Arquiteturas de computadores

Arquiteturas de computadores

Realizado por:André Ferreira

INDICE

Tipos de memórias

História dos computadores

Conceito de barramento

Evolução da interface de vídeo

Interface com disco rígido e periféricos

Tipos de memórias

Memórias Primárias

MEMÓRIASSECUNDÁRIAS

Disco SSD

ROM

RAM

CACHE

Disco Rígido (HDD)

História dos computadores

3ª Geração (1964-1971) Circuitos Integrados

2ª Geração (1956-1964) Transistores

4ª Geração (1971-presente) Microprocessadores

5ª Geração (Atual) Inteligência Artificial

1ª Geração (1940-1956) Válvulas Eletrônicas

Conceito de barramento

O barramento é um sistema de comunicação dentro de um computador que permite a transferência de dados entre os diversos componentes, como processador, memória e dispositivos de entrada/saída. Ele funciona como uma "estrada" por onde as informações trafegam em forma de sinais elétricos. Os barramentos são essenciais para a comunicação eficiente e organizada entre os componentes de hardware e podem ser seriais (transferem dados um bit por vez) ou paralelos (transferem vários bits simultaneamente).

Barramento de Controlo

Barramento de Dados

Barramento de Endereços

Tipos de memórias

Enhanced Graphics Adapte (1984)

Digital Visual Interface (DVI) (1999)

Color Graphics Adapter (1981)

Super VGA (1989)

Hercules Graphics Card (1982)

Video Graphics Array (VGA) (1987)

Accelerated Graphics Port (1997)

Tipos de memórias

High-Definition Multimedia Interface (HDMI) (2003)

Thunderbolt 5 Pro (USB-C) (2023)

HDMI 2.1 (2017)

DisplayPort (2006)

DisplayPort 2.0 (2019)

História dos computadores

USB

PCIe

IDE / ATA

SATA

• Criado nos anos 1990 para padronizar a conexão de periféricos, incluindo armazenamento externo.
• Evoluiu de USB 1.1 (12 Mbps) para USB 2.0 (480 Mbps), USB 3.0 (5 Gbps), USB 3.1 (10 Gbps) e USB 3.2/4.0 (até 40 Gbps).

• Simplificou conexões com um único tipo de porta para diversos dispositivos, incluindo pen usb e HDs externos.

• Oferece alimentação elétrica para dispositivos e permite hot-plug, sendo amplamente utilizado em periféricos móveis.

Disco Rígido (HDD)

Armazenamento magnético com partes móveis. Oferece grande capacidade a baixo custo, mas é mais lento.

Introduziu 256 cores e resolução de 640x480, tornando-se um padrão duradouro.

Exibia apenas imagens monocromáticas, mas com uma resolução melhor de 720x348.

Memórias primárias

As memórias primárias são aquelas diretamente acessíveis pelo processador para armazenar dados temporários e essenciais para o funcionamento do sistema.

• Uso de circuitos integrados (chips), aumentando a capacidade de processamento.
• Computadores mais rápidos, menores e baratos.
• Introdução do conceito de computação em lote (batch processing) e time-sharing.
• Exemplos: IBM 360 e PDP-8.

Melhorou a VGA, chegando a 16,7 milhões de cores e resoluções maiores 800x600 e 1024x768.

• Surgiu na década de 1980 como um dos primeiros padrões amplamente adotados para conectar discos rígidos.
• Inicialmente oferecia taxas de transferência de até 8,3 MB/s (ATA-1) e evoluiu para o Ultra ATA/133, com 133 MB/s.
• Utilizava um cabo flat de 40 ou 80 vias e suportava até dois dispositivos por canal.
• Necessitava de configuração manual de jumpers para definir "master" e "slave" e usava o barramento paralelo, que apresentava limitações de velocidade e integridade do sinal.

• Utilizavam válvulas eletrônicas para processamento de dados.
• Eram grandes, consumiam muita energia e geravam muito calor.
• Exemplo: ENIAC e UNIVAC I.
• Linguagem de programação: código de máquina.

Memória não volátil com dados fixos (como a BIOS), usada para inicializar o sistema. Existem variações da ROM que permitem modificações nos dados, como a EPROM e a EEPROM, que podem ser apagadas e regravadas várias vezes.

