Hardware Novas Tecnologias

Hardware Novas Tecnologias

(Parte 1 de 6)

Hardware, novas tecnologias 3º ed. – ©2001 Carlos E. Morimoto http://www.guiadohardware.net

Prefácio

O Mundo da Informática está em constante evolução. Neste mundo mutável, não é fácil manter-se atualizado. Praticamente a cada dia surgem novos processadores, novas placas de vídeo, novos chipsets, novos padrões e novos periféricos, muitas vezes incompatíveis com os padrões anteriores.

O objetivo deste livro é servir como um guia para toda a evolução tecnológica que temos visto nos micros PC. Mesmo que você seja apenas um iniciante, não se preocupe, pois tomei o cuidado de incluir dois capítulos introdutórios, explicando os princípios básicos de funcionamento de um PC e também sobre como a tecnologia evoluiu das válvulas da década de 40 até os microprocessadores que temos atualmente.

Depois destes capítulos iniciais, prepare-se para ler informações sobre a maioria dos novos componentes, incluindo processadores, placas mãe, memórias, discos rígidos, placas de vídeo e monitores. Você encontrará informações sobre todos os processadores usados em micros PC, do 8088 aos processadores Quânticos, incluindo os novos processadores, como o Athlon Palomino, Pentium 4 Northwood e futuros lançamentos como o Athlon Barton e o Sledgehammer. Você encontrará também informações sobre novas tecnologias, como os Slots AGP Pro, Fireware, Serial ATA, memórias Rambus, DDR-SDRAM, novos chipsets, monitores LCD, tecnologias de acesso rápido à Internet etc.

Você encontrará também um dicionário com descrições dos termos técnicos mais comuns, a quem você poderá recorrer sempre que tiver dúvidas.

Seja você um técnico, ou apenas um usuário querendo manter-se por dentro das novas tecnologias, este livro lhe será muito útil.

Hardware, novas tecnologias 3º ed. – ©2001 Carlos E. Morimoto http://www.guiadohardware.net Direitos Autorais

Este e-book foi escrito por Carlos E. Morimoto morimoto@guiadohardware.net e é vendido através do Guia do Hardware, no endereço http://www.guiadohardware.net

Apesar de estar em formato digital, este livro não é de livre distribuição; é vendido por um preço simbólico de 5 reais por cópia através do próprio autor.

Esta é uma edição especial e exclusiva para a Editora Magister, um brinde que é parte integrante da sua revista favorita

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Prefácio2
Direitos Autorais3
Conheça o Guia do Hardware.net4
Introdução: Como tudo funciona18
Como funciona o sistema binário?18
Como tudo funciona19
Arquiteturas2
Os Componentes23
Desktops, Notebooks, Handhelds e Palmtops25
Escolhendo a melhor configuração27
Escolhendo a placa mãe27
Escolhendo os outros periféricos28
Memória RAM29
Processador29
Disco Rígido30
Placa de Vídeo30
Modem30
Placa de Som31
Upgrades e atualizações31
O melhor custo-beneficio32
Benchmarks, medindo sem erros35
Linguagens de programação36
Colocando a mão na massa37
Assembly37
Fortran38
Pascal38
Cobol38
C39
C++39
Visual Basic39
Delphi39
Capítulo 1:40
Como tudo começou40
Como são fabricados os processadores43

Índice geral 5

Os transístores4
A década de 8053
Capítulo 2:57
A evolução dos processadores57
Do 8086 ao Pentium57
808858
28658
38659
386SX60
48661
Pentium62
Clock e Overclock62
AMD K563
Pentium MMX64
AMD K665
AMD K6-265
AMD K6-36
Cyrix 6x86MX6
Cyrix 6x86MII67
Pentium Pro67
Pentium I68
Capítulo 3:69
Os Processadores Atuais69
O problema dos encaixes70
Soquete 770
Slot 172
Soquete 37073
Slot A e Soquete A74
Soquete 428 e Soquete 47875
Os processadores76
Pentium I7
As instruções SSE7
As versões: Katmai x Coppermine; 100 x 133 MHz79
FC-PGA?80
Entendendo as variações do Pentium I81
O número de Identificação82
Pentium I Xeon83

