Hardware Sumario
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HARDWAREV E R S Ã O R E V I S A D A E A T U A L I Z A D A
w w w . e d i t o r a n o v a t e r r a . c o m . b r
VI
SumárioPARTE I – ConCEITos BásICos ................................................................................1
CAPÍTULo 1 – A ARqUITETURA PC ..........................................................................3
Introdução .................................................................................................................. 4
Componentes Típicos de um PC ................................................................................. 9
Componentes Internos .......................................................................................... 9
Componentes Externos ........................................................................................ 10
CAPÍTULo 2 – númERos BInáRIos ........................................................................11
Introdução ................................................................................................................ 12
Entendendo os Números Binários ............................................................................ 15
Palavras Binárias ...................................................................................................... 17
Sistemas de Representação ...................................................................................... 18
Unidades de Grandeza ............................................................................................. 23
Base Hexadecimal ..................................................................................................... 26
Representações ......................................................................................................... 27
CAPÍTULo 3 – TRAnsmIssão dE dAdos ...............................................................29
Introdução ................................................................................................................ 30
Modos ....................................................................................................................... 30
Canal ......................................................................................................................... 32
Clock ......................................................................................................................... 33
Métodos .................................................................................................................... 35
Transmissão Paralela ........................................................................................... 35
Transmissão em Série.......................................................................................... 36
Transmissão em Série Síncrona ...................................................................... 38
Transmissão em Série Assíncrona .................................................................. 39
Transmissão Diferencial ................................................................................. 39
Detecção e Correção de Erros ................................................................................... 41
Paridade ............................................................................................................... 41
Repetição ............................................................................................................. 41
Código de Correção de Erros ............................................................................... 42
Soma de Verificação ............................................................................................ 42
Verificação Cíclica de Redundância .................................................................... 43
Taxa de Transferência .............................................................................................. 43
VII S U M Á R I O
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PARTE II – A ARqUITETURA x86 .......................................................................... 49
CAPÍTULo 4 – PRoCEssAdoREs: FUnCIonAmEnTo BásICo .............................. 51
Introdução ................................................................................................................ 52
O Modelo de Von Neumann ...................................................................................... 54
Instruções ................................................................................................................. 56
Linguagem de Programação................................................................................. 57
CISC e RISC .......................................................................................................... 57
Tempo de Execução ............................................................................................. 59
Comprimento das Instruções .............................................................................. 60
Memória .................................................................................................................... 60
Memória Cache .................................................................................................... 62
Registradores............................................................................................................ 62
Registradores de Uso Geral ................................................................................. 63
Pilha ..................................................................................................................... 63
Contador de Programa ......................................................................................... 65
Flags .................................................................................................................... 65
Interrupções ............................................................................................................. 66
Arquitetura Básica de Processadores ....................................................................... 67
Clock ......................................................................................................................... 69
Processador de x Bits ............................................................................................... 70
CAPÍTULo 5 – modos dE oPERAção ....................................................................73
Introdução ................................................................................................................ 74
Modo Real ................................................................................................................. 74
Modo Protegido de 16 Bits ....................................................................................... 74
Modo Protegido de 32 Bits ....................................................................................... 75
Modo Virtual-8086 .................................................................................................... 76
Modo de Compatibilidade ........................................................................................ 77
Modo de 64 bits ........................................................................................................ 77
Modo de Gerenciamento do Sistema ........................................................................ 78
CAPÍTULo 6 – oRgAnIzAção dA mEmóRIA .........................................................79
Introdução ................................................................................................................ 80
Representação de Endereços .................................................................................... 80
Organização da Memória no Modo Real ................................................................... 81
Organização da Memória no Modo Protegido........................................................... 83
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VIII
CAPÍTULo 7 – PRoTEção dE mEmóRIA ................................................................85
Introdução ................................................................................................................ 86
Tabelas de Descrição ................................................................................................ 87
Seletor de Segmento ................................................................................................. 88
Cache do Seletor de Segmento ................................................................................. 89
Descritor de Segmento ............................................................................................. 89
CAPÍTULo 8 – PAgInAção .....................................................................................93
Introdução ................................................................................................................ 94
Modos ....................................................................................................................... 95
Funcionamento ......................................................................................................... 96
Modo de Paginação de 32 Bits ............................................................................. 98
Estrutura das Entradas ........................................................................................ 99
Modo de Paginação PAE ..................................................................................... 101
Estrutura das Entradas ...................................................................................... 103
Modo de Paginação IA-32e (64 Bits)................................................................... 105
Estrutura das Entradas ...................................................................................... 106
Cache de Conversão (TLB) ...................................................................................... 106
CAPÍTULo 9 – mULTITAREFA ................................................................................109
Introdução .............................................................................................................. 110
CAPÍTULo 10 – REgIsTRAdoREs ..........................................................................113
Introdução .............................................................................................................. 114
Registradores de Uso Geral .................................................................................... 114
Registradores de Segmento .................................................................................... 116
Registradores de Índice .......................................................................................... 117
Ponteiro de Instrução ............................................................................................. 117
Flags ....................................................................................................................... 118
Registradores de Controle ...................................................................................... 118
Registradores de Debug ......................................................................................... 121
Registradores de Gerenciamento de Memória ........................................................ 122
Outros Registradores .............................................................................................. 122
CAPÍTULo 11 – InTERRUPçõEs E ExCEçõEs .......................................................123
Introdução .............................................................................................................. 124
Exceções ................................................................................................................. 124
IX S U M Á R I O
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Funcionamento ....................................................................................................... 126
CAPÍTULo 12 – UnIdAdE dE PonTo FLUTUAnTE ..............................................127
Introdução .............................................................................................................. 128
Registradores x87 de Dados ................................................................................... 129
Registrador de Estado ............................................................................................ 129
Registrador de Controle ......................................................................................... 130
Registrador de Rótulo ............................................................................................. 131
Ponteiro de Instruções e Dados .............................................................................. 132
