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2 Sumário Introdução à computação ..................................................................... 5 Gerações dos computadores .................................................................... 5 Modelos de computador .......................................................................... 6 Componentes do computador .................................................................. 7 Funcionamento do computador ................................................................ 7 Portas de comunicação ........................................................................... 8 Exercícios ........................................................................................... 10 Placa-mãe ........................................................................................... 11 Barramentos ....................................................................................... 12 Chipset ............................................................................................... 14 Onboard e Offboard .............................................................................. 14 Padrões de placa-mãe .......................................................................... 15 Exercícios ........................................................................................... 17 Processador ........................................................................................ 18 Controlador de Memória........................................................................ 19 Clock .................................................................................................. 20 Interrupções ....................................................................................... 22 Microarquitetura de processadores ......................................................... 26 Exercícios ........................................................................................... 28 Processadores Intel e AMD ................................................................. 29 AMD e Intel ......................................................................................... 29 Processadores Intel .............................................................................. 30 Processadores AMD .............................................................................. 31 Exercícios ........................................................................................... 33 Armazenamento ................................................................................. 34 Cabo Flat ............................................................................................ 34 Disquete ............................................................................................. 35 Disco Rígido ........................................................................................ 36 Interfaces de Disco Rígido ..................................................................... 37 RAID .................................................................................................. 38 Dispositivos de armazenamento ............................................................. 43 Exercícios ........................................................................................... 46 Memórias ............................................................................................ 47 Memória Estática e Dinâmica ................................................................. 48 Módulos de Memória ............................................................................ 48 Memória ROM ...................................................................................... 49 Memória Virtual ................................................................................... 51 Exercícios ........................................................................................... 52 Dispositivos de Entrada/Saída ............................................................ 53 Monitores ............................................................................................ 53 Monitor CRT ........................................................................................ 54 Monitor LCD ........................................................................................ 54 Teclado ............................................................................................... 55 Mouse ................................................................................................ 55 Impressoras ........................................................................................ 56 Exercícios ........................................................................................... 58 3 Placa de vídeo, placa de som e Fontes ................................................ 59 Placa de vídeo ..................................................................................... 59 API .................................................................................................... 60 Placas de Som ..................................................................................... 61 Energia Elétrica ................................................................................... 62 Exercícios ........................................................................................... 64 O Computador em funcionamento....................................................... 65 Funcionamento dos Componentes .......................................................... 65 Sistema Operacional ............................................................................. 66 Interação dos Componentes .................................................................. 67 Exercícios ........................................................................................... 69 Introdução à montagem de computadores ......................................... 70 Ferramentas ........................................................................................ 70 Energia Estática ................................................................................... 70 Montagem do computador ..................................................................... 71 Periféricos ........................................................................................... 75 Exercícios ........................................................................................... 76 Introdução à montagem de laptops .................................................... 77 Iniciando a desmontagem ..................................................................... 77 Exercícios ........................................................................................... 80 Manutenção de Notebooks .................................................................. 81 Limpeza de notebooks .......................................................................... 81 Baterias de Notebook ........................................................................... 83 Exercícios ........................................................................................... 90 Recursos da BIOS ............................................................................... 91 Exercícios ........................................................................................... 98 Sistema Operacional ........................................................................... 99 Arquiteturas dos Sistemas Operacionais ................................................ 100 Gerenciamento de Processos ............................................................... 100 Quantidade de usuários ...................................................................... 101 Sistemas operacionais ........................................................................102 Sistemas de Arquivos ......................................................................... 102 Exercícios ......................................................................................... 104 Instalando um Sistema Operacional ................................................. 105 Restauração do Sistema ..................................................................... 107 Programas essenciais ......................................................................... 108 Começando a Formatar ....................................................................... 109 Instalação do XP ....................................................................................... 109 Instalação do Windows Seven ..................................................................... 109 Instalação do Windows ....................................................................... 110 Exercícios ......................................................................................... 111 Redes de Computadores ................................................................... 