teoria smc 4 - departamento de sistemas e computaçãomaw/arquitetura/teoria_smc_4.pdf ·...

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Tópicos

• Introdução

• Os processadores 8088/8086

• Interfaceamento com o 8086

• Os processadores 80386/80486

• Os processadores Pentium

• PIC e PTC

• Interrupção e BIOS

• PPI e Porta Paralela

• UART, Porta Serial e Modem

• Padrões de Interfaceamento

• Placa Mãe

• Dispositivos de Armazenamento

• Interfaces IDE / E-IDE

• Interface SCSI

• Interface PCMCIA

• Redes de Computadores

• Ethernet

• TCP/IP

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Padrões de Interfaceamento� Expansão do PC � Cartões de Interface� Barramento do PC

� Tipos principais de barramentos de interfaces disponíveis para o PC� Número de

bits e velocidade determinam a classificação

– PC – 8 bits

– ISA – 16 bits

– MCA – 32 bits

– EISA – 32 bits

– VL-Local Bus – 32 bits

– PCI bus – 32/64 bits

– PCI-X – 32/64 bits

– AGP – 32 bits

– PCI Express – 64 bits

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Barramento PC� Utiliza a arquitetura do processador 8088 � Barramento de dados

8 bits/barramento de endereços de 20 bits� Endereçamento máximo 1 Mb

� Conector duplo de 31 pontos de cada lado

� Velocidade� Cristal de 14,31818 MHz / 3 � Freqüência 4,772727 MHz�1 byte por ciclo � 4.772.727 bytes transferidos por segundo

Padrões de Interfaceamento

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Barramento ISA� Barramento ISA - Industry Standard Architecture: desenvolvido

inicialmente pela IBM para seus micros 286.

� Conector extra fornece compatibilidade com barramento PC � + 8 linhas de dados/4 linhas de endereços �16 linhas de dados/24 linhas deendereços� 16 MB endereçável.

� Velocidade� Freqüência 8,33 MHz� 2 bytes por ciclo � 16 MB/s.

� Cartão que foi bastante popular com boa performance.

� Componentes baratos.

� Tecnologia bastante experimentada e segura.

� 82344 � CI de controle ISA.


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Barramentos MCA e EISA�Barramento MCA (Microchannel Interface Architecture)

– Desenvolvido pela IBM para seus computadores PS/2.

– Totalmente incompatível com o barramento ISA � Principal Diferença�MCA é síncrono e PC/ISA/EISA são assíncronos (funcionam a uma taxa fixa de clock).

– Pode operar como barramento de 16/32 bits.

– Especificação original � Máxima taxa de transferência = 160 MB/s (20 MB/s).

– Tecnologia não muito aceita.

�Barramento EISA (Extended Insdustry Standard Architecture)– Desenvolvido por diferentes fabricantes para enfrentar o padrão fechado MCA.

– Compatível com PC/ISA e incompatível com MCA.

– Conector EISA semelhante ao ISA � Possibilidade de inserir um cartão ISA em um conector EISA � Cartões EISA serão inseridos mais profundamente através de um “arranjo”especial.

– Conexões com barramentos de dados/endereços de 32 bits � Endereçamento de 4GB.

– Transferência assíncrona em 8 Mhz � Taxa máxima de transferência 4 bytes/ciclo �32 MB/s.


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Barramento VESA VL-local bus� Padrão desenvolvido pela Video Electronics Standards Association - VESA � Transferência de

dados entre processador e cartões de vídeo.

� Aperfeiçoamento do barramento ISA � Velocidade de transferência igual ao clock do sistema.

� Conexões com barramentos de dados/endereços de 32 bits � Endereçamento � 4GB.

� Velocidade dependente do clock� clock máximo = 33 Mhz.

� Máximo de três dispositivos podem ser conectados ao barramento Local Bus.

� Conector como um ISA mais uma linha extra de conectores � Conector duplo de 58 pontos de cada lado.


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Barramento PCI

� PCI – Peripheral Component Interconnection � Padrão desenvolvido inicialmente pela Intel

em 1993 para os processadores Pentium � Atualmente ainda utilizado na maioria dos

computadores PC.

� Tecnologia que permite rápido acesso a memória, disco e vídeo � Inicialmente transmissão de

dados em 33 MHz � Metade da velocidade dos processadores da época � Especificação 2.1

possibilitou transmissões em 66 MHz � Maioria dos barramentos funciona em 33 MHz.

� Velocidade de 33 MHz:

– Transferência em 32 bits (4 bytes) � Taxa máxima de transferência = 132 MB/s

– Transferência em 64 bits (8 bytes) � Taxa máxima de transferência = 264 MB/s

� Barramentos PCI de 64 bits (maiores que os de 32 bits, 188 contra 124 pinos) não se

popularizaram pois em 32 bits se tem velocidade satisfatória para a maioria das aplicações �

Para vídeo foram desenvolvidos barramentos específicos.

� Conector não compatível com os conectores ISA, PC e EISA � Conector duplo de 94 pontos

de cada lado.


http://www.techfest.com/hardware/bus/pci.htm

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Barramento PCI-X

� Existem duas versões do barramento PCI-X: PCI-X 1.0 e PCI-X 2.0:– PCI-X 1.0: duas versões de velocidade, PCI-X 66

(532 MB/s) e PCI-X 133 (1 GB/s);

– PCI-X 2.0: quatro versões de velocidade, PCI-X 66, PCI-X 133, PCI-X 266 (2 GB/s) e PCI-X 533 (4 GB/s) � Duas novas velocidades são baseadas no PCI-X 133 transferindo respectivamente dois e quatro dados por pulso de clock.

� Slots PCI-X de 100 MHz (800 MB/s) também são encontrados, apesar de não serem padronizados pela PCI-SIG (consórcio que padroniza os slots PCI).

http://www.mcsx.co.uk/articles/glossary.htm, http://www.clubedohardware.com.br/dicionario/termo/60


� PCI-X foi criado pela HP, IBM e Compaq para uso em servidores de rede � Através do aumento da velocidade do barramento se obteve aumento das taxas de transferência.

� PCI-X é backwards-compatible permitindo instalar um cartão PCI-X em um slot PCI padrão mas com a velocidade de funcionamento caindo para 33 MHz � Pode-se também usar cartões PCI e PCI-X no mesmo barramento mas a velocidade do barramento será aquela do cartão mais lento.

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Barramentos PCI

http://www.commentcamarche.net/pc/pci.php3


528 Mo/s64 bits

264 Mo/s32 bits3.3 V66 MHz

264 Mo/s64 bits

132 Mo/s32 bits3.3 V / 5 V33 MHz

2002PCI 2.3

528 Mo/s64 bits


264 Mo/s64 bits

132 Mo/s32 bits3.3 V / 5 V33 MHz

1998PCI 2.2

528 Mo/s64 bits


264 Mo/s64 bits

132 Mo/s32 bits3.3 V / 5 V33 MHz

1995PCI 2.1

264 Mo/s64 bits

132 Mo/s32 bits3.3 V / 5 V33 MHz1993PCI 2.0

266 Mo/s64 bits

133 Mo/s32 bitsNéant33 MHz1992PCI 1.0

Taxa Transferência# BitsTensãoFreqüênciaAparecimentoRevisão

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Barramentos PCI


4256 Mo/s64 bits

2128 Mo/s32 bits3.3 V / 1.5 V533 MHz

2128 Mo/s64 bits

1064 Mo/s32 bits3.3 V / 1.5 V266 MHz

1064 Mo/s64 bits


800 Mo/s64 bits


528 Mo/s64 bits


2002PCI-X 2.0

1064 Mo/s64 bits


800 Mo/s64 bits


528 Mo/s64 bits


1999PCI-X 1.0

Taxa Transferência# BitsTensãoFreqüênciaAparecimentoRevisão

http://www.commentcamarche.net/pc/pci.php3

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Barramento AGP� Altas taxas de transferências necessárias às aplicações de vídeo (Jogos, Multimídia, etc.)

conduziram ao aparecimento do barramento AGP - Advanced Graphics Port � Antes do

AGP as placas de vídeo eram instaladas no barramento PCI � Taxa de transferência máxima

teórica do barramento PCI 32 bits a 33 MHz era de 133 MB/s insuficiente para aplicações 3D

limitava o desenvolvimento de placas de vídeo mais sofisticadas.

