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Arquitetura de 
Computadores I
Prof. Me. Daniel Menin Tortelli
danielmenintortelli@gmail.com
Placa-Mãe
Placa-Mãe
• A placa-mãe permite que todas as partes do computador recebam a energia 
para seu funcionamento e permite a comunicação entre os demais 
componentes do computador.
• As primeiras placas-mãe possuíam poucos componentes e recursos integrados. 
Por exemplo, a primeira placa-mãe para um IBM PC possuía apenas o 
processador e vários slots de expansão.
• Ao contrário dos modelos atuais, todos os demais componentes como: placa 
de som, placa de rede, unidades de disco e memória, deviam ser anexados nos 
slots de expansão individualmente.
Placa-Mãe
• O principal objetivo da placa-mãe é 
manter o processador e permitir que 
todos os demais componentes se 
conectem a ele.
• Todos os componentes que fazem o 
computador funcionar ou que 
melhoram a sua performance são parte 
integrada da placa-mãe ou conectados 
via slots de expansão ou portas.
Fator de Forma
• A forma e o layout da placa-mãe é chamado de Fator de Forma (Form Factor).
• O fator de forma é uma padronização que afeta onde os componentes individuais 
serão dispostos na placa, bem como o seu tamanho e a quantidade de slots de 
expansão e outros recursos onboard.
Componentes presentes na Placa-Mãe
• O Socket para Microprocessador: determina o tipo de CPU que a placa-mãe
suporta.
• O Chipset: parte da placa-mãe responsável pela lógica e comunicação entre 
componentes. É constituído de duas partes (Northbridge e Southbridge), que 
conectam a CPU às demais partes do computador.
• A BIOS (Basic Input/Output System): chip que controla as funções básicas do 
computador e realiza testes toda a vez que o computador é ligado/iniciado. 
Algumas placas utilizam o sistema de Dual BIOS.
• O Chip de Clock em Tempo Real (Real Time Clock Chip): um chip que 
armazena as configurações da BIOS e a hora do sistema. É alimentado pela 
bateria presente na placa-mãe.
Componentes presentes na Placa-Mãe
Os slots de expansão e portas encontrados nas placas-mãe incluem:
• Peripheral Component Interconnect (PCI): permite a conexão de componentes como vídeo, som, 
placas de captura de vídeo, rede, etc.
• Accelerated Graphics Port (AGP): permite a conexão de placas de vídeo dedicadas. Não é mais 
encontrado nas placas modernas.
• Integrated Drive Eletronics (IDE): interfaces para discos rígidos (H.D.)
• Universal Serial Bus (USB): conexão de periféricos externos.
• Serial AT Attachment (SATA): Interface de conexão para HDs e SSDs mais comum atualmente.
• Slot de expansão de Memória RAM.
Componentes presentes na Placa-Mãe
Algumas placas-mãe também incorporam algumas tecnologias como:
• Redundant Array of Independent Drives (RAID): controla como o computador 
pode reconhecer vários drives como uma única unidade lógica.
• PCI Express: utilizado atualmente para conexão de placas de vídeo dedicadas e 
SSDs em placa de alta performance.
• M.2: conexão de SSD em placa. Opera com os dois protocolos: tanto com PCIe
como com SATA.
Recursos da 
Placa-Mãe
Sockets e CPU
• Antigamente, todos os processadores tinham a mesma quantidade de pinos 
que conectam a CPU na placa-mãe, chamado de PGA (Pin Grid Array).
• Esses pinos eram inseridos em um soquete chamado Socket 7. Isso permitia 
que qualquer processador podia ser inserido em qualquer placa-mãe.
• Conforme os avanços no desenvolvimento das CPUs, houve a necessidade de 
mais pinos para tratar os novos recursos disponíveis nas CPUs modernas.
• Hoje, quase toda nova geração de CPUs necessita de um novo formato de 
soquete, pois com novos recursos implementados, a quantidade de pinos é 
sempre crescente.
Sockets e CPU
• Hoje, as novas CPUs da Intel, por exemplo, não possuem mais um PGA. CPUs
da AMD são PGA.
• Ao invés disso, possuem um LGA (Land Grid Array).
• A diferença entre o LGA e o PGA é que os pinos são parte do soquete da placa-
mãe e não mais parte da CPU. No soquete PGA, existe um buraco para cada 
pino da CPU.
• Por isso, é importante que ao escolher uma CPU específica, é necessário 
escolher uma placa-mãe que tenha suporte o modelo de soquete LGA do 
processador.
Sockets e CPU
PGA LGA
Chipset
• O Chipset é um conjunto de chips que conecta o 
processador com os demais componentes 
presentes na placa-mãe, seja os componentes 
onboard ou os inseridos via slots de expansão.
