Arquitectura interna dos processadores

Introdução

Neste post irei abordar os seguintes temas:

• Barramento Interno dos processadores;

• UAL ou ALU;

• Registos;

• Unidade de Controlo;

• Barramento de endereços;

• CISC;

• RISC.

Barramento Interno dos processadores

Os processadores possuem um Barramento de dados interno, que funciona como uma ligação de 8, 16, 32, 64 e 128 bits, que transmitem sinais lógicos (0 e 1), para todas as partes do processador.

Como por exemplo o CPU (Unidade Central de Processamento), quanto mais bits internos ele tiver, mais rápido as partes internas do processador receberão e responderão a solicitações de instruções provenientes da memória, estas instruções são formados por comandos simples (como operações aritméticas e lógicas, gravação, movimentação e leitura de dados), a que chamamos programas.

UAL ou ALU

ALU ou Arithmetic Logic Unit, é um circuito digital que realiza operacoes logicas e aritmétricas. Todos os processadores tem um ALU, para manuntencao de tempo. Neste momento em cada CPU tem um ALU muito mais complexo.

Registos

Os registos do processador sao os seguintes:

• Program Counter – PC

Contém o endereço da próxima instrução.

• Instruction Register – IR

Contém a instrução actual.

• Processor Status Word – PSW

Contém informação acerca do estado do processador,

interrupções, flags (carry, zero,overflow,…)

• Stack Pointer – SP

Aponta para o topo da stack.

• Registos do utilizador

Usados para vários fins, na programação.

• Outros

Gestão de memória, etc.

Unidade de Controlo

A unidade de controlo e a responsavel por criar todos os sinais que controlam opecações no exterior do CPU, e ainda por dar todas as instrucoes para o funcionamneto interno do CPU ser correcto.

A unidade de Controlo é responsavel por executar 3 accoes basicas: Procurar, Descodificar e Executar.

CISC

CISC é uma linha de arquitectura de processadores que executa muitas instrucoes complexas e diferentes, logo sao muito versateis processadores com este tipo de caracteristicas. Os processadores 386 e os 486 da Intel sao dois exemplos de processadores com arquitectura CISC.

RISC

RISC é uma linha de arquitectura de processadores que tem um conjunto simples e pequenas intrucoes. A maioria dos processadores recentes sao RISC. Os processadores RISC, as instrucoes sao executadas directamente polo hardware. Este tipo de processadores sao pouco complexos.

Elemento Físico cuja principal tarefa é executar Instruções. Pode ser considerado o cérebro do computador.

E conhecido por:

C.P.U.- Central Processing Unit

U.C.P. – Unidade Central de Processamento

• História dos Processadores

80286
Max CPU clock: 6 MHz (4 MHz only for a short time) to 25 MHz

80386
Instruções de 32 bits e memória em modo protegido de maneira realmente eficiente.
Multitarefa

80486
Tem um cache de dados e instruções no chip.
Tem também uma unidade de ponto flutuante (FPU).
Uma unidade de interface de barramento.

Pentium
Frequência do Processador desde 60 MHz a 300 MHz
Frequência do barramento desde 50 MHz a 66 MHz
Soquetes: Socket 4, Socket 5, Socket 7
Núcleos: P5, P54C, P54CS, P55C, Tillamook

Pentium Pro
Primeiro com cache L2;
Frequência do processador desde 166 e 200 Mhz.

Pentium II

Pentium III

• Funcionamento dos Processadores (esquema)

As avarias mais comuns em computadores, tem haver com cabos, em que se um cabo esta danificado, não há nada a fazer senão troca-lo; também existem problemas a nível de software, em que o que devemos fazer e reinstalar o sistema operativo, ou então recupera-lo. Um dos problemas também muito habitual é a falta de energia, causada por exemplo o cabo não estar ligado a corrente….

O sobreaquecimento num computador, pode causar uma corte de corrente, para não danificar as pecas, etc. Uma das maneiras que pode-mos fazer para evitar o sobreaquecimento de um computador e ser limpo por dentro a nível de pó, certificar se as ventoinhas estão a funcionar bem.

A motherboard é a peça mais fundamental de um computador, como já o nome indica, placa mãe, é a placa que serve de suporte para todos os outros componentes de um computador. A motherboar é também a peça que coloca todas as pecas em contacto com outras, fazendo assim a sua connecção.