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Celeron Coppermine (Celeron I)84
O Celeron é na verdade um Pentium I castrado?85
Cyrix/Via C386
AMD Athlon (K7)87
Arquitetura8
Como tudo funciona89
Decodificador de instruções91
Coprocessador Aritmético92
O Barramento EV694
K7 x K7595
Cache L296
Athlon Thunderbird96
AMD Duron97
Transmeta Crusoé9
Conceito9
Code Morphing Software100
Consumo elétrico102
As primeiras versões103
As novas versões104
Pentium 4105
A Arquitetura106
Hyper Pipelined Technology106
Execution trace cache107
Bus de 400 MHz108
Rapid Execution Engine109
SSE2110
Acesso à Memória110
Instalação do Processador1
Desempenho112
Processadores para Notebooks113
Intel113
AMD114
Resumo: A evolução dos processadores115
Intel115
AMD116
Cyrix117
Capítulo 4:118

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Os novos lançamentos118
As novidades118
Os novos Modelos120
Spitfire x Morgan120
Thunderbird x Palomino121
Coppermine x Tualatin122
Willamette x Northwood123
Preços125
Capítulo 5:128
O Futuro128
Chegamos ao fim da era dos transístores?128
A promessa dos Processadores Quânticos130
O porquê dos processadores Quânticos130
A idéia130
Aplicações131
Como funcionam132
Novas esperanças133
Nanotubos?134
Os computadores do futuro134
Supercomputadores Populares?137
Dúvidas sobre o futuro dos processadores139
Capítulo 6:142
Memória RAM: evolução e novas tecnologias142
Preço x quantidade143
Como funciona144
Acesso a dados144
Formato145
Módulos DIP145
Módulos SIMM de 30 vias146
Módulo SIMM de 72 vias147
Módulo DIMM de 168 vias147
Bancos de Memória148
Tecnologias utilizadas149
Memórias Regulares149
Memórias FPM (Fast Page Mode)150
Memórias EDO (Extended Data Output)150
Memórias BEDO (Burst Extended Data Output RAM)151

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Memórias SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)152
Memórias PC-100153
Memórias PC-133153
Identificando módulos de memória154
Novas Tecnologias154
Memórias DDR X Memórias Rambus156
Como funcionam as memórias DDR157
A necessidade de memórias DDR158
Como funcionam as memórias Rambus158
Memórias VC-SDRAM159
ECC e Paridade160
Capítulo 7:162
Discos Rígidos162
Como funciona um Disco Rígido162
A placa controladora164
Diâmetro dos discos165
Materiais utilizados165
Trilhas, Setores e Cilindros166
Zoned Bit Recording (ZBR)167
Densidade167
Como os Dados são Gravados e Lidos168
Formatação169
O que é um Sistema de Arquivos?170
Compactação de Arquivos171
Interfaces de Disco173
Mais portas IDE175
RAID em HDs IDE176
RAID 0 (Striping):176
RAID 1 (Mirroring):177
RAID 10 (Mirror/Strip):177
Configuração:177
Interfaces SCSI178
RAID com HDs SCSI179
RAID 0 (Striping)180
RAID 1 (Mirroring)181
RAID 2181
RAID 3181

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RAID 4181
RAID 5182
RAID 6182
RAID 10182
RAID 53 (ou 5+3)182
O Gigabyte de 1 Bilhão de Bytes183
Detecção e Correção de Erros183
Desempenho184
Tempo de Busca (Seek Time)185
Tempo de Latência (Latency Time)185
Tempo de Acesso (Access Time)185
Head Switch Time186
Taxa de Transferência Interna (Internal Transfer Rate)186
Cache (Buffer)186
Densidade187
Velocidade da Interface188
Marca e modelo x Capacidade188
Pio 4 x UDMA 3 x UDMA 6 x UDMA 100189
Drives de Disquetes192
Capítulo 8:194
Placa Mãe: modelos e recursos194
Formatos194
Fonte de alimentação194
Variações do ATX195
Componentes da Placa Mãe196
Chipset197
BIOS197
Cache L2198
Encaixes para os módulos de memória199
Interfaces de Disco199
Portas Paralelas e Seriais200
Conector do teclado201
Jumpers201
Conectores para o painel do gabinete201
Monitoramento de funções202
Barramentos203
ISA203

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ISA de 16 bits204
MCA204
EISA205
VLB205
PCI206
Bus Mastering207
Plug-and-Play208
Problemas com o Plug-and-Play208
AGP209
AGP Pro211
USB212
Topologia212
Desempenho213
PCMCIA213
Slots AMR214
IEEE 1394 (Fireware)215
Serial ATA216
Afinal, quando teremos um padrão?216
Pedido de interrupção (IRQ)217
Conseguindo mais IRQs2
PCI IRQ Activated By224
DMA (Acesso Direto à Memória)225
Placas com componentes onboard225
Entendendo os nomes código226
O processador227
O Chipset229
Recursos adicionais230
Fornecimento de energia232
Problemas com fontes de alimentação234
No-Breaks e Estabilizadores235
Estabilizadores236
Fio-terra236
No-Breaks236
Autonomia237
Gabinetes238
Links de fabricantes238
Capítulo 9:240

