7 Arquitetura de computador hardware

Prévia do material em texto

99
M
aterial para uso exclusivo de aluno m
atriculado em
 curso de Educação a Distância da Rede Senac EAD, da disciplina correspondente. Proibida a reprodução e o com
partilham
ento digital, sob as penas da Lei. ©
 Editora Senac São Paulo.
Neste capítulo, abordaremos como a parte física do computador, 
conhecida como hardware, funciona e as características de seus com-
ponentes principais. Estudaremos sobre o funcionamento da unidade 
central de processamento (CPU), da memória, dos dispositivos de en-
trada e saída (input/output) e dos barramentos.
Capítulo 7
Arquitetura de 
computador 
– hardware
100 Conceitos de computação I Ma
te
ria
l p
ar
a 
us
o 
ex
cl
us
ivo
 d
e 
al
un
o 
m
at
ric
ul
ad
o 
em
 c
ur
so
 d
e 
Ed
uc
aç
ão
 a
 D
is
tâ
nc
ia
 d
a 
Re
de
 S
en
ac
 E
AD
, d
a 
di
sc
ip
lin
a 
co
rre
sp
on
de
nt
e.
 P
ro
ib
id
a 
a 
re
pr
od
uç
ão
 e
 o
 c
om
pa
rti
lh
am
en
to
 d
ig
ita
l, s
ob
 a
s 
pe
na
s 
da
 L
ei
. ©
 E
di
to
ra
 S
en
ac
 S
ão
 P
au
lo
.
Embora os computadores estejam presentes no dia a dia e façam 
parte da vida da maioria das pessoas, provavelmente poucos sabem 
como um computador realiza suas operações internas. Em poucas 
palavras, Tanenbaum (2011) define que um computador moderno é 
um sistema de hardware que realiza operações lógicas e aritméticas, 
manipulação de dados (normalmente na forma binária) e tomada de 
decisões.
De forma geral, os humanos podem executar as mesmas ações que 
os computadores; no entanto, os computadores atuam com velocidade 
e precisão muito maiores. Isso acontece apesar de os computadores 
realizarem os cálculos de forma a fazer uma operação de cada vez. 
Uma das diferenças de execução entre um computador e uma pessoa 
é que, quando se precisa somar uma lista de dez números, a pessoa 
poderá organizá-los em sequência e em colunas, somando-os coluna 
por coluna. No caso de um computador, a soma será feita com dois nú-
meros de cada vez; dessa forma, somando a mesma lista de números, 
gastará nove passos. No entanto, um computador precisará de poucos 
nanossegundos por passo para realizar operações. Um computador é 
mais rápido e mais preciso que uma pessoa; porém, a grande diferença 
é que precisa receber instruções completas que determinem exatamen-
te o que fazer em cada passo de suas operações. 
1 CPU
Segundo Tocci, Widmer e Moss (2011), existem computadores de 
vários tipos e com configurações diferentes, porém, cada um possui as 
mesmas unidades funcionais. Cada unidade é responsável por desem-
penhar um papel particular, e todas trabalham em conjunto para realizar 
os algoritmos contidos no programa.
A função de um computador é resolver problemas por meio de tare-
fas, que podem ser executadas utilizando uma sequência ordenada de 
101Arquitetura de computador – hardware
M
aterial para uso exclusivo de aluno m
atriculado em
 curso de Educação a Distância da Rede Senac EAD, da disciplina correspondente. Proibida a reprodução e o com
partilham
ento digital, sob as penas da Lei. ©
 Editora Senac São Paulo.
instruções de máquina. Uma instrução define como será a atividade do 
processador para executar uma tarefa, por exemplo, somar dois núme-
ros inteiros.
O processador, como o próprio nome sugere, é o componente res-
ponsável pelo processamento de instruções e de dados para que o 
computador execute as tarefas. Assim, não é raro encontrar em algu-
mas literaturas a associação do processador com o cérebro humano.
O processador pode ser dividido em três partes (TANENBAUM, 2011):
 • Unidade lógica e aritmética (ULA): a unidade lógica e aritmética 
realiza operações lógicas e aritméticas, tais como: operações de 
adição, subtração e operações booleanas (AND, OR, XOR, NOT, 
entre outras). UAL ou ALU (unidade aritmética e lógica) são siglas 
que fazem referência à unidade lógica e aritmética.