� A arquitetura de Chipsets utilizada na época era de pontes utilizando o barramento PCI para a

comunicação do circuito de Ponte Norte com a Ponte Sul� Maioria de periféricos on-board

ou não do micro eram instalados no barramento PCI (portas IDE, controladora SCSI, vídeo,

som e rede .

� A finalidade principal do barramento AGP era de aumentar a taxa de transferência das placas

de vídeo fazendo com que elas não fossem mais instaladas no barramento PCI, e sim no

barramento AGP, que é mais rápido.

� Tecnicamente falando o AGP não é um barramento, já que apenas um dispositivo é conectado

nele: a placa de vídeo. É mais uma conexão ponto-a-ponto de alto desempenho usada apenas

por placas de vídeo.

http://www.clubedohardware.com.br/artigos/367


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Barramento AGP� Primeira versão lançada em julho de 1996 � Clock de 66 MHz transferindo 32 bits por vez,

alimentação de 3,3V e operação em dois modos: x1 e x2 � Primeiro chipset a ter suporte a esse barramento foi o Intel 440LX, lançado no mercado em agosto de 1997.

� Maio de 1998 lançamento da segunda versão do barramento AGP que permitia o modo de operação x4 e era alimentado com 1,5V � Primeiro chipset a ter suporte a segunda versão do barramento AGP foi o Intel 815P, lançado no mercado em junho de 2000.

� A versão mais atual é a terceira, desenvolvida em novembro de 2000, que na verdade é um aprimoramento da segunda versão, permitindo o modo de operação x8 � Primeiro chipset a ter suporte a terceira versão do barramento AGP foi o Intel 865P, lançado no mercado em maio de 2003.

� Além de operar com taxas de transferência elevadas, o barramento AGP também permite que a placa de vídeo use a memória RAM do micro com uma extensão de sua memória de vídeo, para o armazenamento de texturas e do elemento z (responsável pelo vetor de profundidade em imagens 3D) � Aumento substancial do desempenho já que o barramento da memória é mais rápido do que o barramento AGP � Recurso conhecido como DIME - Direct Memory Execute- ou AGP Texturing e não é suportado por todas as placas de vídeo AGP.



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Modos de Operação AGP� Dizem respeito a quantidade de dados que são transferidos por pulso de clock�

Todos os modos de operação trabalham na freqüência de 66,66 MHz com 32 bits.


Padrões de Interfaceamento – Barramento AGP

2.133 MB/s 8AGP 8X

1.066 MB/s 4AGP 4X

533 MB/s 2AGP 2X

266 MB/s 1AGP 1X

Taxa de TransferênciaDados por PulsoModo

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Barramento PCI Express� Com o advento de chips gráficos mais rápidos e de novas tecnologias de rede, como a Gigabit

Ethernet e da tecnologia RAID, a taxa de transferência máxima do barramento PCI mostrou-se

insuficiente para suportar essas novas aplicações � PCI Express.

� PCI Express não é um “barramento real” � O PCI Express é uma conexão ponto-a-ponto,

conectando somente dois dispositivos � Em uma placa-mãe com slots PCI Express, cada slot

PCI Express é conectado ao Chipset da placa-mãe usando uma pista dedicada, não

compartilhando esta pista (caminho de dados) com nenhum outro slot PCI Express.

� PCI Express utiliza uma comunicação em série � Mais simples de ser implementada do que

usando comunicação paralela � Possibilidade de operação com clocks muito maiores do que na

comunicação paralela � Menores problemas de interferência eletromagnética e atraso de

propagação permitindo velocidades maiores nas transmissões � Com um clock maior, a

comunicação em série chega a ser mais rápida do que a paralela.

� Normalmente a comunicação paralela é half-duplex, enquanto que a comunicação em série, por

precisar de apenas dois fios, é full-duplex utilizando um conjunto separado de fios para a

transmissão e outro para a recepção.



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Funcionamento PCI Express� PCI Express desenvolvido para substituir os

barramentos PCI e AGP � Compatível em termos de software com o barramento PCI � Sistemas operacionais e drivers antigos não precisam sofrer modificações para suportar o barramento PCI Express.

� PCI Express é um barramento serial trabalhando no modo full-duplex� Dados são transmitidos através de dois pares de fios chamados pista utilizando o sistema de codificação 8b/10b o mesmo sistema usado em redes Fast Ethernet (100BaseT, 100 Mbps).

� Cada pista permite obter taxa de transferência máxima de 250 MB/s em cada direção (quase 2x o barramento PCI).

� PCI Express pode ser construído combinando várias pistas de modo a obter maior desempenho � Existem sistemas PCI Express com 1, 2, 4, 8, 16 e 32 pistas �Ex.: taxa de transferência de um sistema PCI Express com 8 pistas (x8) é de 2 GB/s (250 * 8).

Padrões de Interfaceamento – Barramento PCI Express

8.000 MB/sPCI Express x32



500 MB/sPCI Express x2

250 MB/sPCI Express x1

2.133 MB/sAGP 8x

1.066 MB/sAGP 4x

533 MB/sAGP 2x

133 MB/sPCI

Taxa de Transferência

Barramento


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Barramento PCI Express� O barramento PCI Express define um tipo diferente de slot baseado na quantidade de

pistas do sistema.


Padrões de Interfaceamento – Barramento PCI Express

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Placa Mãe (Motherboard)

� Placa Mãe Intel 430 HX:

– Suporte a um grande número de processadores Pentium (75 a 200 MHz).

– Utilização do chipset Intel 430HX.

– Componentes PCI:

� Controlador do Sistema (TXC) 82438 � Ponte processador/barramento PCI.

� Acelerador PCI ISA (PIIX3) 82371SB � Realiza diferentes funções.

– Controlador de discos, porta paralela e serial � 82091AA.

– Memória Principal DRAM � SIMMs ou DIMMs.

– Memória cache SRAM L-2 � Suporte para até 256 KB.

– Suporte ao padrão USB.

– 4 slots PCI e 3 ISA.

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Intel 430 HX - Conectores

Placa Mãe - Intel 430HX

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Intel 430 HX - Arquitetura

� 64 linhas do barramento de dados (D0-D63) conectadas a TXC.

� 32 linhas do barramento de endereços (A0-A31) conectadas a TXC.

� Linhas de endereçamento de 1/8 bytes (BE0-BE7) � quantos bytes serão enviados � TXC.

� Linhas de Escrita/Leitura (W/R) conectadas a TXC.

� Linhas de Memória/IO (HM/IO) conectadas a TXC.

� Linhas de Controle/Dados (HD/C) conectadas a TXC.

� Velocidade do barramento PCI �metade da velocidade da conexão processador TXC.

Conexões Processador/Dispositivos


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Controlador do Sistema 82438 (TXC)� CI com 324 pinos em encapsulamento BGA (Ball Grid Array) � Fornece uma interface entre

processador, DRAM e barramentos (PCI, ISA, etc.) � Suporte ao padrão PCI 2.1

� TXC direciona os ciclos do processador para seus destinos � DRAM, PCI ou espaço interno de configuração do TXC

� Operação da interface PCI nas velocidades de 25, 30 e 33 MHz

� Controlador para a DRAM integrado � Suporte para endereçamento simétrico e assimétrico de pentes SIMM (Single in Line Leadless Memory Module) de 1MB, 2 MB e 4 MB e simétrico de pentes de 16 MB

� Paridade opcional com 1 bit de paridade para cada 8 bits armazenados na DRAM

� Verificação (Paridade-default)/Correção opcional de erro dos dados na DRAM � Modo ECC (Error Checking and Correction) configurável via software permitindo: correção de um bit, detecção de erros duplos e detecção de todos os erros em nibbles da DRAM

� Suporte para swap da memória

� Controlador de memória cache de 2º nível integrado � Suporte para 512 KB � O processador envia diretamente os dados à memória e o TXC controla a operação

� Suporte a dois processadores.