Registrador de Opcode ........................................................................................... 132
Instruções MMX, 3DNow!, SSE, AVX e AES-NI .......................................................... 132
CAPÍTULo 13 – InsTRUçõEs mmx, 3dnow!, ssE, AVx E AEs-nI ........................133
Introdução .............................................................................................................. 134
Exemplo de Uso ...................................................................................................... 134
MMX ........................................................................................................................ 136
3DNow! ................................................................................................................... 137
SSE .......................................................................................................................... 137
SSE2 ........................................................................................................................ 137
SSE3 ........................................................................................................................ 138
SSSE3 ...................................................................................................................... 138
SSE4a ...................................................................................................................... 138
SSE4.1 ..................................................................................................................... 138
SSE4.2 ..................................................................................................................... 139
AVX ......................................................................................................................... 139
AVX2 ....................................................................................................................... 140
AES-NI ..................................................................................................................... 140
CAPÍTULo 14 – mEmóRIA CAChE .........................................................................141
Introdução .............................................................................................................. 142
Níveis ...................................................................................................................... 142
Funcionamento ....................................................................................................... 143
Arquitetura ............................................................................................................. 144
Cache com Mapeamento Direto ......................................................................... 144
Cache Completamente Associativo ................................................................... 146
Cache Associativo por Grupos .......................................................................... 147
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X
CAPÍTULo 15 – TECnoLogIAs PARA o AUmEnTo do dEsEmPEnho ...............149
Introdução .............................................................................................................. 150
Previsão de Desvios ................................................................................................ 150
Arquitetura Superescalar ........................................................................................ 151
Execução Fora de Ordem ........................................................................................ 151
Execução Especulativa ............................................................................................ 152
Renomeamento de Registradores ...................................................................... 152
Arquitetura Híbrida CISC/RISC ............................................................................... 153
Fusão de Microinstruções ....................................................................................... 153
Fusão de Instruções ................................................................................................ 154
Tecnologia de Múltiplos Núcleos ........................................................................... 154
Tecnologia Hyper-Threading .................................................................................. 156
Overclock Dinâmico ............................................................................................... 156
CAPÍTULo 16 – VIRTUALIzAção ..........................................................................159
Introdução .............................................................................................................. 160
Funcionamento ....................................................................................................... 162
Funcionamento das Instruções VT-x ................................................................. 163
Funcionamento das Instruções AMD-V .............................................................. 164
Virtualização de Segunda Geração ......................................................................... 165
CAPÍTULo 17 – gEREnCIAmEnTo dE ConsUmo ELéTRICo ...............................167
Introdução .............................................................................................................. 168
ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) ............................................. 168
SpeedStep, Cool’n’Quiet e PowerNow! .................................................................... 170
Relação Entre Potência, Tensão e Frequência .................................................... 170
Diminuindo o Clock do Processador ................................................................. 171
Monitoramento Térmico ......................................................................................... 172
Estados de Economia de Energia ............................................................................ 173
Estados C ........................................................................................................... 173
PARTE III – PRoCEssAdoREs ................................................................................177
CAPÍTULo 18 – PRoCEssAdoREs x86 dE PRImEIRA A qUARTA gERAção .......179
Introdução .............................................................................................................. 180
8086, 8088 e V20 .................................................................................................... 182
286.......................................................................................................................... 183
XI S U M Á R I O
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386.......................................................................................................................... 184
486.......................................................................................................................... 186
486DX ................................................................................................................ 186
486DLC e 486SLC .............................................................................................. 186
486SX e 487SX ................................................................................................... 187
486DX2 e OverDrive .......................................................................................... 187
486SX2 ............................................................................................................... 187
486DX4 .............................................................................................................. 187
Soquetes ............................................................................................................ 188
5x86 ........................................................................................................................ 188
CAPÍTULo 19 – PRoCEssAdoREs x86 soqUETE 7 ..............................................189
Introdução .............................................................................................................. 190
Soquetes ................................................................................................................. 192
Pentium .................................................................................................................. 193
Pentium MMX .......................................................................................................... 194
Pentium OverDrive ................................................................................................. 194
6x86 ........................................................................................................................ 195
5x86 ........................................................................................................................ 195
6x86MX e MII .......................................................................................................... 195
Nx586 ..................................................................................................................... 196
K5 ........................................................................................................................... 196
K6 ........................................................................................................................... 197
K6-2 ........................................................................................................................ 197
K6-III ....................................................................................................................... 198
CAPÍTULo 20 – PRoCEssAdoREs InTEL dE sExTA gERAção – PARTE 1 ..........199
Introdução .............................................................................................................. 200
Arquitetura ............................................................................................................. 202
Integração do Cache de Memória L2 ................................................................. 204
Pipeline .............................................................................................................. 206
Decodificador de Instruções ............................................................................. 209
Execução das Microinstruções ........................................................................... 210
A Estação de Reserva ......................................................................................... 212
Unidades de Execução ....................................................................................... 212
Pentium Pro ............................................................................................................ 214
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XII
Arquitetura ........................................................................................................ 214
Pentium II ............................................................................................................... 215
Arquitetura ........................................................................................................ 215
Pentium II OverDrive .............................................................................................. 216
Pentium II Xeon ...................................................................................................... 216
Mobile Pentium ....................................................................................................... 217
Pentium III .............................................................................................................. 217
Arquitetura ........................................................................................................ 218
Modelos ............................................................................................................. 220
Mobile Pentium III .................................................................................................. 220
Mobile Pentium III-M............................................................................................... 221
Celeron ................................................................................................................... 221
Mobile Celeron ....................................................................................................... 222
Pentium III Xeon ..................................................................................................... 223
CAPÍTULo 21 – PRoCEssAdoREs InTEL dE séTImA gERAção ..........................225
