Arquitetura de um Computador

Nesta aula, você vai entender como o sistema operacional se relaciona com os demais componentes de hardware de um computador (por exemplo, com a impressora e o disco rígido). A Figura 1 mostra um computador por dentro (A); podemos visualizar a placa-mãe (B), que conecta os demais componentes de um computador para que eles possam se comunicar com o auxílio do sistema operacional.

Observe que um ponto importante da placa-mãe foi destacado – a parte onde está localizado o conjunto de circuitos integrados, conhecido como chipset (C). Essa parte controla a transmissão de dados nos barramentos. Esse componente está dividido entre "ponte norte" (northbridge), que controla a transmissão de dados dos dispositivos de maior velocidade, como processador e memória, e "ponte sul" (southbridge), que controla a transmissão dos dispositivos de baixa velocidade, como discos e placas de som e rede.

Os barramentos de uma placa-mãe são condutores elétricos que conectam praticamente todos os componentes de um computador, como processadores, memórias, placas de vídeo e diversos outros. Podemos fazer uma analogia da placa-mãe com uma cidade, na qual os prédios seriam os componentes (processadores, memória, placas e discos), os barramentos seriam as ruas e avenidas e o chipset seria o controle de tráfego, ou seja, o elemento responsável pelas trocas de dados (Figura 2).

Assim, todos os componentes físicos de um computador se comunicam através de um barramento. Um barramento consiste em um conjunto de linhas de comunicação que permite a interligação entre os vários componentes, como a CPU, a memória e outros periféricos.

A Figura 3 ilustra a arquitetura de um computador, apresentando os barramentos, os principais componentes e a relação deles com o chipset da placa-mãe.

Cada dispositivo pode se conectar ao sistema através de um barramento específico. Para identificar cada tipo de barramento, são utilizadas siglas que geralmente são muito conhecidas pelos usuários. Confira na Figura 4 alguns tipos de barramentos, suas siglas e exemplos de placas compatíveis com eles.

As principais características observadas nos diferentes tipos de barramentos são relacionadas à largura de banda (que indica a frequência de transmissão), e à largura de dados (que indica a quantidade de bits transmitidos ao mesmo tempo). Voltando à nossa analogia com as ruas e avenidas, seriam então a velocidade máxima permitida e a quantidade de vias nas estradas.

Por exemplo, o barramento que serve de conexão do processador com o chipset da placa-mãe é conhecido pela sigla FSB (Front Side Bus, em português, Barramento Frontal) e no decorrer da evolução dos processadores e placas-mãe, a largura de banda e de dados desse tipo de barramento aumentou. Veja na Tabela 1 a representação dessa evolução.

Um tipo de barramento muito utilizado hoje em dia, o USB (Universal Serial Bus, em português, Barramento Serial Universal), permite a conexão de mouses, teclados, impressoras, pen drives e diversos outros periféricos e possui largura de banda de 625 MB/s na versão USB 3.0.

Além do barramento, para os diversos dispositivos se comunicarem, cada um deles possui uma placa lógica, ou placa controladora que funciona como o cérebro do periférico. Nessa placa, além dos contatos de conexão com o barramento, existem chips de memória e processamento interno que irão controlar as trocas de dados. A Figura 5 mostra onde fica localizada a placa controladora de um HD que controla a rotação do motor e o movimento das cabeças de leitura, de forma que elas leiam os discos e setores corretos e façam a verificação das leituras, de forma a identificar erros e, se possível, corrigi-los.