As drives ópticas, como por exemplo os leitores de CD, ou funcionam ou não funcionam.
Partindo do princípio que estão bem instaladas e configuradas correctamente, devem funcionar correctamente em todo o seu período de vida.
Os seguintes passos representam as regras a ter em conta na reparação de drives ópticas:

• O primeiro passo na recuperação de falhas em drives ópticas é o reiniciar do sistema.

• Muitas das falhas devem-se a cabos mal ligados ou à incorrecta configuração da BIOS.

• Verifique ambos os casos.

• Se existem erros, tente um disco diferente e se o erro ocorre com mais que um disco,

ou limpe a drive.

• Se um leitor de DVD se recusa a ler CDs e lê DVDs ou vice versa, provalmente um dos lasers de leitura falhou. Substitua a drive.

• Se uma drive falha enquanto grava alguns tipos de discos, actualize o firmware. Esta actualização pode corrigir alguns erros. Visite a página da Internet do fabricante.

• Se a actualização não funciona, tente outro tipo de discos.

• Mantenha a drive óptica limpa. Use material de limpeza apropriado.

• Verifique as capacidades de leitura da drive. A drive pode não suportar o tipo de discos que está a tentar ler.

Quando existe problemas de memoria, geralmente esses problemas são detectados logo no inicio do arranque, no post, que este dependendo do fabricante emite uma sequência de bips, que de acordo com o manual da board, podemos perceber que existe um erro na memoria.

Quando um computador tem problemas com periféricos, num computador, devemos retirar as memorias e limpa las, o que por vezes soluciona o nosso problema. Se o problema não for resolvido, devemos começar a retirar alguns componentes periféricos de um computador. Começamos por retirar a placa de rede (se existir), a placa de som (se existir), placa gráfica(se existir), etc ate encontrar-mos o material danificado.

Os ploblemas que tem haver com as portas de impressora podem ser:
a impressoar não ligar, geralmente esses problemas tem haver com cabos, certificando que estes cabos não estao avariados seria um bom começo; erro de SPOOL32, para resolver este erro geralmente basta reiniciar o computador para este problema ser solucionado; impressora ligada mas o computador não detecta, este erro e solucionado na maioria dos casos em instalar os drivers da impressora.

As imagens digitais são compostas de pequenos pontos, que a esses chamados pixeis . Cada pixel no ecrã do computador tem uma cor, feita de uma mistura de luz entre vermelho, verde e azul (RGB). Os ecrãs de computador mostram, normalmente, 1280 pixeis na horizontal e 1024 pixeis na vertical (um total de 1.3 megapixeis), embora variem entre 640 x 480 pixeis a 1800 x 1440 pixeis ou mais. A isto chama-se resolução do ecrã.

Recomendações:

• CRT:

17” – a resolução recomendada é 800×600 ou 1024×768;

19” – a resolução recomendada é 1280×1024 ou 1600×1200

Taxa de refrescamento

A taxa de refrescamento é o numero vezes que a imagem actualiza no ecrã por segundo. A unidade usada é o hz. A formula para se saber a taxa de refrescamento maxima é:

VSF = HSF / nº de linhas horizontal x 0.95

Exemplo:

Dado um monitor com:

HSF (horizontal scanning frequency) = 96 kHz

resolução = 1280×1024

tem-se VSF(vertical scanning frequency (refresh rate)) = 96000 / 1024 x 0.95 = 89 Hz

Bits por pixels

O numero de cores depende de como esta representado os tits por pixel(bpp). Uma imagem com um bpp usa um bit por cada pixel. Cada bit adicional, determina o numero de cores:

1 bpp, 2 = 2 colors

2 bpp, 2 = 4 colors

3 bpp, 2 = 8 colors

Placa gráfica é um componente de um computador que envia sinais deste para o monitor, de forma que possam ser apresentadas imagens ao utilizador. Normalmente possui memória própria, com capacidade medida em bytes.

