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Sistemas Micro Computadorizados
Tópicos
• Introdução
• Padrões de Interfaceamento
• Os processadores 8088/8086
• Placa Mãe
• Interfaceamento com o 8086
• Dispositivos de Armazenamento
• Os processadores 80386/80486
• Interfaces IDE / E-IDE
• Os processadores Pentium
• Interface SCSI
• PIC e PTC
• Interface PCMCIA
• Interrupção e BIOS
• Redes de Computadores
• PPI e Porta Paralela
• Ethernet
• UART, Porta Serial e Modem
• TCP/IP
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109
Padrões de Interfaceamento
Sistemas Micro Computadorizados
Expansão do PC Cartões de Interface Barramento do PC
Tipos principais de barramentos de interfaces disponíveis para o PC Número de
bits e velocidade determinam a classificação
– PC – 8 bits
– ISA – 16 bits
– MCA – 32 bits
– EISA – 32 bits
– VL-Local Bus – 32 bits
– PCI bus – 32/64 bits
– PCI-X – 32/64 bits
– AGP – 32 bits
– PCI Express – 64 bits
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Padrões de Interfaceamento
110
Sistemas Micro Computadorizados
Barramento PC
Utiliza a arquitetura do processador 8088 Barramento de dados
8 bits/barramento de endereços de 20 bits Endereçamento máximo 1 Mb
Conector duplo de 31 pontos de cada lado
Velocidade Cristal de 14,31818 MHz / 3 Freqüência 4,772727 MHz 1 byte por ciclo 4.772.727 bytes transferidos por segundo
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Padrões de Interfaceamento
111
Sistemas Micro Computadorizados
Barramento ISA
Barramento ISA - Industry Standard Architecture: desenvolvido
inicialmente pela IBM para seus micros 286.
Conector extra fornece compatibilidade com barramento PC + 8 linhas de
dados/4 linhas de endereços 16 linhas de dados/24 linhas de
endereços 16 MB endereçável.
Velocidade Freqüência 8,33 MHz
2 bytes por ciclo 16 MB/s.
Cartão que foi bastante popular com
boa performance.
Componentes baratos.
Tecnologia bastante experimentada
e segura.
82344 CI de controle ISA.
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Padrões de Interfaceamento
112
Barramentos MCA e EISA
Sistemas Micro Computadorizados
Barramento MCA (Microchannel Interface Architecture)
– Desenvolvido pela IBM para seus computadores PS/2.
– Totalmente incompatível com o barramento ISA Principal Diferença MCA é síncrono
e PC/ISA/EISA são assíncronos (funcionam a uma taxa fixa de clock).
– Pode operar como barramento de 16/32 bits.
– Especificação original Máxima taxa de transferência = 160 MB/s (20 MB/s).
– Tecnologia não muito aceita.
Barramento EISA (Extended Insdustry Standard Architecture)
– Desenvolvido por diferentes fabricantes para enfrentar o padrão fechado MCA.
– Compatível com PC/ISA e incompatível com MCA.
– Conector EISA semelhante ao ISA Possibilidade de inserir um cartão ISA em um
conector EISA Cartões EISA serão inseridos mais profundamente através de um “arranjo”
especial.
– Conexões com barramentos de dados/endereços de 32 bits Endereçamento de 4GB.
– Transferência assíncrona em 8 Mhz Taxa máxima de transferência 4 bytes/ciclo 32 MB/s.
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Padrões de Interfaceamento
113
Barramento VESA VL-local bus
Sistemas Micro Computadorizados
Padrão desenvolvido pela Video Electronics Standards Association - VESA Transferência de
dados entre processador e cartões de vídeo.
Aperfeiçoamento do barramento ISA Velocidade de transferência igual ao clock do sistema.
Conexões com barramentos de dados/endereços de 32 bits Endereçamento 4GB.
Velocidade dependente do clock clock máximo = 33 Mhz.
Máximo de três dispositivos podem ser conectados ao barramento Local Bus.
Conector como um ISA mais uma linha extra de conectores Conector duplo de 58 pontos de
cada lado.
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Padrões de Interfaceamento
114
Sistemas Micro Computadorizados
Barramento PCI
PCI – Peripheral Component Interconnection Padrão desenvolvido inicialmente pela Intel
em 1993 para os processadores Pentium Atualmente ainda utilizado na maioria dos
computadores PC.
Tecnologia que permite rápido acesso a memória, disco e vídeo Inicialmente transmissão de
dados em 33 MHz Metade da velocidade dos processadores da época Especificação 2.1
possibilitou transmissões em 66 MHz Maioria dos barramentos funciona em 33 MHz.
Velocidade de 33 MHz:
– Transferência em 32 bits (4 bytes) Taxa máxima de transferência = 132 MB/s
– Transferência em 64 bits (8 bytes) Taxa máxima de transferência = 264 MB/s
Barramentos PCI de 64 bits (maiores que os de 32 bits, 188 contra 124 pinos) não se
popularizaram pois em 32 bits se tem velocidade satisfatória para a maioria das aplicações Para vídeo foram desenvolvidos barramentos específicos.
Conector não compatível com os conectores ISA, PC e EISA Conector duplo de 94 pontos
de cada lado.
http://www.techfest.com/hardware/bus/pci.htm
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Padrões de Interfaceamento
115
Sistemas Micro Computadorizados
Barramento PCI-X
PCI-X foi criado pela HP, IBM e Compaq para uso em servidores de rede Através do
aumento da velocidade do barramento se obteve aumento das taxas de transferência.
PCI-X é backwards-compatible permitindo instalar um cartão PCI-X em um slot PCI padrão
mas com a velocidade de funcionamento caindo para 33 MHz Pode-se também usar cartões
PCI e PCI-X no mesmo barramento mas a velocidade do barramento será aquela do cartão
mais lento.
Existem duas versões do barramento PCI-X: PCI-X
1.0 e PCI-X 2.0:
– PCI-X 1.0: duas versões de velocidade, PCI-X 66
(532 MB/s) e PCI-X 133 (1 GB/s);
– PCI-X 2.0: quatro versões de velocidade, PCI-X 66,
PCI-X 133, PCI-X 266 (2 GB/s) e PCI-X 533
(4 GB/s) Duas novas velocidades são baseadas no
PCI-X 133 transferindo respectivamente dois e quatro
dados por pulso de clock.
Slots PCI-X de 100 MHz (800 MB/s) também são
encontrados, apesar de não serem padronizados pela
PCI-SIG (consórcio que padroniza os slots PCI).
 JCFJ
http://www.mcsx.co.uk/articles/glossary.htm,
http://www.clubedohardware.com.br/dicionario/termo/60
Padrões de Interfaceamento
116
Sistemas Micro Computadorizados
Barramentos PCI
Revisão
Aparecimento
Freqüência
Tensão
PCI 1.0
1992
33 MHz
Néant
PCI 2.0
1993
33 MHz
3.3 V / 5 V
33 MHz
3.3 V / 5 V
66 MHz
3.3 V
33 MHz
3.3 V / 5 V
66 MHz
3.3 V
33 MHz
3.3 V / 5 V
66 MHz
3.3 V
PCI 2.1
PCI 2.2
PCI 2.3
1995
1998
2002
# Bits
Taxa Transferência
32 bits
133 Mo/s
64 bits
266 Mo/s
32 bits
132 Mo/s
64 bits
264 Mo/s
32 bits
132 Mo/s
64 bits
264 Mo/s
32 bits
264 Mo/s
64 bits
528 Mo/s
32 bits
132 Mo/s
64 bits
264 Mo/s
32 bits
264 Mo/s
64 bits
528 Mo/s
32 bits
132 Mo/s
64 bits
264 Mo/s
32 bits
264 Mo/s
64 bits
528 Mo/s
http://www.commentcamarche.net/pc/pci.php3
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Padrões de Interfaceamento
117
Barramentos PCI
Sistemas Micro Computadorizados
Revisão
PCI-X 1.0
PCI-X 2.0
 JCFJ
Aparecimento
1999
2002
Freqüência
Tensão
66 MHz
3.3 V
100 MHz
3.3 V
133 MHz
3.3 V
66 MHz
3.3 V
100 MHz
3.3 V
133 MHz
3.3 V
266 MHz
3.3 V / 1.5 V
533 MHz
3.3 V / 1.5 V
# Bits
Taxa Transferência
32 bits
264 Mo/s
64 bits
528 Mo/s
32 bits
400 Mo/s
64 bits
800 Mo/s
32 bits
532 Mo/s
64 bits
1064 Mo/s
32 bits
264 Mo/s
64 bits
528 Mo/s
32 bits
400 Mo/s
64 bits
800 Mo/s
32 bits
532 Mo/s
64 bits
1064 Mo/s
32 bits
1064 Mo/s
64 bits
2128 Mo/s
32 bits
2128 Mo/s
64 bits
4256 Mo/s
http://www.commentcamarche.net/pc/pci.php3
Padrões de Interfaceamento
118
Sistemas Micro Computadorizados
Barramento AGP
Altas taxas de transferências necessárias às aplicações de vídeo (Jogos, Multimídia, etc.)
conduziram ao aparecimento do barramento AGP - Advanced Graphics Port Antes do
AGP as placas de vídeo eram instaladas no barramento PCI Taxa de transferência máxima
teórica do barramento PCI 32 bits a 33 MHz era de 133 MB/s insuficiente para aplicações 3D
limitava o desenvolvimento de placas de vídeo mais sofisticadas.