Introdução .............................................................................................................. 226
Arquitetura Netburst .............................................................................................. 226
Pipeline .............................................................................................................. 229
Decodificador de Instruções ............................................................................. 234
Cache de Traço .................................................................................................. 234
Execução das Microinstruções ........................................................................... 235
Unidades de Execução ....................................................................................... 236
Barramento Externo ........................................................................................... 238
Pentium 4 ............................................................................................................... 238
Pentium 4 HT .......................................................................................................... 240
Pentium 4 Extreme Edition ..................................................................................... 241
Pentium D ............................................................................................................... 242
Pentium Extreme Edition ........................................................................................ 242
Pentium 4-M ........................................................................................................... 243
Mobile Pentium 4 .................................................................................................... 244
Celeron ................................................................................................................... 244
Celeron D ................................................................................................................ 245
Mobile Celeron ....................................................................................................... 246
Xeon ........................................................................................................................ 246
Xeon MP .................................................................................................................. 248
XIII S U M Á R I O
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CAPÍTULo 22 – PRoCEssAdoREs InTEL dE sExTA gERAção – PARTE 2 ..........251
Introdução .............................................................................................................. 252
Pentium M ............................................................................................................... 253
Microarquitetura ................................................................................................ 253
Modelos ............................................................................................................. 256
Core Solo ................................................................................................................ 257
Core Duo ................................................................................................................. 257
Microarquitetura Core ............................................................................................ 258
Desambiguação de Memória .............................................................................. 259
Unidades de Execução ....................................................................................... 260
Cache L2 Compartilhado ................................................................................... 261
Core 2 Duo .............................................................................................................. 263
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 263
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 264
Core 2 Solo ............................................................................................................. 264
Core 2 Quad ............................................................................................................ 265
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 265
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 265
Core 2 Extreme ....................................................................................................... 266
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 266
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 267
Pentium e Pentium Dual Core ................................................................................. 267
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 268
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 268
Celeron ................................................................................................................... 269
Celeron M ............................................................................................................... 269
Xeon ........................................................................................................................ 270
Modelos Sem Multiprocessamento Simétrico .................................................... 271
Modelos Com Multiprocessamento Simétrico em Duas Vias ............................. 272
Xeon MP .................................................................................................................. 272
CAPÍTULo 23 – PRoCEssAdoREs InTEL dE sExTA gERAção – PARTE 3 ..........275
Introdução .............................................................................................................. 276
Microarquitetura Nehalem ...................................................................................... 277
Controlador de Memória Integrado ................................................................... 281
Controlador PCI Express 2.0 Integrado ............................................................. 284
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XIV
Interface Externa ............................................................................................... 285
DMI (Direct Media Interface) .............................................................................. 285
QPI (QuickPath Interconnect) ............................................................................ 285
Controlador de Vídeo Integrado ........................................................................ 287
Detector de Laços .............................................................................................. 287
Unidades de Execução ....................................................................................... 288
Cache L3 Compartilhado ................................................................................... 290
Core i3 de Primeira Geração ................................................................................... 290
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 291
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 291
Core i5 de Primeira Geração ................................................................................... 292
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 292
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 293
Core i7 de Primeira Geração ................................................................................... 293
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 294
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 294
Microarquitetura Sandy Bridge ............................................................................... 295
Cache de Microinstruções Decodificadas .......................................................... 297
Unidades de Execução ....................................................................................... 297
Arquitetura em Anel .......................................................................................... 300
Core i3 de Segunda Geração ................................................................................... 300
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 301
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 301
Core i5 de Segunda Geração ................................................................................... 301
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 302
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 302
Core i7 de Segunda Geração ................................................................................... 303
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 303
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 304
Microarquitetura Ivy Bridge ................................................................................... 305
Recursos de Segurança ...................................................................................... 306
Core i3 de Terceira Geração ................................................................................... 307
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 307
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 308
Core i5 de Terceira Geração ................................................................................... 308
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 308
XV S U M Á R I O
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Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 309
Core i7 de Terceira Geração ................................................................................... 309
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 309
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 310
Microarquitetura Haswell ....................................................................................... 310
Unidades de Execução ....................................................................................... 311
Pentium .................................................................................................................. 313
Modelos Para Micros de Mesa ............................................................................ 314
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 314
Modelos Para Servidores ................................................................................... 315
Celeron ................................................................................................................... 316
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 316
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 317
Xeon ........................................................................................................................ 317
Modelos Sem Multiprocessamento Simétrico .................................................... 318
Modelos com Multiprocessamento Simétrico em Duas Vias ............................. 319
Modelos com Multiprocessamento Simétrico em até Quatro Vias .................... 321
Modelos com Multiprocessamento Simétrico em até Oito Vias ........................ 321
CAPÍTULo 24 – PRoCEssAdoREs InTEL ATom ...................................................323
Introdução .............................................................................................................. 324
Arquitetura ............................................................................................................. 325
Modelos .................................................................................................................. 329
Diamondville ..................................................................................................... 329
Pineview ............................................................................................................ 330
Cedarview .......................................................................................................... 330
Silverthorne ....................................................................................................... 331
Lincroft .............................................................................................................. 331
Tunnel Creek ..................................................................................................... 331
Stellarton ........................................................................................................... 332
Sodaville ............................................................................................................ 332
Medfield ............................................................................................................. 332
Clover Trail ........................................................................................................ 333
