fundamentos e arquitetura de computadores ii parte pag - 67-98

7/29/2019 Fundamentos e Arquitetura de Computadores II Parte Pag - 67-98

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UNIDADE III

COMPONENTES DE UM COMPUTADOR

Objetivos de Aprendizagem

(VWXGDURVFRPSRQHQWHVGH(QWUDGDVH6DtGDVPDLVXWLOL]DGRV

&RPSUHHQGHUD FRPXQLFDomR HQWUHRVFRPSRQHQWHVGH(QWUDGDVH6DtGDV SRUmeio do barramento.

(QWHQGHURVPHLRVGH$UPD]HQDPHQWR6HFXQGiULRV

Plano de Estudo

A seguir, apresentam-se os tpicos que voc estudar nesta unidade: &RPSRQHQWHVGHXPFRPSXWDGRU(QWUDGDH6DtGD

%DUUDPHQWRVHVXDVIXQo}HV

,QWHUUXSo}HV

&RPSRQHQWHVGH(QWUDGDH6DtGD

(TXLSDPHQWRVGHWHOHFRPXQLFDo}HV

0HLRVGH$UPD]HQDPHQWR'LVFRV)LWDVHWF


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69FUNDAMENTOS E ARQUITETURA DE COMPUTADORES

INTRODUO

Ol, acadmico. Quando falamos em computador e sua arquitetura, no podemos deixar de

estudar os dispositivos de entrada e sada.

Nesta unidade, estaremos analisando as formas de acesso de entradas s informaes (as

mais comuns), assim como, aps o processamento, as suas sadas.

Sero abordadas as interfaces de Entrada/Sadas conhecidas: Paralela, Serial e USB.

Ao se tratar de Entradas e Sadas, sero tambm inserido nesta unidade os meios de

armazenamento secundrios e os equipamentos de telecomunicaes, visto que estes dois

complementam, pois as informaes podem ser armazenadas (gravadas), ou transmitidas.

COMPONENTES DE UM COMPUTADOR ENTRADA E SADA

Alm do processador e um conjunto de mdulos de memria, o terceiro elemento-chave de

um sistema de computao um conjunto de mdulos de E/S. Cada mdulo se conecta ao

barramento do sistema ou comutador central e controla um ou mais dispositivos perifricos.

Para que possamos desfrutar da rapidez e flexibilidade de um computador, no basta sabermos

que ele pode armazenar na memria os programas de dados que desejamos processar e nem

que ele pode executar mais de um bilho de instrues por segundo.

preciso que o programa que temos escrito em uma folha de papel e os dados que sero

manipulados sejam inseridos no sistema, caractere por caractere, inclusive os espaos em

branco entre os caracteres, os sinais de pontuao e os smbolos de operaes matemticas.

Os projetistas de computadores tm a tendncia de dirigir sua ateno primeiramente parao processador, depois para o sistema de memria e, por ltimo, para o sistema de E/S. Isso


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ocorre, em parte, porque os testes e as unidades de medio que tm sido utilizados para

comparar sistemas de computadores so voltados para os tempos de execuo de programaque efetuam clculos intensivos, os quais no utilizam muito o sistema de E/S.

Outro motivo que algumas das tcnicas utilizadas para implementar os sistemas de

E/S dificultam melhorar o seu desempenho mesma taxa pela qual o desempenho dos

processadores tem melhorado.

Um mdulo de E/S no simplesmente um conjunto de conectores mecnicos que conectam

um dispositivo fisicamente ao barramento do sistema, mais do que isso, o mdulo de E/S

contm uma lgica para realizar uma funo de comunicao entre o perifrico e o barramento.

Os sistemas de E/S podem ser divididos em dois componentes principais: os prprios

dispositivos de E/S e as tecnologias usadas para fazer a interface dos dispositivos de E/S.

Nesta unidade apresentaremos as duas divises sendo que quanto aos dispositivos, devido

a grande e enorme variedade, no conseguiremos abranger uma apresentao completa,

apresentando uma viso geral de como so projetados e acessados, alm de citarmos os

mais comuns.

BARRAMENTO

Praticamente todos os componentes de um computador, como processadores, memrias,

placas de vdeo e diversos outros, so conectados placa-me a partir do que chamamos de

barramento. Sem entrar em termos tcnicos, ele o encaixe de que cada pea precisa para

funcionar corretamente.

H barramentos especficos para praticamente todos os componentes conectados ao sistema,

geralmente em siglas muito conhecidas pelos usurios, mas que no so atreladas diretamente funo que realizam.


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Os primeiros computadores faziam acesso sua memria principal por meio do barramento

de E/S, ao invs de um barramento de memria distinto. Essa configurao reduzia o nmerode sinais indo para o processador ou computador, mas significou que a memria principal

teve tambm que compartilhar a largura da banda disponvel do barramento de E/S. Ao longo

do tempo, os computadores evoluram para conexes distintas, para a memria e para o

barramento de E/S, de modo a aumentar a largura de banda.