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Placas de vídeo e monitores240
Memória de vídeo241
Aceleração de Vídeo243
Monitores243
Monitores LCD245
As vantagens246
As desvantagens246
Como funciona o LCD247
Monitores Touch Screen249
Usando dois monitores249
Vídeo primário e secundário251
Limitações251
Interferência252
Capítulo 10:253
Placas de vídeo 3D de alto desempenho253
Nvidia GeForce 256253
Nvidia GeForce 256 DDR255
NVIDIA GeForce 2 GTS255
Desempenho:256
GeForce 2 MX256
GeForce 2 Ultra257
Voodoo 4 e Voodoo 5257
ATI Radeon259
Matrox G450260
Overclock na placa de vídeo261
Placas 3D para quem não tem slot AGP262
Capítulo 1:264
Chipsets264
Chipsets para placas soquete 7266
Soquete 7266
Intel 430FX (Triton)267
Intel 430HX (Triton 2)268
Intel 430VX (Triton I)268
Intel 430TX (Triton IV)269
Ali Aladdin IV (TX-Pro)270
Via VX-Pro+270
Via Apollo VPX/97271

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SiS 5591271
Chipsets para placas mãe Super 7271
Ali Aladdin V271
Via Apollo Mobile VP3 (MVP3)272
SiS 530273
Via MVP4273
Chipsets para placas slot 1 e soquete 370274
Espectro Cacheável274
i440FX (Natoma)275
i440LX275
i440EX276
i440BX276
Via Apollo Pro278
i440GX278
i450NX279
i440ZX279
Chipsets Atuais279
Chipsets para processadores Intel280
i810 (Whitney) e i810E280
Chips281
Variações282
i820 (Camino)282
i820 x memórias SDRAM283
O recall284
Via Apollo Pro 133 e 133A284
Desempenho285
Slots ISA?286
BX-133 ??286
Intel i815 (Solano)287
i840287
Chipsets para o AMD Athlon288
AMD 750 (Irongate)288
Via Apollo KX133288
AMD 760289
AMD 770290
Capítulo 12:291
Modems e acesso rápido291

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Como funcionam os Modems de 56K291
Como funciona o ADSL?292
Conheças as limitações do Speedy293
Conexão Instável293
Portas bloqueadas294
Clonagem de endereços IP295
Compartilhamento da conexão295
Speedy sem provedor?296
ISDN297
Mais opções de acesso rápido297
Acesso via satélite298
Capítulo 13:300
Dicionário de termos técnicos300
- # -300
- A -301
- B -307
- C -314
- D -322
- E -329
- F -332
- G -336
- H -338
- I -341
- J -344
- K -345
- L -346
- M -349
- N -356
- O -358
- P -360
- Q -365
- R -367
- S -370
- T -377
- U -381
- X -386
- W -387

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- Y -391
- Z -391

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Introdução: Como tudo funciona

Para um leigo, um computador pode até parecer uma máquina misteriosa, uma “caixa preta” onde de alguma forma mística são guardadas e processadas informações. Mas, de misterioso os computadores não têm nada. Tudo funciona de maneira ordenada, e até certo ponto simples.

Hoje em dia, quase todo mundo com condições para pagar um curso, ou ter um PC em casa, aprende muito rápido como usar o Windows ou mesmo o Linux, acessar a Internet, ou seja, usar o micro. Mas, dentre todos estes usuários, poucos, muito poucos realmente entendem como a máquina funciona. O que muda entre um processador Pentium ou um Athlon por exemplo? Por que um PC com pouca memória RAM fica lento? Como funciona um disco rígido, e como é possível armazenar uma quantidade tão grande de dados num dispositivo tão pequeno? O que fazem as placas de vídeo 3D e em que tarefas elas são necessárias? Qual é a diferença entre uma placa de som “genérica” e outra que custa mais de 100 dólares? Por que alguns modems são tão ruins? Como um PC funciona??

O objetivo deste capítulo introdutório é lhe dar uma visão geral sobre os componentes que formam um computador atual e como tudo funciona. Você encontrará também várias dicas de compra, explicações sobre termos e convenções usadas, etc. O objetivo é servir como “o caminho das pedras” para quem está começando a estudar hardware, e precisa de um empurrãozinho inicial para poder estudar tópicos mais avançados.

Mais para a frente, você conhecerá mais a fundo cada componente, aprenderá a montar e configurar micros padrão PC e a solucionar problemas de funcionamento, estando pronto para resolver seus próprios problemas, ajudar amigos, ou mesmo trabalhar na área de manutenção.