CAPÍTULo 25 – PRoCEssAdoREs Amd dE séTImA gERAção ............................335
Introdução .............................................................................................................. 336
HARDWAREV E R S Ã O R E V I S A D A E A T U A L I Z A D A
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XVI
Arquitetura ............................................................................................................. 336
Unidades de Execução ....................................................................................... 337
Pipeline .............................................................................................................. 340
Barramento Externo ........................................................................................... 343
Athlon ..................................................................................................................... 343
Athlon 4 e Athlon XP .............................................................................................. 345
Duron...................................................................................................................... 346
Sempron ................................................................................................................. 347
Mobile Athlon 4 ...................................................................................................... 349
Mobile Athlon XP .................................................................................................... 349
Athlon XP-M ............................................................................................................ 350
Mobile Duron .......................................................................................................... 350
Athlon MP ............................................................................................................... 351
CAPÍTULo 26 – PRoCEssAdoREs Amd dE oITAVA gERAção ...........................353
Introdução .............................................................................................................. 354
Arquitetura ............................................................................................................. 354
Interface HyperTransport 1.x e 2.0 ................................................................... 355
O Clock da Memória .......................................................................................... 360
Athlon 64 ................................................................................................................ 361
Athlon 64 X2 e Athlon X2 ....................................................................................... 362
Athlon 64 FX ........................................................................................................... 363
Sempron ................................................................................................................. 364
Mobile Athlon 64 .................................................................................................... 366
Mobile Sempron ...................................................................................................... 366
Athlon XP-M ............................................................................................................ 368
Turion 64 ................................................................................................................ 368
Turion 64 X2 e Turion X2 ....................................................................................... 368
Turion X2 Ultra ....................................................................................................... 369
Athlon Neo .............................................................................................................. 370
Athlon Neo X2 ......................................................................................................... 370
Turion Neo X2......................................................................................................... 371
Opteron .................................................................................................................. 371
CAPÍTULo 27 – PRoCEssAdoREs Amd dE nonA gERAção ..............................373
Introdução .............................................................................................................. 374
XVII S U M Á R I O
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Arquitetura ............................................................................................................. 374
Tecnologia de Otimização de Memória ............................................................. 377
HyperTransport 3.0 ........................................................................................... 378
Phenom ................................................................................................................... 380
Phenom II................................................................................................................ 381
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 381
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 383
Athlon X2 ................................................................................................................ 383
Athlon II .................................................................................................................. 384
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 384
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 385
Sempron ................................................................................................................. 385
Turion II .................................................................................................................. 386
Turion II Ultra ......................................................................................................... 387
Athlon II Neo .......................................................................................................... 387
Série V..................................................................................................................... 388
Série A .................................................................................................................... 388
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 389
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 390
Série E ..................................................................................................................... 391
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 391
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 391
Opteron .................................................................................................................. 391
CAPÍTULo 28 – PRoCEssAdoREs Amd dE déCImA gERAção ...........................393
Introdução .............................................................................................................. 394
Arquitetura Bulldozer ............................................................................................. 394
Unidades de Execução ....................................................................................... 397
Características ................................................................................................... 398
FX ............................................................................................................................ 399
Série A .................................................................................................................... 400
Modelos Para Computadores de Mesa ............................................................... 401
Modelos Para Computadores Portáteis .............................................................. 402
Opteron .................................................................................................................. 403
Arquitetura Bobcat ................................................................................................. 404
HARDWAREV E R S Ã O R E V I S A D A E A T U A L I Z A D A
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XVIII
Processadores Baseados na Arquitetura Bobcat ..................................................... 406
CAPÍTULo 29 – ARqUITETURA ARm ....................................................................409
Introdução .............................................................................................................. 410
Estados de Execução ............................................................................................... 410
Conjuntos de Instruções ........................................................................................ 411
Estados de Operação .............................................................................................. 411
Registradores.......................................................................................................... 412
Registradores no Estado AArch32 ..................................................................... 412
Registradores no Estado AArch64 ..................................................................... 414
Acesso à Memória ................................................................................................... 415
Pipeline ................................................................................................................... 415
PARTE IV – mEmóRIA ............................................................................................417
CAPÍTULo 30 – RAm ..............................................................................................419
Introdução .............................................................................................................. 420
Memória Estática .................................................................................................... 421
Memória Dinâmica .................................................................................................. 422
Memórias Assíncronas ............................................................................................ 424
Memórias Síncronas ............................................................................................... 426
Arquitetura ........................................................................................................ 426
Acesso ............................................................................................................... 429
Modo Rajada ...................................................................................................... 432
Temporizações .................................................................................................. 433
Organização ....................................................................................................... 434
DDR ................................................................................................................... 435
Classificações .................................................................................................... 436
Gerações ............................................................................................................ 437
Memórias GDDR ................................................................................................. 439
Módulos de Memória .............................................................................................. 442
Classificação ...................................................................................................... 444
Memórias Registradas ....................................................................................... 445
Memórias ECC .................................................................................................... 446
Configuração ..................................................................................................... 446
Instalação .......................................................................................................... 447
Canais de Memória ................................................................................................. 448
XIX S U M Á R I O
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Desempenho ........................................................................................................... 450
CAPÍTULo 31 – Rom ..............................................................................................451
Introdução .............................................................................................................. 452
Tipos....................................................................................................................... 453