A arquitetura de Chipsets utilizada na época era de pontes utilizando o barramento PCI para a
comunicação do circuito de Ponte Norte com a Ponte Sul Maioria de periféricos on-board
ou não do micro eram instalados no barramento PCI (portas IDE, controladora SCSI, vídeo,
som e rede .
A finalidade principal do barramento AGP era de aumentar a taxa de transferência das placas
de vídeo fazendo com que elas não fossem mais instaladas no barramento PCI, e sim no
barramento AGP, que é mais rápido.
Tecnicamente falando o AGP não é um barramento, já que apenas um dispositivo é conectado
nele: a placa de vídeo. É mais uma conexão ponto-a-ponto de alto desempenho usada apenas
por placas de vídeo.
http://www.clubedohardware.com.br/artigos/367
 JCFJ
Padrões de Interfaceamento
119
Sistemas Micro Computadorizados
Barramento AGP
Primeira versão lançada em julho de 1996 Clock de 66 MHz transferindo 32 bits por vez,
alimentação de 3,3V e operação em dois modos: x1 e x2 Primeiro chipset a ter suporte a esse
barramento foi o Intel 440LX, lançado no mercado em agosto de 1997.
Maio de 1998 lançamento da segunda versão do barramento AGP que permitia o modo de
operação x4 e era alimentado com 1,5V Primeiro chipset a ter suporte a segunda versão do
barramento AGP foi o Intel 815P, lançado no mercado em junho de 2000.
A versão mais atual é a terceira, desenvolvida em novembro de 2000, que na verdade é um
aprimoramento da segunda versão, permitindo o modo de operação x8 Primeiro chipset a ter
suporte a terceira versão do barramento AGP foi o Intel 865P, lançado no mercado em maio de
2003.
Além de operar com taxas de transferência elevadas, o barramento AGP também permite que a
placa de vídeo use a memória RAM do micro com uma extensão de sua memória de vídeo, para
o armazenamento de texturas e do elemento z (responsável pelo vetor de profundidade em
imagens 3D) Aumento substancial do desempenho já que o barramento da memória é mais
rápido do que o barramento AGP Recurso conhecido como DIME - Direct Memory Execute
- ou AGP Texturing e não é suportado por todas as placas de vídeo AGP.
http://www.clubedohardware.com.br/artigos/367
 JCFJ
Padrões de Interfaceamento – Barramento AGP
120
Modos de Operação AGP
Sistemas Micro Computadorizados
Dizem respeito a quantidade de dados que são transferidos por pulso de clock Todos os modos de operação trabalham na freqüência de 66,66 MHz com 32 bits.
Modo
Dados por Pulso
Taxa de Transferência
AGP 1X
1
266 MB/s
AGP 2X
2
533 MB/s
AGP 4X
4
1.066 MB/s
AGP 8X
8
2.133 MB/s
http://www.clubedohardware.com.br/artigos/367
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Padrões de Interfaceamento
121
Sistemas Micro Computadorizados
Barramento PCI Express
Com o advento de chips gráficos mais rápidos e de novas tecnologias de rede, como a Gigabit
Ethernet e da tecnologia RAID, a taxa de transferência máxima do barramento PCI mostrou-se
insuficiente para suportar essas novas aplicações PCI Express.
PCI Express não é um “barramento real” O PCI Express é uma conexão ponto-a-ponto,
conectando somente dois dispositivos Em uma placa-mãe com slots PCI Express, cada slot
PCI Express é conectado ao Chipset da placa-mãe usando uma pista dedicada, não
compartilhando esta pista (caminho de dados) com nenhum outro slot PCI Express.
PCI Express utiliza uma comunicação em série Mais simples de ser implementada do que
usando comunicação paralela Possibilidade de operação com clocks muito maiores do que na
comunicação paralela Menores problemas de interferência eletromagnética e atraso de
propagação permitindo velocidades maiores nas transmissões Com um clock maior, a
comunicação em série chega a ser mais rápida do que a paralela.
Normalmente a comunicação paralela é half-duplex, enquanto que a comunicação em série, por
precisar de apenas dois fios, é full-duplex utilizando um conjunto separado de fios para a
transmissão e outro para a recepção.
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http://www.clubedohardware.com.br/artigos/1060
Padrões de Interfaceamento – Barramento PCI Express
122
Sistemas Micro Computadorizados
Funcionamento PCI Express
PCI Express desenvolvido para substituir os
barramentos PCI e AGP Compatível em termos de
software com o barramento PCI Sistemas
operacionais e drivers antigos não precisam sofrer
modificações para suportar o barramento PCI Express.
PCI Express é um barramento serial trabalhando no
modo full-duplex Dados são transmitidos através de
dois pares de fios chamados pista utilizando o sistema
de codificação 8b/10b o mesmo sistema usado em
redes Fast Ethernet (100BaseT, 100 Mbps).
Cada pista permite obter taxa de transferência máxima
de 250 MB/s em cada direção (quase 2x o barramento
PCI).
PCI Express pode ser construído combinando várias
pistas de modo a obter maior desempenho Existem
sistemas PCI Express com 1, 2, 4, 8, 16 e 32 pistas Ex.: taxa de transferência de um sistema PCI Express
com 8 pistas (x8) é de 2 GB/s (250 * 8).
 JCFJ
Barramento
Taxa de
Transferência
PCI
133 MB/s
AGP 2x
533 MB/s
AGP 4x
1.066 MB/s
AGP 8x
2.133 MB/s
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
http://www.clubedohardware.com.br/artigos/1060
Padrões de Interfaceamento – Barramento PCI Express
123
Barramento PCI Express
Sistemas Micro Computadorizados
O barramento PCI Express define um tipo diferente de slot baseado na quantidade de
pistas do sistema.
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http://www.clubedohardware.com.br/artigos/1060
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Placa Mãe (Motherboard)
Placa Mãe Intel 430 HX:
Sistemas Micro Computadorizados
– Suporte a um grande número de processadores Pentium (75 a 200 MHz).
– Utilização do chipset Intel 430HX.
– Componentes PCI:
Controlador do Sistema (TXC) 82438 Ponte processador/barramento PCI.
Acelerador PCI ISA (PIIX3) 82371SB Realiza diferentes funções.
– Controlador de discos, porta paralela e serial 82091AA.
– Memória Principal DRAM SIMMs ou DIMMs.
– Memória cache SRAM L-2 Suporte para até 256 KB.
– Suporte ao padrão USB.
– 4 slots PCI e 3 ISA.
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Placa Mãe - Intel 430HX
Sistemas Micro Computadorizados
Intel 430 HX - Conectores
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125
Placa Mãe - Intel 430HX
126
Intel 430 HX - Arquitetura
Conexões Processador/Dispositivos
Sistemas Micro Computadorizados
64 linhas do barramento de dados
(D0-D63) conectadas a TXC.
32 linhas do barramento de endereços
(A0-A31) conectadas a TXC.
Linhas de endereçamento de 1/8 bytes
(BE0-BE7) quantos bytes serão
enviados TXC.
Linhas de Escrita/Leitura (W/R)
conectadas a TXC.
Linhas de Memória/IO (HM/IO)
conectadas a TXC.
Linhas de Controle/Dados (HD/C)
conectadas a TXC.
Velocidade do barramento PCI metade da velocidade da conexão
processador TXC.
