Processamento de Dados
Informática – Receita Federal
Prof. André Cardia
email: [email protected]
Processamento de Dados
Organização Lógica de um
Computador
• Componentes Básicos:
– Placa Principal: Chamada de Placa-mãe. Ela será a base para
todos os outros componentes;
– Memória Principal: É a memória RAM. Usada para armazenar
dados a serem processados. A memória ROM também é uma
memória principal pois possui o programa responsável pela
inicialização da máquina: BIOS
– O Processador: CPU. Ele busca e executa os dados a serem
processados;
– Dispositivos de Entrada e Saída (E/S): É através deles que
poderemos controlar o PC, inserindo dados e/ou obtendo
resultado de algum processamento.
1
Barramento Local
•
O Barramento Local é dividido em três “sub-barramentos”:
– Barramento de Dados: Serve para enviar ou receber dados
memória e periféricos;
– Barramento de Endereço: Serve para identificar qual interface
quer transmitir ou receber dados e endereçamento de memória;
– Barramento de Controle: Serve para controlar o tráfego de dados
no barramento de dados.
BARRAMENTO DE DADOS
BARRAMENTO DE ENDEREÇOS
Processador
CPU (Central Processing Unit)
• Também conhecido como
Unidade Central de
Processamento (UCP), ou
simplesmente Processador
• Um processador é dividido em
duas partes principais: ULA e
UC
– ULA – Unidade Lógica e
Aritmética
BARRAMENTO DE CONTROLE
– UC – Unidade de Controle
Processador
CPU (Central Processing Unit)
Processador
CPU (Central Processing Unit)
• Além da ULA e da UC, um procesador também
é formado pelos seguintes componentes:
– CLOCK - gera pulsos elétricos síncronos em um
determinado intervalo de tempo (sinal de clock). A
quantidade de vezes que este pulso se repete em um
segundo define a freqüência de clock.
– REGISTRADORES - dispositivos de alta velocidade,
localizados fisicamente na UCP, para
armazenamento temporário de dados
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Processador
CPU (Central Processing Unit)
Processador Intel Core 2 Duo
• Pipeline
CORE 0
• Técnica incorporada a partir do 80486 que divide o
processamento em vários estágios.
CORE 1
• Objetivo: Evitar que unidades internas do processador
fiquem ociosas
• Analogia: Uma linha de produção de um automóvel!
» As unidades de execução são divididos em vários
estágios. Quando uma instrução termina de ser
processada, outra já está sendo processada em outras
unidades internas do processador.
Smart Cache
até 4 MB
• Processadores pipeline têm múltiplas instruções executando
ao mesmo tempo, mas em diferentes estágios no
processador
Procesador
Sistema de Refrigeração
• Cooler:
Teste!
•
A principal diferença entre dois
processadores, um deles equipado com
memória cache e o outro não, consiste
na
(A)capacidade de armazenamento na memória
RAM.
(B)velocidade final de processamento.
(C)velocidade de acesso à memória RAM.
(D)velocidade de acesso ao disco rígido.
(E)capacidade de solução de operações
matemáticas.
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Memórias
• As memórias são Classificadas em três
categorias:
– Memória Principal:
• RAM – Random Access Memory (volátil);
• ROM – Read Only Memory (não-volátil);
– Memória Secundária (não-volátil).
• Armazena os dados de forma permanente:
• Exemplos: Disco Rígido, Disquete, Pen-Drive, etc…
– Memória Intermediária:
• Memória Cache (volátil). Melhora o tempo de acesso a
dados e instruções melhorando o desempenho do
processador.
Observação sobre Encapsulamento de
pentes de memória RAM
Tipos de memórias
• No sentido eletrônico existem dois tipos de memórias:
– SRAM (RAM Estática) – Memória Cache. São construídos com
circuitos bi-estáveis do tipo Flip-Flops. São mais rápidas e
mais caras!
