Fundamentos da Arquitetura de Computadores e Hardware

Componentes Essenciais e Inicialização

BIOS, CMOS e SETUP

A BIOS (Basic Input/Output System) é o que permite que o computador inicie, controle o teclado, disquete e autorize a passagem do controle para o sistema operacional.

A CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) é uma pequena memória RAM que armazena a configuração do sistema.

O SETUP é um programa muito importante registrado no chip da BIOS, utilizado para alterar modos de transmissão, reconhecimento de dispositivos e configurações não-PC.

Fornecimento de Energia

O Fornecimento de Energia é a tensão DC fornecida a cada um dos elementos do computador e a potência que ele necessita. As tensões de alimentação típicas dos computadores pessoais são: +5V, -5V, +12V e -12V.

Inicialização e POST

O processo de Inicialização ocorre desde o momento em que se pressiona o interruptor de alimentação até o carregamento do sistema operacional. O computador executa uma série de tarefas para verificar o bom funcionamento do hardware instalado.

Essa triagem inicial é chamada POST (Power-On Self-Test) e é um teste para verificar se o hardware está funcional. Essa verificação é realizada por programas contidos na BIOS.

Memória e Processamento

Memória Cache

A Memória Cache é muito mais rápida que a memória principal do computador. O processador a utiliza para armazenar dados que podem ser usados em operações subsequentes, sem ter que acessar a RAM, reduzindo o tempo de espera.

A Cache é uma quantidade relativamente pequena de memória SRAM de alta velocidade que reside na CPU ou perto da placa-mãe.

Memória Principal

A Memória Principal armazena os programas em execução e os dados tratados durante a execução atual. É composta por dois tipos de memória:

• RAM (Random Access Memory): Memória de leitura/escrita, onde os dados podem ser lidos e alterados, se necessário.
• ROM (Read-Only Memory) ou EPROM: Essa memória é também conhecida por armazenar a BIOS.

Unidade de Processamento Central (CPU)

A Unidade de Processamento Central (CPU) realiza diferentes tipos de operações lógicas e aritméticas em alta velocidade.

Componentes da CPU

• ALU (Unidade Lógica e Aritmética): Realiza a maioria das operações do conjunto de instruções do computador, operando a partir da memória principal. Os resultados podem ser armazenados temporariamente em registros da própria unidade.
• UC (Unidade de Controle): É responsável por ler as instruções do código armazenado na memória principal e gerar os sinais de controle necessários.

Comunicação e Barramentos

Dispositivos de Entrada e Saída (I/O)

Os Dispositivos de Entrada permitem a introdução de dados para o computador processar (ex: teclado, mouse, scanner, dispositivos de voz).

As Unidades de Entrada e Saída (I/O) são as unidades de comunicação do sistema com o exterior, permitindo a inserção e extração de informações. Geralmente são compostas por registros e barramentos, operados por controle e indicações, que armazenam as informações fornecidas ou removidas do barramento de dados.

Barramentos (Buses)

Os barramentos são conjuntos de linhas que permitem a circulação de informações dentro do computador:

• Barramento de Endereços (Address Bus): São as linhas que determinam o emissor e o receptor, indicando onde a informação deve ser recebida pelo computador.
• Barramento de Dados (Data Bus): O conjunto de linhas através das quais a informação circula.
• Barramento de Controle (Control Bus): Transporta os sinais de sincronismo (como o avanço do relógio) e os sinais que indicam se a operação é de leitura ou escrita.

Conceitos Avançados e Periféricos

Interrupções (Cortes)

As Interrupções podem ser de dois tipos:

• Software: Resultam da execução de outra interrupção (não são causadas por problemas de hardware).
• Hardware: Produzidas diretamente pelo hardware, geralmente por dispositivos do computador.

Chipset

O Chipset é responsável pelo controle de funções específicas do computador. É dividido em:

• Chipset Ponte Norte (Northbridge): Controla os gráficos e a memória RAM.
• Chipset Ponte Sul (Southbridge): Controla o armazenamento, portas e slots de expansão.

Firewire (IEEE 1394)

Firewire (IEEE 1394) é um barramento serial de alta velocidade para conectar periféricos a um computador. Essa interface permite a comunicação entre até 63 dispositivos.