112 Topologia de redes ............................................................................. 112 Servidores ........................................................................................ 116 Arquitetura de protocolos .................................................................... 117 Meios de Transmissão......................................................................... 118 Exercícios ......................................................................................... 120 4 Dicas de Manutenção ........................................................................ 121 Beeps ............................................................................................... 121 Defeitos sinalizados por mensagens ..................................................... 124 Mantendo o computador em funcionamento .......................................... 125 Erros durante a manutenção de computadores ...................................... 125 Remoção de maus contatos ................................................................. 127 Exercícios ......................................................................................... 128 Dicas rápidas .................................................................................... 129 A data e a hora estão erradas, como alterar? ........................................ 129 Como localizar um arquivo salvo? ........................................................ 129 Quero remover um programa do meu computador! ................................ 129 Estou apertando Ç e está saindo ; ........................................................ 129 Não consigo salvar em um Pen Drive, dá erro! ....................................... 130 5 Aula 01 Introdução à computação Vamos iniciar nossos estudos tendo uma introdução à computação. Durante esta apostila, iremos aprender mais sobre a parte física do computador, ou seja, sobre hardware da máquina. E também iremos abordar a parte lógica do computador, conhecida também somo software. Podemos classificar o computador conforme o que foi dito anteriormente, onde o hardware é a parte física do computador e o software sua parte lógica. Podemos observar que nos últimos anos, os computadores tiveram um avanço muito grande, tanto em relação ao hardware quanto em relação ao software do mesmo. Esse avanço permitiu que o surgimento de uma grande quantidade de computadores. Essa diferença existe tanto no preço, quando no desempenho do mesmo. Isso permite que cada pessoa consiga achar um computador compatível com sua necessidade. Gerações dos computadores Antes de começarmos a conhecer mais sobre os computadores modernos, vamos rever um pouco a história do computador, que é dividida em cinco gerações. A primeira geração foi marcada por computadores constituídos de válvulas eletrônicas. Essas válvulas eram grandes, caras, lentas e queimavam com grande facilidade. Os computadores utilizados essa época tinham apenas uso científico e estavam instalados nos grandes centros de pesquisa. A primeira geração de computadores se iniciou em 1945 e durou até 1959. Em 1959, se iniciou a segunda geração de computadores. A principal característica dessa geração foi à substituição das válvulas pelos transistores. Os transistors substituíam dezenas de válvulas e, além disso, não precisavam aquecer, reduzindo o consumo de energia. Outro fato importante que ocorreu nessa geração foi a substituição dos fios de ligação por circuitos impressos. A partir da segunda geração os computadores começaram a ser utilizados para fins comerciais. O representante dessa geração foi o IBM 1401. A terceira geração foi marcada pela substituição dos transistores por uma placa de silício. Essa placa era menor que uma unha, por isso recebeu o nome de microprocessador. Desta maneira, as máquinas se tornaram mais velozes e com um número maior de funcionalidades. O preço também diminuiu consideravelmente. A linguagem de programação foi simplificada e já se podia 6 programar através de mnemônicos (comandos abreviados). Esta linguagem denomina-se ASSEMBLER. A quarta geração é conhecida pelo advento dos microprocessadores e computadores pessoais, com a redução drástica do tamanho e preço das máquinas. As CPU’s atingiram o incrível patamar de bilhões de operações por segundo. Na quarta temporada, foi criado o primeiro microprocessador Intel 4004 em 1971. Em 1975, foi criado um “computador” compacto chamado Altair 8800. Ao ver o sucesso que ele estava fazendo, um programador chamado Bill Gates “lançou” a linguagem Altair Basic, baseada em cartões, sem uma interface visual. Ao perceber que essa falta de interface era prejudicial para o uso de pessoas comuns, Steve Jobs projetou um computador semelhante com o que possuímos hoje, com teclado e mouse. Para finalizar, temos o termo "quinta geração" que foi designado pelos japoneses para caracterizar computadores "inteligentes”, nos anos 80. Mais tarde, este termo passou a ter relação com a inteligência computadorizada. A quinta geração tem como foco principal a conectividade, que é a conexão entre computadores outros usuários. Modelos de computador É importante conhecermos também os diferentes tipos de modelos de computador, como microcomputadores e desktops. Vamos começar abordando os microcomputadores. São máquinas eletrônicas capazes de manipular informações e processar os dados emitidos pelo usuário. Podem ser classificadas em mainframes, que possuem alto poder de processamento e maior capacidade de memória ou microcomputadores que são os mais utilizados pelo seu baixo custo e empregabilidade. Outra modelo é o desktop, que é um microcomputador feito para ser utilizado sobre uma mesa, não sendo portátil. Temos também o Laptop, que é um computador criado para ser transportado. Atualmente, o Laptop é conhecido como notebook. Semelhante ao notebook, temos o netbook. O netbook nada mais é do que uma versão menor do notebook, pois o mesmo possui uma tela menor que um notebook, tornando-o mais prático de ser carregado, porém seus recursos também são menores, limitando seu uso para atividades que necessitem poucos recursos do computador. Atualmente, podemos ver diversos celulares com recursos parecidos com os do computador, como o IPHONE. E, também vem surgindo uma nova linha de aparelhos, chamados de Tablets, como o IPAD. 7 Componentes do computador Vamos conhecer basicamente suas peças padrões para que o mesmo funcione de forma correta.A Placa Mãe é essencial para o computador, pois é nela que são conectados todos os dispositivos necessários para o computador. Aprenderemos mais sobre ela em outra aula. O processador tem por finalidade ser a central única de processamento, ou seja, é responsável pelo processamento de qualquer tipo de dados. É ele quem interpreta e executa as instruções fornecidas pelos aplicativos. Em outra aula, nós aprenderemos mais sobre ele. Existem também outras peças fundamentais para os computadores, como o disco rígido, a memória RAM e a fonte de alimentação. Também existem os periféricos no computador, que são dispositivos conectados ao gabinete para desenvolver alguma função, como o teclado, a impressora ou o monitor. Funcionamento do computador Para entendermos o comportamento do computador, precisamos entender a forma como o mesmo interpreta as informações. O computador trabalha reconhecendo apenas o zero e o um, onde o zero significa falta de energia e o um significa existência de corrente. Essa maneira de se manipular os dados, reconhecendo apenas dois dígitos, recebe o nome de sistema binário. Com isso, todo o processamento do computador é baseado em intervalos de carga elétrica. Explicaremos melhor para você como esses intervalos funcionam no capítulo que fala sobre o processador. Para entendermos melhor a dimensão de um computador, precisamos entender as suas unidades de medida. Basicamente, toda informação fica armazenada no computador em forma e número binário, ou seja, um ou zero. Um único número desses corresponde a um bit. Essa é a menor unidade que forma um computador. A próxima unidade de medida é o byte, que é um conjunto de 8 bits. Depois vem o Kilobyte, que é um conjunto de 1024 bytes. Essa escala continua, sendo que atualmente, os computadores possuem discos rígidos com Terabytes de capacidade de armazenamento. 