o protetor de surtos de tensão pode absorver. Quando o número de joules é alcançado, o protetor de surtos não fornece mais proteção e precisa ser substituído.
· UPS (Uninterruptible power supply, No-break) - Protege contra possíveis problemas de energia elétrica fornecendo um nível constante de energia elétrica para o computador ou outros dispositivos. A bateria é constantemente recarregada enquanto o no-break está em uso. O no-break proporcionará qualidade constante de energia quando ocorreremblecautes ou blecautes parciais. Muitos no-breaks podem se comunicar diretamente com o sistema operacional do computador. Essa comunicação permite que o no-break desligue o computador com segurança e salve os dados antes que o no-break perca toda a bateria.
· SPS (Standby power supply, fonte de alimentação standby) - Protege contra possíveis problemas de energia elétrica fornecendo uma bateria de backup à fonte de alimentação quando a queda da tensão de entrada ficar abaixo do nível normal. A bateria fica em standby durante o funcionamento normal. Quando a tensão é reduzida, a bateria abastece o inversor de energia com alimentação de CC. O inversor, por sua vez, converte a alimentação de CC em alimentação de CA para o computador. O inversor não é tão confiável quanto um no-break devido ao tempo necessário para trocar para a bateria. Se a troca do dispositivo falhar, a bateria não conseguirá fornecer alimentação para o computador.
CUIDADO: de acordo com os fabricantes de no-breaks, nunca conecte uma impressora a laser a um no-break, pois ela pode sobrecarregá-lo.
Arquiteturas de CPU
Um programa é uma sequência de instruções armazenadas. A CPU executa essas instruções seguindo um conjunto de instruções específico.
Existem dois tipos distintos de conjuntos de instruções que as CPUs podem usar:
· Reduced Instruction Set Computer (RISC - Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções) - Esta arquitetura usa um conjunto de instruções relativamente pequeno. Os chips RISC são projetados para executar essas instruções muito rapidamente. Algumas CPUs bem conhecidas que usam RISC são PowerPC e ARM.
· Computador de conjunto de instruções complexo (CISC) - Essa arquitetura usa um amplo conjunto de instruções, resultando em menos etapas por operação. Intel x86 e Motorola 68k são algumas CPUs bem conhecidas que usam o CISC.
Quando a CPU está executando um passo do programa, as instruções restantes e os dados são armazenados próximos em uma memória especial de alta velocidade, chamada cache.
Aumentando o Desempenho da CPU
Vários fabricantes de CPU complementam sua CPU com recursos para melhorar o desempenho. Por exemplo, a Intel incorpora o hyper-threading para aumentar o desempenho de algumas de suas CPUs. Com o hyper-threading, vários trechos de código (threads) são executados simultaneamente na CPU. Para um sistema operacional, uma única CPU com hyper-threading funciona como se houvesse duas CPUs quando várias threads estão sendo processadas. Os processadores AMD usam HyperTransport para aumentar o desempenho da CPU. O HyperTransport é uma conexão de alta velocidade entre a CPU e o chip Northbridge.
A capacidade de uma CPU é medida em função de sua velocidade e do volume de dados que ela pode processar. A velocidade de uma CPU é medida em ciclos por segundo, por exemplo, milhões de ciclos por segundo, ou megahertz (MHz), ou bilhões de ciclos por segundo, ou gigahertz (GHz). O volume de dados que uma CPU pode processar de cada vez depende do tamanho do barramento frontal (FSB - Front Size Bus). Isso também é chamado de barramento da CPU ou barramento de dados do processador. Maior desempenho pode ser alcançado quando a largura do FSB aumenta, assim como uma estrada pode transportar mais carros quando há muitas faixas. A largura do FSB é medida em bits. Um bit é a menor unidade de dados de um computador. Os computadores atuais usam FSBs de 32 ou 64 bits.
O overclocking é uma técnica usada para fazer um processador trabalhar com uma velocidade mais rápida que sua especificação original. O overclocking não é uma forma recomendada de melhorar o desempenho do computador e pode resultar em dano à CPU. O oposto de overclocking é a redução da frequência (downclocking ou underclocking) da CPU. A redução da frequência da CPU é uma técnica usada quando o processador opera com uma velocidade menor que a velocidade nominal para preservar energia ou produzir menos calor. A redução de frequência é comumente usada em notebooks e outros dispositivos móveis.
A virtualização de CPU é um recurso de hardware compatível com as CPUs AMD e Intel que permitem que um único processador atue como vários processadores. Essa tecnologia de virtualização de hardware permite que o sistema operacional ofereça suporte à virtualização de modo mais eficaz e eficiente do que é possível através da emulação de software. Com a virtualização da CPU, vários sistemas operacionais podem ser executados em paralelo em suas próprias máquinas virtuais, como se estivessem em execução em computadores completamente independentes. Às vezes, a virtualização de CPU é desativada por padrão na BIOS e precisa ser ativada.