� Suporte ao padrão USB


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Acelerador PCI ISA 82731 (PIIX3)

� CI com 208 pinos em encapsulamento QFP (Quad Flat Pack).

� Ponte entre os barramentos ISA e PCI.

� Suporte para até 4 discos (2 mestres e 2 escravos) padrão Fast IDE � taxa de transferência de

22 MB/s.

� Suporte para E/S APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller).

� Suporte para mouse (PS/2 e serial).

� Suporte para até 5 slots padrão ISA.

� Gerenciamento de energia da placa � sistema passa a operar em estado de baixa potência �

Configurado via software ou hardware.

� Controle de erro do co-processador matemático � Erro no co-processador � PIIX3 envia uma

interrupção ao processador.

� Suporte a duas portas USB.


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�Velocidades de Relógio

– Na placa mãe co-habitam diferentes velocidades� Processador – Ex.: 66 MHz� Velocidade do barramento PCI� 24 ou 48 MHz para USB� 12 MHz para o teclado

– Utilização de um IC9159-02S para a gerência das velocidades necessárias � Entrada = cristal de 14,311818 MHz � Duas chaves selecionam a velocidade do sistema (Jumpers 1 e 2)

Placa Mãe - Intel 430HX – Acelerador PCI ISA 82731 – PIIX3

� 24 MHz floppy disk

� 14 MHz Oscilador do barramento ISA

� 8 MHz barramento ISA

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� Interface ISA/IDE

– Barramentos IDE e ISA compartilham diversos dados, endereços e linhas de controle � Multiplexador éutilizado para selecionar ou as linhas ISA ou as IDE

– Adaptador IDE é um conector de 40 pinos � Pode-se facilmente ligar esse conector de forma errada (presença de um encaixe apropriado para evitar este problema) � Entradas e saídas protegidas contra curto-circuito

– Interface DMA– PIIX3 incorpora as funcionalidades de 2 controladores

de DMA 8237 � Oferecimento de 7 canais independentes de DMA (Canais 0-3 e 5-7) � Canal 4 utilizado para colocar em cascata os dois controladores


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� Temporizador

– O PIIX3 contém 3 contadores compatíveis com os contadores de um 8254 � quando uma interrupção ocorre o PIIX3 interrompe o processador via linha HINT� Contador 0 � conectado a IRQ0 fornecendo a interrupção de tempo do sistema � hora, time-out de dispositivos, etc.

� Contador 1 � geração de um sinal de recarga (refresh) para a DRAM

� Contador 2 � gera o tom do alto-falante

�Controlador de Interrupções

– O PIIX3 incorpora 2 controladores de interrupção compatíveis com o 8259 e fornece também um controlador de interrupção compatível com o barramento ISA

– Controladores ligados em cascata para fornecer 13 interrupções externas e 3 internas

– Controlador primário conectado a IRQ0-IRQ7 e controlador secundário conectado a IRQ8-IRQ15

– Interrupções internas� IRQ0 � utilizada para a temporização do sistema e conectada ao contador 0

� IRQ1 � utilizada pelos controladores primário e secundário

� IRQ13 � utilizada pelo co-processador matemático

– Controlador de interrupção suporta redirecionamento de interrupção � as interrupções do barramento PCI (PIRQA-PIRQD) podem ser internamente redirecionadas a 11 diferentes interrupções (IRQ15, IRQ14, IRQ12-IRQ9, IRQ7-IRQ3)

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sPlaca Mãe - Intel 430HX – Acelerador PCI ISA 82731 – PIIX3

� Interface para Mouse e Teclado

– Mouse e teclado utilizam um dispositivo 8242

– Mouse pode ser conectado à porta serial (COM1 ou COM2) ou a um conector estilo PS/2

– Utilização das interrupções IRQ1 (teclado), IRQ4 (COM1), IRQ3 (COM2) e IRQ12 (mouse estilo PS/2)

– Mouse conectado a porta serial � IRQ12 deve ser desabilitada � executado via jumpers na placa ou via Bios

� Gerenciamento de Energia

– O PIIX3 fornece uma grande capacidade de gerenciamento de energia � Pode-se trabalhar em regime de baixa-potência sem o desligamento da placa � PIIX3 cria um terceiro estado além de ligado e desligado denominado Fast Off � quando nesse estado o sistema consome menos energia

� Universal Serial Bus - USB

– O PIIX3 contém um USB � Controlador inclui um hub USB e duas portas USB 1.1 � Possibilidade de conexão direta de até dois dispositivos USB ao PIIX3 � Necessidade de conexão de mais dispositivos � Utilização de um hub externo

– PIIX3 suporta completamente o padrão Universal Host Controller Interface – UHCI podendo tirar vantagem dos drivers escritos para serem compatíveis com o padrão � Vantagens:

– Suporte para transferência síncrona e assíncrona

– Auto-Identificação de periféricos que podem ser hot-plugged (sem necessidade de desligar o equipamento)

– Suporte para até 127 dispositivos

– Suporte ao tratamento e recuperação de erros

– Taxa de transferência garantida com baixos tempos de atraso

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82091AA - AIP� O dispositivo AIP (Advanced Integrated Peripheral) integra interfaces para os seguintes

dispositivos: portas serial e paralela e disquetes (floppy disk)

� Interrupções normalmente utilizadas � IRQ3: Porta Serial Secundária (COM2/COM4), IRQ4: Porta Serial Primária (COM1/COM3), IRQ6: Controlador do disquete e IRQ7: Porta paralela

� Interface entre TXC e PIIX3 define o barramento PCI e a interface entre o PIIX3 e AIP define alguns dos sinais ISA

� AIP suporta até 8 transferências DMA (DQR0-DRQ7)


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sPlaca Mãe

Placa Mãe Intel SE 440BX-2� Suporte para processadores Pentium II, Celerom e Pentium III (máximo 500 MHz) através de

um slot SEC (Single Edge Connector)

� Barramentos nas velocidades de 66 e 100 MHz

� 512 KB de memória cache de 2 º nível integrada nos processadores PII e PIII � 128 KB de memória cache de 2 º nível integrada nos processadores Celeron

� Sockets para até 3 pentes de memória DIMM de 168 pinos � Suporte para até 768 MB de memória � Suporte a verificação/correção de erro (ECC)

� Utilização do Chipset Intel 440BX

– Controlador Intel 82443BX PCI/AGP � Controlador PCI e AGP

– Acelerador Intel 82371EB PCI ISA IDE � Ponte multi-função PCI/ISA, controladores DMA e USB, duas interfaces Fast IDE com suporte a quatro dispositivos IDE, gerenciamento de energia, temporização

� SMC FDC37M707 Super I/O Controller

� Duas portas USB

� Um slot ISA, três slots PCI e um slot PCI/ISA

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Intel SE 440BX-2 – Organização e Conectores

Placa Mãe Intel SE 440BX-2

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sPlaca Mãe

Placa Mãe Gigabyte GA-8VD667

� Boas características para jogos e tratamento de mídias como USB 2.0, conexão Ethernet Realtek 8101L, 6 canais de áudio, memória DIMM, etc.

� Suporte para processador Pentium IV com tecnologia HT em soquetes µPGA478.

� Memória DDR266/200 (PC2100/1600) 184 pinos (2.5v), 2 x DIMM, Capacidade Máxima 2 GB DDR –FSB = 533/400 MHz.

� Três slots PCI

� Utilização do Chipset Intel 845G:

– Controlador Intel 82845GV GMCH - Graphics and Memory Controller Hub� Acesso a memória e controle de vídeo.

– Controlador Intel 82801DB ICH4 Controller Hub� 3 controladores UHCI com suporte a 6 portas USB 2.0 externas, Ultra ATA/100/66/33 com suporte a quatro dispositivos IDE, som, rede, gerenciamento de energia, temporização...

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Chipset 845G� Pode ser dividido em dois componentes principais:

– Intel® 82845GV GMCH: Controle do acesso a memória e presença da Intel®Extreme Graphics Engine que é uma tecnologia de processamento de vídeo da Intel que pretende oferecer gráficos 3D intensos e realísticos.