 • Unidade de controle (UC): a unidade de controle trata da execu-
ção de qualquer instrução dentro de um processador. É a unidade 
de controle que determina o que tem que ser feito em cada instan-
te, para execução de uma instrução. Podemos citar uma maneira 
de operação da unidade de controle, como a que faz a operação 
de inclusão de dados em um registrador, ou seja, a ULA retira esse 
dado do barramento e carrega-o em seus processos.
 • Registradores: podemos relacionar os registradores como pe-
quenas memórias disponibilizadas internamente nos processa-
dores. A principal função é armazenar os dados que estão sendo 
processados em um determinado momento e guardar informa-
ções importantes para a execução de uma instrução. Citaremos 
dois tipos de registradores:
 ◦ Registradores de propósitos gerais para armazenar dados.
 ◦ Registradores específicos que podem armazenar as informa-
ções necessárias para a execução de uma instrução e que, 
normalmente, são gerenciados pela UC. 
102 Conceitos de computação I Ma
te
ria
l p
ar
a 
us
o 
ex
cl
us
ivo
 d
e 
al
un
o 
m
at
ric
ul
ad
o 
em
 c
ur
so
 d
e 
Ed
uc
aç
ão
 a
 D
is
tâ
nc
ia
 d
a 
Re
de
 S
en
ac
 E
AD
, d
a 
di
sc
ip
lin
a 
co
rre
sp
on
de
nt
e.
 P
ro
ib
id
a 
a 
re
pr
od
uç
ão
 e
 o
 c
om
pa
rti
lh
am
en
to
 d
ig
ita
l, s
ob
 a
s 
pe
na
s 
da
 L
ei
. ©
 E
di
to
ra
 S
en
ac
 S
ão
 P
au
lo
.
Figura 1 – Organização interna de um processador
A unidade central de processamento (central processing unit – CPU) 
fica localizada na placa-mãe do computador, conforme ilustra a figura 
2, e ela pode ser retirada e trocada por outra se demonstrar problemas. 
Segundo Stallings (2009), a CPU é responsável por controlar as opera-
ções do computador e realizar as funções de processamento de dados 
como cálculos e operações lógicas. Ela também é conhecida pelo nome 
de processador. 
Figura 2 – Processador 
ULA
UC
Registradores
Processador
103Arquitetura de computador – hardware
M
aterial para uso exclusivo de aluno m
atriculado em
 curso de Educação a Distância da Rede Senac EAD, da disciplina correspondente. Proibida a reprodução e o com
partilham
ento digital, sob as penas da Lei. ©
 Editora Senac São Paulo.
Para entendermos melhor o funcionamento da CPU, a figura 3 ilus-
tra as cinco partes principais de um computador digital e as interações 
entre elas (fluxo de dados e informações e dos sinais de controle e de 
temporização) (TOCCI; WIDMER; MOSS, 2011). 
Figura 3 – Partes principais de um computador digital
Fonte: adaptado de Tocci, Widmer e Moss (2011, p. 18).
Como apresentado na figura 3, a unidade lógica e aritmética e a uni-
dade de controle são quase sempre consideradas uma unidade central 
de processamento. Segundo Tanenbaum (2011), a CPU é composta 
de um circuito de busca e decodificação (interpretação) de instruções, 
para o controle e a realização de várias operações determinadas pelas 
instruções.
De acordo com Tanenbaum (2011), estas são as principais funções 
de cada unidade:
 • Unidade de entrada: por meio dessa unidade, um conjunto de 
instruções e dados é introduzido na unidade de memória do sis-
tema computacional do computador para ser armazenado até o 
momento da utilização.
ULA
UC Saída
CPU
Entrada
Memória
Sinais de controle:
Dados/informação:
104 Conceitos de computação I Ma
te
ria
l p
ar
a 
us
o 
ex
cl
us
ivo
 d
e 
al
un
o 
m
at
ric
ul
ad
o 
em
 c
ur
so
 d
e 
Ed
uc
aç
ão
 a
 D
is
tâ
nc
ia
 d
a 
Re
de
 S
en
ac
 E
AD
, d
a 
di
sc
ip
lin
a 
co
rre
sp
on
de
nt
e.
 P
ro
ib
id
a 
a 
re
pr
od
uç
ão
 e
 o
 c
om
pa
rti
lh
am
en
to
 d
ig
ita
l, s
ob
 a
s 
pe
na
s 
da
 L
ei
. ©
 E
di
to
ra
 S
en
ac
 S
ão
 P
au
lo
.