Como funciona o sistema binário?

Existem duas maneiras de representar uma informação: analógicamente ou digitalmente. Uma música de um grupo qualquer por exemplo é gravada numa fita K-7 de forma analógica, codificada na forma de uma grande onda de sinais magnéticos, que pode assumir um número ilimitado de freqüências. Um som grave seria representado por um ponto mais baixo da onda, enquanto um ponto mais alto representaria um som agudo. O problema com esta representação, é que qualquer interferência causa distorções no som. Se os computadores trabalhassem com dados analógicos, certamente seriam muito passíveis de erros, pois qualquer interferência, por mínima que fosse, causaria alterações nos dados processados e consequentemente nos resultados.

O sistema digital por sua vez, permite armazenar qualquer informação na forma de uma seqüência de valores positivos e negativos, ou seja, na forma de uns e zeros. O número 181

Hardware, novas tecnologias 3º ed. – ©2001 Carlos E. Morimoto http://www.guiadohardware.net por exemplo, pode ser representado digitalmente como 10110101. Qualquer tipo de dado, seja um texto, uma imagem, um vídeo, um programa, ou qualquer outra coisa, será processado e armazenado na forma de uma grande seqüência de uns e zeros.

É justamente o uso do sistema binário que torna os computadores confiáveis, pois a possibilidade de um valor 1 ser alterado para um valor 0, o oposto, é muito pequena. Lidando com apenas dois valores diferentes, a velocidade de processamento também torna-se maior, devido à simplicidade dos cálculos.

Cada valor binário é chamado de “bit”, contração de “binary digit” ou “dígito binário”. Um conjunto de 8 bits forma um byte, e um conjunto de 1024 bytes forma um Kilobyte (ou Kbyte). O número 1024 foi escolhido pois é a potência de 2 mais próxima de 1000. Um conjunto de 1024 Kbytes forma um Megabyte (1048576 bytes) e um conjunto de 1024 Megabytes forma um Gigabyte (1073741824 bytes). Os próximos múltiplos são o Terabyte (1024 Gibabytes) e o Petabyte (1024 Terabytes)

Também usamos os termos Kbit, Megabit e Gigabit, para representar conjuntos de 1024 bits. Como um byte corresponde a 8 bits, um Megabyte corresponde a 8 Megabits e assim por diante.

1 Bit =1 ou 0 1 Byte =Um conjunto de 8 bits 1 Kbyte =1024 bytes ou 8192 bits 1 Megabyte =1024 Kbytes, 1.048.576 bytes ou 8.388.608 bits

transmite a 100 megabytes, que correspondem a 800 megabits

Quando vamos abreviar, também existe diferença. Quando estamos falando de Kbytes ou Megabytes, abreviamos respectivamente como KB e MB, sempre com o “B” maiúsculo. Quando estamos falando de Kbits ou Megabits abreviamos da mesma forma, porém usando o “B” minúsculo, “Kb”, “Mb” e assim por diante. Parece irrelevante, mas esta é uma fonte de muitas confusões. Sempre que nos referimos à velocidade de uma rede de computadores, por exemplo, não a medimos em bytes por segundo, e sim em bits por segundo: 10 megabits, 100 megabits e assim por diante. Escrever “100 MB” neste caso, daria a entender que a rede

Como tudo funciona

A arquitetura básica de qualquer computador completo, seja um PC, um Macintosh ou mesmo um computador de grande porte, é formada por apenas 5 componentes básicos: processador, memória RAM, disco rígido, dispositivos de entrada e saída e softwares.

O processador é o cérebro do sistema, encarregado de processar todas as informações. Porém, apesar de toda sua sofisticação, o processador não pode fazer nada sozinho. Para termos um computador funcional, precisamos de mais alguns componentes de apoio: memória, unidades de disco, dispositivos de entrada e saída e finalmente, os programas a serem executados.

A memória principal, ou memória RAM, é usada pelo processador para armazenar os dados que estão sendo processados, funcionando como uma espécie de mesa de trabalho. A quantidade de memória RAM disponível, determina quais atividades o processador poderá

Hardware, novas tecnologias 3º ed. – ©2001 Carlos E. Morimoto http://www.guiadohardware.net executar. Um engenheiro não pode desenhar a planta de um edifício sobre uma carteira de escola. Caso a quantidade de memória RAM disponível seja insuficiente, o computador não será capaz de rodar aplicativos mais complexos. O IBM PC original, lançado em 1981, por exemplo, possuía apenas 64 Kbytes de memória e por isso era capaz de executar apenas programas muito simples, baseados em texto. Um PC atual possui bem mais memória: 64 MB, 128 MB ou mais, por isso é capaz de executar programas complexos.