• O Chipset geralmente é composto de duas partes: 
• Northbridge (ponte norte);
• Southbridge (ponte sul);
• Todos os componentes do computador se 
comunicam através do chipset.
Chipset
• Nos primeiros PCs, a 
placa-mãe usava circuitos 
integrados discretos. 
• Eram necessários muitos 
chips individuais para 
montar o circuito que fazia 
os computadores 
funcionar.
Chipset
• Com o passar do tempo, os 
fabricantes começaram a integrar a 
funcionalidade de vários chips em 
um único grande chip.
• Por volta da metade dos anos 90, 
placas-mãe usando dois ou apenas 
um único chip grande foram 
concebidas.
• A figura ao lado mostra uma placa-
mãe para 486 usando apenas 2 
grandes chips com todas as funções 
necessárias para seu funcionamento.
Chipset – Bridges (pontes)
• Com o surgimento do barramento PCI surgiu o conceito usado até os dias 
atuais: as Pontes.
• As placas-mãe possuem dois chips que que controlam e conectam os demais 
componentes do computador. São a NorthBridge e a SouthBridge.
• Em alguns casos, alguns fabricantes de chips podem integrar a 
funcionalidades dos dois chips principais em um único chip.
• Ou, dependendo da arquitetura da CPU, apenas o chip da ponte sul é 
necessário.
Chipset – Bridges (pontes)
• É comum confundir o fabricante do chipset com o fabricante da placa-mãe. 
• Por exemplo, porque uma placa-mãe usa um chipset fabricado pela Intel não 
significa que a Intel fabricou essa placa. ASUS, Gigabyte, MSI, ECS, ASRock, 
Biostar, e também Intel são apenas alguns dos muitos fabricantes de placas-
mãe presentes no mercado. 
• Assim, o fabricante da placa-mãe compra os chipsets do fabricante do 
chipset e constrói as placas-mãe.
• Atualmente, os fabricantes de chipsets são a Intel, a AMD e a VIA.
Chipset - Northbridge
• A Northbridge, também chamada de MCH (Memory Controller Hub) é 
conectada diretamente com a CPU.
• O controlador de memória pode ser encontrado na Northbridge, dando à 
CPU um acesso rápido a memória RAM. (modelo obsoleto).
• A Northbridge também conecta e controla o acesso direto com o 
barramento PCI Express, onde geralmente se encontra a placa de vídeo 
dedicada.
Chipset - Northbridge
• As CPUs atuais da Intel possuem um 
controlador de memória e PCI 
Express integrado.
• Isso significa que eles possuem o 
circuito da Northbridge integrado no 
processador, por isso, as placas-mãe
que usam esse tipo de processador 
Intel não precisam do chip 
Northbridge.
Chipset - Northbridge
• CPUs da AMD possuem o controlador 
de memória integrado mas não 
possuem o controlador PCI Express. 
• Dessa forma, placas-mãe para esse 
tipo de processador necessitam do 
chip Northbridge.
Chipset - Northbridge
• Em CPUs mais antigas que não possuem 
o controlador de memória integrado, 
faz-se necessário a existência dos dois 
chips na placa-mãe.
• O controlador de memória causa um 
grande impacto na performance do 
computador. Logo, um chipset melhor 
faz a diferença.
• Atualmente, como o controlador de 
memória está integrado nas CPUs, não 
há diferença em ganho de performance 
com chipsets diferentes.
Chipset - Southbridge
• A Southbridge, também chamado de ICH (I/O Controler Hub) ou PCH (Plataform
Controler Hub) é conectada com a Northbridge (ou com a CPU, nos processadores 
atuais da Intel) e é responsável pelo controle dos dispositivos de I/O e dispositivos 
on-board como:
• Storage Ports (Portas ATA paralelas e seriais);
• Portas USB;
• Audio on-board;
• LAN on-board;
• Barramento PCI (se disponível);
• PCI Express Lanes (se disponível);
• Real time clock (RTC);
• Memória CMOS;
• Dispositivos herdados, comocontrolador de interrupção e controlador DMA;
• Slots ISA (em placas-mãe antigas).
• É a Southbridge também é conectada a dois outros chips disponíveis na placa-mãe: 
ROM chip (BIOS) e o chip Super I/O, que controla dispositivos herdados como 
portas seriais e paralelas, drives de disco e portas OS/2 para teclado e mouse.
Chipset - Southbridge
Comunicação entre Northbridge e Southbridge
• Quando o conceito de pontes foi 
introduzido, a comunicação entre a 
Southbridge e a Northbridge era feita 
através do barramento PCI.