 • Unidade de memória: a unidade de memória opera de forma a 
armazenar as instruções e os dados recebidos da unidade de en-
trada. Ela armazena o resultado de operações aritméticas, recebi-
das da unidade aritmética, e também fornece informações para a 
unidade de saída. 
 • Unidade de controle: a unidade de controle tem o papel de buscar 
instruções contidas na memóriae interpretá-las. Depois disso, 
envia sinais para outras unidades, conforme as instruções espe-
cíficas a serem executadas. 
 • Unidade lógica e aritmética: todos os cálculos aritméticos e opera-
ções lógicas são realizados nesta unidade. Seus resultados podem 
ser emitidos para serem armazenados na unidade de memória.
 • Unidade de saída: a principal tarefa da unidade de saída é receber 
os dados de memória e imprimi-los, ou apresentá-los, de modo 
que seja possível operá-los ou processá-los, como no caso de um 
computador de controle de processos.
2 Memória
Quando a saída de um circuito volta ao estado normal, depois de ter 
recebido um sinal de entrada e este ser removido, pode-se concluir que 
esse circuito não apresenta a propriedade de memória. Os estudos com 
circuitos digitais mostram que certos tipos de dispositivos e circuitos 
possuem memória. Ao trabalhar com esses dispositivos, quando uma 
entrada é aplicada em um circuito desse tipo, a saída altera seu estado, 
porém, ela se mantém no novo estado ainda que o sinal de entrada seja 
removido em seguida. Essa característica de retenção da resposta a 
uma entrada momentânea é denominada “memória” (TOCCI; WIDMER; 
MOSS, 2011). A figura 4 ilustra as operações com e sem memória. 
105Arquitetura de computador – hardware
M
aterial para uso exclusivo de aluno m
atriculado em
 curso de Educação a Distância da Rede Senac EAD, da disciplina correspondente. Proibida a reprodução e o com
partilham
ento digital, sob as penas da Lei. ©
 Editora Senac São Paulo.
Figura 4 – Funcionamento da memória
Fonte: adaptado de Tocci, Widmer e Moss (2011, p. 17).
De acordo com Tocci, Widmer e Moss (2011), os sistemas digitais 
são constituídos de dispositivos e circuitos de memória e fornecem um 
meio de armazenamento, de forma temporária ou permanente, de nú-
meros binários, com a capacidade de alterar, a qualquer momento, a in-
formação contida. Os elementos de memória podem incluir tipos mag-
néticos, ópticos e aqueles que utilizam circuitos de retenção (latches e 
flip-flops) (TOCCI; WIDMER; MOSS, 2011).
Embora o conceito de memória seja aparentemente simples, ela 
apresenta características mais complexas em relação ao tipo, à tecno-
logia, à organização, ao desempenho e ao custo do que qualquer outro 
recurso de um sistema de computação. Um sistema de computação 
normalmente apresenta uma hierarquia de subsistemas composta de 
memórias internas e externas. As memórias internas são acessíveis di-
retamente pelo processador, já as memórias externas são acessadas 
pelo processador por meio de um módulo de entrada/saída (E/S).
Segundo Tanenbaum (2011), no nível mais alto da hierarquia das 
memórias (nível mais próximo do processador), estão os registradores, 
em seguida, os níveis de memória cache e, na sequência, a memória 
principal, que é dinâmica, de acesso aleatório. Depois, temos as memó-
rias externas, como um disco rígido fixo, e, em um nível abaixo, a mídia 
removível, como discos ópticos.
Sem memória
Com memória
106 Conceitos de computação I Ma
te
ria
l p
ar
a 
us
o 
ex
cl
us
ivo
 d
e 
al
un
o 
m
at
ric
ul
ad
o 
em
 c
ur
so
 d
e 
Ed
uc
aç
ão
 a
 D
is
tâ
nc
ia
 d
a 
Re
de
 S
en
ac
 E
AD
, d
a 
di
sc
ip
lin
a 
co
rre
sp
on
de
nt
e.
 P
ro
ib
id
a 
a 
re
pr
od
uç
ão
 e
 o
 c
om
pa
rti
lh
am
en
to
 d
ig
ita
l, s
ob
 a
s 
pe
na
s 
da
 L
ei
. ©
 E
di
to
ra
 S
en
ac
 S
ão
 P
au
lo
.
