Componentes de um computador

Hardware e software

Os sistemas informáticos, são constituídos por dois componentes fundamentais: hardware e software:

Hardware – dispositivos físicos (eletrónicos, mecânicos e eletromecânicos) que constituem um sistema informático (computadores e outros dispositivos relacionados).

Software – programas de computador, ou seja, conjuntos mais ou menos complexos de instruções que são capazes de fazer funcionar o hardware, sob uma intervenção mais ou menos activa do utilizador.

 

Sistema Informático

Um computador é um sistema capaz de processar informação de acordo com instruções contidas em programas, independentemente da natureza física dos suportes de armazenamento.


O esquema de Von Neumann representa as unidades principais de um computador pessoal:

• Processador (Unidade de Controlo+Unidade Aritmética e Lógica)
  
• Memória (Principal+Secundária)
  
• Periféricos ou Dispositivos de Entrada e Saída

Como é que essas unidades comunicam entre si?

Motherboard ou Placa-mãe

É uma placa eletrónica onde estão fisicamente ligados todos os dispositivos, que fazem parte do Hardware de um computador.

Existem 2 tipos de Motherboard: AT (mais antigas) e ATX (atuais).

O manual dos equipamentos permite utilizar o hardware com todas as suas potencialidades, por exemplo: que microprocessadores suportam uma determinada motherboard.

Motherboard ou Placa-mãe-secções principais

A - local de encaixe para o processador

Também conhecido como socket, este encaixe não serve para qualquer processador, mas sim para um modelo (ou para modelos) específico. Cada tipo de processador tem características que o diferenciam de outros modelos.

Essas diferenças consistem na capacidade de processamento, na quantidade de memória cache, na tecnologia de fabricação usada, no consumo de energia, na quantidade de terminais (as "perninhas") que o processador tem, entre outros. Assim sendo, a placa-mãe deve ser desenvolvida para aceitar determinados processadores.

A motherboard apresentada é compatível com os processadores Duron, Athlon XP e Sempron (todos da fabricante AMD). Os processadores Intel Pentium 4 ou o AMD Athlon 64 são incompatíveis porque utilizam outros sockets.

Esse chip contém um pequeno software chamado BIOS (Basic Input Output System), que é responsável por controlar o uso do hardware do computador e manter as informações relativas à hora e data.

Cabe ao BIOS, por exemplo, emitir uma mensagem de erro quando o teclado não está conectado. 

B- MEMORIA RAM

Constituída por chips (pastilhas de circuitos integrados).

Encaixa na placa-mãe sob a forma de módulos.

C - Slots de expansão

São um conjunto de encaixes de formato retangular e alongado onde se inserem placas que controlam a ligação dos dispositivos ao computador. Placas de vídeo, placas de som, placas de redes, modems, etc.,.

Os tipos de slots mais conhecidos atualmente são:

C1 - PCI (Peripheral Component Interconnect) - usados por placas de rede, placas de som, modems PCI, etc

C2 - AGP (Accelerated Graphics Port) – placas de vídeo

C3 - CNR (Communications Network Riser) - usado para modems

D – Plug de alimentação

Local onde se deve encaixar o cabo da fonte que leva energia elétrica à placa-mãe. Para isso, tanto a placa-mãe como a fonte de alimentação devem ser do mesmo tipo. Existem, atualmente, dois padrões o ATX e o AT (este último saiu de linha, mas ainda é utilizado).

E - Conectores IDE e drive de disquete

Local onde devem ser encaixados os cabos que ligam discos e unidades de CD/DVD à placa-mãe.

Esses cabos, chamados de "flat cables", podem ser de 40 vias ou 80 vias ("fiozinhos"), sendo este último mais eficiente.

Cada cabo pode suportar até dois discos ou unidades de CD/DVD, totalizando até quatro dispositivos nas entradas IDE.

E1 – é o conector onde deve ser encaixado o cabo que liga o drive de disquete à motherboard.

F – BIOS e bateria

Chip Flash-ROM.

O F1 representa a bateria que alimenta o Chip Flash-ROM.

Esse chip contém um pequeno software chamado BIOS (Basic Input Output System), que é responsável por controlar o uso do hardware do computador e manter as informações relativas à hora e data.

Cabe ao BIOS, por exemplo, emitir uma mensagem de erro quando o teclado não está conectado. 

G - Conectores de teclado, mouse, USB, impressora e outros

É a parte onde ficam localizadas as entradas para as conexões: Rato (tanto serial como quanto PS/2), Teclado, Portas USB, Porta paralela (usada principalmente por impressoras).

Geralmente estes conectores ficam localizados na parte traseira do computador. As ligações USB também se localizam na parte da frente do computador.

H - Furos de encaixe

Furos que permitem o encaixe de parafusos para fixar a placa-mãe e evitar danos na mesma.

I – Chipset

É o componente que comanda todo o fluxo de dados entre o processador, as memórias, os barramentos e os demais componentes.