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Placa Mãe - Intel 430HX
127
Sistemas Micro Computadorizados
Controlador do Sistema 82438 (TXC)
CI com 324 pinos em encapsulamento BGA (Ball Grid Array) Fornece uma interface entre
processador, DRAM e barramentos (PCI, ISA, etc.) Suporte ao padrão PCI 2.1
TXC direciona os ciclos do processador para seus destinos DRAM, PCI ou espaço interno de
configuração do TXC
Operação da interface PCI nas velocidades de 25, 30 e 33 MHz
Controlador para a DRAM integrado Suporte para endereçamento simétrico e assimétrico de
pentes SIMM (Single in Line Leadless Memory Module) de 1MB, 2 MB e 4 MB e simétrico de
pentes de 16 MB
Paridade opcional com 1 bit de paridade para cada 8 bits armazenados na DRAM
Verificação (Paridade-default)/Correção opcional de erro dos dados na DRAM Modo ECC
(Error Checking and Correction) configurável via software permitindo: correção de um bit,
detecção de erros duplos e detecção de todos os erros em nibbles da DRAM
Suporte para swap da memória
Controlador de memória cache de 2º nível integrado Suporte para 512 KB O processador
envia diretamente os dados à memória e o TXC controla a operação
Suporte a dois processadores.
Suporte ao padrão USB
 JCFJ
Placa Mãe - Intel 430HX
128
Acelerador PCI ISA 82731 (PIIX3)
CI com 208 pinos em encapsulamento QFP (Quad Flat Pack).
Sistemas Micro Computadorizados
Ponte entre os barramentos ISA e PCI.
Suporte para até 4 discos (2 mestres e 2 escravos) padrão Fast IDE taxa de transferência de
22 MB/s.
Suporte para E/S APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller).
Suporte para mouse (PS/2 e serial).
Suporte para até 5 slots padrão ISA.
Gerenciamento de energia da placa sistema passa a operar em estado de baixa potência Configurado via software ou hardware.
Controle de erro do co-processador matemático Erro no co-processador PIIX3 envia uma
interrupção ao processador.
Suporte a duas portas USB.
 JCFJ
Placa Mãe - Intel 430HX – Acelerador PCI ISA 82731 – PIIX3
129
Velocidades de Relógio
– Na placa mãe co-habitam diferentes velocidades
Sistemas Micro Computadorizados
Processador – Ex.: 66 MHz
Velocidade do barramento PCI
24 ou 48 MHz para USB
12 MHz para o teclado
24 MHz floppy disk
14 MHz Oscilador do barramento ISA
8 MHz barramento ISA
– Utilização de um IC9159-02S para a gerência das velocidades necessárias Entrada =
cristal de 14,311818 MHz Duas chaves selecionam a velocidade do sistema (Jumpers 1 e
2)
 JCFJ
Placa Mãe - Intel 430HX – Acelerador PCI ISA 82731 – PIIX3
130
Sistemas Micro Computadorizados
Interface ISA/IDE
– Barramentos IDE e ISA compartilham diversos dados,
endereços e linhas de controle Multiplexador é
utilizado para selecionar ou as linhas ISA ou as IDE
– Adaptador IDE é um conector de 40 pinos Pode-se
facilmente ligar esse conector de forma errada
(presença de um encaixe apropriado para evitar este
problema) Entradas e saídas protegidas contra curtocircuito
– Interface DMA
– PIIX3 incorpora as funcionalidades de 2 controladores
de DMA 8237 Oferecimento de 7 canais
independentes de DMA (Canais 0-3 e 5-7) Canal 4
utilizado para colocar em cascata os dois controladores
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Placa Mãe - Intel 430HX – Acelerador PCI ISA 82731 – PIIX3
131
Temporizador
Sistemas Micro Computadorizados
– O PIIX3 contém 3 contadores compatíveis com os contadores de um 8254 quando uma
interrupção ocorre o PIIX3 interrompe o processador via linha HINT
Contador 0 conectado a IRQ0 fornecendo a interrupção de tempo do sistema hora, time-out de
dispositivos, etc.
Contador 1 geração de um sinal de recarga (refresh) para a DRAM
Contador 2 gera o tom do alto-falante
Controlador de Interrupções
– O PIIX3 incorpora 2 controladores de interrupção compatíveis com o 8259 e fornece também
um controlador de interrupção compatível com o barramento ISA
– Controladores ligados em cascata para fornecer 13 interrupções externas e 3 internas
– Controlador primário conectado a IRQ0-IRQ7 e controlador secundário conectado a IRQ8IRQ15
– Interrupções internas
IRQ0 utilizada para a temporização do sistema e conectada ao contador 0
IRQ1 utilizada pelos controladores primário e secundário
IRQ13 utilizada pelo co-processador matemático
– Controlador de interrupção suporta redirecionamento de interrupção as interrupções do
barramento PCI (PIRQA-PIRQD) podem ser internamente redirecionadas a 11 diferentes
interrupções (IRQ15, IRQ14, IRQ12-IRQ9, IRQ7-IRQ3)
 JCFJ
Placa Mãe - Intel 430HX – Acelerador PCI ISA 82731 – PIIX3
132
Interface para Mouse e Teclado
Sistemas Micro Computadorizados
–
–
–
–
Mouse e teclado utilizam um dispositivo 8242
Mouse pode ser conectado à porta serial (COM1 ou COM2) ou a um conector estilo PS/2
Utilização das interrupções IRQ1 (teclado), IRQ4 (COM1), IRQ3 (COM2) e IRQ12 (mouse estilo PS/2)
Mouse conectado a porta serial IRQ12 deve ser desabilitada executado via jumpers na placa ou via
Bios
Gerenciamento de Energia
– O PIIX3 fornece uma grande capacidade de gerenciamento de energia Pode-se trabalhar em regime de
baixa-potência sem o desligamento da placa PIIX3 cria um terceiro estado além de ligado e desligado
denominado Fast Off quando nesse estado o sistema consome menos energia
Universal Serial Bus - USB
– O PIIX3 contém um USB Controlador inclui um hub USB e duas portas USB 1.1 Possibilidade de
conexão direta de até dois dispositivos USB ao PIIX3 Necessidade de conexão de mais dispositivos
Utilização de um hub externo
– PIIX3 suporta completamente o padrão Universal Host Controller Interface – UHCI podendo tirar
vantagem dos drivers escritos para serem compatíveis com o padrão Vantagens:
–
–
–
–
–
Suporte para transferência síncrona e assíncrona
Auto-Identificação de periféricos que podem ser hot-plugged (sem necessidade de desligar o equipamento)
Suporte para até 127 dispositivos
Suporte ao tratamento e recuperação de erros
Taxa de transferência garantida com baixos tempos de atraso
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Placa Mãe - Intel 430HX
133
Sistemas Micro Computadorizados
82091AA - AIP
O dispositivo AIP (Advanced Integrated Peripheral) integra interfaces para os seguintes
dispositivos: portas serial e paralela e disquetes (floppy disk)
Interrupções normalmente utilizadas IRQ3: Porta Serial Secundária (COM2/COM4), IRQ4:
Porta Serial Primária (COM1/COM3), IRQ6: Controlador do disquete e IRQ7: Porta paralela
Interface entre TXC e PIIX3 define o barramento PCI e a interface entre o PIIX3 e AIP define
alguns dos sinais ISA
AIP suporta até 8 transferências DMA (DQR0-DRQ7)
 JCFJ
Placa Mãe
134
Placa Mãe Intel SE 440BX-2
Suporte para processadores Pentium II, Celerom e Pentium III (máximo 500 MHz) através de
um slot SEC (Single Edge Connector)
Sistemas Micro Computadorizados
Barramentos nas velocidades de 66 e 100 MHz
512 KB de memória cache de 2 º nível integrada nos processadores PII e PIII 128 KB de
memória cache de 2 º nível integrada nos processadores Celeron
Sockets para até 3 pentes de memória DIMM de 168 pinos Suporte para até 768 MB de
memória Suporte a verificação/correção de erro (ECC)
Utilização do Chipset Intel 440BX
– Controlador Intel 82443BX PCI/AGP Controlador PCI e AGP
– Acelerador Intel 82371EB PCI ISA IDE Ponte multi-função PCI/ISA, controladores DMA e USB,
duas interfaces Fast IDE com suporte a quatro dispositivos IDE, gerenciamento de energia,
temporização
SMC FDC37M707 Super I/O Controller
Duas portas USB
Um slot ISA, três slots PCI e um slot PCI/ISA
 JCFJ
Placa Mãe Intel SE 440BX-2
135
Sistemas Micro Computadorizados
Intel SE 440BX-2 – Organização e Conectores
 JCFJ
Placa Mãe
136
Placa Mãe Gigabyte GA-8VD667
Sistemas Micro Computadorizados
Boas características para jogos e tratamento de mídias
como USB 2.0, conexão Ethernet Realtek 8101L,
6 canais de áudio, memória DIMM, etc.
