aula 03

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Disciplina:
Arquitetura de Computadores
Prof. Rodrigo Fiorin  
• Com relação à Unidade 3 do caderno de estudos, ela apresenta os
“Demais Aspectos da Arquitetura Computacional, como a Placa-Mãe, os
Barramentos, e os Dispositivos de Armazenamento”.
• Nós vamos tratar neste vídeo sobre alguns assuntos relativos à placa-
mãe, mas, principalmente, vamos verificar conceitos sobre barramentos
e alguns padrões de “barramentos internos”.
• Muito bem... Iniciando então, já vimos anteriormente que uma
arquitetura computacional é constituída por alguns componentes ou
blocos principais.
Unid. 3 ‐ Introdução 
• Blocos da arquitetura computacional:
1) CPU – executa o processamento e controle do computador (cérebro).
2) Memória – armazena dados (permanentes/temporários) e programas.
3) I/0 – sistema de dispositivos de entrada e saída de dados/informações.
• Mas como os blocos são interligados ? Com setas ?
 Unid. 3 – Introdução 
• Os blocos (ou componentes) do computador são interligados utilizando
a placa-mãe (ou em inglês, chamada “motherboard”).
• Placa-mãe  nada mais é do que uma placa de circuito impresso com
diversos componentes.
• Responsável por interligar todos os componentes ou dispositivos
“internos” e “externos” do computador. Interliga, por exemplo, a CPU
com a memória, e a CPU com placas de expansão ou placas de
interface com o mundo externo.
• Na placa-mãe são encontrados o processador, o chipset, e outros
componentes, além dos slots e conectores para placas de expansão de
memória, para placas de interface de dispositivos de entrada e saída,
para conexão com a fonte de alimentação.
 Vamos ver na tela duas imagens de placas-mãe...
Unid. 3 ‐ Introdução 
• Placa-mãe : ressaltando alguns componentes.
 Unid. 3 – Introdução 
• Placa-mãe para processador Intel família i (i3 , i5 , i7).
 Unid. 3 – Introdução 
• É através deles são feitas as conexões entre os componentes da placa-
mãe, e entre a placa-mãe e os dispositivos e placas do computador.
• Barramentos  nada mais são do que as vias, ou caminhos, por onde
circulam os sinais elétricos (que representam as informações/dados).
• Importante  para cada tipo de processador, ou família de
processadores, é projetada uma placa-mãe específica. Ex: ao
desenvolver algum projeto, deve-se primeiro definir qual processador
queremos usar, para somente depois escolher a placa-mãe adequada.
Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Note os barramentos interligando a CPU com a memória e com os
dispositivos de I/O.
 Unid. 3 Tóp. 1– Barramentos
• Barramentos conduzem sinais elétricos, na forma de tensão e corrente
elétrica, e esses sinais transportam as informações entre CPU, memória
e dispositivos de I/O.
• Mas, como são implementadas as vias condutoras de eletricidade dos
barramentos ?
• Através de trilhas de circuito impresso (condutoras de eletricidade),
definidas sobre uma placa de material isolante “rígido” ou sobre um
material isolante “flexível”. Também podem ser implementadas através
de fios elétricos finos dispostos lado-a-lado, formando os chamados flat-
cables. Os contatos nas pontas são feitos através de conectores ou
slots específicos.
Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Circuito impresso, flat-cable (de fios), flat-cable (de trilhas) e conectores.
 Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Vamos falar sobre a transmissão nos barramentos. Cada via de um
barramento transmite 1 bit. Portanto, se um barramento tiver 16 vias,
será possível transmitir 16 bits num mesmo instante de tempo
(transmissão paralela).
• Dependendo do tipo de informação elétrica a ser conduzida, os
barramentos podem ser:
1) Unidirecionais - as informações trafegam somente em 1 sentido. É o
caso das informações de endereço, que trafegam sempre no sentido
da CPU para a memória, ou da CPU para os dispositivos de I/O.
2) Bidirecionais - as informações trafegam nos dois sentidos. É o caso
das informações de dados e das informações de controle, que
trafegam entre CPU  Memória, ou entre CPU  I/O, ou em alguns
casos entre Memória I/O.
Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Os barramentos são classificados em 3 tipos, conforme suas funções:
1) Barramento de Dados (Data Bus) – tem por função conduzir as
instruções e os dados que serão tratados pela CPU, vindos da
memória ou de dispositivos de I/O. Também conduz os dados que já
foram tratados pela CPU e precisam ser enviados para algum destino
(memórias ou dispositivos de I/O). A quantidade de vias do barramento
de dados depende do tipo de CPU.