A memória RAM é capaz de responder às solicitações do processador numa velocidade muito alta. Seria perfeita se não fossem dois problemas: o alto preço e o fato de ser volátil, ou seja, de perder todos os dados gravados quando desligamos o micro.

Já que a memória RAM serve apenas como um rascunho, usamos um outro tipo de memória para guardar arquivos e programas: a memória de massa. O principal dispositivo de memória de massa é o disco rígido, onde ficam guardados programas e dados enquanto não estão em uso ou quando o micro é desligado. Disquetes e CD-ROMs também são ilustres representantes desta categoria de memória.

Para compreender a diferença entra a memória RAM e a memória de massa, você pode imaginar uma lousa e uma estante cheia de livros com vários problemas a serem resolvidos. Depois de ler nos livros (memória de massa) os problemas a serem resolvidos, o processador usaria a lousa (a memória RAM) para resolvê-los. Assim que um problema é resolvido, o resultado é anotado no livro, e a lousa é apagada para que um novo problema possa ser resolvido. Ambos os dispositivos são igualmente necessários.

Os sistemas operacionais atuais, incluindo claro a família Windows, permitem ao processador usar o disco rígido para gravar dados caso a memória RAM se esgote, recurso chamado de memória virtual. Utilizando este recurso, mesmo que a memória RAM esteja completamente ocupada, o programa será executado, porém muito lentamente, devido à lentidão do disco rígido.

Para permitir a comunicação entre o processador e os demais componentes do micro, assim como entre o micro e o usuário, temos os dispositivos de I/O “input/output” ou “entrada e saída”. Estes são os olhos, ouvidos e boca do processador, por onde ele recebe e transmite informações. Existem duas categorias de dispositivos de entrada e saída:

A primeira é composta pelos dispositivos destinados a fazer a comunicação entre o usuário e o micro. Nesta categoria podemos enquadrar o teclado, mouse, microfone, etc. (para a entrada de dados), o monitor, impressoras, caixas de som, etc. (para a saída de dados).

A segunda categoria é destinada a permitir a comunicação entre o processador e os demais componentes internos do micro, como a memória RAM e o disco rígido. Os dispositivos que fazem parte desta categoria estão dispostos basicamente na placa mãe, e incluem controladores de discos, controladores de memória, etc.

Como toda máquina, um computador, por mais avançado que seja, é burro; pois não é capaz de raciocinar ou fazer nada sozinho. Ele precisa ser orientado a cada passo. É justamente aí que entram os programas, ou softwares, que orientam o funcionamento dos componentes físicos do micro, fazendo com que eles executem as mais variadas tarefas, de jogos à cálculos científicos.

Os programas instalados, determinam o que o micro “saberá” fazer. Se você quer ser um engenheiro, primeiro precisará ir a faculdade e aprender a profissão. Com um micro não é tão diferente assim, porém o “aprendizado” é não é feito através de uma faculdade, mas sim através da instalação de um programa de engenharia, como o AutoCAD. Se você quer que o

Hardware, novas tecnologias 3º ed. – ©2001 Carlos E. Morimoto http://www.guiadohardware.net seu micro seja capaz de desenhar, basta “ensiná-lo” através da instalação um programa de desenho, como o Corel Draw! e assim por diante.

Toda a parte física do micro: processadores, memória, discos rígidos, monitores, enfim, tudo que se pode tocar, é chamada de hardware, enquanto os programas e arquivos armazenados são chamados de software.

Existem dois tipos de programas, chamados de software de alto nível,e software de baixo nível. Estas designações não indicam o grau de sofisticação dos programas, mas sim com o seu envolvimento com o Hardware.

O processador não é capaz de entender nada além de linguagem de máquina, instruções relativamente simples, que ordenam a ele que execute operações matemáticas como soma e multiplicação, além de algumas outras tarefas, como leitura e escrita de dados, comparação, etc. Como é extremamente difícil e trabalhoso fazer com que o processador execute qualquer coisa escrevendo programas diretamente em linguagem de máquina, usamos pequenos programas, como o BIOS e os drivers de dispositivos do Windows para executar as tarefas mais básicas, funcionando como intermediários, ou intérpretes, entre os demais programas e o hardware. Estes programas são chamados de software de baixo nível. Todos os demais aplicativos, como processadores de texto, planilhas, jogos, etc. rodam sobre estes programas residentes, não precisando acessar diretamente ao hardware, sendo por isso chamados de softwares de alto nível.

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