• O problema com essa abordagem é 
que a banda disponível do PCI Bus 
(132 MB/s) era compartilhada com 
TODOS os dispositivos PCI do sistema 
e TODOS os dispositivos ligados na 
Southbridge, especialmente as 
unidades de disco. (Figura ao lado)
Comunicação entre Northbridge e Southbridge
• Quando placas de vídeo High-End e drives de 
disco de alta performance foram lançados, 
começaram a ocorrer gargalos no PCI Bus.
• A solução foi criar uma conexão de alta 
velocidade dedicada entre as pontes e conectar 
todos os dispositivos PCI na Southbridge.
• Slots PCI padrão, e dispositivos on-board são 
conectados à Southbridge.
• Linhas PCI Express são conectados diretamente 
na Northbridge (placas de vídeo).
Comunicação entre Northbridge e Southbridge
• A configuração desse barramento dedicado entre a Southbridge e a 
Northbridge depende do modelo do chipset.
• Atualmente, a Intel usa a conexão dedicada chamada de DMI (Direct Media 
Interface) com comunicação full-duplex. A largura de banda é de 2 GB/s
• A AMD usa o datapath dedicado chamado A-Link. A versão mais recente 
também possui largura de banda de 2 GB/s.
Chipset
• O chipset é parte 
integrada da placa-mãe e 
não pode ser removida 
ou atualizada.
• Como os fabricantes de 
processadores otimizam 
os chipsets para 
trabalhar com CPUs
específicas, a escolha de 
uma placa-mãe com o 
soquete apropriado é 
crucial.
Chipset
Barramentos da placa-mãe
• Os barramentos são circuitos que 
conectam uma parte da placa-mãe à outra. 
São os caminhos por onde os dados 
trafegam entre dispositivos e 
componentes.
• Quanto mais dados um barramento pode 
suportar, mais rápido as informações irão 
viajar entre as partes do sistema.
• A velocidade do barramento é medida em 
mega-hertz (MHz), que se refere a 
quantidade de dados que pode se mover 
simultaneamente pelo barramento.
Barramentos da placa-mãe
• A velocidade do barramento geralmente se refere à velocidade do FSB 
(Front Side Bus) que conecta a CPU com a Northbridge.
• As velocidades do FSB variam na faixa dos 66 MHz à 800 Mhz.
• Como a CPU acessa a memória RAM através do controlador da 
Northbridge, a velocidade do FSB pode afetar dramaticamente a 
performance do computador como um todo.
• Então, quanto mais rápido o barramento da placa-mãe, mais rápido o 
computador irá operar.
Barramentos da placa-mãe
Alguns barramentos encontrados nas placas-mãe:
• Barramento de Memória: conecta a northbridge com a memória RAM.
• Barramento IDE ou ATA: conecta a southbridge com as unidades de 
armazenamento secundário. Ex. HDs, SSDs, drive de DVD...
• Barramento PCI Express: conecta a placa de vídeo com o processador e 
memória.
• Barramento PCI: conecta a southbridge com outros dispositivos conectados 
nos slots PCI da placa-mãe. Ex: placas de captura de vídeo, placa de áudio...
Pesquisa Complementar
1. “Atualmente, como o controlador de memória está integrado nas CPUs, não há diferença 
em ganho de performance com chipsets diferentes.” Pesquise e comente essa afirmação.
2. Explique o que é o POST e quais as checagens primárias ele realiza?
3. Como funciona o barramento PCI Express x16 quando duas placas de vídeo são usadas.
4. Qual o papel da BIOS e CMOS no processo de inicialização (boot) do sistema?
5. Pesquise e escreva os detalhes sobre os principais barramentos encontrados nas placas-
mãe.
6. Pesquise e descreva a função dos seguintes controladores e interfaces:
a) PIC (Programmable Interrupt Controller)
b) PIT (Programmable Interrupt Timer)
c) PPI (Programmable Peripheral Interface)
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7. O chipset é uma dupla de chips chamados de:
a) Ponte Sul ou Memory Controller HUB; e Ponte Norte ou I/O Controller HUB. 
b) Porta SLI ou Memory Controller HUB; e Porta PCI ou I/O Controller HUB. 
c) Ponte Norte ou Memory Controller HUB; e Ponte Sul ou I/O Controller HUB. 
d) Porta PCI ou Memory Controller HUB; e Porta SLI ou I/O Controller HUB. 
e) Ponte IDE ou Memory Controller HUB; e Ponte AGP ou I/O Controller HUB. 
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8. Verdadeiro ou Falso?
( ) O barramento USB (universal serial bus) permite a conexão de muitos periféricos simultaneamente 
ao barramento. Tal barramento está ligado à placa-mãe por uma única conexão.