Atualmente, os barramentos distintos de memria e de E/S so utilizados para fazer a

comunicao com o sistema de memria e o sistema de E/S. Esses barramentos comunicam-

se com o processador por meio de um mdulo de comutao.

Os barramentos fornecem uma especificao sobre como os dados e comandos so

transferidos entre processador e os dispositivos de E/S e como diversos dispositivos competem

pela utilizao do barramento.

Os sistemas que utilizam barramentos de E/S so muito flexveis, permitindo que um sistema

suporte muitos dispositivos de E/S diferentes e permite que estes dispositivos sejam mudados,

medida que as suas necessidades mudam.

Acesso ao Barramento

Cada tipo de barramento define um protocolo (PCI, SCSI etc.) sobre como os dispositivos

podem acessar o barramento, quando esses dados podem ser enviados.

Esse envio controlado pela poltica de arbitramento, que utilizada para decidir qual

dispositivo pode acessar o barramento em um dado momento. A maioria dos barramentos

permite que qualquer dispositivo sobre o barramento solicite o seu uso e tenha uma poltica

para decidir qual dispositivo obtm o seu uso, se acontecer de mais de um dispositivo solicitar

o acesso ao mesmo tempo (o que ocorre constantemente).

A poltica de arbitragem dos barramentos pode estabelecer um ID para determinado dispositivo


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e assim a prioridade pode ser estabelecida mediante um ID mais alto.

Outra poltica de arbitragem utilizada a de decidir qual dispositivo pode utilizar o barramento

por meio do tempo de execuo de uma operao. Alguns protocolos de barramentos podem

estabelecer limites sobre o tempo que uma nica operao pode demorar a ser completada,

ajustado assim as solicitaes e prioridades.

&RQJXUDo}HVGREDUUDPHQWRGHVLVWHPDHGHIUHTXrQFLDGRQ~FOHRSDUDRVSURFHVVDGRUHV,QWHO

disponvel em: .

INTERRUPES

o mecanismo utilizado pela maioria dos processadores para tratar de um evento que a

grande maioria dos dispositivos de E/S geram: os assncronos eventos que ocorrem em

intervalos que o processador no pode prever ou controlar, mas aos quais o processador

precisa responder com razovel rapidez para fornecer um desempenho aceitvel. Por

exemplo: o teclado o processador no pode prever quando o usurio pressionar uma tecla,

mas precisa reagir ao pressionar da tecla em um tempo de resposta muito baixo (menos de 1

segundo) ou o tempo de resposta ser notado pelo usurio.

As interrupes ento permitem que os dispositivos solicitem que o processador pare o que

est fazendo no momento e execute um software para processar a solicitao do dispositivo.

As interrupes tambm so utilizadas quando o processador precisa executar uma operao


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de longa durao em algum dispositivo de E/S e quer ser capaz de fazer outro trabalho,

enquanto espera que a operao seja completada.

&RPRVmRLPSOHPHQWDGDVDVLQWHUUXSo}HV

Para implementar interrupes, o processador designa um sinal conhecido como uma linha de

solicitao de interrupo para cada dispositivo que pode emitir uma interrupo.

A cada dispositivo tambm designado uma linha de reconhecimento de interrupo que

o processador utiliza para sinalizar ao dispositivo que ele recebe e comeou a processar a

solicitao de interrupo.

POLLING

Opolling uma alternativa para o uso de interrupes com dispositivos de E/S.

Nopolling, o processador verifica periodicamente cada um dos seus dispositivos de E/S para

verificar se quaisquer deles tm uma solicitao que precisa ser tratada.

Utilizar o polling, em vez de interrupes, pode fornecer vantagens de desempenho seo processador no tiver nenhum outro trabalho que ele possa estar fazendo, enquanto as

operaes de E/S esto em andamento.

Opollingapresenta desvantagens, o que torna as Interrupes a opo preferida.

a) Opollingconsome recursos de processamento, mesmo quando no h solicitaes de E/Sesperando.

b) Os sistemas que utilizampollingexigem que o software que est sendo executado no pro-cessador (seja o sistema operacional, seja o programa do usurio) efetue a sondagem.


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Mapeamento em Memria das E/S

Para utilizar o sistema de E/S, o processador precisa ser capaz de enviar comandos para

os dispositivos de E/S e ler dados a partir deles. Para a maioria dos sistemas, utilizado o

mecanismo da E/S mapeada em memria.

Na E/S mapeada em memria, os registradores de comando (tambm chamados registradores

de controle) de cada dispositivo de E/S aparecem para o programador como se fossem

posies de memria.

INTERFACES

Interface Paralela

Em relao aos computadores, sabemos que ele possui sadas e entradas. A Porta Paralela

nada mais do que um dispositivo de entrada e sada paralelo.

Transmitir de forma paralela transmitir vrios bits ao mesmo tempo. Em uma primeira

impresso, a transmisso paralela pode parecer a mais apropriada.

