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Arquitetura de PCs
Laércio Vasconcelos
Janeiro/2003
Este artigo apresenta alguns conceitos importantes para quem quer entender o funcionamento interno de um micro. São explicados os mapas de memória e de E/S, o funcionamento das interrupções, DMA e Bus Mastering. Apresentamos ainda o funcionamento dos circuitos de CLOCK e RESET. 
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Laércio Vasconcelos Computação
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O que é a arquitetura de PCs
O hardware é uma área onde nos preocupamos com todos os aspectos de um computador, chegando até o nível de portas lógicas e componentes eletrônicos emgeral, correntes e tensões, glitches, overshoot e outros efeitos elétricos. Na arquitetura, nosso objeto de estudo está um nível acima. Não importa saber de forma detalhada como os circuitos são construídos, e sim, como se conectam e como funcionam. Na arquitetura de computadores apresentamos conceitos como CPU, memória, dispositivos de entrada e saída. Sempre que possível exemplificamos osconceitos usando PCs.
Neste capítulo vamos estudar a arquitetura de forma mais profunda, entretanto voltada exclusivamente para PCs. Para trabalhar com montagem, manutenção e expansão de PCs não é preciso conhecer hardware de forma tão detalhada, chegando ao nível de portas lógicas, chips, correntes e tensões, mas é preciso conhecer a fundo a arquitetura dos PCs. Falaremos neste capítulo sobreprocessadores, memórias, chipsets, dispositivos de entrada e saída, interfaces, canais de DMA, interrupções e outros conceitos importantes.
Mapas de memória e de E/S
Um bom conhecedor de hardware deve entender não apenas o que se passa dentro de um processador, mas também a forma como ele se comunica com o seu exterior. É preciso entender como o processador envia e recebe dados para a memória e para osdispositivos a ele ligados. Vamos então começar estudando a forma como o processador “vê” a memória e os demais dispositivos.
Um processador é capaz de realizar operações como:
Ler um dado da memória
Escrever um dado na memória
Receber um dado de dispositivos de E/S
Enviar dados para dispositivos de E/S
De um modo geral podemos dizer que o processador é capaz de ler e escrever dados emduas categorias de circuitos:
a) Memória: São as ROMs e RAMs localizadas na placa de CPU e nas placas de expansão.
b) Entrada e saída: Em inglês “Input/Output” (I/O). São circuitos representados pelas interfaces de diversos dispositivos como drives, disco rígido, teclado, impressora, monitor, mouse, etc.
Nas operações de acesso à memória, o processador escreve e lê dados, praticamente semintermediários. Nos acessos a dispositivos de E/S, existem circuitos intermediários, que são as interfaces. Por exemplo, quando é feita a leitura de um caracter proveniente do teclado, não existe uma ligação direta entre o processador e o teclado. Esta ligação é feita por um circuito chamado Interface de Teclado (esta interface fica localizada na placa de CPU). O código do caracter proveniente doteclado é transferido para esta interface, que por sua vez, avisa ao processador que existe um código para ser lido. O processador pode então fazer a leitura do caracter ou comando de teclado recebido. Da mesma forma, quando é feita a impressão de um caracter na impressora, o processador não envia dados diretamente para a impressora. Os dados são colocados em um circuito chamado Interface Paralela, quepor sua vez, encarrega-se de transmitir os dados para a impressora.
Cada dispositivo de E/S possui a sua própria interface, como mostram os exemplos da tabela a seguir:
Dispositivo | Interface |
Monitor | Placa de vídeo |
Teclado | Interface de teclado |
Alto falante | Interface de alto falante |
Impressora | Interface paralela ou USB |
Mouse | Interface serial, PS/2 ou...
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