Memória, Processador e Placa-mãe

MEMÓRIA

Memórias são componentes que armazenam dados e programas. Existem dois tipos básicos de memória: ROM e RAM. Todo programa executado está na memória RAM. As memórias se diferenciam pelo formato físico, pelo número de vias, pelo tempo de acesso e pelo tipo de tecnologia empregado. Para compreender melhor acessar uma memória RAM é como se fosse pegar um livro que está ao lado de vários outros espalhados sobre uma mesa. Já o acesso na ROM é mais difícil: é como se fosse obter um livro que está entre vários empilhados numa mesa.

Tipo de memórias:

1. ROM (Read Only Memory): Memória de apenas leitura. Esse tipo de memória, é utilizado em informações que não vão se modificar ao longo do tempo (exemplo: SETUP). Tipos de memória ROM: PROM (Programable ROM): essa memória ROM é programada eletronicamente apenas uma vez, onde a gravação é feita internamente, rompendo-se fusíveis. EPROM (Erasable Programable ROM): podem ser gravadas, apagadas e regravadas quantas vezes forem necessárias. EEPRO: é igual a EPROM porém a gravação é feita eletricamente, sendo muito mais fácil e rápido o processo.
2. RAM (Random Access Memory): Memória de acesso randômico, ou seja, uma memória com igual facilidade de acesso a todos os endereços, onde o tempo de acesso a qualquer um deles, é constante. A memória RAM permite a gravação e leitura de dados e é volátil, isto é, perde o conteúdo na falta de alimentação. Em computadores são utilizadas para armazenamento temporário de programas e dados. Existem dois tipos de memória RAM: SRAM e DRAM.
3. SRAM (Static RAM): só mantém a informação armazenada enquanto a alimentação estiver aplicada ao chip de memória. O custo da SRAM é alto, porém tem uma velocidade muito maior, mas ocupa muito mais espaço. Este tipo de memória é empregado na memória cache presente no processador, portanto, essa memória tem pouca capacidade de armazenamento devido ao custo.
4. DRAM (Dynamic RAM): tem uma alta capacidade de armazenamento, baixo consumo de energia e baixo custo. A desvantagem é que a DRAM necessita de recargas periódicas para manter os dados, pois após pouquíssimo tempo, a capacitância começa a se descarregar. Devido a essas recargas, a DRAM torna-se mais lenta que a SRAM. Atualmente as memórias DRAM empregadas nos computadores utilizam as tecnologias SDRAM (Synchronous DRAM) ou DDR DRAM (Double Data Rate DRAM).

Veja abaixo a quantidade de memória DRAM em MB, exigida pelos Sistemas Operacionais da Microsoft, o Windows:

Tempo de Acesso

O tempo de acesso da memória RAM, é o tempo decorrido entre uma requisição de leitura de uma posição de memória e o instante emn que a informação requerida está disponível para utilização pelo processador. O tempo para a memória colocar o conteúdo de uma célula no barramento de dados, depende da tecnologia empregada. Quanto menor o tempo de acesso, mais rápido o acesso é feito e melhor é a memória. Quanto maior a taxa de transferência da memória, mais dados podem ser transferidos e mais rápida será a memória.

PROCESSADOR

Processador é um chip que contém a CPU (Central Processing Unit – Unidade Central de Processamento). É responsável por buscar e executar instruções existentes na memória. O processador realiza operações de leitura da memória, recebendo dados e instruções a serem executadas. O processador também lê os dados do teclado, transfere os dados para o vídeo, para a impressora. O processador é ligado à memória através de dois canais de comunicação: o barramento de dados (onde trafegam os dados – os dados podem ser recebidos pelo processador ou transmitidos para a memória ou dispositivos de saída) e o barramento de endereços (onde o processador especifica qual a posição de memória a ser acessada ou qual o dispositivo de E/S a ser ativado).