Processadores Multicore
A tecnologia de processador mais recente resultou na descoberta pelos fabricantes de CPU de formas de incorporar mais de um núcleo de CPU em um único chip. Os processadores com vários núcleos têm dois ou mais processadores no mesmo circuito integrado. Em algumas arquiteturas, os núcleos têm recursos de cache L2 e L3 separados, enquanto em outros caches de arquiteturas são compartilhados entre os diferentes núcleos para obter melhor desempenho e alocação de recursos. A tabela da figura descreve os vários tipos de processadores de vários núcleos.
A integração dos processadores no mesmo chip cria uma conexão muito rápida entre eles. Os processadores com vários núcleos executam instruções mais rapidamente que os processadores de núcleo único. As instruções podem ser distribuídas a todos os processadores ao mesmo tempo. A RAM é compartilhada entre os processadores porque os núcleos residem no mesmo chip. Um processador com vários núcleos é recomendado para aplicações como edição de vídeo, jogos e manipulação de fotos.
O alto consumo de energia produz mais calor no gabinete do computador. Os processadores com vários núcleos preservam energia e produzem menos calor que múltiplos processadores de núcleo único, aumentando assim o desempenho e a eficiência.
Outro recurso encontrado em algumas CPUs é uma unidade de processamento de gráficos integrada ou uma GPU. A GPU é um chip que executa os cálculos matemáticos rápidos necessários para processar gráficos. Uma GPU pode ser integrada ou dedicada. As GPUs integradas são muitas vezes diretamente incorporadas à CPU e dependem da RAM do sistema, enquanto a GPU dedicada é um chip separado com sua própria memória de vídeo dedicada exclusivamente ao processamento gráfico. O benefício de GPUs integradas é o custo e menos dissipação de calor. Isso permite computadores mais baratos e formatos menores. A compensação é o desempenho. As GPUs integradas são boas em tarefas menos complexas, como assistir a vídeos e processar documentos gráficos, mas não são mais adequadas para aplicações de jogos intensas.
As CPUs também foram aprimoradas usando o bit NX, também chamado de bit de desativação de execução. Esse recurso, quando suportado e ativado no sistema operacional, pode proteger áreas da memória que contêm arquivos do sistema operacional contra ataques maliciosos por malware.
Conceitos de RAID
Os dispositivos de armazenamento podem ser agrupados e gerenciados para criar grandes volumes de armazenamento com redundância. Para fazer isso, os computadores podem implementar a tecnologia RAID (matriz redundante de discos independentes). O RAID fornece uma maneira de armazenar dados em vários dispositivos de armazenamento para disponibilidade, confiabilidade, capacidade e redundância e / ou melhoria de desempenho. Além disso, pode ser mais econômico criar uma matriz de dispositivos menores do que comprar um único dispositivo da capacidade combinada fornecida pelo RAID, especialmente em unidades muito grandes. Para o sistema operacional, uma matriz RAID aparece como uma unidade.
Os termos a seguir descrevem como a RAID armazena dados nos vários discos:
· Striping – esse tipo de RAID permite que os dados sejam distribuídos por várias unidades. Isso proporciona um aumento significativo no desempenho. No entanto, como os dados são distribuídos por várias unidades, a falha de uma única unidadesignifica que todos os dados serão perdidos.
· Espelhamento – esse tipo de RAID armazena dados duplicados em uma ou mais unidades. Isso proporciona redundância para que a falha de uma unidade não cause a perda de dados. O espelho pode ser recriado, substituindo a unidade e restaurando os dados da boa unidade.
· Paridade – Esse tipo de RAID fornece verificação básica de erros e tolerância a falhas, armazenando somas de verificação separadamente dos dados. Isso permite a reconstrução de dados perdidos sem sacrificar a velocidade e a capacidade, como o espelhamento.
· Dupla Paridade – Esse tipo de RAID fornece tolerância a falhas até duas unidades com falha.
A figura mostra um compartimento de unidade grande que pode ser usado em um data center com uma ou mais implementações de RAID. Os gabinetes de drive podem usar unidades com hot swap. Isso significa que uma unidade que falha pode ser substituída sem desligar todo o RAID. Desligar o RAID pode tornar os dados na RAID indisponíveis para os usuários por um período de tempo prolongado. Nem todas as unidades e tipos de RAID suportam hot-swap.
Níveis de RAID
Há vários níveis de RAID disponíveis. Esses níveis usam espelhamento, distribuição e paridade de maneiras diferentes. Níveis mais altos de RAID, como RAID 5 ou 6, usam distribuição e paridade em combinação para fornecer velocidade e criar grandes volumes. A figura mostra os detalhes sobre os níveis de RAID. Os níveis de RAID superiores a 10 combinam níveis inferiores de RAID. Por exemplo. O RAID 10 combina as funcionalidades de RAID 1 e RAID 0.