– DRAM (RAM Dinâmica) – Extremamente lentas e devido ao
método capacitivo necessitam de regravações periódicas
(Refresh)
• Categorias de memórias DRAM:
– EDO: Extended Data Out
– SDRAM: Synchronous Dynamic Random Access Memory
• DDR: Double Data Rating
• DDR 2: Double Data Rating 2
Categorias de memórias DRAM
• SIMM – Single Inline Memory Module:
– SIMM/30 vias: 1990 – (8 bits):Para Proc. 80386SX
Necessitava de 2 módulos =
(16 bits);
– SIMM/72 vias:1995 – (32 bits):Para Proc. Pentium
Necessitava de 2 módulos =
(64 bits);
• DIMM – Dual Inline Memory Module:
– DIMM/168 vias: PCs modernos (64 bits);
– DIMM/184 vias: utilizadas nas DDR DRAM (64 bits);
EDO DRAM (1994)
Extended Data Out
Saída Extendida de Dados
– Utilizada em PCs equipados
com processadores 486 e
Pentium;
– Memórias com tempo de
acesso entre 60 e 70 ns;
– Encapsulamento
SIMM/72 e DIMM/168 .
– DIMM/240 vias: utilizada nas DDR2 DRAM (64);
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Subcategorias de memórias
SDRAM (DDR)
Categorias de memórias DRAM
• DDR SDRAM (2000)
(Double Data Rate – Taxa de Dados Dupla)
• SDRAM (1997)
Syncronous DRAM
•
Substituiram as EDO RAM;
•
São conhecidas no mercado
como PC 100 e PC 133;
•
São mais lentas que as DDR
SDRAM;
•
Encapsulamento DIMM/168.
Utilizadas em Pentium,
Pentium II, K6-II.
• Evolução das memórias SDRAM. Realizam o
dobro de operações por ciclo de clock, exemplo:
– SDRAM PC100 = 100 MHz x 1 = 100 MHz
– SDRAM DDR de 100 MHz (clock real):
100 MHz x 2 = 200 MHz (clock efetivo).
• Encapsulamento: DIMM/184 (Proc. Athlon).
Subcategorias de memórias
SDRAM (DDR – continuação)
• Frequência e Taxa de Transmissão das DDRs:
Tipo de Memóra
Frequência
Taxa de Transmissão
Subcategorias de memórias
SDRAM (DDR2)
•
Mais rápida que a DDR. A DDR2 é duas vezes mais rápida;
•
Velocidades iniciais de 400 e 533 MHz;
Tipo de MemórIa
Frequência
Taxa de Transmissão
DDR SDRAM PC-1600
200 MHz
1600 MBps
DDR SDRAM PC-2100
266 MHz
2100 MBps
DDR2 SDRAM PC-3200
400 MHz
3200 MBps
DDR SDRAM PC-2400
300 MHz
2400 MBps
DDR2 SDRAM PC-4300
533 MHz
4300 MBps
DDR SDRAM PC-2700
333 MHz
2700 MBps
DDR2 SDRAM PC-5300
667 MHz
5300 MBps
• DDR PC 1600 (Single Channel)
•
= 100MHz x 4 x 64bits / 8 = 3200 MBps (3.2 GBps);
= 100MHz x 2 x 64bits / 8 = 1600 MBps (1.6 GBps);
•
DDR PC 3200 (Double Channel)
= 100MHz x 4 x 128bits / 8 = 6400 MBps (6.4GBps).
• DDR PC 1600 (Double Channel)
= 100MHz x 2 x 128bits / 8 = 3200 MBps (3.2GBps).
DDR PC 3200 (Single Channel)
•
Menor consumo de energia: tensão de 1,8v;
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Memória RAM
• EDO RAM:
Memória RAM
• DDR 2:
• SDRAM:
• DDR:
Memória ROM
• ROM Read Only Memory
Memória ROM
– Tipos de memória ROM:
(memória somente de leitura)
– Tipos de memória ROM:
• PROM (Programmable Read Only Memory). Os dados
gravados na memória PROM não podem ser apagados ou
alterados;
• EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory).
Esse é um tipo de memória ROM geralmente usado para
armazenar a BIOS do computador. A tecnologia EPROM
permite a regravação de seu conteúdo através de um
gravador de EPROM
– EEPROM (Eletrical Erasable PROM) – Esta PROM
pode ser apagada e reprogramada sem o uso de
aparelhos específicos. Na verdade, basta um
programa especial para apagá-la e reprogramá-la.
Atualmente, quase todos as placas mães disponíveis
no mercado possuem EEPROMs para armazenar o
BIOS, permitindo assim o famoso “upgrade” ou
atualização de BIOS. As memórias EEPROM
encontradas nas atuais placas-mãe são chamadas
de Flash-ROM ou Flash-BIOS.