Conteúdo da ROM ................................................................................................... 454
Memória de Configuração ...................................................................................... 455
Sombreamento........................................................................................................ 456
CAPÍTULo 32 – mEmóRIAs FLAsh ........................................................................457
Introdução .............................................................................................................. 458
Arquitetura ............................................................................................................. 458
SLC e MLC ............................................................................................................... 460
Memórias NOR ........................................................................................................ 461
Memórias NAND ..................................................................................................... 462
Vida Útil .................................................................................................................. 465
Tempo de Retenção ................................................................................................ 465
PARTE V – PLACAs-mãE ........................................................................................467
CAPÍTULo 33 – PLACAs-mãE ................................................................................469
Introdução .............................................................................................................. 470
Arquitetura ............................................................................................................. 472
Processadores com Controlador PCI Express Integrado .................................... 472
Processadores com Controlador de Memória Integrado ................................... 475
Processadores Sem Controlador de Memória Integrado .................................... 477
Formatos ................................................................................................................. 479
Soquete do Processador ......................................................................................... 480
Soquetes de Memória ............................................................................................. 482
Conectores de Alimentação .................................................................................... 482
Bateria .................................................................................................................... 484
Conectores Para Ventoinhas ................................................................................... 485
Mostrador de Diagnósticos ..................................................................................... 485
Camadas de Cobre .................................................................................................. 486
CAPÍTULo 34 – sLoTs dE ExPAnsão ...................................................................487
Introdução .............................................................................................................. 488
ISA .......................................................................................................................... 490
HARDWAREV E R S Ã O R E V I S A D A E A T U A L I Z A D A
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XX
MCA ........................................................................................................................ 491
EISA ......................................................................................................................... 491
VLB .......................................................................................................................... 492
PCI .......................................................................................................................... 492
PCI-X ....................................................................................................................... 495
AGP ......................................................................................................................... 497
AGP Pro ................................................................................................................... 499
AMR ........................................................................................................................ 500
CNR ......................................................................................................................... 502
ACR ......................................................................................................................... 503
PCI Express ............................................................................................................. 504
Pistas ................................................................................................................. 505
Versões .............................................................................................................. 506
Slots ................................................................................................................... 507
Mini PCI Express ..................................................................................................... 509
mSATA .................................................................................................................... 510
M.2 .......................................................................................................................... 510
CAPÍTULo 35 – PoRTAs dE ComUnICAção ........................................................511
Introdução .............................................................................................................. 512
SATA ....................................................................................................................... 512
SAS .......................................................................................................................... 515
eSATA ..................................................................................................................... 515
PATA (“IDE”) ........................................................................................................... 517
Controlador de Unidade de Disquete ..................................................................... 519
USB.......................................................................................................................... 520
Conectores ......................................................................................................... 522
FireWire (IEEE1394) ................................................................................................. 526
Thunderbolt ........................................................................................................... 527
Porta de Rede.......................................................................................................... 529
Portas PS/2 ............................................................................................................. 531
Conectores de Áudio .............................................................................................. 532
Conectores de Vídeo ............................................................................................... 535
Conexão Infravermelha .......................................................................................... 537
Porta Serial ............................................................................................................. 538
Porta Paralela .......................................................................................................... 540
XXI S U M Á R I O
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SCSI ......................................................................................................................... 541
Comandos .......................................................................................................... 542
SCSI-1 ................................................................................................................. 542
SCSI-2 ................................................................................................................. 542
SCSI-3 ................................................................................................................. 543
Teoria de Instalação .......................................................................................... 544
Conectores ......................................................................................................... 546
CAPÍTULo 36 – CIRCUITo REgULAdoR dE TEnsão ...........................................549
Introdução .............................................................................................................. 550
Funcionamento ....................................................................................................... 550
Arquitetura ............................................................................................................. 551
Componentes ......................................................................................................... 554
Controlador PWM ............................................................................................... 554
Transistores ....................................................................................................... 555
Bobinas .............................................................................................................. 556
Capacitores ........................................................................................................ 557
PARTE VI – VÍdEo ..................................................................................................559
CAPÍTULo 37 – PLACAs dE VÍdEo .......................................................................561
Introdução .............................................................................................................. 562
Conceitos Básicos ................................................................................................... 562
Resolução .......................................................................................................... 562
Relação de Aspecto ............................................................................................ 563
Cor ..................................................................................................................... 564
Taxa de Atualização .......................................................................................... 565
Varredura ........................................................................................................... 566
Implementações ..................................................................................................... 568
Arquitetura ............................................................................................................. 570
Interface de Comunicação ................................................................................. 571
Processador Gráfico .......................................................................................... 572
Memória de Vídeo .............................................................................................. 573
Barramento da Memória de Vídeo ..................................................................... 575
RAMDAC ............................................................................................................ 575
Conectores de Vídeo .......................................................................................... 576
Circuito Regulador de Tensão ........................................................................... 576
HARDWAREV E R S Ã O R E V I S A D A E A T U A L I Z A D A
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XXII
Conectores de Alimentação Auxiliar ................................................................. 577
Princípios de Funcionamento ................................................................................. 578
Modo Texto ........................................................................................................ 578
Modo Gráfico ..................................................................................................... 579
Aceleração 2D ......................................................................................................... 579
Aceleração 3D ......................................................................................................... 580