ROM

• Substituição das válvulas por transistores, tornando os computadores menores e mais eficientes.
• Menos consumo de energia e maior confiabilidade.
• Desenvolvimento dos primeiros sistemas operacionais.
• Linguagens de programação como Fortran e Cobol surgiram.
• Exemplo: IBM 1620

Suporta resoluções até 10K e taxas de atualização de 120Hz em 4K.

Unificou áudio e vídeo em um único cabo, suportando resoluções Full HD e posteriormente 4K.

• Surgiu no início dos anos 2000 para substituir o PCI e AGP, sendo usado para placas gráficas, SSDs NVMe e outros dispositivos de alto desempenho.
• Evoluiu de PCIe 1.0 (250 MB/s por linha) para PCIe 5.0 (aproximadamente 4 GB/s por linha).
• Suporta múltiplas faixas (x1, x4, x8, x16) para maior largura de banda.
• Permite comunicação direta e de baixa latência com o processador, sendo essencial para armazenamento ultrarrápido via NVMe.

Primeira placa gráfica colorida da IBM, suportava 16 cores, mas geralmente usadas em 4 cores simultaneamente com resolução de até 640x200.

• Desenvolvimento de computadores inteligentes, com IA e aprendizado de máquina.
• Processamento de linguagem natural, robótica e computação quântica.
• Computadores cada vez mais potentes e conectados à nuvem.

• Utilizado pelo processador para especificar a localização (endereço) da memória ou dos dispositivos de entrada/saída que ele deseja acessar.
• Define qual componente receberá ou enviará dados.
• A largura do barramento de endereços determina a quantidade máxima de memória que pode ser endereçada. Por exemplo, um barramento de endereços de 32 bits pode endereçar até 4 GB de memória.

• Introdução dos microprocessadores, permitindo computadores pessoais (PCs).
• Grande evolução na capacidade de armazenamento e processamento.
• Popularização dos sistemas operacionais como Windows, Unix e Linux.
• Redes de computadores e a internet se tornaram fundamentais.

Conexão direta entre a placa de vídeo e o processador, melhorando o desempenho gráfico.

Permite resoluções acima de 8K com taxas de atualização altas.

• Responsável pelo transporte das informações entre o processador, a memória e os periféricos.
• A largura do barramento (exemplo: 32 bits ou 64 bits) determina quantos dados podem ser transferidos simultaneamente.
• Quanto maior a largura do barramento, mais rápido o sistema pode processar informações.

Alternativa ao HDMI, usado principalmente em monitores de alto desempenho.

Suportava até 16 cores simultâneas e resolução de 640x350.

Substituiu as conexões VGA, permitindo imagens digitais mais nítidas.

CACHE

Memória ultrarrápida integrada ao processador para acesso rápido a dados. Dividida em: L1: Mais rápida e menor. L2 e L3: Menos rápidas, mas com maior capacidade.

MEMÓRIAS SECUNDÁRIAS

As memórias secundárias são dispositivos de armazenamento permanentes usados para manter grandes quantidades de dados por longos períodos.

RAM

Memória temporária e volátil usada para armazenar dados em uso. Existem dois tipos principais: DRAM: Mais lenta e usada em grande escala. SRAM: Mais rápida, usada principalmente como cache.

Disco SSD

Utiliza memória flash, sem partes móveis. É muito mais rápido, mas mais caro por gigabyte.

• Responsável por enviar sinais de controle para coordenar e gerenciar as operações dos outros barramentos.
• Define se a operação é uma leitura ou escrita.
• Exemplos de sinais de controle incluem Read (Leitura), Write (Escrita) e Clock (Sincronização).

Integra vídeo, dados e energia em um único cabo, sendo amplamente usado em portáteis e monitores modernos.

• Lançado no início dos anos 2000, substituiu o IDE com um design mais eficiente.
• Começou com 150 MB/s (SATA I) e evoluiu para 600 MB/s (SATA III).

• Usa cabos menores e mais flexíveis, permitindo melhor fluxo de ar dentro da caixa e eliminando a configuração manual de dispositivos.

• Reduziu latências e melhorou a integridade dos dados, além de suportar hot-swapping (troca de discos sem desligar o sistema).