– Intel® 82801DB ICH4: I/O Controller Hub

� Realtek ALC650E Audio AC'97 CODEC: 6 canais de áudio de alta qualidade utilizando o AC'97 Audio - Integrated Realtek ALC650 AC'97 CODEC chip, o que possibilita que os usuários possam usufruir de 6 canais de áudio de alta qualidade �grandes características para assistir a filmes ou jogos.

� Chip controlador Realtek 8101L LAN: oferece um controlador Ethernet Realtek10/100Mb que fornece boas taxas de transferência de dados..

� Super I/O: ITE I/O IT8712F chip para controle do mouse, teclado, disquete, porta serial, etc.

� 2M bit flash ROM

Placa Mãe - Placa Mãe Gigabyte GA-8VD667

http://www.intel.com/products/chipsets/845g/index.htm

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sPlaca Mãe – Placa Mãe Gigabyte GA-8VD667 – Chipset 845G

Chipset 845G

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Termos Usuais...� FSB - Front Side Bus: interface física entre o processador e a memória principal nos chipsets

Intel.

� Northbridge: uma das duas partes de um chipset� Componente do chipset que se comunica com o processador do computador e controla a interação com a memória, bem como todas as atividades do barramento AGP � Northbridge se comunica com o processador usando o FSB.

� Southbridge: uma das duas partes de um chipset � Componente do chipset que gerencia a entrada/saída básica, como o Universal Serial Bus (USB), saída serial, áudio, IDE, entradas e saídas ISA.

� Memory Controller Hub (MCH): equivalente ao Northbridge na arquitetura HUB da Intel �Na arquitetura Hub os componentes são ligados usando um barramento de alta velocidade denominado hub link bus, e não o barramento PCI.

� Graphics & Memory Controller Hub (GMCH): equivalente ao Northbridge com capacidade gráfica integrada em uma arquitetura Hub da Intel

� I/O Controller Hub (ICH): equivalente ao Southbridge na arquitetura HUB da Intel.

http://www.mcsx.co.uk/articles/glossary.htm

Placa Mãe

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sPlaca Mãe

Placa Mãe Intel D865PESO � Processadores suportados:

– Intel Pentium 4 Extreme Edition com tecnologia Hyper-Threading (3,2 e 3,4 GHz) em soquetes µPGA478 e barramento de 800 MHz

– Intel Pentium 4 (1,6 a 3,4 GHz) em soquetes µPGA478 e barramento de 400/533/800 MHz

– Intel Celeron D (2,26 a 3,06 GHz) em soquetes µPGA478 e barramento de 533 MHz

– Intel Celeron (2,0 a 2,8 GHz) em soquetes µPGA478 e barramento de 400 MHz

� Barramento nas velocidades de 400 a 800 MHz.

� Suporte para até 4 GB de memória através de 4 soquetes de 184 pinos para memórias DDR SDRAM DIMM � DDR 400, DDR 333 e DDR 266.

� Três slots PCI

� Chipset Intel 865PE: AGP 8X, 8 portas USB 2.0 (40 vezes mais rápidas que a USB 1.1) , 2 portas serial ATA, possibilidade de RAID, Ultra ATA/100, controlador AC’97 suportando Dolby Digital 5.1 surround, com 6 canais de som, placa de rede GB Ethernet. http://www.intel.com/products/motherboard/d865peso/index.htm

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141

Sistemas M

icro Com

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s

Placa Mãe Intel D865PESO

Chipset 865PE

http://www.intel.com/products/chipsets/865pe/index.htm

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142Sistemas M

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sPlaca Mãe

Placa Mãe Intel D975XBX � Processadores suportados:

– Intel Pentium 4 Extreme Edition (3,73, 3,46 e 3,2 GHz) e barramentos de 1600 e 800 MHz

– Intel Pentium D (2,8 a 3,4 GHz) e barramento de 800 MHz

– Intel Pentium 4 (2,8 a 3,4 GHz) e barramento de 800 MHz

� Barramentos nas velocidades de 800 a 1600 MHz.

� Suporte para até 8 GB de memória através de 4 soquetes de 240 pinos para memórias DDR2 de 533 e 667 MHz ECC ou não

� Dois slots PCI, diferentes configurações com slots PCI-Express x16.

� Chipset Intel 975X: 8 portas USB 2.0, 1 porta serial e uma paralela, 4 portas Serial Ata com suporte a RAID, 1 porta paralela ATA IDE com suporte a UDMA 33, ATA-66/100, interface para disquete e conectores PS/2 para mouse e teclado, sistema Intel High Definition Audio (evolução do AC’97), Gigabit Ethernet (10/100/1000 Mbits/sec).

http://www.intel.com/products/motherboard/d975xbx/index.htm

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s

Placa Mãe Intel D865PESO

Chipset 975X

http://www.intel.com/products/chipsets/975x/index.htm

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144Sistemas M

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s

Dispositivos de Armazenamento

� Fitas Magnéticas: bits digitais armazenados em material magnético através da

variação de campos magnéticos � Fitas DAT

� Discos Magnéticos: bits digitais armazenados em material magnético através da

variação de campos magnéticos

– Permanentes: Discos Rígidos

– Flexíveis: Leitores de disquetes (floppy disk)

� Discos Óticos: bits digitais armazenados em um disco ótico � Leitura feita através de

laser

– Somente Leitura: CD-ROM, DVD-ROM

– Uma Escrita-Várias Leituras: WORM (write-once read many), CD-R, DVD-R, DVD+R

– Várias Escritas-Leituras: CD-RW, DVD-RW, DVD+RW

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s

Trilhas e Setores

� Um disco deve ser formatado antes de ser utilizado � Permite armazenar os dados de uma forma lógica

� Formato definido por uma série de trilhas e setores em um ou ambos os lados do disco

� Trilha: círculos concêntricos no disco � Trilha mais interna = 0

� Setores: Divisão das trilhas �Primeiro setor = 1

� Lados: cada um dos lados do disco �Primeiro lado = 0 e segundo = 1

� Tipicamente cada setor armazena 512 bytes


Capacidade = Número de Lados x Trilhas x Setores por Trilhas x Bytes por Setor

Exemplo = 2 x 80 x 18 x 512 = 1.474.650 Bytes1.474.650/1024 Bytes = 1.440 kBytes1.440/1024 Bytes = 1.4 MBytes

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146Sistemas M

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s

� Disquetes– Leitura normalmente feita a 300 rpm

� Discos Rígidos– Capacidade varia de alguns MB a vários GB– Diversos discos girando a até 7.200 rpm– A cabeça não toca o disco � Distância =0,025 mm � Ausência de sujeira

– Cada disco tem dois lados– Cilindros: conjunto de trilhas concêntricas em cada um dos discos (platters) do HD

Tipos de Discos


Exemplo: Maxtor Diamond D540-4K080H4: 158.816 cilindros, 8 discos, 63 setores por trilha �Capacidade = 2 x 8 x 158.816 x 63 x 512 = 76,34 GBDados do disco: http://www.maxtor.com/_files/maxtor/en_us/documentation/quick_specs/

diamondmax_d540x-4k_quick_specs.pdf1 KB não representa 1.000 bytes, mas sim 1.024, assim como 1 MB não representa 1.000.000 de bytes, mas sim 1.048.576.

Capacidade = 2 (Trilhas por Cilindro por Disco ) x # Discos x # Cilindros x # Setores por Trilha x Bytes por

Setor

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s

� Dispositivos Óticos– Possibilidade de armazenamento de grande quantidade de dados

– Uso de um feixe laser para leitura dos dados armazenados � Existência de um buraco na superfície do disco � Feixe não reflete.