8 Com o avanço da informática, podemos notar que os padrões de armazenamento estão mudando. Por exemplo, a maioria dos discos rígidos, está sendo “classificada” por sua capacidade de armazenamento em Terabytes, sendo que antes, eles eram classificados por Gigabytes! Outro caso é o Pen Drive, que atualmente, está sendo classificado por sua capacidade de armazenamento de Gigabytes, sendo que antes, a sua classificação ocorria em Megabytes. O mesmo que ocorreu com o pen drive, ocorreu com a memória RAM. Portas de comunicação Agora que conhecemos mais sobre o computador, vamos aprender um pouco sobre as portas de comunicação. As portas podem ser físicas ou lógicas, no qual podem ser feitas conexões, ou seja, um canal através do qual os dados são transferidos entre um dispositivo de entrada e o processador ou entre o processador e um dispositivo de saída. As portas lógicas são, por exemplo, a conexões do computador com a internet e a porta física e o meio de conexão do computador com os seus periféricos. As portas físicas são plugs, que permitem que dispositivos externos se conectem ao computador, para exercer diversas funções. Temos como exemplo o mouse, o monitor, a impressora e a webcam. Essas funções que os dispositivos exercem são classificadas em duas formas: dispositivos de entrada ou de saída. Os dispositivos de entrada são aqueles que recebem uma ação e enviam para o computador, como o teclado. Que quando tem sua tecla pressionada envia um sinal ao computador indicando isso. Os dispositivos de saída são aqueles que “mostram” o que o computador está fazendo. Como o monitor, ou a caixa de som. E também há os dispositivos de entrada e saída, como a impressora. Que funciona como um dispositivo de entrada quando scaneia um arquivo e como dispositivo de saída quando imprimi uma foto. Existem basicamente as seguintes portas de comunicação: porta serial, paralela, USB e Firewire. A porta serial é uma das conexões mais básicas para o computador, porém, ela vem sendo substituída pela porta USB. Ela transmite as informações 9 de forma serial, ou seja, ou bit por vez. Semelhante à porta serial, tem a porta paralela. Porém, ela transmite os 8 bits por vez. Em 1995, um conjunto de empresas - entre elas, Microsoft, Intel, NEC, IBM e Apple - formaram um consórcio para estabelecer um padrão. Foi com isso que surgiu o USB Implementers Forum. Na verdade, a tecnologia já vinha sendo trabalhada antes mesma da definição do consórcio como USB Implementers Forum. As primeiras versões estabelecidas datam de 1994. USB é a sigla para Universal Serial Bus. Existem diversas versões USB, porém as utilizadas em larga escala são a 1.1, 2.0 e, atualmente, a 3.0. O padrão USB tem crescido muito, devido o mesmo possuir diversas funcionalidades que tornam mais prática a instalação de dispositivos ao computador. Um exemplo disso é a enorme compatibilidade com os dispositivos, visto que atualmente, a maioria dos dispositivos utiliza a conexão USB, ou também, a compatibilidade do recurso Plug N’ Play, que permite que um dispositivo seja instalado automaticamente no computador. E por último, temos o Firewire. Foi criado originalmente pela Apple e padronizado em 1995 como Barramento Serial de Alto Desempenho IEEE 1394, o FireWire é muito similar ao Barramento Serial Universal (USB). É um método de transferência de informações entre dispositivos digitais, em especial, equipamentos de áudio e vídeo. Os fabricantes esperam atingir 3.2 Gigabits/s de velocidade de transmissão na próxima versão dos cabos firewire! Atualmente, a velocidade de transmissão está em 800 Megabits/s. 10 Exercícios 1. O que são as portas físicas? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 2. Cite dois modelos de porta de comunicação: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 3. Cite dois exemplos de dispositivos de saída e dois de entrada: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 4. 2048 bytes correspondem a quantos kilobytes? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 11 Aula 02 Placa-mãe A placa-mãe, do inglês Motherboard, realiza a interconexão de todos os componentes do computador. Alguns exemplos dos componentes que são conectados são: processador, memória RAM e Disco Rígido. A qualidade de uma placa-mãe depende do fabricante das suas placas de circuito impresso, pois são essas placas que constituem a placa-mãe. Outro fator é o chipset e do processador que está sendo utilizado. Na hora de se comprar uma placa-mãe, é necessário ter alguns cuidados como: verificar se na hora da compra constam o manual de instruções, os discos de instalaçãocom os drivers e os cabos de conexão. É importante também, ter cuidado com a compatibilidade dos dispositivos que são comprados para se conectar com a placa-mãe, pois é necessário que eles sejam compatíveis. Com relação à memória RAM é necessário observar: Quantidade máxima de memória que a placa-mãe suporta; Quantidade de slots disponíveis na placa-mãe; Tipo do slot compatível. Existem também outros aspectos que devem ser observados na hora de se adquirir uma placa-mãe e seus dispositivos. Vamos observar alguns agora: É necessário observar o modelo de processador que você possui, ou o modelo que deseja adquirir. Isso é necessário porque o chipset da placa-mãe, local onde conectamos o processador, precisa ser compatível com o modelo do processador. Caso você deseje montar um computador para games, existem diversas placas-mãe com suporte a duas placas de vídeo. Esse fator também deve ser observado. É necessário observar quais são os tipos de slots de expansão, como: PCI, ISA ou AGP. Outro fator que merece muita atenção é o tamanho da placa-mãe em relação ao gabinete. Visto que é necessário usar um gabinete correspondente ao tamanho da placa-mãe. Algumas vezes, é necessário conhecer o modelo da placa-mãe, para isso pode-se utilizar diversos meios. Podemos descobrir o modelo da placa-mãe procurando o seu código diretamente nela, através da BIOS, do seu manual ou de programas de diagnóstico utilizados pela placa-mãe. Porém, há casos em 12 que não é possível descobrir o modelo da placa-mãe, para isso, utilizam-se programas que consigam ler o número de série da placa-mãe dentro da BIOS. Para entendermos o funcionamento de uma placa-mãe, precisamos primeiro conhecer os seus componentes. A placa-mãe possui diversos slots, que são os encaixes existentes para conectar as memórias, placas e periféricos ao barramento. Na placa-mãe há também o soquete, que é o local onde é conectado o processador. Barramentos Precisamos conhecer também um pouco sobre o meio responsável por conectar todos os dispositivos do computador ao processador: o barramento. Houve uma grande evolução dos barramentos, pois os mesmos precisaram ficar mais rápidos, para acompanhar a evolução dos outros dispositivos do computador. Há basicamente três tipos de barramento. O barramento de dados, de controle e de endereço. O barramento de dados é o responsável por transmitir os dados de um dispositivo para outro. O barramento de controle transmite os comandos do processador para os outros dispositivos. O barramento de endereço indica um local onde se encontra um arquivo necessário para o computador no momento. Existem diversos modelos de barramentos, vamos conhecer um pouco mais sobre os principais. O barramento ISA (Industry Standard Architeture) foi o primeiro a ser utilizado nos computadores. Esse barramento originalmente operava com transferência de 8 bits, porém na versão IBM PC AT, ele atingia a velocidade de transferência de 16 bits. Esse barramento operavava com clock de 8 MHz. O barramento EISA (Extended Industry Standard Architecture) era totalmente compatível com o ISA, porém, com barramento de dados e de endereço de 32 bits largura. A velocidade do clock continuava em 8 MHz. Explicaremos mais sobre a velocidade de clock e a unidade MHz no capítulo sobre o processador. O barramento EISA, recebeu uma linha adicional, possibilitando o aumento da capacidade do barramento para 32 bits e, mesmo assim, mantendo a compatibilidade com o barramento ISA. O slot VLB (VESA Local Bus) é conectado diretamente ao barramento externo do processador. Com isto, seu desempenho é o mesmo do barramento local do processador. O barramento VLB possui a largura do barramento e 13 frequência de dados igual a do processador e, seu barramento de endereços possui 32 bits. Porém, essa ideia de utilizar um barramento ligado diretamente ao barramento do processador foi prejudicial, pois cada vez que um processador era lançado, o slot VLB tinha que ser redesenhado para ser compatível. O barramento PCI (Peripheral Component Interconnect) foi criado pela Intel para ser utilizados nos processadores Pentium. Esse barramento trabalha com 32 ou 64 bits, frequência de 33 MHz e sua taxa de transferência chega a 133 MB/s (Megabytes por segundo). O barramento PCI é superior ao VLB, pois ele conecta os dispositivos diretamente a memória do sistema e também elimina interferências do processador, otimizando a velocidade de transmissão. O barramento PCI possui uma grande vantagem que é o Bus Mastering, responsável por permitir que os dispositivos leiam e gravem os dados diretamente na memória RAM. Outro recurso muito importante no barramento PCI, é a compatibilidade com o recurso Plug N' Play. Que permite que dispositivos externos como pen- drives sejam reconhecidos automaticamente, sem necessidade de instalação de