( ) Diferentemente do padrão SATA, o SAS (Serial Attached SCSI), um barramento serial, possui um 
custo reduzido, sendo, por essa razão, padrão nos desktops.
( ) SATA consiste em um barramento serial, por meio do qual se transmite um único bit por vez em 
cada sentido. Nesse processo, são eliminados problemas de sincronização e interferência encontrados 
nas interfaces paralelas, possibilitando a utilização de frequências mais altas.
( ) Entre outras, o PCI Express oferece as seguintes vantagens sobre PCI: usa tecnologia serial 
provendo performance escalável; alta banda passante; link ponto a ponto para cada dispositivo em vez 
de um barramento compartilhado.
( ) O barramento AGP impede, para a execução de operações complexas, o acesso à memória 
principal diretamente.
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9. O PCI Express é um barramento:
a) serial, half-duplex, que transmite 8 bits por vez. 
b) paralelo, half-duplex, que transmite 16 bits por vez. 
c) paralelo, full-duplex, que transmite 8 bits por vez. 
d) paralelo, full-duplex, que transmite 16 bits por vez. 
e) serial, full-duplex, que transmite 1 bit por vez. 
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10. Os barramentos são um conjunto de sinais digitais com os quais o 
processador estabelece uma comunicação com os chips da placa mãe e demais 
periféricos. O objetivo do barramento é reduzir o número de interconexões 
entre a CPU e seus subsistemas. A figura abaixo ilustra um modelo de 
barramentos, largamente utilizado nos computadores digitais, os quais estão 
representados por I, II e III. 
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A CPU gera endereços que são colocados no barramento ...I..... e a memória os recebe 
através deste barramento. O caminho inverso desta operação não é possível (isso pode 
ser observado na figura). Durante a execução de um programa, cada instrução é levada 
até a ALU a partir da memória, uma instrução de cada vez, junto com qualquer dado 
que seja necessário para executá-la, cujo valor é transmitido através do barramento 
...II.... . A saída do programa é colocada em um dispositivo como um monitor de vídeo 
ou disco. A comunicação entre os componentes do sistema é sincronizada pelo 
barramento ...III.. .
As lacunas I, II e III são correta e, respectivamente, preenchidas por: 
a) local - de expansão - de sincronização 
b) de endereços - de dados - de comunicação 
c) local - de expansão - de comunicação 
d) de endereços - de dados - de controle 
e) PCI-Express - AGP - ISA 
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11. São tipos de barramentos utilizados nos microcomputadores:
a) MMX, ISA,MCA e EISA.
b) MIPS, SGA, ISA e PCI.
c) ISA, PCI, VLB e MCA.
d) PCI,MCA,MMX e OS/2.
e) USB, PCI, Flash e VGA.
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12. Numa configuração típica, envolvendo o barramento (que funciona em até 66 MHz 
e pode manipular transferências de 64 bits para uma largura de banda total de 528 
MB/s), a CPU se comunica diretamente com um controlador de memórias através de 
uma conexão dedicada de alta velocidade; o controlador, por sua vez, se comunica 
diretamente com a memória e com o barramento, sem, contudo, interceptar o tráfego 
CPU-memória.De seu lado, o barramento conecta-se a periféricos de alta largura de 
banda, além de oferecer uma ponte para o barramento mais antigo. Trata-se do 
barramento:
a) ISA. 
b) EISA. 
c) AGP. 
d) PCI. 
e) AMR. 
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13. O padrão PCI Express:
a) utiliza, no máximo, oito caminhos de dados (lanes) entre a placa ligada ao respectivo slot e a placa 
mãe. 
b) é uma arquitetura ponto a ponto, onde cada periférico possui um canal exclusivo e bidirecional de 
comunicação com o chipset. 
c) é um barramento multiponto, de alta velocidade, no qual os dispositivos compartilham a mesma 
comunicação, num caminho paralelo. 
d) desenvolvido exclusivamente para placas de vídeo, conta com a capacidade de trabalhar a uma taxa 
de transferência de 2.133 MB por segundo, no modo de operação de 8×. 
e) pode trabalhar a 64 bits e com a frequência do barramento externo do processador, fazendo com 
que sua taxa de transferência de dados alcance até 132 MB por segundo. 
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14. Pelo barramento de controle de um computador trafegam sinais de:
a) controle e endereço, de forma bidirecional, no sentido do processador para a memória e 
vice-versa. 
b) endereço, de forma bidirecional, no sentido do processador para a memória e vice-versa. 
c) endereço, de forma unidirecional, principalmente no sentido do processador para a 
memória. 
d) controle, de forma bidirecional, principalmente no sentido do processador para a memória. 
e) controle, de forma unidirecional, principalmente no sentido do processador para a 
memória.