GPGPU ..................................................................................................................... 580
CrossFireX e SLI ...................................................................................................... 582
ATI Hybrid Graphics, Hybrid SLI (GeForce Boost) e Virtu Universal MVP (HyperFormance) ............................................................................ 583
Múltiplos Monitores ............................................................................................... 584
Tecnologia 3D......................................................................................................... 585
Tecnologia Passiva ............................................................................................ 585
Tecnologia Ativa ................................................................................................ 586
Placas de Vídeo Compatíveis ............................................................................. 587
Desvantagens .................................................................................................... 587
CAPÍTULo 38 – ACELERAção dE mÍdIA ..............................................................589
Introdução .............................................................................................................. 590
Decodificadores de Mídia ....................................................................................... 591
Recursos de Melhoria de Imagem ........................................................................... 592
CAPÍTULo 39 – ACELERAção 3d .........................................................................597
Introdução .............................................................................................................. 598
Interface de Programação (API) .............................................................................. 599
DirectX ............................................................................................................... 600
Processamento de Imagens .................................................................................... 601
Envio de Instruções ........................................................................................... 602
Sombreamento de Vértices ................................................................................ 603
Tesselação ......................................................................................................... 604
Sombreamento de Geometria ............................................................................ 604
Triangulação ...................................................................................................... 604
Rasterização ...................................................................................................... 605
Sombreamento de Pixels ................................................................................... 607
Fusão ................................................................................................................. 607
PhysX ...................................................................................................................... 608
XXIII S U M Á R I O
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Desempenho vs. Qualidade de Imagem ................................................................. 609
Ajustes da Qualidade da Imagem ........................................................................... 611
Suavização de Serrilhado .................................................................................. 612
Filtragem Anisotrópica ...................................................................................... 614
Sincronismo Vertical ......................................................................................... 616
CAPÍTULo 40 – ConECToREs dE VÍdEo ..............................................................617
Introdução .............................................................................................................. 618
Vídeo Composto ..................................................................................................... 618
S-Video .................................................................................................................... 619
Vídeo Componente ................................................................................................. 620
RGB ......................................................................................................................... 622
VGA ......................................................................................................................... 623
DVI .......................................................................................................................... 625
HDMI ....................................................................................................................... 628
DisplayPort ............................................................................................................. 630
Thunderbolt ........................................................................................................... 632
CAPÍTULo 41 – monIToREs dE VÍdEo CRT ........................................................633
Introdução .............................................................................................................. 634
Tubo de Imagem ..................................................................................................... 634
Tamanho da Tela .................................................................................................... 636
Dot Pitch ................................................................................................................. 636
Varredura................................................................................................................ 638
Padrões ................................................................................................................... 641
Seleção de Monitores CRT ...................................................................................... 642
CAPÍTULo 42 – monIToREs dE VÍdEo LCd ........................................................645
Introdução .............................................................................................................. 646
O Cristal Líquido .................................................................................................... 646
Matriz Passiva .................................................................................................... 649
Matriz Ativa ....................................................................................................... 649
Luz de Fundo ..................................................................................................... 649
Características de Monitores LCD .......................................................................... 650
Tamanho da Tela ............................................................................................... 650
Relação de Aspecto ............................................................................................ 650
HARDWAREV E R S Ã O R E V I S A D A E A T U A L I Z A D A
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XXIV
Resolução .......................................................................................................... 650
Cor ..................................................................................................................... 651
Tempo de Resposta ........................................................................................... 652
Brilho ................................................................................................................. 652
Relação de Contraste ......................................................................................... 652
Ângulo de Visão ................................................................................................. 653
Tecnologia 3D .................................................................................................... 653
Conexão ............................................................................................................. 654
Usando uma HDTV como Monitor .......................................................................... 654
PARTE VII – ARmAzEnAmEnTo ............................................................................655
CAPÍTULo 43 – dIsCos RÍgIdos ..........................................................................657
Introdução .............................................................................................................. 658
Geometria ............................................................................................................... 659
Formato dos Setores ............................................................................................... 660
Métodos de Endereçamento ................................................................................... 661
Capacidade ............................................................................................................. 663
Limites de Capacidade ........................................................................................... 664
Formatação ............................................................................................................. 666
Arquitetura ............................................................................................................. 667
Discos Rígidos Híbridos ......................................................................................... 669
S.M.A.R.T. ............................................................................................................... 669
Interface de Comunicação ...................................................................................... 670
Características Técnicas ......................................................................................... 671
Capacidade ........................................................................................................ 671
Velocidade de Rotação ...................................................................................... 671
Tamanho Físico ................................................................................................. 672
Interface ............................................................................................................ 672
Tamanho do Buffer ............................................................................................ 672
Taxa de Transferência ....................................................................................... 672
Tempo de Acesso .............................................................................................. 673
Consumo ........................................................................................................... 673
Densidade .......................................................................................................... 673
CAPÍTULo 44 – ssds..............................................................................................675
Introdução .............................................................................................................. 676
XXV S U M Á R I O
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Capacidade ............................................................................................................. 676
Limites de Capacidade ........................................................................................... 677
Balanceamento de Desgaste ................................................................................... 677
Amplificação de Escrita .......................................................................................... 678
Coleta de Lixo ......................................................................................................... 678
TRIM ....................................................................................................................... 679
Recuperação de Dados ........................................................................................... 680
Espaço Reservado ................................................................................................... 680
Vida Útil .................................................................................................................. 681
Desfragmentação .................................................................................................... 682
Arquitetura ............................................................................................................. 683
Chip Controlador ............................................................................................... 683