Dispositivos de Armazenamento - Tipos de Discos

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148Sistemas M

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sDispositivos de Armazenamento - Tipos de Discos – Dispositivos Óticos

– Discos WORM (write-once read many)– Precursores da mídia CD-ROM � Permitem que dados sejam armazenados uma única

vez no disco � Dados tornam-se permanentes e não podem mais ser alterados

– Utilizados para backup e produção de pequeno número de CD-ROMs

– Capacidade: um disco WORM de 350 mm pode armazenar aproximadamente 10 GB de dados � +/- 15 horas de vídeo MPEG

– Construção: duas peças de material transparente (normalmente cristal) com uma camadade metal (normalmente telúrio) entre elas � No início a superfície do metal é clara

– Gravação: um feixe de laser de alta intensidade “queima” buracos na superfície do metal

– CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory)– Disco Permanente com os “buracos” sendo feitos no momento da fabricação

– Tamanho Padrão = diâmetro de 120 mm e espessura de 1,2 mm

– Capacidade de Armazenamento = 720 Mbytes de dados e aproximadamente 72 minutos de vídeo (MPEG) ou áudio

– Material de Recobrimento do Disco: normalmente alumínio com 30 µm com os buracos tendo 0,1 µm de largura e profundidade

– Recobrimento Superficial: normalmente uma película de 1,2 mm é aplicada sobre o disco

– Dados são armazenados como uma espiral que se inicia no exterior e termina no interior do disco � espessura das trilhas = 1,6 µm � comprimento da trilha = 5,7 Km

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149

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s

– CD-R (CD-Recordable)– Discos que permitem somente uma escrita e várias leituras e que podem armazenar 650 ou

700 MB de dados e diferentes capacidades de áudio/vídeo.

– Para que o disco possa ser lido por qualquer drive de CD-ROM ele deve obedecer ao padrão ISO 9600

– A totalidade do espaço do disco pode ser utilizada em diversos processos de escrita �A cada utilização aproximadamente 14 Mb de espaço é perdido para a gravação da FAT (File Alocation Table)

– Velocidade padrão = 150 kB/s � 1x

Dispositivos de Armazenamento - Tipos de Discos – Dispositivos Óticos

870.1 MB912 384 000445 50099 minutos

791.0 MB829 440 000405 00090 minutos"700MB"

703.1 MB737 280 000807.4 MB80 minutos

650.3 MB681 984 000333 00074 minutos

553.7 MB580 608 000283 50063 minutos"650MB"

184.6 MB193 536 00094 50021 minutos

Tam. Máximo MBTam. Máximo BytesSectoresTempoTipo

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150Sistemas M

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s

– CD-RW (CD-ReWriteable)

– Discos nos quais se pode escrever diversas vezes (sobrescrever).

– Um gravador de CD-RW pode reescrever 700 MB de dados em um CD-RW cerca de 1000

vezes.

– CD-RW não podem ser seletivamente reescritos e as sessões de escrita devem ser fechadas

antes que eles possam ser lidos � O Sistema de arquivo UDF (Universal Disk Format) 1.5

permite que CD-RWs possam ser randomicamente reescritos mas a capacidade de

armazenamento fica restrita a cerca de 530MB.


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151

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s

– DVD (Digital Versatile Disc - antes denominado Digital Video Disc).

– Existem vários tipos de DVDs graváveis:

– DVD-R e DVD+R: somente permitem uma gravação e podem ser lidos pela maioria de leitores de DVDs.

– DVD+R DL: semelhante ao DVD+R, mas que permite a gravação em dupla camada (DL - Dual Layer), aumentando a sua capacidade de armazenamento.

– DVD-RW: permite gravar e apagar cerca de mil vezes, oferecendo um modo de montagem conhecido como VR.

– DVD+RW: permite gravar e apagar cerca de mil vezes, podendo ser lido pela maioria de leitores de DVD.

– DVD-RAM: permite gravar e apagar mais de cem mil vezes, oferecendo a possibilidade de gravação e leitura em simultâneo sem o risco de apagar a gravação. Compatível com poucos leitores de DVD.

– Blu-ray (Philips, Apple e Sony) e HD-DVD (Microsoft, Intel e Toshiba) - DescontinuadoDescontinuado:

– Duas novas tecnologias de DVD com maior capacidade de armazenamento 50 GB Blu-ray e 30 GB HD-DVD � Blu-ray, custo maior e HD-DVD custo menor.


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152Sistemas M

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s

Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento

� Normalmente existem duas interfaces envolvidas com discos rígidos e CD-ROMs �Conexão sistema/controlador e outra controlador/dispositivo

– Interface Sistema/Controlador pode ser realizada nos padrões ISA, EISA, MCA, VL-Local Bus, PCI, Intel Hub Architecture, etc.

– Interface Controlador/Dispositivo pode ser realizada nos seguintes padrões:

� ST-506: desenvolvido pela empresa Seagate Technologies� Atualmente obsoleto e em desuso podendo suportar discos de até 40 MB

� ESDI (Enhanced Small Disk Interface): interface capaz de estabelecer uma comunicação entre ela e o processador na velocidade de 10 MB/s � Atualmente em desuso

� ATA-IDE (Advanced Technology Attachment-Integrated Drive Electronics): incorpora o controlador no próprio dispositivo � Conexão direta do dispositivo àplaca mãe � Paralela e Serial.

� SCSI (Small Computer System Interface): permite a conexão de até 7 dispositivos diferentes ao mesmo controlador � Interface de alta performance


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s

Interfaces ATA-IDE / EIDE / Fast ATA / Ultra ATA ...

� ATA-IDE (Advanced Technology Attachment- Integrated Drive Electronics): ATA e IDE são dois nomes para a mesma tecnologia � Uma implementação de disco projetada para integrar o controlador no próprio disco, reduzindo os custos de interfaceamento e tornando as implementações de firmware (software escrito em uma ROM � BIOS...) mais fáceis.

� EIDE (Enhanced IDE): uma melhora do padrão IDE lançado como uma iniciativa de marketing da empresa Western Digital � Baseado nos padrões ATA-2 e ATAPI.

� Fast ATA: padrão lançado pela empresa Seagate e referendado pela empresa Quantum em resposta ao EIDE lançado pela WD � Baseado unicamente no padrão ATA-2.

� Ultra ATA: padrão suportado por um grande número de empresas �Migração do padrão ATA-2 para o padrão ATA-4.


Diversos nomes para uma tecnologia que evoluiu...

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154Sistemas M

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s

Interfaces ATA - I� ATA-1 (IDE): 8.3 MBytes/s de taxa de transferência, 8 ou 16 bits de dados, cabo/conector de 40 pinos �

Máximo de dois dispositivos no barramento � Uso dos modos PIO 0, 1 ou 2 � Obsoleto.

� ATA-2 (EIDE, ou Fast ATA): 16.6 MBytes/s de taxa de transferência, 8 ou 16 bits de dados, cabo/conector

de 40 pinos �Máximo de quatro dispositivos no barramento � Uso dos modos PIO 0, 1, 2, 3, ou 4 �

Obsoleto.

� ATA-3: 16 MBytes/s de taxa de transferência, 16 bits de dados, cabo/conector de 40 pinos �Máximo de

quatro dispositivos no barramento � Uso dos modos PIO 0, 1, 2, 3, ou 4 e Multiword DMA modos 1 ou 2.

� Obsoleto.

� ATAPI (ATA Packet Interface): o padrão ATA foi projetado unicamente para discos rígidos � ATAPI é

um padrão projetado para que dispositivos como CD-ROMs e Fitas possam ser conectados à uma porta

ATA padrão � Dispositivos ATAPI são baratos e podem ser conectados a qualquer PC com um adaptador

IDE � Embora se possa conectar um dispositivo ATAPI a uma porta IDE é necessário que o controlador

saiba que se trata de um dispositivo ATAPI pois esse dispositivo é bastante diferente de um disco rígido.

Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Interfaces ATA

Modos PIO: 0 [3.3MB/s], 1 [5.2MB/s], 2 [8.3MB/s], 3 [11.1MB/s], 4 [16.7MB/s]Modos Multiword DMA: 0 [4.2MB/s], 1 [13.3MB/s], 2 [16.7MB/s]Modos Ultra DMA: 0 [16.7MB/s], 1 [25.0MB/s], 2 [33.3MB/s], 3 [44.4MB/s],

4 [66.7MB/s], 5 [100.0MB/s]

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s

Interfaces ATA - II� ATA-4 Ultra-ATA/33: Transferência de dados diretamente do disco para a memória DRAM�Melhora na

performance e confiabilidade � Utilização do barramento PCI para as transferências de dados � Padrão suportado por diversas empresas: Seagate, Fujitsu, IBM, Maxtor, Quantum, Toshiba, Western-Digital, etc � Compatível com discos projetados para o padrão ATA-IDE � 33 MBytes/s de taxa de transferência, 16 bits de dados, cabo/conector de 40 pinos �Máximo de dois dispositivos por cabo � Uso dos modos PIO 0, 1, 2, 3, ou 4, Multiword DMA modos 1 ou 2 e Ultra DMA modos 0, 1, ou 2.

� ATA-5 Ultra-ATA/66: 66 MBytes/s de taxa de transferência, 16 bits de dados, cabo especial de 40 pinos/80 condutores � redução do ruído e aumento da integridade do sinal � adição de 40 novas linhas de terra �Uso dos modos PIO 0, 1, 2, 3, ou 4, Multiword DMA modos 1 ou 2 e Ultra DMA modos 0, 1, 2, 3 e 4.

� ATA-6 Ultra-ATA/100: 100 MBytes/s de taxa de transferência,16 bits de dados, cabo especial de 40 pinos/80 condutores� Uso dos modos PIO 0, 1, 2, 3, ou 4, Multiword DMA modos 1 ou 2 e Ultra DMA modos 0, 1, 2, 3, 4 ou 5.

� Ultra ATA/133: principal características é a transferência de dados a 133 megabytes por segundo (MB/s) �Cabo de 80 vias, 40-pinos


Modos PIO: 0 [3.3MB/s], 1 [5.2MB/s], 2 [8.3MB/s], 3 [11.1MB/s], 4 [16.7MB/s]Modos Multiword DMA: 0 [4.2MB/s], 1 [13.3MB/s], 2 [16.7MB/s]Modos Ultra DMA: 0 [16.7MB/s], 1 [25.0MB/s], 2 [33.3MB/s], 3 [44.4MB/s],

4 [66.7MB/s], 5 [100.0MB/s]

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s

Interfaces ATA - III

www.seagate.com


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s

Serial ATA – SATA – I� SATA - Serial Advanced Technology Attachment: nova tecnologia para discos rígidos

desenvolvida em 2000.

� Cabo com apenas quatro fios blindados e transmissão serial de dados � Problema de

interferência minimizado � Cabo fino não atrapalhando a ventilação interna do gabinete.

� Primeira versão do SATA trabalha com taxa máxima de transferência de dados de 150 MB por

segundo (MB/s) � Recebeu os nomes SATA 150, SATA 1.0, SATA 1,5 Gbps (1,5 gigabits por

segundo) ou simplesmente SATA I.

� Nova versão denominada SATA II (SATA 3 Gbps - na verdade, SATA 2,4 Gbps) � Principal

característica sendo a velocidade de transmissão de dados a 300 MB/s, o dobro do SATA I.


http://www.infowester.com/serialata.php,http://www.clubedohardware.com.br/d190602.html

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158Sistemas M

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s

Serial ATA – SATA – II� Na prática, dificilmente os valores mencionados (150 MB e 300 MB) são alcançados � Essas

taxas indicam a capacidade máxima de transmissão de dados entre o HD e sua controladora

(presente na placa-mãe) � Depende de uma combinação de fatores, como conteúdo da

memória, processamento, tecnologias aplicadas no disco rígido, etc.

� Na porta Serial ATA só se pode instalar um dispositivo Serial ATA � Na IDE tradicional se

pode instalar vários (controle mestre-escravo).

� É possível instalar dispositivos IDE convencionais em portas Serial ATA através de placas

adaptadoras � Existem também placas adaptadoras para converter portas IDE comuns em

portas Serial ATA, para que você consiga instalar discos Serial ATA em placas-mãe que não

tenham esse tipo de porta.


http://www.infowester.com/serialata.php,http://www.clubedohardware.com.br/d190602.html

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s

Serial ATA – SATA – III

Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Interfaces SATA

http://www.clubedohardware.com.br/d190602.html

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160Sistemas M

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s

Acesso aos Dados� Geralmente é implementado através de uma cooperação DOS-BIOS.


� Programas de aplicação tratam com dados a serem armazenados/recuperados no/do disco como nomes de arquivos

� O gerenciador de arquivos gerencia o mapeamento entre nomes de arquivos e localizações no disco e então lê ou escreve comandos através da INT 13 API (Application Program Interfacepara a Interrupção 13) para ler ou escrever arquivos do/no disco

� Escrita no disco: gerenciador lê o diretório corrente no disco para ver onde o arquivo será escrito, adiciona uma entrada no diretório para o arquivo e escreve o arquivo no disco.

� Leitura do disco: gerenciador lê o diretório para localizar o arquivo e então lê o arquivo do disco.

� A INT 13 API é independente do sistema operacional pois todos os sistemas acessam os dados através desta API.

� O serviço de disco presente no BIOS (pequenos programas) converte então os pedidos feitos através da INT 13 API em comandos ATA.

Programa

Aplicativo

Gerenciador de

Arquivos

Serviço de

Disco da BIOS

Disco

ATA (IDE)

Função DOS

INT 13 API

Interface ATA

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s

Endereçamento dos Dados - INT 13 API� Quando o gerenciador de arquivos recebe um pedido de gerenciamento de dados ele coloca um

comando de transferência de dados e os parâmetros necessários nos registradores do processador � Isso faz com que uma INT 13 seja gerada � Os serviços de disco da BIOS são acionados para executar a transferência dos dados.

� Dados são endereçados através da BIOS utilizando a interrupção de disco (INT 13) � Endereço de início é escrito em registradores de 8 bits:– Registrador Cylinder Low: contém os 8 bits os bits menos

significativos do endereço do cilindro

– Registrador Cylinder High/Sector Number: contém os 2 bits mais significativos do endereço do cilindro e 6 bits que indicam o setor.

– Registrador Head Number: contém os 8 bits que indicam a cabeça.

� Endereçamento pode ser feito das seguintes maneiras: – Modo CHS (Cylinder, Head, Sector): são fornecidos os parâmetros físicos do disco � cilindro, cabeça

e setor �Modo utilizado inicialmente pelos PCs� 1024 cilindros podem ser acessados (210), 63 setores (26 – 1) e 256 cabeças (28) � com 512 bytes por setor �Máximo endereçamento = 8.456 GB.

– Modo LBA (Logic Block Address): endereços vistos como uma seqüência �Modo utilizado atualmente pelos PCs� Possibilidade de utilizar um endereço de 24 bits (10 + 6 + 8) � 210 x 26 x 28 = 16.777.216 setores � Com 512 bytes por setor � Máximo endereçamento = 8.601 GB.

Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Acesso aos Dados

Head Number

Cylinder High/Sector Number

Cylinder Low

Register

Barreiras no tamanho dos discos??? �� Ler artigos [1] e [2] no site...

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s

Endereçamento dos Dados - Interface ATA

� A interface ATA pode ser entendida como um barramento paralelo acionado através de registradores.

� Seqüência para transferência de dados �BIOS escreve em registradores apropriados o endereço do início de escrita dos dados e o comprimento dos dados seguido de um comando de leitura ou escrita em outro registrador.

� Dados no disco são formatados em 512 bytes por setor � Todas as transferências são compostas de números inteiros de setores.

� Os endereços são vistos como um número de cilindro, cada um deles tendo um número de cabeças; cada cabeça pode ler um número de setores em cada cilindro.

� Os endereços de início são escritos nos seguintes registradores– Registrador Cylinder Low: contém os 8 bits menos significativos do

endereço do cilindro.

– Registrador Cylinder High: contém os 8 bits mais significativos do endereço do cilindro.

– Registrador Sector Number: contém 8 bits que definem o setor.

– Registrador Device/Head: contém 4 bits (menos significativos) que indicam a cabeça.

Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento – Acesso aos Dados

Device / Head

Sector Number

Cylinder High

Cylinder Low

Register

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s

Interface SCSI

� A melhor escolha (??? Artigos [5] e [6] na página...) para sistemas que exigem alto

desempenho � Grande potencial para transferências rápidas e suporte estendido aos

dispositivos conectados.

� Um único barramento ao qual podem ser conectados até sete dispositivos.

� Suporte a diferentes dispositivos � Disco rígido, fitas, CD-ROMs, etc.

� Implementa um mecanismo de prioridade entre os dispositivos conectados ao

barramento.

� Cada um dos dispositivos conectados ao barramento não necessita de uma interrupção

exclusiva � Uma única linha de interrupção é utilizada pela interface.


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Tipos de Interface SCSI� SCSI-I

– Taxa de transferência de até 5 MB/s com um barramento de dados de 8 bits e sete dispositivos por controlador.

� SCSI-II

– Suporte ao padrão SCSI-I.

– Controlador SCSI-II é mais eficiente e processa as informações até sete vezes mais rápido que SCSI-I

– Modo Fast SCSI� Basicamente o padrão SCSI-I operando com uma transferência síncrona que possibilita uma taxa de transferência de até 10 MB/s � Controlador e dispositivos negociam para determinar se podem se comunicar em modo síncrono e em caso positivo a transferência de dados se inicia.

– Modo Fast/Wide-SCSI-II� Dobra o tamanho do barramento de dados para 16 bits possibilitando uma taxa de transferência de 20 MB/s � Utilização de um conector de 68 pinos.

– Suporte para até 15 dispositivos por controlador.

– Tecnologia TCQ (Tagged Command Queuing) que aumenta a performance (diminui o tempo de latência do disco) e é suportada pelos sistemas operacionais Windows NT, NetWare e OS/2 � Possibilidade de envio de múltiplos comandos para cada dispositivo � Dispositivos executam os comandos em seqüência o que maximiza a performance.

Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento - Interfaces SCSI

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Dispositivos de Armazenamento: Interfaceamento - Interfaces SCSI – Tipos de Interface SCSI

� Ultra-SCSI (SCSI-III)– Taxa de transferência de até 20 MB/s com um barramento de dados de 8 bits e 40 MB/s com um barramento de 16 bits

– Utilização dos mesmos cabos que o padrão SCSI-II � Comprimento máximo do cabo 1,5 m

– Discos Ultra-SCSI são compatíveis com com o controlador SCSI-II � Taxa de transferência determinada pela velocidade mais baixa do controlador.

– Discos SCSI são compatíveis com controladores Ultra-SCSI � Taxa de transferência determinada pela velocidade mais baixa do disco.

– SCSI-I e Fast SCSI-II utilizam um conector de 50 pinos / 8 bits � A-Cable.

– Fast/Wide SCSI-II e Ultra-SCSI utilizam um conector de 68 pinos / 16 bits � B-Cable.

– Conector de 16 bits é fisicamente menor que o de 8 bits � Conectores não são intercambiáveis � Cabo P-Cable substitui os cabos A/B-Cable.

– SCSI-II e Ultra-SCSI requerem um terminador ativo no último dispositivo conectado ao barramento.

Discos SCSI-II

Tipos SCSI

PFAPFAPFAPFA – Predictive Failure AnalysisADRADRADRADR – Automatic Defect Reallocation

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s

Interface PCMCIA� Acrônimo para Personal Computer Memory Card Interface Association

� Finos “cartões” que podem ser inseridos em computadores portáteis

� Projetado inicialmente para ser utilizado unicamente como cartões de memória (padrão 1.0)

� Atualmente utilizado para diversas aplicações (versão 2.0) � Fax/Modem, Rede, Som, Aquisição de Dados, etc.

� Quatro tipos de cartões– Tipo I: espessura de 3,3 mm

– Tipo II: espessura de 5 mm � Aceita dois cartões tipo I

– Tipo III: espessura de 10,5 mm � Aceita três cartões tipo I e dois tipo II

– Tipo IV: espessuras maiores que 10,5 mm� Aceita cartões tipos I, II e III

� Barramento de dados de 16 bits (D0-D15) e um barramento de endereços de 26 bits (A0-A25) � Endereçamento de até 64 MB

� Registradores do dispositivo PCMCIA podem ser mapeados na memória principal ou como um dispositivo de E/S


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s

RAID – I� RAID - Redundant Array of Independent Disks: um meio de se criar uma unidade

virtual composta por vários discos individuais, com finalidade de duplicação (redundância, recuperação de falhas) ou balanceamento (operações I/O em paralelo).

� Diversos modos:– RAID 0: junção de dois ou mais discos em um único disco virtual com dimensão igual à

soma dos discos empregues � Pode ser feito em dois modos:� Linear: simples concatenação de partições para criar uma grande partição virtual � Interessante

se existirem várias unidades pequenas, com as quais o administrador pode criar uma única e grande partição � Solução que não oferece redundância, e diminui a confiabilidade total pois se qualquer um dos discos falhar, a partição combinada falha.

� Stripping: dados são subdivididos em segmentos (com tamanho definido em blocos) consecutivos de (stripes) que são escritos sequencialmente através de cada um dos discos de um array� O stripping oferece um melhor desempenho, quando comparado a um disco individual, se o tamanho de cada segmento for ajustado de acordo com a aplicação que utilizará o array.

– RAID 1: implementa o espelhamento de disco, também conhecido como mirror� Nesta implementação são necessários no mínimo dois discos � Funcionamento simples: todos os dados são gravados em dois discos diferentes; se um disco falhar ou for removido, os dados preservados no outro disco permitem a não descontinuidade da operação do sistema.

Dispositivos de Armazenamento - Arranjos

http://pt.wikipedia.org/wiki/RAID

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168Sistemas M

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s

RAID – II– RAID 4: funciona com três ou mais discos iguais, com um dos discos guardando a

paridade da informação contida nos discos � Se algum dos discos falhar, a paridade pode ser imediatamente utilizada para reconstituir o seu conteúdo � Os outros discos (armazenamento de dados), são configurados para usarem segmentos suficientemente grandes (tamanho medido em blocos) para acomodar um registro inteiro. Isto permite leituras independentes da informação armazenada, fazendo do RAID 4 um arrayperfeitamente ajustado para ambientes transacionais que requerem muitas leituras pequenas e simultâneas.

– RAID-2: usados raramente, e em algum momento ficaram obsoletos pelas novas tecnologias de disco. Similar ao RAID 4, mas armazena informação ECC (ErrorCorrectiong Code) no lugar da paridade � Possibilidade de uma pequena proteção adicional, visto que todas as unidades de disco mais novas incorporaram ECCinternamente. RAID 2 origina uma maior consistência dos dados se houver queda de energia durante a escrita � Nobreaks podem oferecer os mesmos benefícios.

– RAID 3: similar ao RAID 4, exceto por usar o menor tamanho possível para o stripe�Como resultado, qualquer pedido de leitura invocará todos os discos, tornando as requisições de sobreposição de I/O difíceis ou impossíveis � Para evitar o atraso em razão da latência rotacional, RAID 3 exige que todos os eixos das unidades de disco estejam sincronizados. A maioria das unidades de disco mais recentes não possuem a opção de sincronização do eixo.



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RAID – III– RAID-5: frequentemente usado e funciona similarmente ao RAID 4, mas supera alguns

dos problemas mais comuns sofridos por esse tipo � Informações sobre paridade para os dados do array são distribuídas ao longo de todos os discos do array , em vez de serem armazenadas num disco dedicado, oferecendo assim mais performance que o RAID 4, e, simultaneamente, tolerância a falhas.

– RAID 0+1: combinação dos níveis 0 (Striping) e 1 (Mirroring), onde os dados são divididos entre os discos para melhorar o rendimento, mas também utilizam outros discos para duplicar as informações � Possível utilizar o bom rendimento do nível 0 com a redundância do nível 1 � É necessário entretanto pelo menos 4 discos para montar um RAID desse tipo. Tais características fazem do RAID 0 + 1 o mais rápido e seguro, porém o mais caro de ser implantado.