Porm, no podemos esquecer do conceito de multiplexao (baseada no fato de comutar

vrios bits de forma rpida transmitidos por um nico fio, ou seja, de forma serial).

A porta paralela, por no possuir uma alta velocidade de transmisso, tem, atualmente, sua

aplicao limitada a impressoras e scanners.

Atualmente, em caso de transmisses rpidas, se utiliza a interface USB (Universal Serial

Bus), que atinge taxas de transmisso bem maiores.

Na comunicao em paralelo, grupos de bits so transferidos simultaneamente (em geral, byte

a byte) por meio de diversas linhas condutoras dos sinais. Desta forma, como vrios bits so


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transmitidos simultaneamente a cada ciclo, a taxa de transferncia de dados (throughput)

alta.

Fonte:

No entanto, o processo de transferncia em paralelo envolve um controle sofisticado e razoavelmente complexo, o que o torna mais caro.

Um dos problemas importantes diz respeito propagao dos sinais no meio fsico, isto , no

cabo de conexo entre o dispositivo e a interface.

Essa propagao deve se fazer de modo que os sinais (os bits) correspondentes a cada byte

cheguem simultaneamente extremidade oposta do cabo, onde ento sero reagrupados em

bytes.

Interface Serial

Como o nome indica, transmitir em srie, ou seja, um bit aps o outro.

Os bytes a serem transmitidos so serializados, isto , so desmontados bit a bit, e so

individualmente transmitidos, um a um.

Na outra extremidade do condutor, os bits so contados e, quando formam 8 bits, so

remontados, reconstituindo os bytes originais.

Nesse modo, o controle comparativamente muito mais simples que no modo paralelo e de


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implementao mais barata.

Como todos os bits so transferidos pelo mesmo meio fsico (mesmo par de fios), as eventuais

irregularidades afetam todos os bits igualmente. Portanto, a transmisso serial no afetada

por irregularidades do meio de transmisso. No entanto, a transmisso serial intrinsecamente

mais lenta (de vez que apenas um bit transmitido de cada vez).

Fonte:

Interface USB

USB a sigla para Universal Serial Bus. Trata-se de uma tecnologia que tornou mais simples,

fcil e rpida a conexo de diversos tipos de aparelhos (cmeras digitais, HDs externos, pen

drives, mouses, teclados, MP3-players, impressoras, scanners, leitor de cartes etc.) ao

computador, evitando assim o uso de um tipo especfico de conector para cada dispositivo.

Em 1995, um conjunto de empresas entre elas, Microsoft, Intel, NEC, IBM e Apple

formaram um consrcio para estabelecer um padro que facilitasse a conexo de dispositivos

ao computador.

Pouco tempo depois disso, as primeiras especificaes comerciais do que ficou conhecido

como Universal Serial Bus (USB) surgiram.


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Para saber mais sobre a USB e como ela foi criada, este frum foi o primeiro criado pelas empresas

para a troca de informaes e consolidao para a criao comercial da interface USB.

O barramento USB pode ser utilizado para prover energia eltrica a determinados dispositivos.

Para que isso seja possvel, os cabos USB contam com quatro fios internos: VBus (VCC), D+,D- e GND. O primeiro o responsvel pela alimentao eltrica. O segundo e o terceiro so

utilizados na transmisso de dados (a letra D provm de data, dado em ingls). O quarto, por

sua vez, para controle eltrico, servindo como fio-terra.

Os cabos USB devem ter, no mximo, 5 metros de comprimento. Isso necessrio porque,

em cabos maiores, o tempo de transmisso dos dados pode exceder o limite de 1500

nanossegundos. Quando isso ocorre, a informao considerada perdida.

Vantagens do padro USB

Um dos principais motivos que levou criao da tecnologia USB a necessidade de facilitar

a conexo de variados dispositivos ao computador. Sendo assim, o USB oferece uma srie

de vantagens:

- Padro de conexo:TXDOTXHUGLVSRVLWLYRFRPSDWtYHOFRPR86%XVDSDGU}HVGHQLGRVGHconexo.

- Plug and play: quase todos os dispositivos USB so concebidos para serem conectadosao computador e utilizados logo em seguida.

- $OLPHQWDomRHOpWULFD: a maioria dos dispositivos que usam USB no precisa ser ligada auma fonte de energia, j que a prpria conexo USB capaz de fornecer eletricidade.


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- &RQH[mRGHYiULRVDSDUHOKRVDRPHVPRWHPSR : possvel conectar at 127 dispositivos

ao mesmo tempo em uma nica porta USB.

- Ampla compatibilidade: o padro USB compatvel com diversas plataformas e sistemasoperacionais.

O Windows, por exemplo, o suporta desde a verso 98. Sistemas operacionais Linux e Mac

tambm so compatveis.

Atualmente, possvel encontrar portas USB em vrios outros aparelhos, como televisores,

sistemas de comunicao de carros e at aparelhos de som.