Suporte para processador Pentium IV com tecnologia
HT em soquetes µPGA478.
Memória DDR266/200 (PC2100/1600) 184 pinos (2.5v),
2 x DIMM, Capacidade Máxima 2 GB DDR –
FSB = 533/400 MHz.
Três slots PCI
Utilização do Chipset Intel 845G:
– Controlador Intel 82845GV GMCH - Graphics and Memory Controller Hub Acesso a
memória e controle de vídeo.
– Controlador Intel 82801DB ICH4 Controller Hub 3 controladores UHCI com suporte a
6 portas USB 2.0 externas, Ultra ATA/100/66/33 com suporte a quatro dispositivos IDE,
som, rede, gerenciamento de energia, temporização...
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Placa Mãe - Placa Mãe Gigabyte GA-8VD667
137
Chipset 845G
Sistemas Micro Computadorizados
Pode ser dividido em dois componentes principais:
– Intel® 82845GV GMCH: Controle do acesso a memória e presença da Intel®
Extreme Graphics Engine que é uma tecnologia de processamento de vídeo da
Intel que pretende oferecer gráficos 3D intensos e realísticos.
– Intel® 82801DB ICH4: I/O Controller Hub
Realtek ALC650E Audio AC'97 CODEC: 6 canais de áudio de alta qualidade
utilizando o AC'97 Audio - Integrated Realtek ALC650 AC'97 CODEC chip, o que
possibilita que os usuários possam usufruir de 6 canais de áudio de alta qualidade grandes características para assistir a filmes ou jogos.
Chip controlador Realtek 8101L LAN: oferece um controlador Ethernet Realtek
10/100Mb que fornece boas taxas de transferência de dados..
Super I/O: ITE I/O IT8712F chip para controle do mouse, teclado, disquete, porta
serial, etc.
2M bit flash ROM
http://www.intel.com/products/chipsets/845g/index.htm
 JCFJ
Placa Mãe – Placa Mãe Gigabyte GA-8VD667 – Chipset 845G
138
Sistemas Micro Computadorizados
Chipset 845G
 JCFJ
Placa Mãe
139
Termos Usuais...
Sistemas Micro Computadorizados
FSB - Front Side Bus: interface física entre o processador e a memória principal nos chipsets
Intel.
Northbridge: uma das duas partes de um chipset Componente do chipset que se comunica
com o processador do computador e controla a interação com a memória, bem como todas as
atividades do barramento AGP Northbridge se comunica com o processador usando o FSB.
Southbridge: uma das duas partes de um chipset Componente do chipset que gerencia a
entrada/saída básica, como o Universal Serial Bus (USB), saída serial, áudio, IDE, entradas e
saídas ISA.
Memory Controller Hub (MCH): equivalente ao Northbridge na arquitetura HUB da Intel Na arquitetura Hub os componentes são ligados usando um barramento de alta velocidade
denominado hub link bus, e não o barramento PCI.
Graphics & Memory Controller Hub (GMCH): equivalente ao Northbridge com capacidade
gráfica integrada em uma arquitetura Hub da Intel
I/O Controller Hub (ICH): equivalente ao Southbridge na arquitetura HUB da Intel.
http://www.mcsx.co.uk/articles/glossary.htm
 JCFJ
Placa Mãe
140
Placa Mãe Intel D865PESO
Sistemas Micro Computadorizados
Processadores suportados:
– Intel Pentium 4 Extreme Edition com tecnologia HyperThreading (3,2 e 3,4 GHz) em soquetes µPGA478 e
barramento de 800 MHz
– Intel Pentium 4 (1,6 a 3,4 GHz) em soquetes µPGA478 e
barramento de 400/533/800 MHz
– Intel Celeron D (2,26 a 3,06 GHz) em soquetes µPGA478 e barramento de 533 MHz
– Intel Celeron (2,0 a 2,8 GHz) em soquetes µPGA478 e barramento de 400 MHz
Barramento nas velocidades de 400 a 800 MHz.
Suporte para até 4 GB de memória através de 4 soquetes de 184 pinos para memórias
DDR SDRAM DIMM DDR 400, DDR 333 e DDR 266.
Três slots PCI
Chipset Intel 865PE: AGP 8X, 8 portas USB 2.0 (40 vezes mais rápidas que a USB
1.1) , 2 portas serial ATA, possibilidade de RAID, Ultra ATA/100, controlador
AC’97 suportando Dolby Digital 5.1 surround, com 6 canais de som, placa de rede
GB Ethernet.
http://www.intel.com/products/motherboard/d865peso/index.htm
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Placa Mãe Intel D865PESO
141
Sistemas Micro Computadorizados
Chipset 865PE
 JCFJ
http://www.intel.com/products/chipsets/865pe/index.htm
Placa Mãe
142
Placa Mãe Intel D975XBX
Processadores suportados:
Sistemas Micro Computadorizados
– Intel Pentium 4 Extreme Edition (3,73, 3,46 e 3,2 GHz) e
barramentos de 1600 e 800 MHz
– Intel Pentium D (2,8 a 3,4 GHz) e barramento de
800 MHz
– Intel Pentium 4 (2,8 a 3,4 GHz) e barramento de 800 MHz
Barramentos nas velocidades de 800 a 1600 MHz.
Suporte para até 8 GB de memória através de 4 soquetes de 240 pinos para memórias
DDR2 de 533 e 667 MHz ECC ou não
Dois slots PCI, diferentes configurações com slots PCI-Express x16.
Chipset Intel 975X: 8 portas USB 2.0, 1 porta serial e uma paralela, 4 portas Serial
Ata com suporte a RAID, 1 porta paralela ATA IDE com suporte a UDMA 33, ATA66/100, interface para disquete e conectores PS/2 para mouse e teclado, sistema Intel
High Definition Audio (evolução do AC’97), Gigabit Ethernet (10/100/1000
Mbits/sec).
http://www.intel.com/products/motherboard/d975xbx/index.htm
 JCFJ
Placa Mãe Intel D865PESO
143
Sistemas Micro Computadorizados
Chipset 975X
 JCFJ
http://www.intel.com/products/chipsets/975x/index.htm
144
Dispositivos de Armazenamento
Fitas Magnéticas: bits digitais armazenados em material magnético através da
Sistemas Micro Computadorizados
variação de campos magnéticos Fitas DAT
Discos Magnéticos: bits digitais armazenados em material magnético através da
variação de campos magnéticos
– Permanentes: Discos Rígidos
– Flexíveis: Leitores de disquetes (floppy disk)
Discos Óticos: bits digitais armazenados em um disco ótico Leitura feita através de
laser
– Somente Leitura: CD-ROM, DVD-ROM
– Uma Escrita-Várias Leituras: WORM (write-once read many), CD-R, DVD-R, DVD+R
– Várias Escritas-Leituras: CD-RW, DVD-RW, DVD+RW
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento
145
Sistemas Micro Computadorizados
Trilhas e Setores
Um disco deve ser formatado antes de
ser utilizado Permite armazenar os
dados de uma forma lógica
Capacidade = Número de Lados x Trilhas x
Setores por Trilhas x Bytes por Setor
Formato definido por uma série de
trilhas e setores em um ou ambos os
lados do disco
Trilha: círculos concêntricos no disco
Trilha mais interna = 0
Setores: Divisão das trilhas Primeiro setor = 1
Lados: cada um dos lados do disco Primeiro lado = 0 e segundo = 1
Tipicamente cada setor armazena 512
bytes
 JCFJ
Exemplo = 2 x 80 x 18 x 512 = 1.474.650 Bytes
1.474.650/1024 Bytes = 1.440 kBytes
1.440/1024 Bytes = 1.4 MBytes
Dispositivos de Armazenamento
146
Tipos de Discos
Disquetes
Sistemas Micro Computadorizados
– Leitura normalmente feita a 300 rpm
Discos Rígidos
– Capacidade varia de alguns MB a vários GB
– Diversos discos girando a até 7.200 rpm
– A cabeça não toca o disco Distância =
0,025 mm Ausência de sujeira
– Cada disco tem dois lados
– Cilindros: conjunto de trilhas concêntricas em
cada um dos discos (platters) do HD
Capacidade = 2 (Trilhas por Cilindro por Disco ) x #
Discos x # Cilindros x # Setores por Trilha x Bytes por
Setor
Exemplo: Maxtor Diamond D540-4K080H4: 158.816 cilindros, 8 discos, 63 setores por trilha Capacidade = 2 x 8 x 158.816 x 63 x 512 = 76,34 GB
Dados do disco: http://www.maxtor.com/_files/maxtor/en_us/documentation/quick_specs/
diamondmax_d540x-4k_quick_specs.pdf
 JCFJ
1 KB não representa 1.000 bytes, mas sim
1.024, assim como 1 MB não representa
1.000.000 de bytes, mas sim 1.048.576.