Uma particularidade dos processadores é que eles requerem uma 
memória local própria, na forma de registradores. Além disso, a parte 
da unidade de controle do processador também pode exigir sua própria 
memória interna. A memória cache é outra forma de memória interna.
A memória externa consiste em dispositivos de armazenamento pe-
riféricos, como disco e fita, que são acessíveis ao processador por meio 
de controladores de E/S.
Uma característica da memória é a sua capacidade de armazena-
mento. Stallings (2009) define que a memória interna é expressa em 
termos de bytes (1 byte = 8 bits) ou palavras em agrupamentos de bits. 
Os tamanhos comuns de palavra são 8, 16 e 32 bits.
Um outro mecanismo fundamental está diretamente associado à 
transferência de dados na memória, também chamada de unidade de 
transferência. A unidade de transferência é igual ao número de linhas 
elétricas para dentro e para fora do módulo de memória. Isso é similar 
ao tamanho da palavra, que geralmente é maior, por exemplo, 64, 128 
ou 256 bytes.
Stallings (2009) define três conceitos associados à memória interna: 
 • Palavra: o tamanho da palavra é geralmente igual ao número de 
bits usado para representar um número inteiro e o tamanho da 
instrução. No entanto, existem muitas exceções. Por exemplo, a 
arquitetura Intel x86 possui uma ampla variedade de tamanhos 
de instruções, expressos em múltiplos de bytes e em uma palavra 
de 32 bits.
 • Unidades endereçáveis: em alguns sistemas, a unidade endere-
çável é a palavra. No entanto, o endereçamento, em muitos siste-
mas, é no nível de bytes. De qualquer forma, a igualdade 2A = N 
significa que A é o tamanho de bit de um endereço e N é o número 
de unidades endereçáveis.
107Arquitetura de computador – hardware
M
aterial para uso exclusivo de aluno m
atriculado em
 curso de Educação a Distância da Rede Senac EAD, da disciplina correspondente. Proibida a reprodução e o com
partilham
ento digital, sob as penas da Lei. ©
 Editora Senac São Paulo.
 • Unidade de transferência: para a memória principal, a unidade de 
transferência refere-se ao número de bits lidos ou gravados na me-
mória ao mesmo tempo. A unidade de transferência não precisa 
ser a mesma que uma palavra ou uma unidade endereçável. Para 
memória externa, os conhecidos “blocos” são dados transferidos 
em grandes quantidades, maiores que o tamanho de uma palavra.
As memórias podem ser classificadas em:
 • Memórias voláteis: sua característica principal é não manter os 
dados em seu interior após a falta de energia. Funcionam da mes-
ma forma a memória cache, a memória registradora e a memória 
de acesso aleatório (RAM).
 • Memórias não voláteis: diferentemente das memórias voláteis, 
estas não perdem suas informações internas na ausência de 
energia. Podemos citar algumas memórias não voláteis, como 
memórias flash e disco rígido (HD).
 • Memória principal: sua função principal é armazenar as informa-
ções necessárias para fornecer ao processador em um momento 
determinado. A memória principal, também conhecida por “me-
mória RAM”, é capaz de fornecer um caminho para as memórias 
secundárias.
 • Memórias  secundárias: também conhecidas como “memórias 
de armazenamento em massa”, são utilizadas para o armazena-
mento de grande volume de dados de forma permanente. São do 
tipo não voláteis, mas, para que suas informações possam ser uti-
lizadas, é necessário que sejam carregadas na memória principal, 
para que, então, sejam tratadas pelo processador. Podemos citar 
como memórias secundárias os discos rígidos, os discos ópticos 
(CDs, DVDs e Blu-Rays), os disquetes e as fitas magnéticas.
108 Conceitos de computação I Ma
te
ria
l p
ar
a 
us
o 
ex
cl
us
ivo
 d
e 
al
un
o 
m
at
ric
ul
ad
o 
em
 c
ur
so
 d
e 
Ed
uc
aç
ão
 a
 D
is
tâ
nc
ia
 d
a 
Re
de
 S
en
ac
 E
AD
, d
a 
di
sc
ip
lin
a 
co
rre
sp
on
de
nt
e.
 P
ro
ib
id
a 
a 
re
pr
od
uç
ão
 e
 o
 c
om
pa
rti
lh
am
en
to
 d
ig
ita
l, s
ob
 a
s 
pe
na
s 
da
 L
ei
. ©
 E
di
to
ra
 S
en
ac
 S
ão
 P
au
lo
.