Memória ............................................................................................................. 684
Características Técnicas ......................................................................................... 685
Capacidade ........................................................................................................ 685
Tipo de Memória ............................................................................................... 685
Modelo do Controlador ..................................................................................... 685
Desempenho ...................................................................................................... 686
Tamanho Físico ................................................................................................. 686
Interface ............................................................................................................ 686
SSDs vs. Discos Rígidos .......................................................................................... 687
CAPÍTULo 45 – RAId .............................................................................................689
Introdução .............................................................................................................. 690
Divisão de Dados .................................................................................................... 690
Limite de 2 TiB .................................................................................................. 691
Espelhamento ......................................................................................................... 691
Modos RAID ............................................................................................................ 692
RAID 0 ................................................................................................................ 692
RAID 1 ................................................................................................................ 692
RAID 0+1 ............................................................................................................ 693
RAID 10 .............................................................................................................. 694
RAID 1E .............................................................................................................. 696
RAID 2 ................................................................................................................ 696
RAID 3 ................................................................................................................ 696
RAID 0+3, 30 ou 53 ............................................................................................ 696
HARDWAREV E R S Ã O R E V I S A D A E A T U A L I Z A D A
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XXVI
RAID 4 ................................................................................................................ 699
RAID 5 ................................................................................................................ 699
RAID 6 ................................................................................................................ 699
RAID 7 ................................................................................................................ 699
JBOD .................................................................................................................. 700
Software vs. Hardware ............................................................................................ 700
CAPÍTULo 46 – UnIdAdEs óPTICAs ....................................................................701
Introdução .............................................................................................................. 702
CD ........................................................................................................................... 702
Tamanho Físico ................................................................................................. 703
Funcionamento .................................................................................................. 703
Modulação ......................................................................................................... 705
Trilha ................................................................................................................. 706
Formatação ........................................................................................................ 706
Subcanal Q ......................................................................................................... 707
Capacidade ........................................................................................................ 708
Modos ................................................................................................................ 709
Velocidade ......................................................................................................... 710
Mídias ................................................................................................................ 711
Mídias Comerciais ............................................................................................. 712
CD-R ................................................................................................................... 712
CD-RW ................................................................................................................ 714
Gravação ............................................................................................................ 716
DVD ........................................................................................................................ 717
Funcionamento .................................................................................................. 717
Formatação ........................................................................................................ 719
Capacidades ...................................................................................................... 723
Velocidade ......................................................................................................... 723
DVD-Vídeo ......................................................................................................... 724
Áudio ................................................................................................................. 724
Áreas de Reprodução ......................................................................................... 725
DVD-Áudio ......................................................................................................... 727
Mídias ................................................................................................................ 727
Diferenças Entre DVD-R/DVD-RW e DVD+R/DVD+RW ....................................... 728
Blu-Ray ................................................................................................................... 729
XXVII S U M Á R I O
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Tamanho Físico ................................................................................................. 729
Funcionamento .................................................................................................. 729
Formatação ........................................................................................................ 730
Velocidade ......................................................................................................... 731
Capacidade ........................................................................................................ 731
Mídias ................................................................................................................ 732
Filmes ................................................................................................................ 732
Áreas de Reprodução ......................................................................................... 732
Áudio ................................................................................................................. 733
Interface de Comunicação ...................................................................................... 734
Conexão de Áudio .................................................................................................. 734
Características Técnicas ......................................................................................... 735
Tamanho Físico ................................................................................................. 735
Mídias Suportadas ............................................................................................. 735
Velocidade ......................................................................................................... 735
Interface ............................................................................................................ 736
Tamanho do Buffer ............................................................................................ 736
Descobrindo a Marca e Modelo de Unidades Ópticas ............................................. 737
CAPÍTULo 47 – oUTRos dIsPosITIVos dE ARmAzEnAmEnTo .........................739
Introdução .............................................................................................................. 740
Memórias USB (“Pen Drives”) .................................................................................. 740
Unidades de Disquete ............................................................................................. 742
Outras Unidades de Armazenamento ..................................................................... 744
PARTE VIII – áUdIo ...............................................................................................747
CAPÍTULo 48 – áUdIo ..........................................................................................749
Introdução .............................................................................................................. 750
Princípios de Áudio Digital .................................................................................... 751
Taxa de Amostragem ......................................................................................... 752
Resolução .......................................................................................................... 753
Canais ................................................................................................................ 754
Tamanho do Arquivo ......................................................................................... 756
Compressão ....................................................................................................... 757
Relação Sinal/Ruído........................................................................................... 758
Sintetizador ............................................................................................................ 759
HARDWAREV E R S Ã O R E V I S A D A E A T U A L I Z A D A
w w w . e d i t o r a n o v a t e r r a . c o m . b r
XXVIII
Síntese de FM ..................................................................................................... 759
Síntese por Tabela de Sons ................................................................................ 760
Implementações ..................................................................................................... 761
Conectores Analógicos ........................................................................................... 762
Interface SPDIF ....................................................................................................... 763
Interface MIDI ......................................................................................................... 766
Descobrindo a Marca e Modelo de Placas de Som Antigas ....................................................................................... 767
PARTE Ix – gABInETEs ..........................................................................................769
CAPÍTULo 49 – gABInETEs ...................................................................................771
Introdução .............................................................................................................. 772
Tamanhos ............................................................................................................... 772
Compatibilidade ..................................................................................................... 774