– RAID 50: arranjo híbrido que usa as técnicas de RAID com paridade em conjunção com a segmentação de dados � Um arranjo RAID-50 é essencialmente um arranjo com as informações segmentadas através de dois ou mais arranjos RAID-5.



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Novos Padrões de Interfaceamento� A aproximadamente duas décadas os únicos meios de E/S usados no PC eram as

portas paralela e serial a exceção dos dispositivos Plug-and-Play disponíveis a partir

do Windows 95.

� Velocidade: Portas Serias � 115,2 Kbit/s – Portas Paralelas dependendo do tipo � 500

Kbit/s � Problemas com os novos dispositivos como as câmeras de vídeo.

� Facilidade de Uso: Problemas em conectar dispositivos em cascata.

� Recursos de Hardware: Cada porta individual usa uma interrupção � PCs têm somente 16

linhas de interrupção (IRQ Lines) � Muitas são utilizadas pelo sistema � Normalmente

somente 5 linhas livres para todos os dispositivos adicionais.

� Número Limitado de Portas: Normalmente os PCs têm 2 portas seriais e uma paralela �

Outras podem ser usadas mas utilizando novas IRQs.

� Aparecimento de novos padrões seriais de interfaceamento � Conexão rápida,

imediatamente reconhecida pelo PC.

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USB – Universal Serial Bus� Desenvolvido em conjunto pela Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Northern

Telecom, etc. � 25 no total suportaram o padrão.

� Oferece um novo barramento e conector padronizado para conexão serial de qualquer

dispositivo de E/S através de uma porta � Início do desenvolvimento em setembro de 1995

como um Open Host Controller Interface – HCI.

� Dispositivos conectados diretamente em um soquete de 4 pinos localizado no PC ou em um hub

através de um soquete retangular Tipo A � Conector quadrado Tipo B localizado no periférico.

Novos Padrões

http://www.pctechguide.com/26interface2.htm

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� Até 127 dispositivos podem ser conectados ao barramento em cascata ou através de um hub(7 a cada hub).

� Juntamente com os sinais é fornecido ao dispositivo conectado um sinal de potência de 5 V/0,5 A que pode alimentar pequenos dispositivos � Para grandes dispositivos um hubexterno pode ser usado para fornecer a potência ou o próprio dispositivo pode ter um alimentador externo.

� Possibilidade de se reservar permanentemente uma parte da banda passante para um periférico em particular.

� Velocidades de até 12 Mbit/s � Expansão das limitações de velocidade das UARTs � Tão rápido como as redes Ethernet ou Token Ring� Suporte a periféricos como CD-ROM externo, discos rígidos externos, etc.

� Limitado a uma distância de 5 metros entre periféricos (cabo).

� Projetado para ser user-friendly sendo verdadeiramente plug-and-play� Eliminação da necessidade de instalação de cartões de expansão para conectar periféricos � Não é necessário definir IRQs, canais de DMA ou endereços de E/S.

� Periféricos podem ser conectados e desconectados ao barramento com o PC funcionando �Característica implementada pelo controlador USB presente na placa mãe � Software presente no Sistema Operacional gerencia o controlador USB.

Novos Padrões - USB

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USB 2.0� Nova geração do padrão USB desenvolvida principalmente pela Compaq, Hewlett-

Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC e Philips.

� Aumento das performances presentes no padrão USB 1.1 (30 a 40 vezes) � Suporte a periféricos que exigem grande banda passante � Risco do padrão ser suplantado pelo IEEE 1394 desaparece.

� Compatível com o padrão USB 1.1 � Periféricos antigos devem funcionar sem problemas no novo padrão mas com as performances do antigo padrão.

� Possibilidade de se atingir velocidades de 360/480 Mbit/s

� Demonstrações experimentais têm proporcionado taxas de transferência de até 4.8 Gbps, ou seja, dez vezes mais rápido do que o USB 2.0.; a essa taxa, um HD-DVD étransferido para um computador em pouco mais do que um minuto.

� Utilização de fibras ópticas, em lugar de cabos condutores e compatível com USB 1.0 e USB 2.0

� Provavelmente terá melhor capacidade para prover energia; o anúncio das especificações está previsto para 2008, e em 2009 devem ser lançados os primeiros dispositivos com essa tecnologia.

Novos Padrões

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USB 3.0� Coordenado por um grupo de empresas HP, Microsoft, NEC, NXP,

Texas Instruments, e Intel e sob a liderança da Intel.

� Demonstrações experimentais têm proporcionado taxas de transferência de até 4.8 Gbps, ou seja, dez vezes mais rápido do que o USB 2.0. �Um HD-DVD pode ser transferido para um computador em pouco mais do que um minuto.

� Utilização de fibras ópticas, em lugar de cabos condutores e compatível com USB 1.0 e USB 2.0.

� Provavelmente terá melhor capacidade para prover energia

� Versão final das especificações devem estar terminadas até o final da primeira metade de 2008 e periféricos devem começar a ser lançados em massa com a tecnologia em 2009 ou 2010.

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IEEE 1394 - FireWire� Padrão de barramento de alta velocidade desenvolvido pelo Apple Computer, Texas

Instruments e Sony e suportado entre outras companhias pela Microsoft e pela Adaptecespecialista na tecnologia SCSI � Apple recebe a título de royalty US$ 1,00 por porta presente em qualquer dispositivo.

� Pode ser encarado como um suplemento a tecnologia USB pois os dois tipos de barramento podem existir no PC � Na realidade com o USB 1.1 periféricos mais rápidos utilizavam o FireWire e os mais lentos o USB.

� Similar a USB em alguns aspectos mas mais rápida (USB 1.1) � Dispositivos podem ser conectados ao barramento com o PC ligado.

� Existência na interface de dois barramentos conectados através de um bridge simples:

– Barramento Interno ao PC (Backplane): suporta taxas de transferência de 12,5, 25 ou 50 Mbit/s;

– Barramento que conecta os dispositivos externos: interface ponto-a-ponto entre os dispositivos e o PC através de um cabo com velocidades de 100, 200 e 400 Mbit/s

� Especificação 1394b adota uma nova especificação para a codificação e transferência de dados que permite velocidades de 800 Mbit/s e 1.6 Gbit/s � Possibilidade de conexão de câmeras digitais, filmadoras digitais, cartões de TV a cabo, etc.

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� Conectores do cabo IEEE 1394 construídos com os contatos elétricos dentro dos conectores do cabo � Cabo derivado dos conectores do GameBoy da Nintendo �Não são necessários terminadores ou identificadores para os dispositivos (SCSI).

� IEEE 1394 utiliza um cabo (blindado) com 6 condutores � Dois pares de cabos (blindados) para o transporte dos sinais e um par para o transporte da potência �Cabos podem ter até 4,5 metros de comprimento.

� Cabos de potência especificados para trabalhar com tensões de 8 a 40 Vdc e até1,5 A para alimentar quando necessários os dispositivos conectados ao barramento.

� Estudos sendo realizados para permitir cabos mais longos com maiores velocidades sem a utilização de repetidores.

Novos Padrões – IEEE 1394



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Operação do Barramento PCI� Modo Multiplexado: linhas de endereço e dados utilizadas alternativamente � Inicialmente

um endereço é enviado seguido por uma operação de escrita/leitura de dados � Necessidade de dois/três ciclos de clock para uma transferência.

Barramento de dados de 32 bits /velocidade de 33 MHz � Taxa máxima de transferência de escrita de dados de 66 MB/s (endereço e escrita – dois ciclos) e Taxa máxima de transferência de leitura de 44 MB/s (endereço, escrita e leitura – três ciclos).

� Modo Burst: um endereço é enviado seguido por um dado endereçado implicitamente �Transferência de dados posicionados seqüencialmente na memória é favorecida � 32 bits/33 MHz = 133MB/s e 64 bits/33 MHz = 266 MB/s.

Padrões de Interfaceamento – Barramento PCI

Arquitetura do Barramento PCI

teoria smc 4 - departamento de sistemas e computaçãomaw/arquitetura/teoria_smc_4.pdf ·...

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