&RPDSRSXODUL]DomRGH WHFQRORJLDV GHFRPXQLFDomRVHPRFRPR%OXHWRRWK H:L)L KiTXHP

questione o futuro do USB, uma vez que a tendncia a de que todos os dispositivos passem a se

comunicar sem o uso de cabos.

DISPOSITIVOS DE E/S

Existe um nmero enorme de dispositivos de E/S para os sistemas de computadores atuais,

os quais podem ser divididos genericamente em categorias:

Dispositivos que recebem dados.

Recebem entrada de dados diretamente do usurio, como teclados e mouse, tendem a ter

exigncias relativamente baixas de largura de banda, mas exigem respostas imediatas.

Dispositivos que apresentam sada de dados


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Dispositivos como placas de vdeo, impressoras e placas de som podem exigir uma

quantidade significativa de largura de banda de sada, mas pouca largura de banda deentrada.

Dispositivos que interagem com outras mquinas.

Dispositivos como drivers de disco, CD-ROMs, interfaces de rede e assim por diante,

frequentemente precisam de larguras de banda altas em ambas as direes e baixo

tempo de resposta do processador para que possam atingir seu desempenho de pico.

Compreender as necessidades de diferentes dispositivos de E/S fundamental para obter um

melhor desempenho geral do sistema.

Terminais

Terminais de computador consistem em duas partes: um teclado e um monitor.

No mundo dos mainframes, essas partes costumam ser integradas em um nico dispositivo

ligado ao computador principal por uma linha serial ou por uma linha telefnica.

Nos setores de reserva de passagens areas e bancrio e em outros setores que usammainframes, esses dispositivos ainda tm ampla utilizao. No mundo dos computadores

pessoais, o teclado e o monitor so dispositivos independentes. Qualquer que seja o caso, a

tecnologia das duas partes a mesma.

Teclados

Fonte: SHUTTERSTOCK.COM


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H uma grande variedade de teclados. O IBM PC original vinha com um teclado munido de um

contato mecnico sob cada tecla, que dava retorno ttil e emitia um clique quando a tecla eraapertada corretamente. Hoje, os teclados mais baratos tm teclas que fazem apenas contato

mecnico quando acionados. Os melhores tm uma lmina de material elastomrico espcie

de uma borracha entre as teclas e a placa de circuito impresso que est por baixo.

Hoje, com o advento das portas USB, temos teclados sem fio.

Monitor CRT

Um monitor uma caixa que contm CRT (Cathode Ray Tube tubo de raios catdicos). O

CRT contm um canho que pode emitir um feixe de eltrons contra uma tela fosforescente

prxima a parte frontal do tubo.

Monitores de Tela Plana (LCD)

CRTs so muito volumosos e pesados para serem usados, principalmente em notebook (j

pensou no peso?), portanto era preciso uma tecnologia completamente diferente para suas

telas. A mais comum a tecnologia LCD (Liquid Crystal Display monitor de cristal lquido).




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uma tecnologia de alta complexidade, tem muitas variaes e est mudando rapidamente.

Uma tela de monitor de LCD consiste em duas placas de vdeo paralelas entre as quais h um

volume selado que contm um cristal lquido.

Monitor LED

Como toda a computao, nem bem nos acostumamos com as telas planas de LCD e aevoluo chega com os LEDs (Light Emiting Diode diodo emissor de luz) que nos oferecem

uma taxa de contraste jamais vista. Milhares de microlmpadas f icam posicionadas nas bordas,

iluminando uma placa transparente, cheia de ranhuras. Essas ranhuras so responsveis por

dissipar a luz emitida pelos LEDs. A tela de gel que forma a imagem e o sistema de abertura

ou fechamento de microportinhas so idnticos ao de LCD, a diferena que voc tem muito

menos luz emitida pelo monitor se comparado aos painis LCD, isso proporciona uma taxa

de contraste infinitamente superior, em alguns casos, chega a proporo de 5.000.000:1 (5

milhes por 1), enquanto os monitores de LCD chegam no mximo a 60.000:1. A economia deenergia tambm grande, cerca de 40%.

Monitor 3D

O 3D nada mais do que imagens de duas dimenses (altura e largura) elaboradas e




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posicionadas de forma que parecem imagens de trs dimenses.

Para enxergar o efeito 3D, necessrio fazer o uso de culos especiais. So eles que vo

transmitir uma imagem diferente para cada olho, alterando o ngulo das imagens e fazendo

com que o crebro crie uma iluso de profundidade.

Utilizam os monitores de LCD/LED, o mecanismo e os culos fazem com que o monitor exiba

a imagem em 3D.

Os culos no podem faltar e so fundamentais para que a tecnologia funcione bem, se voc

olhar a olho nu diretamente para a tela, a imagem vai ficar embaada, com os culos eles vo

deixar a imagem ntida e, obtendo o efeito esperado.