3 Módulo de entrada/saída (E/S) ou input/
output (I/O) 
Uma arquitetura de entrada/saída (E/S) ou input/output (I/O) do sis-
tema de computação consiste em uma interface com o mundo exterior. 
Essa arquitetura oferece um meio sistemático de controlar a interação 
com o mundo exterior e fornece ao sistema operacional as informa-
ções de que precisa para gerenciar a atividade de E/S de modo eficaz 
(STALLINGS, 2009).
Podemos descrever suscintamente que o módulo de E/S é uma en-
tidade de controle dentrodo computador responsável por gerenciar um 
ou mais dispositivos externos, de forma a realizar a transferência de 
dados entre esses dispositivos e a memória principal, bem como os 
registros da CPU. Sendo assim, o módulo de E/S é uma interface interna 
ao computador (da CPU e da memória principal) e uma interface exter-
na para o computador se conectar aos dispositivos externos. A figura 5 
ilustra as possíveis conexões de um módulo de E/S.
Figura 5 – Módulo de entrada e saída (E/S)
Fonte: adaptado de Stallings (2002, p. 74). 
Leitura
Escrita
Endereço
Dados internos
Dados externos
Dados internos
Dados externos
Sinais de 
interrupção
Módulo de E/S
109Arquitetura de computador – hardware
M
aterial para uso exclusivo de aluno m
atriculado em
 curso de Educação a Distância da Rede Senac EAD, da disciplina correspondente. Proibida a reprodução e o com
partilham
ento digital, sob as penas da Lei. ©
 Editora Senac São Paulo.
De acordo com Stallings (2009), existem três tipos principais de E/S: 
 • E/S programada: funciona de forma que o programa tem o con-
trole direto e contínuo das operações de E/S.
 • E/S controlada por interrupção: neste tipo, um programa emi-
te um comando de E/S e, depois, continua a executar até que 
seja interrompido pelo hardware de E/S para sinalizar o final da 
operação de E/S.
 • Acesso direto à memória (direct memory access – DMA): no 
acesso DMA, o processador de E/S especializado controla a mo-
vimentação de um grande volume de dados.
Dois exemplos importantes de interfaces de E/S são o FireWire e o 
InfiniBand. A qualquer momento, a CPU pode se comunicar com um ou 
mais dispositivos externos sem aviso prévio, dependendo das necessi-
dades de E/S. Os recursos como a memória principal e o barramento 
de sistema têm de ser divididos entre um certo número de atividades, 
incluindo o processamento de informação de E/S. Assim, a função im-
portante de E/S é a inclusão de um  temporizador para o controle do 
fluxo de tráfego entre os recursos internos e os dispositivos externos. 
As principais funções ou requisitos para um módulo de E/S são:
 • comunicação com a CPU; 
 • temporização e controle; 
 • comunicação com o dispositivo; 
 • temporização dos dados; 
 • detecção de erros.
4 Barramentos
Segundo Tanenbaum (2011), o arranjo comum de um computa-
dor pessoal é um gabinete de metal que contém uma grande placa de 
110 Conceitos de computação I Ma
te
ria
l p
ar
a 
us
o 
ex
cl
us
ivo
 d
e 
al
un
o 
m
at
ric
ul
ad
o 
em
 c
ur
so
 d
e 
Ed
uc
aç
ão
 a
 D
is
tâ
nc
ia
 d
a 
Re
de
 S
en
ac
 E
AD
, d
a 
di
sc
ip
lin
a 
co
rre
sp
on
de
nt
e.
 P
ro
ib
id
a 
a 
re
pr
od
uç
ão
 e
 o
 c
om
pa
rti
lh
am
en
to
 d
ig
ita
l, s
ob
 a
s 
pe
na
s 
da
 L
ei
. ©
 E
di
to
ra
 S
en
ac
 S
ão
 P
au
lo
.
circuito impresso na parte inferior, denominada “placa-mãe”. A placa-
-mãe contém o chip da CPU, alguns encaixes para os módulos DIMM e 
vários chips de suporte. Contém também um barramento ao longo do 
comprimento e soquetes nos quais os conectores de borda das placas 
de E/S podem ser inseridos.