2) Barramento de Endereços (Address Bus) – tem por função conduzir os
endereços gerados pela CPU para efetuar leitura de instruções que
estão na memória; ou efetuar leitura e escrita de dados em memória ou
em dispositivos de I/O.
Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Ainda falta vermos a última classificação de tipo de barramentos,
conforme sua função:
3) Barramento de Controle (Control Bus) – é através deste que a CPU
recebe e/ou envia os sinais que vão controlar as operações de troca de
informação e sincronismo entre os componentes e dispositivos do
computador.
• Através deste barramento a CPU controla o computador, utilizando
pinos da CPU que possuem funções específicas para controle.
Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Alguns pinos específicos da CPU e suas funções de controle:
 R/W - se o procedimento será de leitura ou escrita no componente;
 RESET - se deve ser executado um reset no dispositivo;
 INTR ou NMI - se vai ocorrer uma interrupção;
 M/IO - se o dispositivo sendo selecionado é uma memória ou I/O;
 BUSY - se um dispositivo está ocupado;
 HOLD - se um dispositivo deve manter o estado ou informação atual;
 HALT - se o dispositivo deve parar seu funcionamento, entre outros
controles possíveis.
• Esse pinos da CPU chegam nos outros dispositivos (e vice-versa)
através das vias do barramento de controle.
 Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Os barramentos também podem ser divididos em internos e externos.
• Barramentos Internos – é o conjunto de vias de comunicação internas
responsáveis por ligar a CPU aos dispositivos que ficam no interior do
gabinete. Como exemplo, a interligação da CPU com a memória; e da
CPU com as placas de expansão ou com o HD (disco rígido).
• Barramentos Externos - é o conjunto de vias de comunicação externas
responsáveis por ligar os periféricos ao computador (impressoras,
mouse, teclado, monitor, etc.). Periféricos são todos os dispositivos
instalados fora do gabinete do computador.
• Atenção as tecnologias de barramentos externos são implementadas
de 2 formas. Através de placas de expansão conectadas em “slots” na
placa-mãe, ou através de chips já presentes na própria placa-mãe
(neste caso a tecnologia da placa-mãe chama-se “onboard”, pois as
interfaces para os dispositivos externos já estão implementadas na
placa-mãe).
 ”...
Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Onboard  dispositivos integrados (vídeo, som, rede, modem, etc.);
menos caras; menos qualidade (CPU deve gerenciar disp. integrados).
 Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Offboard  menos componentes integrados; mais caras; mais
qualidade.
 Unid. 3 Tóp. 1 ‐ Barramentos 
• Muito bem... Vamos falar agora mais especificamente sobre os
barramentos internos.
• Já sabemos que os barramentos são caminhos, ou vias elétricas, que
interligam todos os componentes do computador. Devemos conhecer 2
parâmetros importantes que são:
1) o Tamanho – é a quantidade de bits de dados do barramento, ou seja,
quantos bits de dados podem ser transmitidos a cada vez. Um
barramento de 64 bits consegue transmitir 64 bits de dados numa única
transmissão.
2) a Velocidade – define a quantidade de bits de dados que um
barramento consegue transmitir no intervalo de 1 segundo. A
velocidade será expressa em MHz (106 Hz = 1.000.000 Hz = 1.000.000
de vezes por segundo)
Unid. 3 Tóp. 2 – Introdução 
• Deve-se saber também que, das vias de um barramento, 1 parte das
vias é para “dados”, 1 parte das vias é para “endereços”, e 1 parte das
vias é para “controle”.
• Como vimos anteriormente,existem os barramentos internos e
externos.
• Os internos interligam a CPU com componentes da placa-mãe (usando
o circuito impresso da placa). Também interligam a CPU com
dispositivos fora da placa-mãe, mas que estejam dentro do gabinete do
computador (usando flat-cables por exemplo).
Unid. 3 Tóp. 2 – Introdução 
• Também fazem parte dos barramentos, os mecanismos físicos, como os
“slots” e “soquetes”. Vamos conhecer os dois.
• “Slots” conectores para encaixar placas de expansão ou de interface
diversas, como placas de rede, modem, vídeo, memória, entre outras.
• O slot serve para fazer a conexão, elétrica e física, entre a placa de
expansão e os barramentos da placa-mãe.
• Existem slots com tamanhos diferentes e número de contatos/conexões
diferentes.
• Mas todos seguem padrões definidos, como por exemplo: AGP, PCI,
PCI Express, etc.. Veremos alguns desses padrões mais adiante
 ....vamos ver na tela uma figura com slots...