Fonte:


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Mouse

medida que o tempo passa, os computadores esto sendo usados por pessoas menos

versadas sobre o modo do funcionamento dos computadores. Computadores da gerao

ENIAC eram usados somente por pessoas que os construram.

Antigamente, a maioria dos computadores tinha interfaces de linha de comando, para os quais

os usurios digitavam comandos, o que dificultava para quem no conhecia os comandos.

Uma interface amigvel foi construda, com o advento de apontar e clicar. E o meio mais

comum para que o usurio apontasse algo na tela era o mouse (agora com as construes dos

tablets e smartphones, estamos na era do touch-screen, ou seja, s precisamos tocar na tela).

O mouse pode apresentar 2 tipos:

Mouses mecnicos: possuam duas rodinhas, ou esferas.

Mouses ticos: possui um LED e um fotodetector na parte de baixo.

Impressoras




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Aps o usurio preparar um documento ou buscar uma pgina na WEB, muitas vezes quer

imprimir seu trabalho, portanto, todos os computadores podem ser equipados com umaimpressora.

Impressora Matricial

o tipo mais barato de impressora, na qual um cabeote de impresso que contm entre 7 e

24 agulhas ativadas eletromagneticamente varre cada linha de impresso.

Impressoras matriciais so baratas, em especial no que se refere a materiais de consumo e

muito confiveis, porm so lentas, ruidosas e de m qualidade grfica. So muito utilizadas

para imprimir formulrios grandes, imprimir em tiras de papel de pequenas dimenses (recibos

de caixas) e tambm a impresso de formulrios contnuos.

Impressoras Jato de Tinta

So as favoritas para uso domstico de preo baixo. O cabeote de impresso mvel, com seu

cartucho de tinta, movimenta-se sobre o papel preso a uma correia, enquanto a tinta injetada

no papel por meio de seus pequenssimos bicos.



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2YROXPHGHFDUJDGDVJRWtFXODVGHWLQWDGHXPDLPSUHVVRUDpGHXPSLFROLWURRTXHVLJQLFDTXH

milhes delas caberiam muito bem em um nico pingo dgua.

Impressoras a Laser

Combina uma imagem de alta qualidade, excelente flexibilidade, grande velocidade e custo

moderado em um nico perifrico.

Impressoras a laser utilizam a mesma tecnologia das mquinas fotocopiadoras. Na verdade,

muitas empresas fabricam equipamentos que combinam cpia e impresso (quando no com

fax junto).

EQUIPAMENTOS DE TELECOMUNICAES

Modem

Com o crescimento da utilizao de computadores nos ltimos anos, comum que um

computador precisasse se comunicar com outro.

A comunicao era realizada por uma linha telefnica com uma provedora de Internet (ISP

Internet Service Provider). Uma linha telefnica no adequada para transmisso de sinais de

computador (lembra que ele representa 0 e 1?).

O modem um Hardware que pode ser instalado no interior do gabinete ou externamente(logo, torna-se um perifrico). Seu nome vem de Modulador e Demodulador de sinais, ou seja,

transforma tipos de sinais para o trfego de dados.


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ADSL

O modem ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Lines Linhas digitais de Assinante

Assimtricas) um processador digital que foi montado para agir como 250 modemsfuncionando em paralelo e frequncias diferentes. Uma vez que a maioria dos modems ADSL

externa, o computador deve estar conectado a ele a alta velocidade.

A conexo com uma placa Ethernet (padro de rede local, popular e barato) no computador.

Ocasionalmente, utiliza-se a porta USB em vez da Ethernet.

Tecnologia 3G

A tecnologia 3G, para chegar at ela, tivemos que passar pela primeira que no foi tratada

popularmente de 1G, mas que significa a primeira gerao de telefones mveis analgicos,

utilizados para enviar e receber voz com qualidade desejvel, (alguns se lembram dos cortes

que eram dados em determinados momentos).

No incio da dcada de 90, a telefonia mvel passa por algumas mudanas, o que podemos

chamar de 2G, surgem os protocolos GSM, TDMA, CDMA, protocolos esses que permitiam os

servios de SMS, melhoraram a maneira como os dados eram enviados e recebidos, ou seja,

uma telefonia mvel de melhor qualidade.

Em 2003, surge a tecnologia 3G. Esta, enquanto era desenvolvida, tinha em paralelo o



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desenvolvimento das redes sem fio (wireless). Esta, alm da qualidade de comunicao da

telefonia mvel, permite acesso internet, videoconferncia, TV, GPS, e-mail, alm do suportemaior a dados e voz.

A tecnologia 4G, dever ser totalmente via IP, com isso, teremos total interao entre as redes

de computadores, redes sem fio e celulares.

Cmeras Digitais

Uma utilizao cada vez mais popular a fotografia digital, o que transforma cmeras digitais

em uma espcie de perifricos de computadores.