A figura 6 apresenta a estrutura lógica de um computador pessoal 
simples. Esse computador tem um único barramento para conectar a 
CPU, a memória e os equipamentos de E/S; a maioria dos sistemas tem 
dois ou mais barramentos. Cada dispositivo de E/S consiste em duas 
partes: uma que contém grande parte da eletrônica, denominada “con-
trolador”, e outra que contém o dispositivo de E/S em si, tal como um 
drive de disco. O controlador está, em geral, contido em uma placa que 
é ligada a um encaixe livre. Mesmo o monitor não sendo opcional, o 
controlador de vídeo às vezes está localizado em uma placa de encaixe 
(plug-in) para permitir que o usuário escolha entre placas com ou sem 
aceleradores gráficos, memória extra, e assim por diante. O controla-
dor se conecta com seu dispositivo por um cabo ligado ao conector na 
parte de trás do gabinete.
Figura 6 – Estrutura lógica de um computador pessoal
Fonte: adaptado de Tanenbaum (2011, p. 14).
Segundo Tanenbaum (2011), um controlador tem a função de con-
trolar um dispositivo de E/S e manipular para que ele possa acessar o 
CPU Memória Controlador
de vídeo
Controlador
de teclado
Controlador
de CD-ROM
Controlador
de disco rígido
Barramento
111Arquitetura de computador – hardware
M
aterial para uso exclusivo de aluno m
atriculado em
 curso de Educação a Distância da Rede Senac EAD, da disciplina correspondente. Proibida a reprodução e o com
partilham
ento digital, sob as penas da Lei. ©
 Editora Senac São Paulo.
barramento. Por exemplo, quando um programa precisa acessar dados 
do disco, ele deve enviar um comando ao controlador de disco, que, 
então, emite comandos de busca e outros comandos para o drive. Uma 
vez localizados a trilha e o setor corretos, o drive começa a entregar 
dados ao controlador como um fluxo serial de bits. O controlador deve 
dividir o fluxo de bits em unidades e escrever cada uma delas na memó-
ria, à medida que seja montada. 
Um controlador pode acessar diretamente dados da memória sem a 
ajuda da CPU. Para esse tipo de ação, dá-se o nome de DMA. Concluída 
a transferência, o controlador normalmente causa uma interrupção, 
forçando a CPU a suspender de imediato o programa em execução e 
começar a rodar um procedimento especial, denominado “rotina de in-
terrupção”, para verificar erros, executar qualquer ação especial neces-
sária e informar ao sistema operacional que a E/S agora está concluída. 
Quando a rotina de interrupção conclui sua tarefa, a CPU continua com 
o programa que foi suspenso quando ocorreu a interrupção. O barra-
mento não é usado apenas pelos controladores de E/S, mas também 
pela CPU para buscar instruções e dados. 
O que acontece se a CPU e um controlador de E/S quiserem usar 
barramento ao mesmo tempo?
A resposta é que um chip, denominado “árbitro de barramento”, 
é responsável por alocar tempo no barramento, resolvendo, assim, 
esse impasse. 
Não obstante, a despeito da pressão do mercado para que nada mu-
dasse, o antigo barramento era mesmo muito lento, portanto, era preciso 
fazer algo. Essa situação levou outras empresas a desenvolver máquinas 
com múltiplos barramentos, um dos quais era o antigo barramento ISA, 
ou seu sucessor compatível, o EISA (Extended ISA).
Agora, o mais popular deles é o barramento PCI (Peripheral 
Component Interconnect – Interconexão de Componentes Periféricos). 
112 Conceitos de computação I Ma
te
ria
l p
ar
a 
us
o 
ex
cl
us
ivo
 d
e 
al
un
o 
m
at
ric
ul
ad
o 
em
 c
ur
so
 d
e 
Ed
uc
aç
ão
 a
 D
is
tâ
nc
ia
 d
a 
Re
de
 S
en
ac
 E
AD
, d
a 
di
sc
ip
lin
a 
co
rre
sp
on
de
nt
e.
 P
ro
ib
id
a 
a 
re
pr
od
uç
ão
 e
 o
 c
om
pa
rti
lh
am
en
to
 d
ig
ita
l, s
ob
 a
s 
pe
na
s 
da
 L
ei
. ©
 E
di
to
ra
 S
en
ac
 S
ão
 P
au
lo
.