drivers. Um ponto negativo do barramento PCI, é que a sua taxa de transferência é compartilhada entre todos os dispositivos conectados nele e, quanto mais dispositivos conectados, menor será sua taxa de transferência. O barramento AGP (Accelerated Graphics Port) foi criado pela Intel com o objetivo de se adquirir um maior desempenho com relação à placa de vídeo. O barramento AGP, opera com frequência de 66 MHz, com tranferência de 32 bits por segundo. A taxa de transferência depende da quantidade de bits que são transferidos por pulso de clock. Por exemplo, no barramento em que é transmitido 1 bit por pulso de clock, a taxa de transferência é de 266 MB/s, já no barramento com 8 bits por pulso, a taxa de transferência chega a 2.133 MB/s. O barramento PCI Express, é a evolução do barramento PCI. Ele foi criado quando percebeu-se que os barramentos não estavam acompanhando o avanço dos processos gráficos e outras aplicações. O padrão PCI Express substituiu os barramentos PCI e AGP. A conexão do barramento é serial, ou seja, ele transmite dados uma vez por clock, ao contrário dos outros barramento que transmitem uma certa quantidade de bits por clock. A conexão paralela é prejudicial, pois devido a interferências e ao atraso das propagações, os clocks mais elevados não eram alcançados, limitando a taxa de transferência. 14 O barramento PCI Express permite que sejam feitas transmissões seriais simultâneas (chamadas de pistas), onde cada uma possui um par de fios responsáveis por enviar e receber dados ao mesmo tempo. Com isso, pode-se aingir 250 MB/s de transferência! Um barramento PCI Express contém entre 1 e 32 pistas, dependendo do desempenho desejado. Na foto abaixo, você pode verificar uma tabela mostrando as diferentes taxas de transferência atingidas pelos barramentos PCI Express. Barramento Taxa de Transferência PCI Express x1 250 MB/s PCI Express x2 500 MB/s PCI Express x4 1.000 MB/s PCI Express x16 4.000 MB/s PCI Express x32 8.000 MB/s Chipset Agora que já conhecemos mais sobre os barramentos, vamos conhecer um pouco sobre o Chipset. O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma placa-mãe, dividindo-se entre "ponte norte" (northbridge) e "ponte sul" (southbridge). A "ponte norte" faz a comunicação do processador com as memórias, e em alguns casos com os barramentos de alta velocidade. Já a "ponte sul", abriga, por exemplo, os controladores de HDs, portas USB. A "ponte norte" influi no desempenho do computador, visto que ela é a responsável por conectar as memórias ao processador. Já a "ponte sul" não possui uma interferência tão significativa no desempenho geral do computador.Onboard e Offboard Em relação à placa-mãe, podemos classificar alguns de seus dispositivos como Onboard ou Offboard. Os dispositivos onboard da placa-mãe são dispositivos integrados na mesma, com o objetivo de tornar mais barato o custo do computador. Temos como exemplo a placa de vídeo e de som. Os dispositivos Offboard são aqueles que não são integrados na placa- mãe. Isso torna o computador mais caro, porém, se comparado a um computador com dispositivos Onboard, seu desempenho é superior. Para exemplificar o que foi dito, imagine o seguinte: uma placa de vídeo onboard é integrada na própria RAM. Seu desempenho será inferior, porém você não precisara pagar a mais por ela. Em uma placa de vídeo offboard, você 15 compraria uma placa de vídeo separada e instalaria em um slot da placa-mãe, aumentando o desempenho. Padrões de placa-mãe Agora, vamos conhecer um pouco sobre os diferentes padrões que são adotados pelos fabricantes das placas-mãe. Vamos começar falando sobre os formatos AT e Baby AT. Basicamente, a versão Baby AT é uma versão mais estreita do formato AT. Os formatos AT e Baby AT possuem apenas um conector para dispositivos externos na placa, que era o conector do teclado. O resto dos conectores eram ligados à placa-mãe através de cabos-flat. Temos também o formato ATX. A Intel criou o formato ATX (Advanced Technology Extended) para substituir os formatos AT e Baby AT. Ele contém diversas modificações como acesso através do painel traseiro aos conectores do teclado, mouse, USB e também aos conectores de vídeo, som e rede onboard. Há também o formato MicroATX, que nada mais é do que uma versão do ATX, porém mais estreito e com menos slots. Esse formato foi criado para permitir que fossem criados computadores com tamanho reduzido. Ainda falando sobre variações do formato ATX, temos a versão FlexATX, que é um modelo bem mais compacto. Ele possui um slot PCI e um CNR (Comunication Network Riser) onde podem ser anexadas funções integradas. O formato NLX, é um formato criado para ser utilizado por placas mãe de PCs compactos. Placas no formato NLX se encaixam em outra placa que fica ligada direto à fonte de alimentação. Na verdade, a placa-mãe no formato NLX é parecida com uma placa de expansão, pois possui um conector para ser encaixado em outra placa. O formato LPX, é semelhante ao modelo NLX, porém, sua diferença se encontra no formato, que se assemelha ao ATX. Esse formato foi usado apenas por alguns processadores Pentium II que precisavam de um espaço mais compacto. O Formato ITX, criado pela VIA, foi baseado no formato ATX, sua diferença está no tamanho, pois o formato ATX é um pouco maior e possui mais slots. Após um tempo, a VIA criou um modelo menor do que o formato ITX, que é o Mini-ITX. Essas placas possuem apenas um slot de expansão e diversas funções integradas. 16 O formato BTX, foi desenvolvido pela Intel, com o objetivo de criar um formato que fosse compatível com as novas tecnologias, como o clock mais elevado. Foram feitas algumas modificações na disposição dos slots, com o objetivo de melhorar a passagem de ar e facilitar o uso do sistema de cooler. Agora, vamos conhecer um pouco mais sobre dois recursos da placa-mãe. Antigamente, os processadores eram os responsáveis por controlar a transferência dos arquivos entre os periféricos e a memória RAM e isso deixava o sistema lento. Com o objetivo de solucionar esse problema, foi criado o método DMA (Direct Memory Acess). O DMA controla a leitura e escrita de dados, controlando o barramento de dados. No barramento PCI, o sistema DMA é suportado pelo próprio barramento, dispensando o controlador. Com isso, ele passa a ser chamado de Bus Mastering. Atualmente, a maioria das placas-mãe possuem suporte para essa tecnologia. Para que as trocas de dados ocorram, cada dispositivo conectado à placa- mãe possui um endereço de I/O (Input/Output), ou, no português, Entrada/Saída. Quando o processador precisa enviar uma informação para um dispositivo, ele utiliza o endereço I/O do dispositivo. Atualmente, devido a tecnologia Plug N' Play, os dispositivos são automaticamente configurados com um endereço I/O. 17 Exercícios 1. Cite o nome de 3 formatos de placa-mãe: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 2. Quais são os 3 principais tipos de barramento? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 3. O que são dispositivos offboard? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 4. Explique basicamente o que é o método DMA: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 18 Aula 03 Processador Nesse capítulo, vamos aprender um pouco mais a respeito do processador. Para descobrir o modelo de processador que o computador utiliza, selecione: Menu iniciar; Clique com o botão direito sobre computador; Selecione Propriedades. Nessa janela, podemos observar algumas informações muito úteis sobre o sistema e seu hardware. O processador, também como CPU (Central Processing Unit), tem a função de um cérebro para o computador. O processador é um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisões de um computador. Todos os equipamentos eletrônicos baseiam-se nele para executar suas funções. Qualquer tipo de arquivo é apenas uma sequência de instruções, e é o processador o responsável por interpretar essas informações e gerar um resultado. Houve uma enorme evolução na capacidade de processamento das CPU's e, com isso, foi se tornando obrigatório o resfriamento do processador para impedir que o mesmo aqueça muito e estrague. Atualmente, são utilizados alguns recursos para impedir esse calor. Um exemplo é a pasta térmica, que é colocada junto com a CPU com o objetivo de dissipar o calor da mesma. Outro recurso utilizado é o cooler. Ele fica em contato com o dissipador de calor do processador para auxiliar no processo de resfriamento. Antes de continuarmos aprendendo sobre o processador, vamos conhecer um pouco sobre alguns dos seus conceitos básicos. Embora não seja utilizado atualmente, é interessante aprender um pouco sobre o barramento local. O barramento local era o barramento mais importante do computador, pois era ele quem fazia a comunicação da memória RAM com a memória cache. O barramento local é o mais veloz do computador, pois sua frequência de clock é igual à de operação externa da CPU. Como foi dito anteriormente, o barramento local não é mais utilizado, pois a memória cache se encontra dentro da CPU. Podemos calcular a taxa de transferência do barramentolocal, multiplicando o valor do clock externo pela quantidade de bits do barramento. O valor achado é em bits e para convertê-lo em bytes basta dividi-lo por 8. Fazemos isso porque 1 byte corresponde a 8 bits. 19 Controlador de Memória Agora , vamos falar sobre o Controlador de Memória. As CPU's mais modernas possuem o Controlador de Memória integrado. O controlador de memória integrado reduz o tempo de latência da memória, resultando em um ganho de desempenho considerável. O problema com o controlador integrado é que ele aumenta significativamente o número de contatos do processador, o que gerou uma grande incompatibilidade das CPU's novas com os soquetes mais antigos. Devido isso, vamos observar, na próxima folha, uma tabela com a compatibilidade dos processadores com os seus devidos soquetes. 