ARMAZENAMENTO SECUNDRIO

Seja qual for o tamanho da memria principal, ela sempre ser muito pequena. As pessoas

sempre querem armazenar mais informaes do que a memria pode conter principalmente

porque, medida que a tecnologia melhora, elas comeam a pensar em armazenar mais

coisas que antes estavam inteiramente no reino da fico cientfica.

A soluo para armazenar grandes quantidades de dados uma hierarquia de memria.

A memria de massa ou memria secundria utilizada para gravar grande quantidade de

dados que, assim, no so perdidos com o desligamento do computador.

Como em geral a memria secundria no acessada diretamente pela ULA, mas por



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dispositivos de entrada e sada, o acesso a essa memria muito mais lento do que o acesso

memria primria. Assim, cada dispositivo encontra-se com um buffer de escrita e leiturapara melhorar o desempenho.

'LVFRV0DJQpWLFRV

Discos rgidos so um dos componentes mais importantes de sistemas de E/S com relao ao

desempenho. Alm de dar suporte memria virtual, eles so utilizados para o armazenamento

permanente de dados.

Os discos flexveis so utilizados para transferir pequenas quantidades de dados de um

computador para outro. A capacidade de dados tpica de um disco de 3,5 polegadas de

1,44 MByte, enquanto os discos rgidos esto hoje ultrapassando a capacidade de TBybes

(TeraBytes).

Discos flexveis foram utilizados durante cerca de 20 anos, mas os computadores modernos

geralmente so vendidos sem eles.

Os discos flexveis hoje so muito bem representados pelos dispositivos USB (mais tarde os

descreveremos).

Discos Rgidos

Fonte:


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Um disco rgido tipicamente constitudo de diversos pratos, superfcies planas nas quais so

armazenados os dados. Cada prato tem seu prprio cabeote de leitura/escrita, permitindoque dados em pratos diferentes sejam acessados em paralelo. Em cada prato, os dados so

organizados em trilhas (anis concntricos) e setores (partes de um anel).

Em um disco rgido, cada setor contm a mesma quantidade de dados.

Nos discos rgidos mais antigos, cada trilha continha o mesmo nmero de setores. Isso

facilitava o controle do dispositivo.

Os discos mais recentes armazenam os dados de forma diferente, mantendo quase constante

a densidade na qual os bits so escritos e variando o nmero de setores armazenados em

cada trilha, de modo que as trilhas mais distantes do centro do disco contm mais dados.

O tempo para completar uma operao de leitura ou escrita em um disco pode ser dividido em

trs partes:

O tempo de posicionamento (seek)

Tempo de demora para mover o cabeote de leitura/escrita da trilha onde ela est naquele

momento at onde esto os dados solicitados.

A latncia rotacional

Tempo necessrio para que o incio do setor solicitado chegue sob o cabeote o tempo de

transferncia.

Tempo que demora para ler ou escrever o setor.


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Se um disco gira a 10.000 RPM (rotaes por minuto) e uma trilha tem 1024 setores, uma rotao dodisco demora 6ms para ser completada. O tempo de transferncia de um setor igual ao tempo derotao do disco dividido por 1024 ou, aproximadamente, 6 microssegundos.

Discos IDE

A tecnologia evoluiu rapidamente e passou do controlador em uma placa separada para o

controlador integrado com os drives, comeando com drives IDE (Integration Drive Eletronics

eletrnica de drives integrados) em meados da dcada de 1980.

Discos SCSI

Os discos SCSI (Small Computer System Interface interface para sistemas computacionais

pequenos) no so diferentes de discos IDE em relao ao modo como seus cilindros, trilhas

e setores so organizados, mas tm uma interface diferente e taxas de transferncia muito

mais elevadas.

O SCSI mais do que apenas uma interface de disco rgido um barramento ao qual podem

ser conectados um controlador SCSI e at sete dispositivos (um ou mais discos rgidos SCSI,

CD-ROM, gravadores de CD, scanners, unidades de fita e outros perifricos SCSI).



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RAID

O desempenho da CPU vem aumentando exponencialmente na ltima dcada e dobra

aproximadamente a cada 18 meses. O mesmo no acontece com o desempenho do disco.

Para isso, Patterson et al. (1988) sugeriram seis organizaes diferentes que poderiam serutilizadas para melhorar o desempenho, originando assim uma nova classe de dispositivos, o

RAID (Redundant Array of Independent Disks arranjo redundante de discos baratos).

A ideia fundamental de um RAID instalar uma caixa cheia de discos prxima ao computador,

em geral, um grande servidor, substituir a placa do controlador de disco por um controlador

RAID, copiar os dados para o RAID e ento continuar a execuo normal.

CD-ROMs

A primeira gerao de discos ticos foi inventada pela Philips, em 1980.

Discos ticos foram desenvolvidos na sua forma inicial para gravar programas de televiso,

mas foram utilizados para a funo de dispositivos de armazenamento para computadores,




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ocasionados pela sua grande capacidade e baixo preo so muito utilizados para distribuir

softwares, livros, filmes e dados de todos os tipos, bem como para fazerback-up de discosrgidos.