Características de um processador

• Tecnologia de Fabricação dos processadores: quanto menor o consumo de energia, menor o aquecimento, o que permite utilizar maiores freqüências (aumentando a velocidade no processamento). Quanto maior a capacidade de processamento, mais transistores são utilizados para construir um processador.Número de bits internos: é o número de bits do processador; quanto maior o número de bits do processador, mais rápido o processamento.
• Número de bits externos: é o número de bits do barramento de dados. O processador também lê e armazena dados na memória e a velocidade de transferência de dados processador-memória depende do número de bits do barramento de dados. Na arquitetura moderna, o número de bits externos é o dobro do número de bits internos. Já que o processador transmite e lê informações.
• Clock Interno: é a freqüência interna do processador. O clock de um processador determina quantas instruções podem ser executadas por segundo. Exemplo: Pentium 4 2.8 GHz, temos 2800 MHz = 2800000000 ciclos/seg.
• Clock Externo: é a freqüência que o processador transmite os dados.
• Memória Cache: geralmente vem soldada no processador. O controlador de cache lê o conteúdo da RAM e copia uma pequena parte para a cache. Com esse recurso, o computador se torna mais rápido, já que a memória cache, é feita utilizando a tecnologia SRAM, que tem altíssima velocidade (a SRAM ocupa mais espaço e é muito mais cara). Então uma pequena quantidade de memória do tipo SRAM (memória cache) é empregada para acelerar uma grande quantidade de memória DRAM (memória principal do computador). O processador obtém os dados diretamente da cache e enquanto esses dados são lidos, o controlador do cache, se antecipa e acessa mais dados da DRAM, transferindo-os para a memória cache. A memória cache interna, também é chamada de cache L1 (nível 1). Também temos a memória cache L2 (nível 2). Quanto mais memória cache, mais rápido o processamento.
• Encapsulamento dos processadores: é a proteção utilizada no núcleo do processador, essa proteção geralmente é de plástico ou cerâmica. Tipos de encapsulamento: PGA (Pin Grid Array – Matriz de Pinos), que pode ser de cerâmica (CPGA), de plástico (PPGA) ou de waffer (FC-PGA); SEPP (Single Edge Processor Package) que é um encaixe linear único, sem pinos; SECC que é um encaixe linear único, que possui um cartucho que envolve todo o circuito do processador; SECC2 é o mesmo que o SECC, a diferença é que apenas uma face do processador fica protegida por um cartucho e a outra exposta para a fixação de um cooler. Na placa-mãe podemos encontrar um dos dois tipos encaixes para processadores: soquete (para o PGA) e slot (para o SEPP, SECC e SECC2).

PLACA-MÃE

A placa-mãe é a parte mais importante do computador, pois gerencia toda a transação de dados entre processador, memória, disco rígido e outros periféricos, além de fazer a interligação desses componentes. Podemos classificá-las em Onboard e Offboard. As duas categorias possuem em comum: slots, soquetes, conectores e controladoras diversos, dentre os quais podemos destacar:

• Conectores IDE e/ou SATA para ligar unidades de disco (disco rígido, unidades de disquete, gravadores e/ou leitores de CD, DVD e Blueray).
• Controladores de unidade de disquete — Floppy Disk Drive (FDD), portas seriais (COM1, COM2) e porta paralela (LPT1), USB entre outros.
• Slots de expansão para encaixar placas adicionais.
• Soquete de memória.
• Soquete de processador.

A seguir seguem algumas diferenças entre as placas onboard e offboard.

Onboard: possuem periféricos integrados, menos slots1 e menor custo. Os dispositivos mais comuns que vêm integrados a essa placa são: áudio, rede, modem e vídeo. A principal desvantagem desse modelo de placa-mãe é a queda do desempenho de processamento e aproveitamento de memória RAM, principalmente quando a placa acompanha vídeo integrado. Já quanto ao som, modem e rede integrados, o desempenho da máquina diminui muito pouco devido ao baixo processamento exigidos por eles. Portanto, o uso dessas placas é mais comum atualmente por sua relação custo x benefício.

Offboard: não têm periféricos embutidos, possuem vários slots de expansão e seu custo é um pouco mais elevado. A vantagem é o desempenho elevado, pois as placas são instaladas separadamente na placa-mãe e possuem seus próprios gerenciadores de dados liberando o processador de executar essas tarefas e deixando de compartilhar da memória RAM da máquina. NOTA: Apesar de o jargão adotar o termo “offboard”, atualmente, é comum placas-mãe apenas sem o vídeo integrado serem chamadas de offboard.

DICA: Para saber a marca e o modelo de uma placa-mãe ou qualquer outro componente podemos utilizar softwares de reconhecimento de hardware, como o Aida32 ou Everest.
Componentes da Placa-mãe