20 21 Clock O clock é o sinal responsável por sincronizar as atividades do processador com os outros dispositivos do computador. O sinal do clock é medido pela unidade Hertz (Hz). Como foi dito na primeira aula, o computador funciona basicamente, através de cargas elétricas. Onde, cada dispositivo do computador “se comunica” através das mesmas. Uma das funções da CPU é e sincronizar essas cargas, pois cada dispositivo está em um “tempo”. Somente ao sincronizar os dispositivos, a interação entre o processador e o dispositivo começa. Um Hertz indica um sinal de clock por segundo. Por exemplo, uma CPU que possui 2.5 GHz, transmite 2 bilhões e 500 milhões de sinais de clock por segundo! Existem diversas CPU's que possuem clocks maiores do que 2.5 GHz. E para aumentar o desempenho ainda mais, é feito o overclock, que nada mais é do que forçar um componente do computador acima do seu limite. Existem atualmente competições de overclocking, no qual as pessoas tentam ultrapassar os limites do computador cada vez mais! Por enquanto, o recorde mundial de overclocking pertence à AMD, que atingiu um clock de 8.4 GHz! Isso significa 8 bilhões e 400 milhões de sinais de clock por segundo! Para se atingir quantidades tão elevadas de clock, as CPU's possuem dois sinais de clock, um externo e um interno. O clock interno é o mais alto, pois é a taxa em que o processador realiza as suas funções. Já o clock externo é a velocidade na qual o barramento transmite os dados do processador para a memória. Para reduzir a diferença entre o clock externo e interno, os fabricantes de CPU recorrem a vários meios, como o uso de memória cache dentro da CPU e a duplicação de transferência de dados por ciclo (DDR). Para se obter um maior desempenho do computador, os fabricantes começaram a montar CPU's com mais de um núcleo dentro do seu circuito. Isso melhora o desempenho do computador, pois os núcleos podem realizar diferentes funções simultaneamente como se fossem processadores distintos. É importante lembrar que não é só o processador e seus núcleos que determinam a velocidade do computador. Existem duas maneiras de construir um processador com mais de um núcleo, a multi-chip e a monolítica. Na maneira multi-chip os núcleos são colocados em diferentes lugares na placa de silício do processador. Eles se comunicam através de um barramento local e cada um possui uma memória cache. 22 Já na maneira monolítica, os núcleos são produzidos dentro do mesmo chip, e partilham a mesma memória cache. Quando os chips precisam trocar informação eles se comunicam internamente, aumentando o desempenho do computador. Interrupções Agora, vamos falar sobre outro recurso que o processador apresenta que são as interrupções. Elas servem como um alerta que os outros dispositivos enviam ao processador. Quando o processador recebe o sinal, ele para o que está executando, e realiza a função que está sendo "solicitada" pelo dispositivo que enviou o sinal. Essas interrupções são sinais separados dos dados do barramento de dados da placa-mãe. Essas linhas que solicitam a interrupção são denominadas de Interrup ReQuest (IRQ). Existem 16 linhas de interrupção no computador e, cada uma corresponde a um periférico. Verifique abaixo uma tabela com a referência dos periféricos e seus correspondentes números. Número da Linha de Interrupção Periférico IRQ 0 Sinal de clock da placa-mãe (fixo) IRQ 1 Teclado (fixo) IRQ 2 Cascateador de IRQs (fixo) IRQ 3 Porta serial 2 IRQ 4 Porta serial 1 IRQ 5 Livre IRQ 6 Drive de disquetes IRQ 7 Porta paralela (impressora) IRQ 8 Relógio do CMOS (fixo) IRQ 9 Placa de vídeo IRQ 10 Livre IRQ 11 Controlador USB IRQ 12 Porta PS/2 IRQ 13 Coprocessador aritmético (fixo) IRQ 14 IDE Primária IRQ 15 IDE Secundária É importante lembrar, que essa tabela possui variações de um computador para outro. Você pode verificar os números correspondentes às linhas de interrupção no painel de controle do seu computador. Agora, vamos aprender a achar essa lista no computador. Para acessar a lista, selecione o menu iniciar. 23 Agora, selecione o menu Painel de Controle. No Windows 7, a visualização do Painel de Controle pode ser feita de duas maneiras. Vamos aprender pelo modo de exibição por categorias. Para mudar o estilo da página, selecione o menu "Exibir por" que está na área indicada. 24 Agora, selecione a opção Categoria. Agora que o menu está do jeito que queríamos, selecione o menu "Hardware e Sons". Agora, selecione o menu "Gerenciador de Dispositivos". 25 Nessa janela que abriu, podemos observar uma lista com os dispositivos do computador. Porém precisamos organizar essa lista para mostrar o que desejamos, para isto, clique em Exibir. Selecione a opção "Recursos por tipo". 26 Podemos verificar que agora há uma lista com quatro itens. Clique na seta do menu "Solicitação de interrupção (IRQ)" para exibir a lista com os dispositivos e seus números. Ao clicar na opção indicada, você poderá perceber que aparecerá a lista que desejávamos. É importante ressaltar que os números variam de um computador para outro. Mas, como você pode conferir, é fácil descobrir os números de cada dispositivo. Microarquitetura de processadores Para falarmos sobre a microarquitetura dos processadores precisamos primeiro entender a definição de arquitetura e microarquitetura na computação. O termo arquitetura, na computação, faz referência a um conjunto de instruções, registros e estruturas de dados na memória. A arquitetura de um processador possibilita a compatibilidade de um conjunto de instruções entre os processadores que possuem a mesma arquitetura. A microarquitetura faz referência à implantação de uma arquitetura de processador no silício. Com isso, a microarquitetura pode ser melhorada sem causar a perda de compatibilidade com a arquitetura. Agora que sabemos a definição de microarquitetura, vamos conhecer um pouco mais sobre as microarquiteturas da Intel e da AMD, visto que essas duas marcas são as mais conhecidas em relação aos processadores. 27 A Intel possui diversas microarquiteturas, onde cada uma é superior à outra. Existem 5 microarquiteturas da Intel, que são: P5; P6; NetBurst; Core; Nehalem. As microarquiteturas foram citadas por ordem de criação, onde a P5 é a mais antiga e a Nehalem é a mais atual. Agora, vamos conhecer as microarquiteturas da AMD. As microarquiteturas da AMD são denominadas: K5; K6; K7; K8; K10. No próximo capítulo vamos conhecer mais sobreos tipos e as marcas de processadores. 28 Exercícios 1. O que são as Interrup ReQuest: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 2. Explique basicamente quais as diferenças dos processadores multi-chip e a monolítica. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 3. O que é overclock? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 4. Cite 3 exemplos de microarquiteturas da Intel: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________ 29 Aula 04 Processadores Intel e AMD Nesse capítulo, iremos continuar abordando os processadores, mas especificamente, sobre os seus modelos. Antes de começar a falar sobre os modelos de processadores, vamos explicar duas coisas, que são importantes de conhecermos em relação aos processadores, que são: a memória cache e o FSB. A memória cache, é uma memória, que se comparado às outras do computador, possui um tamanho extremamente pequeno. A função dessa memória é tornar o funcionamento da CPU mais rápido, visto que se a memória se encontra dentro do processador, a velocidade de acesso à memoria dela é igual à velocidade do próprio processador. A memória Cache armazena algumas instruções que são acessadas com maior frequência pelo processador. Com essas informações dentro do processador, o acesso se torna muito mais rápido. A memória cache é divida por Níveis (L). Geralmente, essa divisão ocorre em três níveis. Cada nível representa uma relação de tamanho e desempenho da memória, onde a menor memoria tem um maior desempenho, por estar mais próxima do núcleo. E em relação ao FSB, é um tipo de barramento especial que liga o processador a ponte norte da placa-mãe. Agora que esses dois termos estão explicados, vamos começar a conhecer um pouco sobre os fabricantes e alguns de seus modelos. AMD e Intel Existem vários fabricantes de processadores, como AMD, Cyrix, Intel e VIA. Porém, vamos aprender mais sobre os processadores da Intel e AMD. Vamos conhecer mais sobre os principais modelos dessas duas marcas. A AMD e a Intel vêm disputando a liderança no mercado das CPU’s. Sugere-se que essa disputa pela liderança, começou no ano de 1982, quando a AMD firmou um contrato com a Intel para se tornar a segunda fornecedora de chips para a IBM. No começo, os processadores da AMD eram uma cópia idêntica aos da Intel, porém com o tempo isso mudou. Podemos perceber isto atualmente, pois diversas pessoas já preferem os processadores AMD. 30 Atualmente, existem diversos comparativos entre os melhores processadores das duas marcas. No lado da Intel, o melhor processador atualmente é o i7 980 Extreme, e o da AMD é o FX-8150. Porém, é importante ressaltar que não existe “o melhor processador”, pois cada processador possui seus pontos fortes e fracos. Existem diversas “famílias” de processadores, que nada mais são do que versões semelhantes. Algumas das famílias da Intel são: Celeron; Pentium; Core. Em relação à AMD, temos algumas famílias, como: K5; K10; Athlon. É importante ressaltar que existem ainda diversas famílias de processadores. Processadores Intel Vamos começar falando sobre os processadores Intel. A Intel é considerada uma das maiores marcas do mercado, e seu primeiro processador criado foi o Intel 4004. O Intel 4004 é uma Unidade Central de Processamento com 4-bits. Fabricado pela Intel Corporation em 1971, foi o primeiro microprocessador em um chip simples, assim como o primeiro disponível comercialmente. Possui cerca de 2300 transistores, o que se comparado aos atuais é uma parcela muito pequena. Outro processador inicial da Intel foi o 8086. O Intel 8086 foi um processador escolhido para ser utilizado em computadores pessoais. Possuía 16 bits e acessava até 1 MB de RAM. Porém como ele era incompatível à maioria dos computadores. Devido isso, começaram a se feitas melhorias no processador, com o intuito de aumentar sua velocidade sem perder a compatibilidade com as placas-mãe da época. Surgiram algumas versões para substituir o processador 8086, como a versão 80186 e a versão 80486. Essa “geração” de processadores ficou conhecida “processadores 80x86”. Após, surgiram os processadores da Pentium, que já eram muito superiores aos processadores 80x86. 31 Os processadores Pentium, foram lançados a partir de 1993, e permaneceram muito tempo no mercado. O Pentium original possuía como principal diferença do seu antecessor a largura do barramento, que era de 64 bits. O clock do Pentium original era de 60 MHz. Porém, logo surgiram versões superiores e com clocks mais altos. Agora que já conhecemos um pouco sobre os primeiros processadores da Intel, vamos conhecer um pouco mais sobre os seus processadores atuais. Vamos falar sobre a família “i”, que é composta pelos processadores i3, i5 e i7. Essa família é dividida em duas gerações, vamos falar sobre a segunda geração, visto que ela é mais atual. Os modelos i3 possuem 3MB de cache L1, seus clocks variam de 1.4 a 3.4 GHz. Todos os modelos possuem dois núcleos, com capacidade para gerar 4 virtuais. Essa tecnologia de simular núcleos virtuais é chamada de Hyper Threading (TH). Essa técnica permite que um núcleo físico simule dois núcleos lógicos, aumentando a capacidade de processamento do processador. Os processadores I5 variam de 2.3 a 3.3 GHz de frequência de clock. A memoria cache L1 contém 6 MB. Já os processadores i7 suportam DDR3 de 1.066 MHz, as frequências de clock dos seus modelos variam entre 1.7 e 3.4 GHz. A capacidade da memória cache varia de 4 MB a 8 MB. Atualmente, o melhor processador da Intel é o i7 980 serie Extreme. Ele possui 3.33 GHz de clock, e pode ser feito overclock ultrapassando 4 GHz! É considerado o melhor processador da Intel porque possui 6 núcleos físicos, memória cache Nível 3 de 8 MB e melhorias que reduzem o consumo de energia. Com os 6 núcleos físicos, o processador funciona com 12 cores, ou seja 12 núcleos, devido a tecnologia Hyper Threading. O seu interior é composto de 731 milhões de transistores! Processadores AMD Agora que conhecemos mais sobre os processadores da Intel, vamos conhecer um pouco os da AMD. A empresa AMD foi fundada no dia 1º de maio de 1969. E em 2006 a AMD comprou a empresa ATI, aumentando sua participação no mercado. O primeiro processador da AMD a fazer sucesso foi o Am386. Mas como já foi dito, no começo, os processadores da AMD eram muito parecidos com os da Intel, somente com o passar do tempo que a AMD desenvolveu seus próprios processadores. Vamos começar falando sobre o processador K5.Ele possuí arquitetura muito semelhante a do Pentium, inclusive o padrão de pinagem, que é o soquete 7. O K5 utilizava à multiplicação de clock, assim como o Pentium. A multiplicação de clock consiste em multiplicar a 32 frequência do clock dentro do processador, para que o mesmo execute as funções mais rapidamente. Após o K5, veio a AMD lançou 3 versões do processador K6. Esse processador bateu de frente com os processadores da Intel, e foi basicamente ai, que começou a “corrida” dos fabricantes pelo maior clock e desempenho. O K6 apresentava diversas melhorias, como memória cache L1 de 64 KB. Essa memória era dividida em duas partes onde uma parte de 32 KB era para dados e a outra parte era para instruções. O modelo K6 foi substituído pela versão K6-2 e, posteriormente, pela versão K6-III. Agora, vamos falar um pouco sobre os processadores mais atuais da AMD. Vamos começar falando sobre o Athlon 64 x2. Ele possui dois núcleos e capacidade de fazer diversas tarefas simultaneamente. As frequências de clock desse tipo de processador variam entre 2 e 3 GHz. Outra família de processador da AMD é o K10, ou Phenom. É uma série de processadores de alto desempenho. Possuem processadores de 2, 3, 4 e 6 núcleos, conhecidos como Phenom X3 e X4 e Phenom IIX2, Phenom IIX3, Phenom IIX4, Phenom IIX6. Diferente das outras linhas de chips, como o Athlon 64 e 64 X2, possui cache L3 de 2MB, 4MB ou 6MB. Teve sua plataforma e arquitetura drasticamente modificadas, e já possui sua versão FX, com multiplicador destravado. A versão mais atual dos processadores AMD FX-8150. Esse modelo faz parte da nova microarquitetura Bulldozer. Você se lembra de que na aula passada nós falamos sobre o overclock? A CPU usada para se quebrar o recorde que nós falamos foi o AMD FX-8150. É importante lembrar, que o overclock do processador ultrapassou 8 GHz! Agora que já conhecemos mais sobre os processadores, vamos apenas conhecer algumas precauções na hora de manusear a CPU, como: Nunca tocar diretamente nos pinos. Na hora de transportar o processador, certifique-se de coloca-lo em um antiestético. Ao adquirir um processador, preste atenção no cooler, pois a CPU precisa ser refrigerada senão corre o risco de estragar. 33 Exercícios 1. Descreva basicamente o que é a tecnologia Hyper Threading. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ __________________________________________________________ 2. Qual foi o primeiro processador AMD a fazer sucesso? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ __________________________________________________________ 3. Cite duas especificações do processador I3. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ __________________________________________________________ 4. Cite 2 especificações de processadores da família Phenom. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ __________________________________________________________ 34 Aula 05 Armazenamento Se observarmos a história da computação, podemos observar que um dos recursos que mais evoluiu na história da mesma foi a capacidade de armazenamento. Um exemplo para compararmos isso, consiste em comparar um disquete com um pen-drive. Ao compararmos o primeiro disquete a ser feito, no ano de 1971, com capacidade de 80K e compararmos com um pen-drive de 4GB, encontrado facilmente hoje em dia, podemos observar uma diferença enorme. Em relação aos dispositivos de armazenamento do computador, os mais conhecidos são: Memória RAM e disco rígido, conhecido como HD. Podemos classificar os dispositivos de armazenamento, de acordo com várias maneiras, como: Podemos classifica-los de acordo com a maneira em que os dados são salvos na memória. A classificação pode ser: Meios eletrônicos (SSD’s) - Cartões de Memória, Pen Drives, etc. Meios Magnéticos – Disquetes, Discos Rígidos, etc. Meios óticos – CD’s, DVD’s, etc. Outra maneira é a classificação quanto à volatilidade da memória, sendo volátil ou não volátil. Os dispositivos não voláteis armazenam os dados, mesmo quando desligados. Já os dispositivos voláteis, ao serem desligados perdem todo seu conteúdo. Um exemplo de memoria volátil é a memória RAM e um exemplo de memória não volátil é o Hard Disk. Existem também outros dispositivos de memória, como a memória cache, que conhecemos no capítulo anterior. Cabo Flat É importante conhecermos também, como os dados que estão armazenados nos diversos dispositivos de armazenamento são transmitidos. Antigamente um dos responsáveis por realizar essa conexão era o cabo flat. Esse cabo conecta diversos dispositivos à placa-mãe e possui a finalidade de transportar alguns sinais de dados e comandos para os drivers. Há três tipos de cabos flat, os de 34, 40 ou 80 vias. O cabo flat possui um fio de cor diferenciada em um dos lados. 