O sistema de arquivos tem trs nveis. O nvel 1 usa nomes de arquivo de at 8 caracteres que

tm a opo de ser ou no seguidos de uma extenso de at 3 caracteres (a conveno de

nomeao de arquivos MS-DOS), sendo alterado a partir do nvel 2 para 32 caracteres, e o

nvel 3 permite nomes muito longos.

CD gravveis

De incio, o equipamento necessrio para produzir um CD-ROM mestre ou (CD de udio) era

muito caro. Como sempre na indstria de computadores, com o tempo e com a produo em

srie por diversos fabricantes, o custo vai caindo. A partir da dcada de 90 os gravadores

de CD tornam-se mais populares e acessveis, mesmo possuindo uma crtica diferena em

relao aos discos magnticos (permitiam regravaes), pois uma vez gravados no podiam

ser apagados.

Ainda assim, a realizao do backup de grandes discos rgidos foi o nicho encontrado. Esses

drives so conhecidos como CDRs (CD-Recordables CDs gravveis).

CDs Regravveis

Embora todos estejam acostumados com mdias que aceitam apenas uma escrita, existe uma

demanda para CD-ROMs regravveis, tecnologia disponvel que ficou conhecida como CD-

RW (CD-ReWritable), que usa um meio do mesmo tamanho do CDR. O que muda a sua

composio, ao invs de corantes cianina usa uma liga de prata. Essa liga tem dois estados

estveis: cristalino e amorfo, com diferentes refletividades.

O principal motivo para a no substituio dos CD-ROMs so o seu custo, que mais caro e

as aplicaes de backup de discos rgidos que garante que o fato de que uma vez escrito, o


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CD no pode ser apagado acidentalmente.

DVD

O formato bsico do CD/CD-ROM est na praa desde 1980, com a melhora da tecnologia, os

discos ticos de capacidade mais alta so economicamente viveis e h uma grande demanda

por eles.

Na poca, as grandes produtoras de filmes possuam a necessidade de trocar suas fitas

analgicas de vdeo por discos digitais, buscando uma qualidade melhor, facilidade de

fabricao, durabilidade e que no necessitassem ser rebobinados.

Essa combinao tecnolgica e a demanda das indstrias resultaram no DVD (Digital Versatile

Disk disco verstil digital). Usa o mesmo desenho geral dos CDs, com algumas novidades,

entre elas uma espiral mais apertada.

Foram definidos quatro formatos de DVDs:

1- Uma face, uma camada (4,7 GB) o mais comum comercializado.

2- Uma face, duas camadas (8,5 GB) o mais comum utilizado pelas indstrias cinematogr-FDV

3- Duas faces, uma camada (9,4 GB).

4- Duas faces, duas camadas (17 GB).

Os formatos criados foram mais polticos entre os fabricantes e as indstrias, em que a



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conciliao foi a criao de todos os formatos, sendo que o mercado que determina qual

sobrevive.

A incompatibilidade existente entre discos destinados ao EUA, Europa e demais continentes foi porque+ROO\ZRRGH[LJLXHVVDFDUDFWHUtVWLFDSRUTXHOPHVQRYRVVmRVHPSUHODQoDGRVDQWHVQRV(8$HGH

pois despachados para o mundo. A ideia era que as locadoras de vdeo no pudessem comprar vdeos

GRV(8$RTXHUHGX]LULDDVUHFHLWDVGHOPHVQRYRVQRVFLQHPDVGD(XURSDHRXWURVFRQWLQHQWHV

Blu-Ray

O DVD mal acabou de ser lanado e seu sucessor j ameaava. O sucessor do DVD o Blu-

-Ray (raio azul), chamado assim porque um laser azul, que tem o comprimento de onda mais

curto, permite um foco mais preciso, em vez do vermelho utilizado pelos DVDs. Discos Blu-

-Ray de uma face contm cerca de 25GB de dados; os de dupla face contm cerca de 50GB.

Espera-se que com o tempo o Blu-Ray substitua os CD-ROMs e DVDs, mas essa transio

ainda levar alguns anos.



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HVD Holographic Versatile Disc

Fonte:

Holographic Versatile Disc ou HVD a prxima tecnologia de discos pticos que promete

suceder o Blu-Ray e o HD-DVD. As vantagens deste disco a sua capacidade, incrveis 3.9

TBs, que podem ser lidos a uma velocidade de 1 Gbps. O disco composto por duas camadas,

que so acedidas por meio de dois lasers, um verde-azulado (532 nm) e outro vermelho (650

nm). A primeira camada, a acedida pelo laser verde, contm a informao propriamente dita, j

a segunda camada contm um ndice dos arquivos (ou dos seus segmentos) e a sua posio

na camada de dados, o que permite poupar espao e tem um ganho bastante significativo na

velocidade de leitura.