Material ................................................................................................................... 774
Pintura .................................................................................................................... 775
Desenho do Painel Esquerdo .................................................................................. 775
Baias Para Unidades de Armazenamento ............................................................... 776
Baias Externas de 5,25” ..................................................................................... 776
Baias Externas de 3,5” ....................................................................................... 777
Baias Internas de 3,5” ........................................................................................ 778
Baias de 2,5” ...................................................................................................... 779
Base Externa de 3,5”/2,5” .................................................................................. 781
Tampas das Baias Externas..................................................................................... 781
Sistemas de Instalação de Unidades de Armazenamento ...................................... 782
Sistemas Para a Redução de Ruídos ....................................................................... 784
Conectores .............................................................................................................. 785
Suporte Para Sistemas de Refrigeração Líquida Externos ...................................... 786
Slots de Expansão ................................................................................................... 787
Fixação das Placas de Expansão ............................................................................. 788
Aberturas na Bandeja de Instalação da Placa-Mãe .................................................. 788
Ventoinhas .............................................................................................................. 789
Filtros de Ar ............................................................................................................ 790
Iluminação .............................................................................................................. 790
Outros Pequenos Detalhes ..................................................................................... 790
XXIX S U M Á R I O
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PARTE x – REFRIgERAção ....................................................................................793
CAPÍTULo 50 – VEnToInhAs ...............................................................................795
Introdução .............................................................................................................. 796
Ventilação Interna .................................................................................................. 796
Instalação de Ventoinhas ....................................................................................... 801
Pressão de Ar .......................................................................................................... 802
Características Técnicas de Ventoinhas ................................................................. 802
Tamanho ............................................................................................................ 802
Velocidade de Rotação ...................................................................................... 803
Fluxo de Ar ........................................................................................................ 803
Nível de Ruído ................................................................................................... 803
Rolamento ......................................................................................................... 804
Rolamento de Mancal ........................................................................................ 805
Rolamento de Esferas ........................................................................................ 805
Fios e Conectores .............................................................................................. 806
CAPÍTULo 51 – CooLERs ......................................................................................809
Introdução .............................................................................................................. 810
TDP ......................................................................................................................... 810
Mecanismos de Retenção........................................................................................ 810
Coolers a Ar ............................................................................................................ 811
Base ................................................................................................................... 812
Pasta Térmica .................................................................................................... 813
Heatpipes........................................................................................................... 813
Câmara de Vapor ............................................................................................... 814
Dissipador de Calor ........................................................................................... 815
Ventoinha .......................................................................................................... 815
Placa Suporte ..................................................................................................... 815
Coolers Termoelétricos .......................................................................................... 815
Refrigeração Líquida .............................................................................................. 816
Sistemas Avulsos ............................................................................................... 816
Bomba ................................................................................................................ 817
Tanque de Expansão .......................................................................................... 818
Bloco do Processador ........................................................................................ 818
Radiador ............................................................................................................ 818
HARDWAREV E R S Ã O R E V I S A D A E A T U A L I Z A D A
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Sistemas Externos .............................................................................................. 818
Sistemas Selados ............................................................................................... 819
PARTE xI – ALImEnTAção ....................................................................................821
CAPÍTULo 52 – FonTEs dE ALImEnTAção .........................................................823
Introdução .............................................................................................................. 824
Filtro de Linha ........................................................................................................ 825
Estabilizador de Tensão ......................................................................................... 825
Tensão da Rede Elétrica ......................................................................................... 826
Características Técnicas ......................................................................................... 826
Princípio de Funcionamento.............................................................................. 826
Potência ............................................................................................................. 827
Eficiência ........................................................................................................... 829
Correção do Fator de Potência (PFC) ................................................................. 832
Saídas ................................................................................................................ 834
Configuração da Saída de +12 V ........................................................................ 835
Distribuição de Potência ................................................................................... 836
Níveis de Oscilação e Ruído .............................................................................. 837
Regulação de Tensão ......................................................................................... 839
Ventilação .......................................................................................................... 840
Padrões ................................................................................................................... 840
Os Padrões ATX12V e EPS12V ............................................................................ 842
Configuração de Cabos e Conectores ..................................................................... 843
Bitola do Fios ..................................................................................................... 843
Sistema de Cabeamento Modular ...................................................................... 843
Conector Principal da Placa-Mãe ....................................................................... 844
Conectores ATX12V e EPS12V ............................................................................ 845
Conectores Para Placas de Vídeo ....................................................................... 846
Conectores de Alimentação SATA ..................................................................... 846
Conectores Para Periféricos ............................................................................... 847
Conector Para Unidades de Disquete ................................................................ 847
Arquitetura ............................................................................................................. 848
Topologias ......................................................................................................... 848
Funcionamento .................................................................................................. 849
Filtragem de Transientes ................................................................................... 851
XXXI S U M Á R I O
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PFC Passivo ........................................................................................................ 852
Retificação (Primário) ....................................................................................... 852
Dobrador de Tensão e Filtragem ....................................................................... 852
PFC Ativo ........................................................................................................... 853
Chaveamento ..................................................................................................... 855
Controle PWM .................................................................................................... 859
Retificação (Secundário) .................................................................................... 859
Filtragem (Secundário) ...................................................................................... 862
Realimentação ................................................................................................... 862
Proteções ................................................................................................................ 863
Proteção Contra Curto-Circuito ......................................................................... 863
Proteção Contra Sobrecarga de Potência ........................................................... 863
Proteção Contra Sobretensão ........................................................................... 863
Proteção Contra Subtensão ................................................................................ 864
Proteção Contra Sobrecarga de Corrente .......................................................... 864
Proteção Contra Sobretemperatura .................................................................. 865
Proteção Contra Queda de Tensão da Rede ....................................................... 865
Funcionamento em Carga Vazia ........................................................................ 865
BIBLIogRAFIA ..................................................................................................... 867
ÍndICE REmIssIVo .............................................................................................. 875