35 A conexão desse cabo deve ser feita de modo que o fio colorido coincida com o pino 1 do conector. Em alguns conectores, a quantidade de vias vem marcadas, nesses casos, o pino 1 está no oposto da marcação. Disquete O drive de disquete, ou drive de disco flexível, foi inventado na IBM por Alan Shugart, em 1967. Porém, a sujeira danificava rapidamente os discos. Para solucionar esse problema, o disco foi encoberto com uma capa, o que resultou no surgimento do disquete. O conteúdo que é gravado no disquete fica armazenado em um disco que fica no interior de uma capa protetora. Um disquete é composto de trilhas e setores dispostos em forma circular, o que possibilita que o software mude o acesso de um arquivo para outro sem necessariamente precisar passar por todos os arquivos entre eles. Para garantir um bom funcionamento do disquete, é necessário tomar algumas precauções. Não deixar o disquete exposto a campos eletromagnéticos, como celulares, clips, imãs, etc. Não devem ser molhados, nem serem expostos ao sol ou calor intenso. Mesmo sendo uma tecnologia ultrapassada, é importante conhecermos essa basicamente uma unidade de disquete, visto que ainda hoje, alguns computadores ainda utilizam essa tecnologia. A unidade de disquete possui duas entradas, uma de alimentação e uma de comunicação com o computador. Essa comunicação é realizada através de um cabo flat de 34 vias. As unidades de disquete possuem as seguintes características. Cabeças de leitura e gravação: As cabeças ficam situadas nos lados do disquete e se deslocam em conjunto, onde uma cabeça é usada para ler e gravar, e a outra, mais larga, é utilizada para apagar a área que será gravada. Estrutura mecânica: é um sistema de alavancas responsável por abrir a janela protetora do disquete, para possibilitar que o as cabeças de leitura e gravação possam a mídia do disquete em seus dois lados. Motor de passo: é o responsável por deslocara cabeça de leitura e gravação ao local exato da trilha. Motor do drive: é fixado ao centro do disquete e o gira, de 300 a 360 rpm. Placa do circuito: Onde ficam todos os componentes eletrônicos que controlam os dados lidos ou inseridos no disquete. 36 Disco Rígido O disco rígido é conhecido também como HD (Hard Disk), HDD (Hard Disk Drive) ou Winchester. É o principal mecanismo de armazenamento no computador, pois é nele onde são armazenados os arquivos e os programas instalados. Assim como nos disquetes, as informações são gravadas de forma magnética. Quando um arquivo for aberto ou executado, ele vai para a memória RAM e, a partir daí, os dados são lidos. Ao arquivo ser salvo, ele é gravado da memória RAM para o disco rígido. O disco rígido pode ser dividido em duas partes: componentes externos e internos. Os componentes externos estão localizados na placa de circuito impresso chamada placa lógica, enquanto que os componentes internos estão localizados em um compartimento selado chamado HDA ou Hard Drive Assembly. O HDA possui em seu interior os discos onde são armazenados os dados e componentes necessários para ler e gravar os dados. O HDA não deve ser aberto para que não ocorra o risco de ser inutilizado. O disco rígido tem estrutura semelhante à de um disquete, onde cada prato é composto de trilhas e setores. As trilhas são numeradas da borda ao centro, começando do 0 até chegar a borda mais próxima do centro. As trilhas servem de orientação às cabeças para gravação na superfície do disco. Os discos rígidos possuem basicamente dois conectores: um de energia e um de utilização para a transferência de dados. Os conectores responsáveis pela transferência de dados também são chamados de interface, sendo SCSI, IDE e serial ATA as interfaces mais comuns. Como dito anteriormente, nos discos rígidos e nos disquetes os dados são gravados e lidos através do eletromagnetismo. Esse fenômeno foi descoberto pelo físico Hans Christian Oersted, em 1820. O físico descobriu, que quando há uma corrente elétrica passando por um fio, o mesmo forma um campo magnético ao seu redor. E, no momento que a direção da corrente é invertida, o mesmo acontece com a polaridade do campo. Todo condutor, ao ter uma corrente elétrica percorrendo-o, gera um campo magnético ao seu redor. Um campo magnético forte pode induzir uma corrente elétrica em um fio. O atuador é o responsável por mover o braço sob a superfície dos pratos, e assim permitir que as cabeças façam o seu trabalho. Para que a movimentação ocorra, o atuador contém em seu interior uma bobina que é "induzida" por imãs. 37 A cabeça de leitura e gravação é formada por um material condutor envolvido por uma bobina por onde passa a corrente elétrica. Criando assim, um campo magnético em sua ponta. O local abaixo do cabeçote é magnetizado, causando o alinhamento das partículas, para a esquerda ou direita de acordo com a polaridade. Nesse modelo de gravação, onde os bits são lidos de lado a lado, damos o nome de “longitudinal”. Porém, com o avanço da computação, os arquivos estão ficando cada vez maiores, o que acaba causando uma demora muito grande caso o modo de gravação fosse o longitudinal. Para isso, armazenam-se as partículas magnéticas verticalmente, aumentando a quantidade de espaço para armazenar informações. Esse tipo de gravação é denominado “perpendicular”. Para ler os dados no disco rígido, a cabeça de leitura é induzida com uma corrente elétrica positiva ou negativa quando ela passa sobre uma área magnetizada na superfície do prato, permitindo assim, que a placa lógica do disco determine os bits. Logo, percebe-se que um bit de dados nada mais é do que uma sequência de partículas magnetizadas e o sentido do campo magnético indica o valor dos bits armazenados. Interfaces de Disco Rígido A interface do disco rígido é o meio de comunicação por onde são transmitidos os dados de entrada e de saída. Hoje em dia os três mais comuns de interface para os discos rígidos são: SCSI, IDE e o Serial ATA. Vamos começar falando sobre o modelo SCSI (Small Computer System Interface), que possui alto poder de transferência de dados e tem um valor de custo menor do que o IDE. O SCSI também é padrão de ligação com periféricos que precisam de alta transferência de dados. O SCSI usa cabos e controladoras para fazer a interface com os dispositivos. Para a conexão de dispositivos internos é utilizado o cabo flat. SAS (serial attached SCSI) o tipo de comunicação é serial, enquanto os SCSI tradicionais são paralelas. Possui taxa de transferência inicial de 300 MB/s, sendo possível aderir ao padrão de 1,2 GB/s. O padrão IDE (Integrated Drive Eletronics) é uma forma padrão de conexão de dispositivos aos computadores. Os discos rígidos possuíam uma placa controladora externa que orientava, armazenava e acessava os dados dele. Devido isso, havia perda de desempenho, causado por interferências. Após o IDE ser criado, bastava encaixa-lo no barramento do computador. Alguns incrementos fazem com que o padrão IDE tenha se tornado tão veloz e eficaz quanto o SCSI. Alguns são silenciador de disco, estrutura antichoque e memoria cache interna inteligente. 