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BIOS (Firmware)
Basic Input Output System
Teste!
• Com relação aos componentes de hardware de
microcomputadores, a
• Funções:
– Tests de Incialização da Máquina
(POST – Power-on Self Test);
– BOOTSTRAP É o processo de inicialização do micro,
onde é lido primeiramente o BIOS e em seguida
carregado o sistema operacional;
– SETUP programa de configuração da máquina, e é
através dele que configuramos o tipo de disco rígido
e outras opções relacionadas à configuração de
hardware do sistema.
Teste!
• Um componente de hardware do microcomputador
classificado como periférico é
a. RAM é uma memória de armazenamento temporário, cujos dados são
utilizados pela CPU, na execução das tarefas.
b. RAM, ao contrário da memória ROM, é uma área de armazenamento
definitivo e seu conteúdo somente é alterado ou apagado através de
comandos específicos.
c. interface AGP, um dispositivo do tipo E/S, é utilizada, principalmente, para
conexão de impressoras.
d. interface AGP é o dispositivo responsável pela comunicação entre o
processador e memória cache.
e. instalação de gravadores de DVD nos computadores atuais só foi possível,
graças a tecnologia SCSI que conecta esse dispositivo.
Memória Cache
• Memória Cache – dois níveis:
– Cache Interna (L1);
a. o processador.
– Cache Externa (L2);
b. o disco rígido.
c. a placa de rede.
d. a memória RAM.
e. a impressora.
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Memória Cache
Cache Miss x Hit
Memória Secundária
•
•
•
•
•
•
•
Placa-Mãe (motherboard)
• Padrões:
Disquete;
Disco Rígido (HD);
CD-ROM, CD-R, CD-RW;
DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW;
Fita Magmética (Tape Backup);
Pen Drive;
Outros…
Placa-Mãe (motherboard)
• Detalhes:
– AT – Advanced Tecnology. Padrão utilizado
desde meados de 1992 no primeiro 80286.
Padrão obsoleto;
– ATX – Advanced Tecnoogy Extended.
Largamente usado nos PCs atuais;
– BTX - Balanced Tecnology Extended. Novo
padrão!
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Placa-Mãe
Barramento (bus)
Placa-Mãe (motherboard)
• Placas Onboard:
– Placas do tipo “tudo em um”, isto é, possuem
embutidas em si próprias todas as interfaces
que normalmente estariam em uma placa de
expansão (vídeo, som, fax/mode, teclado,
mouse, interface USB, paralela, serial, IDE e
drives de disquete, etc…
•
É um conjunto de vias que conectam diferentes partes do PC, permitindo a
comunicação entre o procesador e outras partes do micro, como placas de
expansão (placa de rede, som, vídeo, etc..) conectadas através dos slots
de expansão. A comunicação é realizada através de pulsos elétricos.
• Barramento ISA – 16 bits, 8 MHz;
• Barramento VESA Local Bus – 32 bits, 25, 33, 40, 50 MHz;
• Barramento PCI- 64 bits, 50, 60, 75, 100, 113 MHz
(acesso direto a memória RAM – BUS Mastering);
• Barrameto AGP (Vídeo) – Velocidade: 1x = 264 MB/s,
2x = 528 MB/s, 4x = 1.056 MB/s e 8x = 2.112 MB/s
• Barramento PCI Express: substituto do PCI e AGP. Utiliza
transmissão serial através de canais (“Lanes”). Podendo variar de 1
até 32 canais. Cada canal transfere 2Gbps = (250MB/s)
Placa-Mãe
Barramento (bus)
Placa-Mãe (motherboard)
• Barramento USB: Universal Serial Bus
– Hot Plug;
– Plug and Play (PnP);
– Taxa de transferência de dados:
480 Mbps;
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Teste!
• Uma placa de hardware , tal como placa
de vídeo, placa de som ou placa de rede,
por exemplo, que fica “dentro” da placamãe e não pode ser retirada é uma placa
(A) Host.
(B) Slave.
(C) Offboard.
(D) Onboard.
(E) Guest.
Chipset
• Conjunto de chips que permite ao processador executar
todos os seus processos, pois é o chipset que gera os
controles necessários para o trabalho do processador.
Chipset
Questão ESAF
•
1.
2.
3.
4.
5.
Analise as seguintes afirmações relacionadas aos conceitos básicos de
hardware e software:
Chipset é o nome dado ao conjunto de chips usado para controlar os
dispositivos de um computador.