Unid. 3 Tóp. 2 – Slots 
• Slots – tipo PCI-Express e AGP (e parte inferior de placas que usam
esses padrões)
 Unid. 3 Tóp. 2 ‐ Slots 
• E o “soquete”, ou socket em Inglês ?
• Nada mais é do que um conector especial que fica na placa-mãe, e no
qual é encaixado o processador.
• Um determinado soquete não suporta todos os tipos de processadores.
Então, como a placa-mãe é projetada para determinado soquete,
somente poderá ser utilizado o processador (ou família de
processadores) que servem no soquete existente na placa-mãe.
 ....vamos ver na tela uma figura com soquetes...
Unid. 3 Tóp. 2 – Soquetes 
• Soquetes
 Unid. 3 Tóp. 2 ‐ Soquetes 
• Os padrões definem todas as especificações do barramento, que são:
1) físicas, como quantidade de vias, modelo do conector ou slot, etc.
2) elétricas, como níveis de tensão e corrente elétrica.
3) funcionais, como velocidade de transferência dos dados, modos de
controle para transferência de dados entre CPU  e memória; ou
memória e dispositivos.
Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• Padrão PCI (Peripheral Component Interconnect – Interconector de
Componentes Periféricos).
• É um barramento multiplataformas, independente de fabricante. Foi
desenvolvido pela Intel em 1992, e veio substituir o padrão anterior, de
1981, chamado ISA (já está em desuso).
• Trabalha com transferência de 32 bits simultâneos e velocidade de clock
de até 33MHz. Obtém-se então uma taxa de transferência de dados é
de até 133 MB/s (ou 1Gbit/s).
• PCI é compatível com o método Plug and Play (que facilita a instalação
de novos periféricos).
• No barramento PCI da placa-mãe são geralmente conectados os “slots”
para placas de expansão, como vídeo, som, rede, adaptadores USB.
Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• Slots do padrão PCI
 Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• Padrão AGP (Accelerated Graphics Port – Porta Gráfica Acelerada).
• Criado pela Intel em 1996 quando o PCI tornou-se lento para placas de
vídeo 3D. O padrão AGP tornou-se padrão para conexão de placas de
vídeo. Existem 4 versões:
• AGP 1x  trabalha com transferência de 32 bits simultâneos e
velocidade de clock de até 66MHz (dobro do PCI). A taxa de
transferência de dados é de até 266 MB/s (dobro do PCI).
• AGP 2x  em 2003 a quantidade de “dados” transferidos por pulso de
clock passou de “1” p/ “2”..... Dobrou a Tx. de transferência p/ 533 MB/s.
• AGP 4x “dados” transferidos por pulso de clock passou p/ “4”. Assim,
a Tx. de Transferência de dados foi para 1.066 MB/s.
• AGP 8x a Tx. de Transferência de dados foi para 2.133 MB/s.
Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• Slot do padrão AGP
 Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• Por último vamos ver o padrão PCI Express (conhecido como PCIe).
• Desenvolvido em 2004 e substituiu o AGP em 2007.
• É um barramento “ponto-a-ponto” (cada periférico se comunica por 1
canal bidirecional), diferente do PCI que tinha comunicação paralela.
• Pode rodar com 1, 2, 4, 8, 16 ou 32 canais de dados entre a placa
conectada no “slot” e a placa-mãe. (ex: 16x significa placa p/16 canais).
• Um “slot” do tamanho 16x, também pode receber placas menores, com
menos canais como 8x, 4x, 2x, 1x.
• O número de canais que será utilizado é “negociado” na inicialização ou
durante a operação do sistema de forma explícita.
 ...vamos ver na tela as velocidades do PCIe.....
Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• Cada canal transmite a 250 MB/s.
• O padrão mais utilizado é o 16x.
 Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• Slot PCIe
• ....vamos ver na próxima tela o padrão PCI Express 2.0
 Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• PCI Express 2.0 foi lançado em 2007.
• Cada canal transmite a 500 MB/s. Dobro de velocidade do PCIe.
• ....vamos ver na próxima tela um slot do padrão PCI Express 2.0
 Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• Slot PCI Express 2.0
 Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• PCI Express 3.0 foi lançado em 2012.
• Cada canal transmite a 1 GB/s. Dobro de velocidade do PCI Express 2.0
 Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express 
• Slot PCI Express 3.0 (semelhante ao PCI Express 2.0)
 Unid. 3 Tóp. 2 – Padrões PCI, AGP e PCI Express