1. Gerador de Clock: é um circuito integrado responsável por gerar a freqüência do barramento2 local do processador. Em placas mais antigas, este clock pode ser configurado através de jumpers.
2. Super I/O: circuito responsável por controlar vários periféricos que estão integrados na placa-mãe, como por exemplo, controlador de mouse e teclado PS/2, USB, controlador de portas3 (seriais e paralela), controlador de disquetes etc. Uma marca bastante presente nas placas, é a tailandesa ITE Tech Incorporation.
3. Chip de Memória ROM: é um chip de memória somente de leitura que possui três programas embutidos: BIOS, POST e Setup.
   • BIOS: Basic Input Output System (Sistema básico de entrada e saída): é um programa presente na memória ROM, responsável por ensinar o processador manipular os dispositivos básicos do computador. Inclui rotinas para o teclado, monitor, discos, portas (seriais, paralela) e para dispositivos internos como data e hora.
   • POST: Power-On Self Test, realiza um teste inicial quando ligamos o computador que identifica a configuração instalada, inicializa os circuitos de apoio (chipset) da placa-mãe, inicializa o vídeo, testa a memória, o teclado e carrega o Sistema Operacional na memória entregando o controle do processador ao mesmo.
   • SETUP: programa de configuração do computador. Os ajustes feitos no setup são armazenados em uma memória de configuração chamada CMOS. A CMOS é uma memória do tipo RAM, portanto perdem-se os dados se não estiver sendo alimentada por uma fonte de energia, por essa razão existe uma bateria na placa-mãe do computador, senão perderíamos data, hora e configurações do setup ao desligar o PC. A memória CMOS está integrada ao chipset da placa-mãe. Uma bateria de Lítio dura aproximadamente três anos.
4. Soquetes de Memória: soquete é um dispositivo com um conjunto de orifícios no qual se encaixa um ou mais plugues ou pinos. Soquetes de Memórias são utilizados para conectar a memória na placa-mãe.
5. Soquete do Processador: é o encaixe onde o processador é instalado. Através do tipo do soquete da placa-mãe, podemos saber qual o processador que a placa-mãe suporta.
6. Jumpers de Configuração: jumpers são pequenas peças plásticas que podem configurar diversas coisas, como freqüências do barramento, voltagem do processador. Os jumpers também servem para habilitar ou desabilitar recursos da placa-mãe e apagar o conteúdo da CMOS em algumas placas. Para saber para que serve cada jumper, deveremos consultar o manual da placa-mãe. Atualmente as placas são produzidas com o menor número de jumpers possível para facilitar a instalação, configuração e uso pelo usuário final. Caso esquecermos uma senha definida pelo Setup, em algumas placas é possível removê-la através de um jumper específico. A ASUS, por exemplo, batizou a redução de jumpers em suas placas de “Jumper free”, ou seja, livre de jumpers.
7. Conector da Fonte de Alimentação: Existem dois tipos de conectores. AT: o conector AT possui 12 terminais em uma única linha e o plugue da fonte será dividido em dois de 6 encaixes cada, que deverá ser ligado na placa-mãe de maneira que os fios pretos fiquem seguidos uns aos outros. ATX: o conector é formado por 2 linhas de 10 terminais e tem um sistema de encaixe que impossibilita a conexão errada.
8. SLOTS: são encaixes utilizados para conectar placas na placa-mãe. Vamos abordar os principais slots:

• PCI (Peripheral Component Interconect) – Interconexão de componentes periféricos. São slots geralmente brancos que utiliza a tecnologia Plug and Play e operam a uma freqüência de 33 MHz podendo ter 32 ou 64 bits. Podemos conectar a maioria das placas de expansão existentes no slot PCI, geramente as placas-mãe possuem de 2 até 6 slots PCI.
• PCI-e (PCI express) – um novo padrão de slot de tecnologia similar ao PCI com velocidade (freqüência) superior ao PCI e com o encaixe menor.
• AGP: (Accelerated Graphics Port) – Porta Aceleradora de Gráfico. Na placa-mãe podemos observar no máximo 1 slot AGP e na maioria das vezes é marrom. Este slot é usado para conectar placas de vídeo. A vantagem é que o slot AGP, usa maior quantidade de memória para armazenamento de texturas para objetos 3D e possui alta velocidade no acesso a essas texturas para aplicação na tela. Há várias diversidades de slots AGP como 2x, 4x e 8x. A tecnologia é similar, mudando apenas o tempo de acesso e quanto maior esse número, mais rápida fica a interface, desde que a placa instalada opere também nessa mesma velocidade.

9) CHIPSET: gerencia todo o funcionamento da placa-mãe. É o circuito mais importante da placa-mãe, pois determina a qualidade da placa-mãe. Placas diferentes com o mesmo CHIPSET tem desempenho similar. O CHIPSET é dividido em 2 circuitos: Ponte Norte e Ponte Sul. North Bridge (Ponte Norte): controla as partes mais importantes da placa-mãe como, por exemplo, a memória RAM. Geralmente há um dissipador de calor acoplado na Ponte Norte das placas-mãe. South Bridge (Ponte Sul): também chamado de controlador de periféricos. Faz o interfaceamento com os periféricos integrados na placa-mãe, como portas IDE, controla o DMA, o Relógio e o CMOS.

1) SLOTS: encaixes.
2) BARRAMENTO, BUS: elo de comunicação que consiste em um conjunto de vias ou fios que conectam diferentes partes do sistema de hardware de um computador, e sobre o qual dados são transmitidos e recebidos por vários circuitos no sistema.
3) PORTA: é uma conexão física que permite a transferência de dados entre um canal de comunicação interno do computador e um outro dispositivo externo.

Para citar esse artigo utilize:
ALEX DE FRANCISCHI COLETTA. São Paulo. Disponível em <http://www.alexcoletta.eng.br/artigos/memoria-processador-e-placa-mae.html>. Acesso em: dd/mm/aaaa.