Dispositivos de Armazenamento - Tipos de Discos
Dispositivos Óticos
Sistemas Micro Computadorizados
– Possibilidade de armazenamento de grande quantidade de dados
– Uso de um feixe laser para leitura dos dados armazenados Existência de um
buraco na superfície do disco Feixe não reflete.
 JCFJ
147
Dispositivos de Armazenamento - Tipos de Discos – Dispositivos Óticos
148
Sistemas Micro Computadorizados
– Discos WORM (write-once read many)
– Precursores da mídia CD-ROM Permitem que dados sejam armazenados uma única
vez no disco Dados tornam-se permanentes e não podem mais ser alterados
– Utilizados para backup e produção de pequeno número de CD-ROMs
– Capacidade: um disco WORM de 350 mm pode armazenar aproximadamente 10 GB de
dados +/- 15 horas de vídeo MPEG
– Construção: duas peças de material transparente (normalmente cristal) com uma camada
de metal (normalmente telúrio) entre elas No início a superfície do metal é clara
– Gravação: um feixe de laser de alta intensidade “queima” buracos na superfície do metal
– CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory)
– Disco Permanente com os “buracos” sendo feitos no momento da fabricação
– Tamanho Padrão = diâmetro de 120 mm e espessura de 1,2 mm
– Capacidade de Armazenamento = 720 Mbytes de dados e aproximadamente 72 minutos de
vídeo (MPEG) ou áudio
– Material de Recobrimento do Disco: normalmente alumínio com 30 µm com os buracos
tendo 0,1 µm de largura e profundidade
– Recobrimento Superficial: normalmente uma película de 1,2 mm é aplicada sobre o disco
– Dados são armazenados como uma espiral que se inicia no exterior e termina no interior do
disco espessura das trilhas = 1,6 µm comprimento da trilha = 5,7 Km
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento - Tipos de Discos – Dispositivos Óticos
149
Sistemas Micro Computadorizados
– CD-R (CD-Recordable)
– Discos que permitem somente uma escrita e várias leituras e que podem armazenar 650 ou
700 MB de dados e diferentes capacidades de áudio/vídeo.
– Para que o disco possa ser lido por qualquer drive de CD-ROM ele deve obedecer ao
padrão ISO 9600
– A totalidade do espaço do disco pode ser utilizada em diversos processos de escrita A cada utilização aproximadamente 14 Mb de espaço é perdido para a gravação da FAT
(File Alocation Table)
– Velocidade padrão = 150 kB/s 1x
Tipo
"650MB"
"700MB"
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Tempo
Sectores
Tam. Máximo Bytes
Tam. Máximo MB
21 minutos
94 500
193 536 000
184.6 MB
63 minutos
283 500
580 608 000
553.7 MB
74 minutos
333 000
681 984 000
650.3 MB
80 minutos 807.4 MB
737 280 000
703.1 MB
90 minutos
405 000
829 440 000
791.0 MB
99 minutos
445 500
912 384 000
870.1 MB
Dispositivos de Armazenamento - Tipos de Discos – Dispositivos Óticos
150
– CD-RW (CD-ReWriteable)
– Discos nos quais se pode escrever diversas vezes (sobrescrever).
– Um gravador de CD-RW pode reescrever 700 MB de dados em um CD-RW cerca de 1000
Sistemas Micro Computadorizados
vezes.
– CD-RW não podem ser seletivamente reescritos e as sessões de escrita devem ser fechadas
antes que eles possam ser lidos O Sistema de arquivo UDF (Universal Disk Format) 1.5
permite que CD-RWs possam ser randomicamente reescritos mas a capacidade de
armazenamento fica restrita a cerca de 530MB.
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento - Tipos de Discos – Dispositivos Óticos
151
– DVD (Digital Versatile Disc - antes denominado Digital Video Disc).
– Existem vários tipos de DVDs graváveis:
Sistemas Micro Computadorizados
– DVD-R e DVD+R: somente permitem uma gravação e podem ser lidos pela maioria
de leitores de DVDs.
– DVD+R DL: semelhante ao DVD+R, mas que permite a gravação em dupla camada
(DL - Dual Layer), aumentando a sua capacidade de armazenamento.
– DVD-RW: permite gravar e apagar cerca de mil vezes, oferecendo um modo de
montagem conhecido como VR.
– DVD+RW: permite gravar e apagar cerca de mil vezes, podendo ser lido pela maioria
de leitores de DVD.
– DVD-RAM: permite gravar e apagar mais de cem mil vezes, oferecendo a
possibilidade de gravação e leitura em simultâneo sem o risco de apagar a gravação.
Compatível com poucos leitores de DVD.
– Blu-ray (Philips, Apple e Sony) e HD-DVD (Microsoft, Intel e Toshiba) - Descontinuado:
Descontinuado
– Duas novas tecnologias de DVD com maior capacidade de armazenamento 50 GB
Blu-ray e 30 GB HD-DVD Blu-ray, custo maior e HD-DVD custo menor.
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento
152
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento
Sistemas Micro Computadorizados
Normalmente existem duas interfaces envolvidas com discos rígidos e CD-ROMs Conexão sistema/controlador e outra controlador/dispositivo
– Interface Sistema/Controlador pode ser realizada nos padrões ISA, EISA, MCA,
VL-Local Bus, PCI, Intel Hub Architecture, etc.
– Interface Controlador/Dispositivo pode ser realizada nos seguintes padrões:
ST-506: desenvolvido pela empresa Seagate Technologies Atualmente obsoleto e
em desuso podendo suportar discos de até 40 MB
ESDI (Enhanced Small Disk Interface): interface capaz de estabelecer uma
comunicação entre ela e o processador na velocidade de 10 MB/s Atualmente em
desuso
ATA-IDE (Advanced Technology Attachment-Integrated Drive Electronics):
incorpora o controlador no próprio dispositivo Conexão direta do dispositivo à
placa mãe Paralela e Serial.
SCSI (Small Computer System Interface): permite a conexão de até 7 dispositivos
diferentes ao mesmo controlador Interface de alta performance
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento
153
Sistemas Micro Computadorizados
Interfaces ATA-IDE / EIDE / Fast ATA / Ultra ATA ...
ATA-IDE (Advanced Technology Attachment- Integrated Drive Electronics): ATA e
IDE são dois nomes para a mesma tecnologia Uma implementação de disco
projetada para integrar o controlador no próprio disco, reduzindo os custos de
interfaceamento e tornando as implementações de firmware (software escrito em uma
ROM BIOS...) mais fáceis.
EIDE (Enhanced IDE): uma melhora do padrão IDE lançado como uma iniciativa de
marketing da empresa Western Digital Baseado nos padrões ATA-2 e ATAPI.
Fast ATA: padrão lançado pela empresa Seagate e referendado pela empresa Quantum
em resposta ao EIDE lançado pela WD Baseado unicamente no padrão ATA-2.
Ultra ATA: padrão suportado por um grande número de empresas Migração do
padrão ATA-2 para o padrão ATA-4.
Diversos nomes para uma tecnologia que evoluiu...
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Interfaces ATA
154
Sistemas Micro Computadorizados
Interfaces ATA - I
ATA-1 (IDE): 8.3 MBytes/s de taxa de transferência, 8 ou 16 bits de dados, cabo/conector de 40 pinos Máximo de dois dispositivos no barramento Uso dos modos PIO 0, 1 ou 2 Obsoleto.
ATA-2 (EIDE, ou Fast ATA): 16.6 MBytes/s de taxa de transferência, 8 ou 16 bits de dados, cabo/conector
de 40 pinos Máximo de quatro dispositivos no barramento Uso dos modos PIO 0, 1, 2, 3, ou 4 Obsoleto.
ATA-3: 16 MBytes/s de taxa de transferência, 16 bits de dados, cabo/conector de 40 pinos Máximo de
quatro dispositivos no barramento Uso dos modos PIO 0, 1, 2, 3, ou 4 e Multiword DMA modos 1 ou 2.
Obsoleto.