O chip Ponte Norte (North Bridge), também chamado de MHC (Memory
Controller Hub), é conectado diretamente ao processador e possui as funções
básicas de controle de memória, barramento AGP e oferece uma interface de
dados para transferência de dados com o chip Ponte Sul.
O barramento PCMCIA (Personal Computer Memory Card International
Association), é utilizado principalmente em Notebooks e serve para conectar
dispositivos periféricos como Placas de rede, placas de som e modens.
As portas seriais são um novo padrão para conexão de periféricos externos.
Suas principais vantagens são a facilidade de uso e a possibilidade de se
conectar vários periféricos a uma única porta serial.
Indique a opção que contenha todas as afirmações verdadeiras.
a) I, II e III
d) I e III
b) II, III e IV
e) II e IV
c) I, III e IV
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Periféricos de Entrada e Saída de
Dados
Periféricos de Entrada
• Teclado: Padrão Brasileiro: ABNT2 (Ç)
– Conectores: DIN (obsoleto),
Mini-din (PS/2) e USB;
• Mouse:
– Tipos: Mecânico, Óptico-mecânico e óptico;
– Conectores: Serial (obsoleto),
Mini-din (PS/2) e USB;
– Trackball, Touchpad.
Periféricos de Entrada
Scanner
• Tipos:
– Scanner de mão:
Utilizado em caixas de supermercados para
leitura de código de barras dos produtos.
Periféricos de Saída
• Impressoras
– Matricial (impacto)
• CPS – Caracteres por segundo
• PPP – pontos por polegada (dpi)
– Jato de tinta (não-impacto)
– Scanner de Mesa:
Utilizado em aplicações gráficas e comportam
reprodução de páginas encadernadas, livros,
revista, etc.
• PPM – páginas por minuto
• PPP – pontos por polegada (dpi)
– Laser (não-impacto)
• PPM – páginas por minuto
• PPP – pontos por polegada (dpi)
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Periféricos de Saída
Monitores
•
Tipos:
– TRC - Tubo de imagem;
– LCD – Cristal Líquido;
– Plasma.
•
Padrão: SVGA
– 800x600x256
– 1024x768x256
•
Placa aceleradora de Vídeo AGP.
Atualmente encontramos placas de vídeo de altíssimo desempenho,
com até 256 MB de memória, processador exclusivo para
realização de processamento de gráficos e imagens, além de
inovações tecnológicas que tornaram estes dispositivos capazes de
reproduzir imagens com resolução acima de 1600x1280 e chegam
ate 32 milhões de cores.
Periféricos de Entrada e Saída
• Disquete;
• Pen Drive;
• Zip Drive;
• Fita DAT;
• CD-R/CD-RW;
• DVD-R/DVD-RW.
• MODEM
MODEM Modulador/Demodulador
•
Tipos:
– Modems 56Kbps (Linha discada)
• Taxa de Transmissão de dados:
56Kbps (downtream) – 48Kbps (upstream)
• Largura de Banda: 34 KHz
– Modens ADSL (Banda Larga)
(Asymmetric Digital Subscriber Line)
• Taxa de Transmissão de dados:
até 8 Mbps (downtream) – 640 Kbps (upstream)
• Largura de Banda: 1100 KHz
Teste!
• O equipamento que permite efetuar
comunicação de dados por intermédio de
uma linha telefônica é
(A) a Placa Mãe.
(B) a CPU.
(C) a ROM.
(D) o Modem.
(E) a Winchester.
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Software (Programas)
Prof. André Cardia
Email: [email protected]
• Tipos de programas:
– Softwares Básicos – são programas que gerenciam o
computador e são necessários para o correto funcionamento do
sistema computacional. Exemplo: BIOS e Sistemas
Operacionais;
– Softwares Aplicativos – são programas com aplicações
específicas que são utilizados pelo usuário: Planilha de
Cálculos, Editor de Testos, Banco de dados, Multimídia;
Site: www.andrecardia.pro.br (em construção)
MSN: [email protected]
FIM
Hardware – Aula 02
– Linguagens de programação – ferramenta usada para criar
novos programas. Sevem para desenvolver software básico ou
aplicativos. Podem ser de baixo ou alto nível (ou ambos),
exemplo: Java, C++, Assembly, Pascal, etc.
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