38 Para garantir que a transmissão de dados seja feita de maneira eficiente, o cabo IDE de 80 vias, não deve possuir mais de 45 centímetros e devem ser usadas cores para distinguir os 3 conectores. Conector azul: deve estar ligado a placa mãe; Conector preto: deve ser fixado no drive configurado como máster da interface; Conector cinza: Deve ser utilizado para a conexão do segundo drive; Uma interface do IDE suporta dois dispositivos (primário e secundário), sendo que os mesmos tem que ser reconhecidos de maneiras diferentes para o computador conseguir diferenciar qual dos dispositivos está se comunicando no momento. Para isso, configura-se um dispositivo como master e outro como slave. Os dispositivos são capazes de ser tanto master quanto slaves. Para que determine qual configuração o dispositivo terá é necessário inserir o jumper situado na parte traseira do drive. O ideal, é que o drive master esteja conectado ao conector final e o drive slave ao conector do meio. O padrão SATA (Serial ATA) é uma evolução do padrão IDE. A interface SATA possui comunicação serial, e taxa de transferência de dados superior ao IDE. E, além do desempenho superior a interface SATA também possui outra vantagem que é o tamanho do cabo. O cabo possui no total de sete pinos, o que possibilita que o gabinete possa ser organizado melhor, permitindo uma maior ventilação e, consequentemente, a diminuição da temperatura. Cada porta SATA aceita apenas um dispositivo, diferente do padrão IDE que aceitava dois. A instalação de um dispositivo SATA é mais simples do que os dispositivos IDE. Com a interface SATA é só a ligação ponto-a-ponto e não há a necessidade do uso de jumpers. Com isso, para instalar um dispositivo SATA, basta conectar uma ponta no cabo na placa mãe e a outra no dispositivo. E, os conectores não são iguais, o que facilita a instalação. Atualmente, a maioria dos dispositivos utilizam cabos SATA. RAID Vamos conhecer um pouco mais sobre a tecnologia RAID (Reduntant Array of Independent Disks). Essa técnica consiste em um conjunto de dois ou mais discos rígidos com dois objetivos básicos: tornar o sistema de disco mais rápido e tornar o sistema de disco mais seguro. Vale ressaltar que essas duas técnicas podem ser usadas isoladamente ou em conjunto. Podemos tornar o sistema de disco mais rápido (isto é, acelerar o carregamentode dados do disco), através de uma técnica chamada divisão de dados (data stripping ou RAID 0) ou tornar o sistema de disco mais seguro, através de uma técnica chamada espelhamento (mirroring ou RAID 1). 39 A tecnologia RAID, pode ser implementada via software ou hardware. A implementação via software é mais barata, porém mais lenta e menos confiável, pois depende do sistema operacional. Já a implementação via hardware é mais rápida, pois é feita por dispositivos denominados “Conectores RAID” que são conectados na placa-mãe. O sistema RAID, possui várias maneiras de funcionar, variando com o objetivo que se pretende atingir. Como dito antes, os modelos de RAID servem, basicamente para aumento de desempenho e para tornar o disco mais seguro. Vamos ver agora quais Níveis de RAID, que são as diferentes maneiras de se combinar um disco para um fim. O modelo RAID 0 consiste, basicamente, em considerar todos os discos rígidos como um todo, ou seja, se você possui 2 discos rígidos de 160 Gb, você teria um HD de 320 GB. Esse modelo apresenta a divisão de dados. O modelo RAID 0, separa o arquivo em partes iguais a quantidade de discos rígidos. Você deve estar pensando, qual a finalidade de juntar os discos rígidos em um só. Imagine a seguinte situação: você tem um arquivo de 1 GB e, quer gravar em um disco rígido que, teoricamente, transmite dados a 100 MB/s. Logo, você demoraria 10 segundos para gravar o arquivo. Mas, utilizando o modelo RAID 0, você teria o mesmo arquivo dividido em duas partes, onde cada uma será gravada em um HD. Com isso, o tempo para o arquivo ser gravado cairia na metade! O sistema RAID não é limitado a apenas dois discos rígidos. Podemos, em princípio, colocar quantos discos quisermos. Se pegarmos o exemplo de antes do arquivo de 1 GB, e utilizarmos quatro discos iguais em vez de um, o micro "pensará" que os quatro discos são apenas um e dividirá automaticamente o arquivo em quatro, quadruplicando a velocidade de leitura e gravação do arquivo. Logo, ele será dividido automaticamente em quatro partes de 250 MB e, com isso, será gravado em apenas 2.5s! É claro que, quanto mais discos colocarmos, mais caro fica o sistema. Mas, para aplicações que manipulam arquivos grandes, como a edição profissional de áudio e vídeo, esse sistema torna-se realmente muito vantajoso, pois a máquina passa a ficar muito mais rápida para ler e gravar os arquivos. Agora, vamos ver um pouco sobre o modelo RAID 1. Basicamente, o sistema RAID 1, é uma técnica de espelhamento que tem a função de copiar o conteúdo de um disco rígido para outro de forma automática, tornando um disco rígido idêntico ao outro. Nesse caso, se você possui dois discos rígidos de 160 GB, você terá 160 GB para armazenar arquivos, pois o outro disco rígido será apenas uma “cópia”. 40 Essa técnica aumenta a confiabilidade dos dados, pois, se um dos discos rígidos estragar, o outro entrará em funcionamento automaticamente. E outra coisa interessante, é que o backup é feito através do hardware, sem necessidade de configurar o sistema operacional para realiza-lo! Existem também outros tipos de RAID, vamos ver quais são: RAID 0+1: Nesse caso, utiliza-se a divisão de dados e o espelhamento ao mesmo tempo, mas para isso, é necessário no mínimo quatro discos rígidos. No caso de haver quatro discos rígidos, dois servem para dividir os dado e os outros dois para fazer o espelhamento. Caso um dos discos rígidos falhe, o sistema passa a agir como RAID 0; RAID 10: Funciona igual ao RAID 0+1, porém, se um dos discos rígidos falhar, o sistema continua operando como RAID 1; Há também o JBOD (Just a Bunch of Disk): possui funcionamento igual ao sistema RAID 0+1, porém, utilizando-se apenas dois discos rígidos. Nesse caso, a velocidade de acesso dos dados ocorrerá de maneira mais lenta que no sistema RAID 0+1; Existem ainda, outras opções de RAID, que não são tão comuns para usuários de computadores domésticos como: RAID 2: Igual ao RAID 0, porém com esquema de correção de erros. RAID 3: Igual ao RAID 0, porém usando um disco rígido extra para armazenamento de informações de paridade, aumentando a confiabilidade dos dados gravados. RAID 4: Similar ao RAID 3, só que mais rápido por usar blocos de dados maiores, isto é, os arquivos são divididos em pedaços maiores. RAID 5: Similar ao RAID 3 e 4, só que armazena as informações de paridade dentro dos próprios discos, isto é, sem a necessidade de um disco rígido extra. RAID 53: Igual ao RAID 3, porém usando, no mínimo, 5 discos rígidos para aumento de desempenho. RAID 6: Baseado no RAID 5, o RAID 6 grava uma segunda informação de paridade em todos os discos do sistema, aumentando a confiabilidade. RAID 7: Marca registrada da empresa Storage Computer Corporation, usa um disco extra para armazenamento de informações de paridade. Sua principal 41 vantagem é o alto desempenho, usando cache de disco. Pode ser considerado como um RAID 4 com cache de disco. Agora vamos ver como se monta um sistema RAID! Para montar um sistema RAID, precisamos que o computador possua os seguintes requisitos: um controlador RAID e, no mínimo dois discos rígidos. Atualmente, diversas placas-mãe já vêm com controlador RAID embutido, o que facilita a instalação de um sistema RAID. A instalação de um sistema RAID, é divida em três passos: Instalar a parte física; Configurar o sistema RAID; Instalar o sistema operacional; Vamos prosseguir, mostrando como montar um sistema RAID 0, que é o mais interessante visto que aumenta o desempenho do computador. Importante ressaltar para fazer um backup! Vamos começar com a instalação! O primeiro passo para isso é a instalação da parte física, é a instalação dos discos rígidos que deve ser feita seguindo-se os seguintes passos: Fazer a instalação com o computador desligado. Encaixar os discos rígidos no interior do gabinete. Conecte o cabo de alimentação em cada disco. Conecte o cabo de dados em cada disco rígido. Conecte a outra extremidade do cabo a porta correspondente na placa-mãe. Atualmente, a interface mais utilizada é a SATA, quando a fonte de alimentação não tiver cabos de alimentação SATA, utiliza-se um adaptador que, geralmente vem junto com os discos rígidos SATA. É importante verificar no manual da placa-mãe, se as portas SATA existentes suportam o sistema RAID. Caso não sejam compatíveis, você deverá comprar uma placa controladora RAID e realizar a instalação dos discos nela. Depois de feito isso, você terminou a instalação física! Agora, vamos configurar o sistema RAID. Após terminar a instalação física, os discos rígidos irão operar de maneira separada, para que eles fiquem com o sistema RAID, será necessário fazer algumas alterações no Setup da placa-mãe. Para realizar essas alterações, basta seguir os seguintes passos. Entre em Setup e mude as configurações de IDE para RAID. 42 Para entrar no Setup pressione a tecla delete assim que o computador for ligado. Agora, acesse as seguintes opções Advanced > Configuration > Configuration SATA. Importante lembrar, que essa configuração pode variar de acordo com a placa-mãe. Mude as configurações de IDE para RAID. Salve as alterações realizadas e saia do Setup. Agora, para visualizar a tela de configuração do RAID, será necessário pressionar algumas teclas enquanto ocorre o teste de inicialização, que são as mensagens que aparecem enquanto o computador é inicializado. As teclas que precisam ser pressionadas
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