ATAPI (ATA Packet Interface): o padrão ATA foi projetado unicamente para discos rígidos ATAPI é
um padrão projetado para que dispositivos como CD-ROMs e Fitas possam ser conectados à uma porta
ATA padrão Dispositivos ATAPI são baratos e podem ser conectados a qualquer PC com um adaptador
IDE Embora se possa conectar um dispositivo ATAPI a uma porta IDE é necessário que o controlador
saiba que se trata de um dispositivo ATAPI pois esse dispositivo é bastante diferente de um disco rígido.
Modos PIO: 0 [3.3MB/s], 1 [5.2MB/s], 2 [8.3MB/s], 3 [11.1MB/s], 4 [16.7MB/s]
Modos Multiword DMA: 0 [4.2MB/s], 1 [13.3MB/s], 2 [16.7MB/s]
Modos Ultra DMA: 0 [16.7MB/s], 1 [25.0MB/s], 2 [33.3MB/s], 3 [44.4MB/s],
4 [66.7MB/s], 5 [100.0MB/s]
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Interfaces ATA
155
Sistemas Micro Computadorizados
Interfaces ATA - II
ATA-4 Ultra-ATA/33: Transferência de dados diretamente do disco para a memória DRAM Melhora na
performance e confiabilidade Utilização do barramento PCI para as transferências de dados Padrão
suportado por diversas empresas: Seagate, Fujitsu, IBM, Maxtor, Quantum, Toshiba, Western-Digital, etc
Compatível com discos projetados para o padrão ATA-IDE 33 MBytes/s de taxa de transferência, 16
bits de dados, cabo/conector de 40 pinos Máximo de dois dispositivos por cabo Uso dos modos PIO
0, 1, 2, 3, ou 4, Multiword DMA modos 1 ou 2 e Ultra DMA modos 0, 1, ou 2.
ATA-5 Ultra-ATA/66: 66 MBytes/s de taxa de transferência, 16 bits de dados, cabo especial de 40 pinos/80
condutores redução do ruído e aumento da integridade do sinal adição de 40 novas linhas de terra Uso dos modos PIO 0, 1, 2, 3, ou 4, Multiword DMA modos 1 ou 2 e Ultra DMA modos 0, 1, 2, 3 e 4.
ATA-6 Ultra-ATA/100: 100 MBytes/s de taxa de transferência,16 bits de dados, cabo especial de 40
pinos/80 condutores Uso dos modos PIO 0, 1, 2, 3, ou 4, Multiword DMA modos 1 ou 2 e Ultra DMA
modos 0, 1, 2, 3, 4 ou 5.
Ultra ATA/133: principal características é a transferência de dados a 133 megabytes por segundo (MB/s) Cabo de 80 vias, 40-pinos
Modos PIO: 0 [3.3MB/s], 1 [5.2MB/s], 2 [8.3MB/s], 3 [11.1MB/s], 4 [16.7MB/s]
Modos Multiword DMA: 0 [4.2MB/s], 1 [13.3MB/s], 2 [16.7MB/s]
Modos Ultra DMA: 0 [16.7MB/s], 1 [25.0MB/s], 2 [33.3MB/s], 3 [44.4MB/s],
4 [66.7MB/s], 5 [100.0MB/s]
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Interfaces ATA
156
Sistemas Micro Computadorizados
Interfaces ATA - III
 www.seagate.com
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento
157
Serial ATA – SATA – I
SATA - Serial Advanced Technology Attachment: nova tecnologia para discos rígidos
Sistemas Micro Computadorizados
desenvolvida em 2000.
Cabo com apenas quatro fios blindados e transmissão serial de dados Problema de
interferência minimizado Cabo fino não atrapalhando a ventilação interna do gabinete.
Primeira versão do SATA trabalha com taxa máxima de transferência de dados de 150 MB por
segundo (MB/s) Recebeu os nomes SATA 150, SATA 1.0, SATA 1,5 Gbps (1,5 gigabits por
segundo) ou simplesmente SATA I.
Nova versão denominada SATA II (SATA 3 Gbps - na verdade, SATA 2,4 Gbps) Principal
característica sendo a velocidade de transmissão de dados a 300 MB/s, o dobro do SATA I.
 JCFJ
http://www.infowester.com/serialata.php,
http://www.clubedohardware.com.br/d190602.html
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento
158
Serial ATA – SATA – II
Na prática, dificilmente os valores mencionados (150 MB e 300 MB) são alcançados Essas
Sistemas Micro Computadorizados
taxas indicam a capacidade máxima de transmissão de dados entre o HD e sua controladora
(presente na placa-mãe) Depende de uma combinação de fatores, como conteúdo da
memória, processamento, tecnologias aplicadas no disco rígido, etc.
Na porta Serial ATA só se pode instalar um dispositivo Serial ATA Na IDE tradicional se
pode instalar vários (controle mestre-escravo).
É possível instalar dispositivos IDE convencionais em portas Serial ATA através de placas
adaptadoras Existem também placas adaptadoras para converter portas IDE comuns em
portas Serial ATA, para que você consiga instalar discos Serial ATA em placas-mãe que não
tenham esse tipo de porta.
 JCFJ
http://www.infowester.com/serialata.php,
http://www.clubedohardware.com.br/d190602.html
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Interfaces SATA
159
Sistemas Micro Computadorizados
Serial ATA – SATA – III
http://www.clubedohardware.com.br/d190602.html
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento
160
Acesso aos Dados
Geralmente é implementado através de uma cooperação DOS-BIOS.
Sistemas Micro Computadorizados
Programas de aplicação tratam com dados a serem
armazenados/recuperados no/do disco como nomes de arquivos
Programa
Aplicativo
Função DOS
Gerenciador de
Arquivos
INT 13 API
Serviço de
Disco da BIOS
Interface ATA
Disco
ATA (IDE)
O gerenciador de arquivos gerencia o mapeamento entre nomes
de arquivos e localizações no disco e então lê ou escreve
comandos através da INT 13 API (Application Program Interface
para a Interrupção 13) para ler ou escrever arquivos do/no disco
Escrita no disco: gerenciador lê o diretório corrente no disco para ver
onde o arquivo será escrito, adiciona uma entrada no diretório para o
arquivo e escreve o arquivo no disco.
Leitura do disco: gerenciador lê o diretório para localizar o arquivo e
então lê o arquivo do disco.
A INT 13 API é independente do sistema operacional pois todos
os sistemas acessam os dados através desta API.
O serviço de disco presente no BIOS (pequenos programas)
converte então os pedidos feitos através da INT 13 API em
comandos ATA.
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Acesso aos Dados
161
Sistemas Micro Computadorizados
Endereçamento dos Dados - INT 13 API
Quando o gerenciador de arquivos recebe um pedido de gerenciamento de dados ele coloca um
comando de transferência de dados e os parâmetros necessários nos registradores do processador
Isso faz com que uma INT 13 seja gerada Os serviços de disco da BIOS são acionados para
executar a transferência dos dados.
Dados são endereçados através da BIOS utilizando a interrupção de disco (INT 13) Endereço
de início é escrito em registradores de 8 bits:
– Registrador Cylinder Low: contém os 8 bits os bits menos
significativos do endereço do cilindro
– Registrador Cylinder High/Sector Number: contém os 2 bits mais
significativos do endereço do cilindro e 6 bits que indicam o setor.
– Registrador Head Number: contém os 8 bits que indicam a cabeça.
Register
Cylinder Low
Cylinder High/Sector Number
Head Number
Endereçamento pode ser feito das seguintes maneiras:
– Modo CHS (Cylinder, Head, Sector): são fornecidos os parâmetros físicos do disco cilindro, cabeça
e setor Modo utilizado inicialmente pelos PCs 1024 cilindros podem ser acessados (210), 63
setores (26 – 1) e 256 cabeças (28) com 512 bytes por setor Máximo endereçamento = 8.456 GB.
– Modo LBA (Logic Block Address): endereços vistos como uma seqüência Modo utilizado
atualmente pelos PCs Possibilidade de utilizar um endereço de 24 bits (10 + 6 + 8) 210 x 26 x 28 =
16.777.216 setores Com 512 bytes por setor Máximo endereçamento = 8.601 GB.
Barreiras no tamanho dos discos??? Ler artigos [1] e [2] no site...
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Acesso aos Dados
162
Sistemas Micro Computadorizados
Endereçamento dos Dados - Interface ATA
A interface ATA pode ser entendida como um barramento paralelo acionado através de
registradores.
Seqüência para transferência de dados BIOS escreve em registradores apropriados o endereço
do início de escrita dos dados e o comprimento dos dados seguido de um comando de leitura ou
escrita em outro registrador.