• Quando carregamos no botão ligar nada acontece

Neste caso, a primeira coisa a fazer, é verificar os cabos da corrente, e também se a tomada tem corrente eléctrica. Se este passo não funcionar, devemos verificar UPS (se existente), que é uma espécie de bateria. Se ainda não resolve o problema devemos então verificar a fonte de alimentação. A seguir se ainda não tivermos o problema solucionado podemos confirmar se o cabo ATX está correctamente ligado, e também se o Botão do Power ou Ligar, também está devidamente ligado. Um outro passo é remover os cabos e as suas expansões, pois pode estar a causar conflitos. Remover as memórias e instalá-las em outro computador. Também devemos remover ventoinhas, verificar o processador e a socket. Outro passo é remover a Motherboard e procurar eventuais defeitos. Se o problema não for solucionado, em ultimo caso devemos substituir a Motherboard.

• O computador parece arrancar normalmente mas o monitor permanece preto

O primeiro passo é verificar se o monitor e cabos de vídeo, tem corrente. Outro passo é verificar controlos de brilho e contraste, porque pode alguém mudar esses controlos e assim se meterem escuro, e lógico que não conseguimos ver nada. Outro passo é retirar os cabos e verificar os pinos, pode algum deles estar danificado. Verificar se a Motherboard tem mais do que uma entrada de vídeo, caso tenha utilizar a outra entrada. Verificar também se a placa de vídeo está devidamente encaixada na corrente. Também devemos ver se a placa de vídeo necessita de alimentação eléctrica. Se existir expansões PCI, ir retirando uma a uma.

• O computador arranca normalmente, mas subitamente desliga

O primeiro passo é verificar a fonte de alimentação, porque pode estar danificada, se o problema for da fonte de alimentação, a única maneira de resolver o problema é substitui-la. Se o problema não for da fonte de alimentação o passo que devemos prosseguir é um passo bastante invulgar, mas normal e será solucionado se pressionarmos o botão “ON” e depois reinicia-lo. Em ultimo caso devemos substituir a Motherboard.

• Quando se liga a corrente, o PC arranca até a detecção da drive de disquetes e pára

Devemos logo de inicio verificar os dados. Desligar a drive e ver se o sistema arranca. Se o problema não estiver seleccionado podemos substituir a drive. Outro passo é ir a Bios e ver se o arranque está definido para passar na drive de disquetes e se existir alguma disquete na drive, este não arranca.

• Os discos SATA não são reconhecidos

O modo como os discos SATA, são reconhecidos depende da combinação na BIOS, interface SATA e Sistema Operativo. Uma das coisas importantes é o Sistema Operativo, que os discos SATA, “não combinam” com o Windows 2000, é uma desvantagem deste Sistema Operativo. A instalação dos drivers, e um bom caminho para o reconhecimento do disco. Abrir a caixa e verificar ligações existentes, entre o disco e a Motherboard. Se nenhum destes passos solucionar este problema, devemos substituir os componentes.

• O monitor apresenta o menu da BIOS mas não arranca

Isto pode ser uma configuração normal e devemos entrar na BIOS e repor definições originais. Ver se o PC não reconhecer Rato e teclado USB, e substitui-los por PS2. Verificar definições da BIOS. Se não existe acesso a BIOS devemos desligar sistema, desconectar todos os drives e reiniciar sistema. Ligar o PC e se o sistema mostrar o erro “Hard Drive Failure”, ou “Boot Device Error”, é porque está algum cabo defeituoso.

• Surge o erro “Hard Drive Failure”

Este erro indica que existe algum problema de hardware. Logo devemos verificar Cabos (Dados e Electricidade). Para prevenir devemos testar com diferentes cabos. Em ultimo caso significa que é uma drive defeituosa, logo devemos substitui-la.

• “No Boot Device, missing Operating System”

É normal haver este erro quando não existe nenhum Sistema Operativo instalado. Devemos verificar se Disco é detectado no Post, e verificar cabos, jumpers e ligações. Se a instalação do Sistema Operativo foi feita através de reposição, o Sistema Operativo pode não funcionar e necessitar de reinstala-lo

• Sistema recusa arrancar de uma drive

Neste erro vamos considerar que o dispositivo foi reconhecido pelo computador. O primeiro passo é verificar se a drive é uma drive de arranque. A drive que vai arrancar faz parte do menu de arranque? Se não ir a BIOS e configura-la para arrancar. Se ainda nenhum destes passos solucionar o problema devemos verificar as Ligações. Se o problema não estiver solucionado, trocar os componentes.

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