É bastante comum que existam dois chips para esses controles: Ponte Sul (I1) (próximo da pilha) e Ponte Norte (I2) (próximo do processador).

Este chip faz um trabalho "mais pesado" e, por isso, geralmente requer um dissipador de calor para não aquecer demais.

BUS ou barramento

A arquitetura de bus determina a forma como estão interligados todos os componentes e periféricos desse computador e a velocidade com que a informação é transmitida.

Tipos de Bus ou Barramento

Bus de dados – canais onde circulam os dados (instruções dos programas e dados com que essas instruções operam) entre o processador e a RAM ou os dispositivos de I/O.

Bus de endereços – canais através dos quais são indicadas as posições da RAM ou dos dispositivos de I/O onde se encontram as instruções e os dados com destino à CPU ou para onde são enviados os dados resultantes do processamento.

Bus de controlo – canais que sinalizam e controlam as operações em curso no sistema.

Unidade central de processamento

Com a miniaturização de transístores e o aumento do seu número num microprocessador, aumentou também a sua velocidade de relógio e também o incremento do consumo de energia. O que significa, que aumenta a temperatura dentro do CPU e para o arrefecer usam-se dissipadores e ventoinhas.

O dissipador ou Cooler é um elemento metálico que está associado ao CPU e que, em contacto com o ar, liberta o calor excessivo e para aumentar o poder de dissipação do calor usam-se ventoinhas.

É o “cérebro” e o elemento principal do sistema informático, onde são realizados todos os cálculos lógicos e aritméticos e o controlo de todo o sistema.

As características do CPU são:

• Velocidade de relógio (Hz): velocidade de processamento no interior do CPU.
• Registos internos: indica o número de bits que o CPU processa, de cada vez.
• Barramento de dados: indica o número de bits que são transportados de e para o exterior da CPU, de cada vez.
• É um circuito integrado (chip), composto por milhões de transístores e é encaixado no Socket ou Slot da Motherboard.

Hoje em dia, o maior fabricante de microprocessadores é a Intel, cujo CPU sofreu várias alterações, desde que surgiu o PC compatível com IBM. Existem também outros fabricantes como AMD e Cyrix, que produzem microprocessadores compatíveis com Intel.

A evolução dos Microprocessadores da Intel :

4004 e 4040
8008, 8080, 8085, 8086, 8088
80186, 80286
80386 (modelos: DX, SX, SL)
80486 (modelos: DX, SX, DX2, SL, DX4)
Pentium (e ainda modelos: 75, PRO, MMX)
Pentium II (e ainda modelos: Celeron e Xeon)
Pentium III
Pentium 4
Intel Core i7


Existem 2 tipos de microprocessadores em função da sua arquitetura de funcionamento:

CISC (Complex Instruction Set Computer): tem um conjunto complexo de instruções, que o tornam capaz de executar várias centenas de operações, logo é muito versátil e mais caro, ex: 80386 (1985) e 80486 (1989) da Intel.

RISC (Reduced Instruction Set Computer): tem um conjunto limitado de instruções, que o tornam capaz de executar apenas algumas operações simples, ex.: os antigos DEC Alpha, IBM RISC 6000, Power PC.

Atualmente, os microprocessadores comercializados possuem características de ambas as arquiteturas.

 Estrutura interna de um processador

 

• Unidade Aritmética e Lógica (ALU): onde são efetuados os cálculos de operações aritméticas e lógicas. 
• Unidade de Controlo (UC): controla, direta ou indiretamente, todo o computador. 
• Unidade de Descodificação: descodifica instruções e informações vindas da Cache para que a CPU as processe. 
• Unidade de Registos: memórias internas, onde são armazenados, temporariamente, dados e resultados. 
• Unidade de Vírgula Flutuante (FPU): é o coprocessador matemático, que auxilia nas operações matemáticas mais complexas. 
• Unidade de Memória Cache Interna: é uma memória rápida, que armazena os dados mais requisitados pelo processador. 
• Unidade de Segmentação e Unidade de Paginação: convertem endereços lógicos (contidos nos programas) em endereços físicos (consoante a gestão de memória usada).
•  Unidade de Pré-escolha (Prefetch): requisita à memória cache uma lista de instruções a executar, armazena essas instruções, de modo a prepará-las para serem enviadas à Unidade de Descodificação. 
• Unidade de Ligação com o Bus: permite que a CPU comunique com os componentes exteriores através dos Barramentos ou Bus. 
• Bus Externo de Dados: é o canal (pistas) de comunicação de dados do interior da CPU para o exterior. O número de pistas determina a quantidade de informação que a CPU pode receber e enviar de cada vez. 
• Bus Externo de Endereços: é o canal (pistas) de comunicação externo através do qual a CPU referencia e acede a endereços de memória. O número de pistas o número de células de memória a que o CPU pode aceder.