Dados no disco são formatados em 512 bytes por setor Todas as transferências são
compostas de números inteiros de setores.
Os endereços são vistos como um número de cilindro, cada um deles tendo um número de
cabeças; cada cabeça pode ler um número de setores em cada cilindro.
Os endereços de início são escritos nos seguintes registradores
– Registrador Cylinder Low: contém os 8 bits menos significativos do
endereço do cilindro.
– Registrador Cylinder High: contém os 8 bits mais significativos do
endereço do cilindro.
– Registrador Sector Number: contém 8 bits que definem o setor.
– Registrador Device/Head: contém 4 bits (menos significativos) que
indicam a cabeça.
Register
Cylinder Low
Cylinder High
Sector Number
Device / Head
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento
163
Interface SCSI
Sistemas Micro Computadorizados
A melhor escolha (??? Artigos [5] e [6] na página...) para sistemas que exigem alto
desempenho Grande potencial para transferências rápidas e suporte estendido aos
dispositivos conectados.
Um único barramento ao qual podem ser conectados até sete dispositivos.
Suporte a diferentes dispositivos Disco rígido, fitas, CD-ROMs, etc.
Implementa um mecanismo de prioridade entre os dispositivos conectados ao
barramento.
Cada um dos dispositivos conectados ao barramento não necessita de uma interrupção
exclusiva Uma única linha de interrupção é utilizada pela interface.
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento - Interfaces SCSI
164
Tipos de Interface SCSI
SCSI-I
Sistemas Micro Computadorizados
– Taxa de transferência de até 5 MB/s com um barramento de dados de 8 bits e sete dispositivos por
controlador.
SCSI-II
– Suporte ao padrão SCSI-I.
– Controlador SCSI-II é mais eficiente e processa as informações até sete vezes mais rápido que SCSI-I
– Modo Fast SCSI Basicamente o padrão SCSI-I operando com uma transferência síncrona que
possibilita uma taxa de transferência de até 10 MB/s Controlador e dispositivos negociam para
determinar se podem se comunicar em modo síncrono e em caso positivo a transferência de dados se
inicia.
– Modo Fast/Wide-SCSI-II Dobra o tamanho do barramento de dados para 16 bits possibilitando uma
taxa de transferência de 20 MB/s Utilização de um conector de 68 pinos.
– Suporte para até 15 dispositivos por controlador.
– Tecnologia TCQ (Tagged Command Queuing) que aumenta a performance (diminui o tempo de latência
do disco) e é suportada pelos sistemas operacionais Windows NT, NetWare e OS/2 Possibilidade de
envio de múltiplos comandos para cada dispositivo Dispositivos executam os comandos em
seqüência o que maximiza a performance.
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento - Interfaces SCSI – Tipos de Interface SCSI
165
Sistemas Micro Computadorizados
Ultra-SCSI (SCSI-III)
– Taxa de transferência de até 20 MB/s com um barramento de dados de 8 bits e 40 MB/s com um
barramento de 16 bits
– Utilização dos mesmos cabos que o padrão SCSI-II Comprimento máximo do cabo 1,5 m
– Discos Ultra-SCSI são compatíveis com com o controlador SCSI-II Taxa de transferência
determinada pela velocidade mais baixa do controlador.
– Discos SCSI são compatíveis com controladores Ultra-SCSI Taxa de transferência determinada pela
velocidade mais baixa do disco.
– SCSI-I e Fast SCSI-II utilizam um conector de 50 pinos / 8 bits A-Cable.
– Fast/Wide SCSI-II e Ultra-SCSI utilizam um conector de 68 pinos / 16 bits B-Cable.
– Conector de 16 bits é fisicamente menor que o de 8 bits Conectores não são intercambiáveis Cabo
P-Cable substitui os cabos A/B-Cable.
– SCSI-II e Ultra-SCSI requerem um terminador ativo no último dispositivo conectado ao barramento.
Discos SCSIII
Tipos SCSI
PFA – Predictive Failure Analysis
ADR – Automatic Defect Reallocation
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento
166
Sistemas Micro Computadorizados
Interface PCMCIA
Acrônimo para Personal Computer Memory Card Interface Association
Finos “cartões” que podem ser inseridos em computadores portáteis
Projetado inicialmente para ser utilizado unicamente como cartões de memória
(padrão 1.0)
Atualmente utilizado para diversas aplicações (versão 2.0) Fax/Modem, Rede,
Som, Aquisição de Dados, etc.
Quatro tipos de cartões
–
–
–
–
Tipo I: espessura de 3,3 mm
Tipo II: espessura de 5 mm Aceita dois cartões tipo I
Tipo III: espessura de 10,5 mm Aceita três cartões tipo I e dois tipo II
Tipo IV: espessuras maiores que 10,5 mm Aceita cartões tipos I, II e III
Barramento de dados de 16 bits (D0-D15) e um barramento de endereços de 26 bits
(A0-A25) Endereçamento de até 64 MB
Registradores do dispositivo PCMCIA podem ser mapeados na memória principal ou
como um dispositivo de E/S
 JCFJ
Dispositivos de Armazenamento - Arranjos
167
Sistemas Micro Computadorizados
RAID – I
RAID - Redundant Array of Independent Disks: um meio de se criar uma unidade
virtual composta por vários discos individuais, com finalidade de duplicação
(redundância, recuperação de falhas) ou balanceamento (operações I/O em paralelo).
Diversos modos:
– RAID 0: junção de dois ou mais discos em um único disco virtual com dimensão igual à
soma dos discos empregues Pode ser feito em dois modos:
Linear: simples concatenação de partições para criar uma grande partição virtual Interessante
se existirem várias unidades pequenas, com as quais o administrador pode criar uma única e
grande partição Solução que não oferece redundância, e diminui a confiabilidade total pois se
qualquer um dos discos falhar, a partição combinada falha.
Stripping: dados são subdivididos em segmentos (com tamanho definido em blocos) consecutivos
de (stripes) que são escritos sequencialmente através de cada um dos discos de um array O
stripping oferece um melhor desempenho, quando comparado a um disco individual, se o
tamanho de cada segmento for ajustado de acordo com a aplicação que utilizará o array.
– RAID 1: implementa o espelhamento de disco, também conhecido como mirror Nesta
implementação são necessários no mínimo dois discos Funcionamento simples: todos os
dados são gravados em dois discos diferentes; se um disco falhar ou for removido, os dados
preservados no outro disco permitem a não descontinuidade da operação do sistema.
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http://pt.wikipedia.org/wiki/RAID
Dispositivos de Armazenamento - Arranjos
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RAID – II
– RAID 4: funciona com três ou mais discos iguais, com um dos discos guardando a
paridade da informação contida nos discos Se algum dos discos falhar, a paridade pode
ser imediatamente utilizada para reconstituir o seu conteúdo Os outros discos
(armazenamento de dados), são configurados para usarem segmentos suficientemente
grandes (tamanho medido em blocos) para acomodar um registro inteiro. Isto permite
leituras independentes da informação armazenada, fazendo do RAID 4 um array
perfeitamente ajustado para ambientes transacionais que requerem muitas leituras pequenas
e simultâneas.
– RAID-2: usados raramente, e em algum momento ficaram obsoletos pelas novas
tecnologias de disco. Similar ao RAID 4, mas armazena informação ECC (Error
Correctiong Code) no lugar da paridade Possibilidade de uma pequena proteção
adicional, visto que todas as unidades de disco mais novas incorporaram ECC
internamente. RAID 2 origina uma maior consistência dos dados se houver queda de
energia durante a escrita Nobreaks podem oferecer os mesmos benefícios.
– RAID 3: similar ao RAID 4, exceto por usar o menor tamanho possível para o stripe Como resultado, qualquer pedido de leitura invocará todos os discos, tornando as
requisições de sobreposição de I/O difíceis ou impossíveis Para evitar o atraso em razão
da latência rotacional, RAID 3 exige que todos os eixos das unidades de disco estejam
sincronizados. A maioria das unidades de disco mais recentes não possuem a opção de
sincronização do eixo.
http://pt.wikipedia.org/wiki/RAID
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Dispositivos de Armazenamento - Arranjos
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RAID – III
– RAID-5: frequentemente usado e funciona similarmente ao RAID 4, mas supera alguns
dos problemas mais comuns sofridos por esse tipo Informações sobre paridade para os
dados do array são distribuídas ao longo de todos os discos do array , em vez de serem
armazenadas num disco dedicado, oferecendo assim mais performance que o RAID 4, e,
simultaneamente, tolerância a falhas.