Esse barramento foi projetado pela Intel, mas a empresa decidiu passar 
todas as patentes para domínio público, a fim de incentivar toda a indús-
tria (incluindo seus concorrentes) a adotá-lo. O barramento PCI pode ser 
usado em muitas configurações, mas a figura 7 apresenta uma confi-
guração típica. Nesse caso, a CPU se comunica com um controlador de 
memória por meio de uma conexão dedicada, de alta velocidade.
Figura 7 – Barramento PCI
Fonte: adaptado de Stallings (2002, p. 77).
O controlador se comunica diretamente com a memória e com o bar-
ramento PCI, de modo que o tráfego CPU-memória não passa pelo bar-
ramento PCI. Outros periféricos podem ser conectados diretamente ao 
barramento PCI. Os barramentos PCI trabalham com uma taxa de clock 
máxima de 66 MHz. Com 64 bits transferidos por ciclo, a taxa de dados 
é de 528 MB/s. Com uma taxa de clock de 8 GHz, até mesmo com trans-
ferência serial, a taxa de dados do PCIe é de 1 GB/s. Além do mais, os 
dispositivos não estão limitados a um único par de fios para se comuni-
carem com o complexo raiz ou com um switch. Um dispositivo pode teraté 32 pares de fios, chamados de lanes (pistas). Essas pistas não são 
síncronas, de modo que a distorção não é importante aqui. A maioria das 
PCIe
PCIe
PCIe Ponte para PCI
PCIe PCIe
CPU Memória
Switch
Complexo raiz
PCIe
Barramento PCI
Porta 1 Porta 2 Porta 3
113Arquitetura de computador – hardware
M
aterial para uso exclusivo de aluno m
atriculado em
 curso de Educação a Distância da Rede Senac EAD, da disciplina correspondente. Proibida a reprodução e o com
partilham
ento digital, sob as penas da Lei. ©
 Editora Senac São Paulo.
placas-mãe tem um encaixe de 16 pistas para a placa gráfica, que, no 
PCIe 3.0, dará à placa gráfica uma largura de banda de 16 GB/s, cerca de 
trinta vezes mais rápido do que uma placa gráfica PCI pode oferecer.
Considerações finais
Neste capítulo, estudamos um pouco sobre o funcionamento de 
hardware nos computadores. Compreendemos que cada parte do 
projeto de hardware foi modularizada em: CPU, memória, barramento 
e módulo de E/S. Essa visão modularizada permite ao aluno conhecer 
a complexidade do desenvolvimento de hardware de um computador. 
Sendo assim, o sistema consiste em um conjunto de componentes e 
seus inter-relacionamentos. 
Referências
STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores. 5. ed. São 
Paulo: Pearson, 2002.
STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores. 8. ed. São 
Paulo: Pearson, 2009.
TANENBAUM, Andrew S. Organização estruturada de computadores. 5. ed. 
São Paulo: Pearson, 2011.
TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L. Sistemas digitais: 
princípios e aplicações. 11. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011.
114 Conceitos de computação I Ma
te
ria
l p
ar
a 
us
o 
ex
cl
us
ivo
 d
e 
al
un
o 
m
at
ric
ul
ad
o 
em
 c
ur
so
 d
e 
Ed
uc
aç
ão
 a
 D
is
tâ
nc
ia
 d
a 
Re
de
 S
en
ac
 E
AD
, d
a 
di
sc
ip
lin
a 
co
rre
sp
on
de
nt
e.
 P
ro
ib
id
a 
a 
re
pr
od
uç
ão
 e
 o
 c
om
pa
rti
lh
am
en
to
 d
ig
ita
l, s
ob
 a
s 
pe
na
s 
da
 L
ei
. ©
 E
di
to
ra
 S
en
ac
 S
ão
 P
au
lo
.
M
at
er
ia
l p
ar
a 
us
o 
ex
cl
us
ivo
 d
e 
al
un
o 
m
at
ric
ul
ad
o 
em
 c
ur
so
 d
e 
Ed
uc
aç
ão
 a
 D
is
tâ
nc
ia
 d
a 
Re
de
 S
en
ac
 E
AD
, d
a 
di
sc
ip
lin
a 
co
rre
sp
on
de
nt
e.
 P
ro
ib
id
a 
a 
re
pr
od
uç
ão
 e
 o
 c
om
pa
rti
lh
am
en
to
 d
ig
ita
l, s
ob
 a
s 
pe
na
s 
da
 L
ei
. ©
 E
di
to
ra
 S
en
ac
 S
ão
 P
au
lo
.