Ultimamente, referente ao HD-DVD, Blu-Ray, DVD e ao CD, andamos tentando compactar

memria com lasers menores, linhas de leitura em verticais, e tambm com camadas e

duplas-faces. A vantagem da Tecnologia Hologrfica que, ao contrrio das mdias citadas

anteriormente, que marcam cada ponto como um bit, ela pode marcar vrios bits no mesmo

ponto por meio de queima por ngulos.

0HPyULD)ODVKSHQGULYH

Consiste em um chip que, diferente da RAM, no voltil e mantm sua memria quando

desligada a energia. So dispositivos pequenos que podem ser facilmente modificados e


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reprogramados, tornando-os populares na atualidade.

Memria Flash uma memria de computador do tipo EEPROM que permite que mltiplos

endereos sejam apagados ou escritos em uma s operao. Em termos leigos, trata-se de um

chip reescrevvel que, ao contrrio de uma RAM, preserva o seu contedo sem a necessidade

de fonte de alimentao. Esta memria comumente usada em cartes de memria drives

flash, USB e em iPod.

Tambm vem comeando a ser chamado de disco slido pelo grande futuro que tem pela

frente, j que alm de ser muito mais resistente que os discos rgidos atuais, apresenta menor

consumo, maiores taxas de transferncia, latncias e peso muito mais baixos. Chega a utilizarapenas 5% dos recursos normalmente empregados na alimentao de discos rgidos. J

utilizado em notebooks, o que ser expandido para a verso desktop nos prximos 5 anos.

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Tambm designado como Pen Drive, um dispositivo de armazenamento constitudo por uma

memria flash tendo uma fisionomia semelhante de um isqueiro ou chaveiro e uma ligao

USB tipo A permitindo a sua conexo a uma porta USB de um computador. As capacidades

atuais de armazenamento so 64 MB, 128 MB, 256 MB, 512 MB, 1 GB a 64 GB. A velocidade

de transferncia de dados pode variar dependendo do tipo de entrada:

USB 1.1: 1,5 a 12 Mbits/s.

USB 2.0: apesar do USB 2.0 poder transferir dados at 480 Mbit/s, o flash drive est limitado

pela largura de banda da memria nela contida, com uma velocidade mxima real de,



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aproximadamente, 100 Mbits/s.

Existem, normalmente, trs partes de um drive flash:

O Conector USB macho do tipo A interface com o computador.

O Controlador USB Mass Storage acede memria flash.

O NAND flash armazena a informao.

Oscilador de cristal produz um sinal de relgio com 12 MHz, que usado para ler ou enviar

dados a cada pulso.

Componentes opcionais

Alguns drivers podem tambm incluir:

Jumpers e pinos de teste para testes durante a sua produo.

LEDs que indicam quando se est a ler ou a escrever no drive.

Interruptor de modo de escrita para que no se possa apagar algo do dispositivo.

Carto de memria

Carto de memria ou carto de memria flash um dispositivo de armazenamento de dados

com memria flash utilizado em videogames, cmeras digitais, telefones celulares, palms/

PDAs, MP3 players, computadores e outros aparelhos eletrnicos. Podem ser regravadosvrias vezes, no necessitam de eletricidade para manter os dados armazenados, so portteis



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e suportam condies de uso e armazenamento mais rigorosos que outros dispositivos

baseados em peas mveis.

CONSIDERAES FINAIS

Nesta unidade, estudamos os principais tipos de dispositivos de entrada e sada e tambm os

meios de armazenamento.

Verificamos que um sistema de E/S de um computador contm dispositivos de armazenamento

de dados, dispositivos que recebem dados do mundo externo e dispositivos que transmitem

dados para o mundo externo.

Foram mostradas que as operaes de E/S so realizadas por meio de uma grande variedade

de dispositivos externos, que oferecem um meio de trocar dados entre o ambiente externo

e o computador. Um dispositivo externo se conecta ao computador com uma conexo com

mdulo de E/S e o dispositivo externo. Um dispositivo externo conectado a um mdulo de E/S

normalmente chamado de dispositivo perifrico, ou simplesmente perifrico.

Com o estudo desta unidade, voc j tem capacidade de analisar e at planejar o tipo de

perifrico/dispositivo mais adequado para o computador trabalhar com eficincia e resultado.

ATIVIDADE DE AUTOESTUDO

1. Atualmente, as impressoras fiscais vm com a interface USB, mas a sua grande maioriaainda trabalha com Interface Serial. Pesquise sobre essa mudana e, alm das vantagensj citadas nesse material, quais outros benefcios ocorreram com a mudana de Interface?

2. Nas Interfaces Paralelas, dependendo do comprimento do cabo, pode ocorrer que umdeterminado fio conduza sinais mais rpidos (ou mais lento) que os demais fios e quedesta forma um determinado bit x em cada byte se propague mais rpido. Quais osproblemas que podem causar caso isso ocorra?

3. Qual o tipo de armazenamento secundrio que seu computador trabalha? Defina suascaractersticas tcnicas.

fundamentos e arquitetura de computadores ii parte pag - 67-98

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