– RAID 0+1: combinação dos níveis 0 (Striping) e 1 (Mirroring), onde os dados são
divididos entre os discos para melhorar o rendimento, mas também utilizam outros discos
para duplicar as informações Possível utilizar o bom rendimento do nível 0 com a
redundância do nível 1 É necessário entretanto pelo menos 4 discos para montar um
RAID desse tipo. Tais características fazem do RAID 0 + 1 o mais rápido e seguro, porém
o mais caro de ser implantado.
– RAID 50: arranjo híbrido que usa as técnicas de RAID com paridade em conjunção com a
segmentação de dados Um arranjo RAID-50 é essencialmente um arranjo com as
informações segmentadas através de dois ou mais arranjos RAID-5.
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http://pt.wikipedia.org/wiki/RAID
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Novos Padrões de Interfaceamento
A aproximadamente duas décadas os únicos meios de E/S usados no PC eram as
portas paralela e serial a exceção dos dispositivos Plug-and-Play disponíveis a partir
do Windows 95.
Velocidade: Portas Serias 115,2 Kbit/s – Portas Paralelas dependendo do tipo 500
Kbit/s Problemas com os novos dispositivos como as câmeras de vídeo.
Facilidade de Uso: Problemas em conectar dispositivos em cascata.
Recursos de Hardware: Cada porta individual usa uma interrupção PCs têm somente 16
linhas de interrupção (IRQ Lines) Muitas são utilizadas pelo sistema Normalmente
somente 5 linhas livres para todos os dispositivos adicionais.
Número Limitado de Portas: Normalmente os PCs têm 2 portas seriais e uma paralela Outras podem ser usadas mas utilizando novas IRQs.
Aparecimento de novos padrões seriais de interfaceamento Conexão rápida,
imediatamente reconhecida pelo PC.
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Novos Padrões
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USB – Universal Serial Bus
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Desenvolvido em conjunto pela Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Northern
Telecom, etc. 25 no total suportaram o padrão.
Oferece um novo barramento e conector padronizado para conexão serial de qualquer
dispositivo de E/S através de uma porta Início do desenvolvimento em setembro de 1995
como um Open Host Controller Interface – HCI.
Dispositivos conectados diretamente em um soquete de 4 pinos localizado no PC ou em um hub
através de um soquete retangular Tipo A Conector quadrado Tipo B localizado no periférico.
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http://www.pctechguide.com/26interface2.htm
Novos Padrões - USB
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Até 127 dispositivos podem ser conectados ao barramento em cascata ou através de um hub
(7 a cada hub).
Juntamente com os sinais é fornecido ao dispositivo conectado um sinal de potência de
5 V/0,5 A que pode alimentar pequenos dispositivos Para grandes dispositivos um hub
externo pode ser usado para fornecer a potência ou o próprio dispositivo pode ter um
alimentador externo.
Possibilidade de se reservar permanentemente uma parte da banda passante para um periférico
em particular.
Velocidades de até 12 Mbit/s Expansão das limitações de velocidade das UARTs Tão
rápido como as redes Ethernet ou Token Ring Suporte a periféricos como CD-ROM externo,
discos rígidos externos, etc.
Limitado a uma distância de 5 metros entre periféricos (cabo).
Projetado para ser user-friendly sendo verdadeiramente plug-and-play Eliminação da
necessidade de instalação de cartões de expansão para conectar periféricos Não é necessário
definir IRQs, canais de DMA ou endereços de E/S.
Periféricos podem ser conectados e desconectados ao barramento com o PC funcionando Característica implementada pelo controlador USB presente na placa mãe Software presente
no Sistema Operacional gerencia o controlador USB.
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Novos Padrões
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USB 2.0
Sistemas Micro Computadorizados
Nova geração do padrão USB desenvolvida principalmente pela Compaq, HewlettPackard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC e Philips.
Aumento das performances presentes no padrão USB 1.1 (30 a 40 vezes) Suporte a
periféricos que exigem grande banda passante Risco do padrão ser suplantado pelo
IEEE 1394 desaparece.
Compatível com o padrão USB 1.1 Periféricos antigos devem funcionar sem
problemas no novo padrão mas com as performances do antigo padrão.
Possibilidade de se atingir velocidades de 360/480 Mbit/s
Demonstrações experimentais têm proporcionado taxas de transferência de até 4.8
Gbps, ou seja, dez vezes mais rápido do que o USB 2.0.; a essa taxa, um HD-DVD é
transferido para um computador em pouco mais do que um minuto.
Utilização de fibras ópticas, em lugar de cabos condutores e compatível com USB 1.0
e USB 2.0
Provavelmente terá melhor capacidade para prover energia; o anúncio das
especificações está previsto para 2008, e em 2009 devem ser lançados os primeiros
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dispositivos com essa tecnologia.
Novos Padrões
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USB 3.0
Coordenado por um grupo de empresas HP, Microsoft, NEC, NXP,
Texas Instruments, e Intel e sob a liderança da Intel.
Demonstrações experimentais têm proporcionado taxas de transferência
de até 4.8 Gbps, ou seja, dez vezes mais rápido do que o USB 2.0. Um HD-DVD pode ser transferido para um computador em pouco mais
do que um minuto.
Utilização de fibras ópticas, em lugar de cabos condutores e compatível
com USB 1.0 e USB 2.0.
Provavelmente terá melhor capacidade para prover energia
Versão final das especificações devem estar terminadas até o final da
primeira metade de 2008 e periféricos devem começar a ser lançados
em massa com a tecnologia em 2009 ou 2010.
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Novos Padrões
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IEEE 1394 - FireWire
Padrão de barramento de alta velocidade desenvolvido pelo Apple Computer, Texas
Instruments e Sony e suportado entre outras companhias pela Microsoft e pela Adaptec
especialista na tecnologia SCSI Apple recebe a título de royalty US$ 1,00 por porta presente
em qualquer dispositivo.
Pode ser encarado como um suplemento a tecnologia USB pois os dois tipos de barramento
podem existir no PC Na realidade com o USB 1.1 periféricos mais rápidos utilizavam o
FireWire e os mais lentos o USB.
Similar a USB em alguns aspectos mas mais rápida (USB 1.1) Dispositivos podem ser
conectados ao barramento com o PC ligado.
Existência na interface de dois barramentos conectados através de um bridge simples:
– Barramento Interno ao PC (Backplane): suporta taxas de transferência de 12,5, 25 ou 50
Mbit/s;
– Barramento que conecta os dispositivos externos: interface ponto-a-ponto entre os
dispositivos e o PC através de um cabo com velocidades de 100, 200 e 400 Mbit/s
Especificação 1394b adota uma nova especificação para a codificação e transferência de dados
que permite velocidades de 800 Mbit/s e 1.6 Gbit/s Possibilidade de conexão de câmeras
digitais, filmadoras digitais, cartões de TV a cabo, etc.
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Novos Padrões – IEEE 1394
Conectores do cabo IEEE 1394 construídos
com os contatos elétricos dentro dos
conectores do cabo Cabo derivado dos
conectores do GameBoy da Nintendo Não são necessários terminadores ou
identificadores para os dispositivos (SCSI).
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IEEE 1394 utiliza um cabo (blindado) com
6 condutores Dois pares de cabos
(blindados) para o transporte dos sinais e
um par para o transporte da potência Cabos podem ter até 4,5 metros de
comprimento.
Cabos de potência especificados para
trabalhar com tensões de 8 a 40 Vdc e até
1,5 A para alimentar quando necessários os
dispositivos conectados ao barramento.
http://www.pctechguide.com/26interface2.htm
Estudos sendo realizados para permitir
cabos mais longos com maiores velocidades
sem a utilização de repetidores.
http://www.pctechguide.com/26interface2.htm
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Padrões de Interfaceamento – Barramento PCI
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Operação do Barramento PCI
Modo Multiplexado: linhas de endereço e dados utilizadas alternativamente Inicialmente
um endereço é enviado seguido por uma operação de escrita/leitura de dados Necessidade de
dois/três ciclos de clock para uma transferência.
Barramento de dados de 32 bits /velocidade de 33 MHz Taxa máxima de transferência de
escrita de dados de 66 MB/s (endereço e escrita – dois ciclos) e Taxa máxima de transferência
de leitura de 44 MB/s (endereço, escrita e leitura – três ciclos).
Modo Burst: um endereço é enviado seguido por um dado endereçado implicitamente Transferência de dados posicionados seqüencialmente na memória é favorecida 32 bits/33
MHz = 133MB/s e 64 bits/33 MHz = 266 MB/s.
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Arquitetura do Barramento PCI