O documento descreve as principais partes e funções de uma placa-mãe, incluindo o processador, memória RAM, slots de expansão, conectores para HDs, fontes de alimentação, portas de entrada/saída e chipsets. A placa-mãe é responsável por interconectar todos os componentes de um computador.

1. PLACA MÃE E PROCESSADORES
Introdução
Também conhecida como "motherboard" ou "mainboard", a placa-mãe é, basicamente,
a responsável pela interconexão de todas as peças que formam o computador. O HD, a
memória, o teclado, o mouse, a placa de vídeo, enfim, praticamente todos os
dispositivos, precisam ser conectados à placa-mãe para formar o computador. Este
artigo mostrará as características desse item tão importante.Visão geral das placas-mãe
As placas-mãe são desenvolvidas de forma que seja possível conectar todos os
dispositivos que compõem o computador. Para isso, elas oferecem conexões para o
processador, a memória RAM, o HD, os dispositivos de entrada e saída, entre outros.
A foto a seguir exibe uma placa-mãe. Trata-se de um modelo Soyo SY-KT880 Dragon
2. As letras apontam para os principais itens do produto, que são explicados nos
próximos parágrafos. Cada placa-mãe possui características distintas, mas todas devem
possibilitar a conexão dos dispositivos que serão citados no decorrer deste texto.
Item A - processador
O item A mostra o local onde o processador deve ser conectado. Também conhecido
como socket, esse encaixe não serve para qualquer processador, mas sim para um
modelo (ou para modelos) específico. Cada tipo de processador tem características que
o diferenciam de outros modelos. Essas diferenças consistem na capacidade de
processamento, na quantidade de memória cache, na tecnologia de fabricação usada, no
consumo de energia, na quantidade de terminais (as "perninhas") que o processador tem,
entre outros. Assim sendo, a placa-mãe deve ser desenvolvida para aceitar determinados

2. processadores. A motherboard vista acima, por exemplo, é compatível com os
processadores Duron, Athlon XP e Sempron (todos da fabricante AMD) que utilizam a
forma de conexão conhecida por "Socket A". Assim sendo, processadores que utilizam
outros sockets, como o Intel Pentium 4 ou o AMD Athlon 64 não se conectam a esta
placa.
Por isso, na aquisição de um computador, deve-se escolher primeiro o processador e,
em seguida, verificar quais as placas-mãe que são compatíveis. À medida que novos
processadores vão sendo lançados, novos sockets vão surgindo.
É importante frisar que, mesmo quando um processador utiliza um determinado socket,
ele pode não ser compatível com a placa-mãe relacionada. Isso porque o chip pode ter
uma capacidade de processamento acima da suportada pela motherboard. Por isso, essa
questão também deve ser verificada no momento da montagem de um computador.
Item B - Memória RAM
O item B mostra os encaixes existentes para a memória RAM. Esse conector varia
conforme o tipo. As placas-mãe mais antigas usavam o tipo de memória popularmente
conhecido como SDRAM. No entanto, o padrão mais usado atualmente é o DDR
(Double Data Rate), que também recebe a denominação de SDRAM II (termo pouco
usado). A placa-mãe da imagem acima possui duas conexões (ou slots) para encaixe de
memórias DDR.
As memórias também trabalham em velocidades diferentes, mesmo quando são do
mesmo tipo. A placa-mãe mostrada acima aceita memórias DDR que trabalham a 266
MHz, 333 MHz e 400 MHz. Supondo que a motherboard só aceitasse velocidades de
até 333 MHz, um pente de memória DDR que funciona a 400 MHz só trabalharia a 333
MHz nessa placa, o máximo suportado.
Em relação à capacidade, as memórias mais antigas ofereciam 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32
MB, 64 MB, etc. Hoje, já é possível encontrar memórias que vão de 128 MB a 2 GB de
capacidade. Enquanto você lê este texto, pode ser que o limite atual já esteja maior.
Item C - Slots de expansão
Para que seja possível conectar placas que adicionam funções ao computador, é
necessário fazer uso de slots de expansão. Esses conectores permitem a conexão de
vários tipos de dispositivos. Placas de vídeo, placas de som, placas de redes, modems,
etc, são conectados nesses encaixes. Os tipos de slots mais conhecidos atualmente são o
PCI (Peripheral Component Interconnect) - item C1 -, o AGP (Accelerated Graphics
Port) - item C2 -, o CNR (Communications Network Riser) - item C3 - e o PCI
Express (PCI-E). As placas-mãe mais antigas apresentavam ainda o slot ISA (Industry
Standard Architecture).
A placa-mãe vista acima possui um slot AGP (usado exclusivamente por placas de
vídeo), um slot CNR (usado para modems) e cinco slots PCI (usados por placas de rede,
placas de som, modems PCI, etc). A tendência atual é que tanto o slot AGP quanto o
slot PCI sejam substituídos pelo padrão PCI Express, que oferece mais recursos e
possibilidades.
Item D - Plug de alimentação

3. O item D mostra o local onde se deve encaixar o cabo da fonte que leva energia elétrica
à placa-mãe. Para isso, tanto a placa-mãe como a fonte de alimentação devem ser do
mesmo tipo. Existem, atualmente, dois padrões para isso: o ATX e o AT (este último
saiu de linha, mas ainda é utilizado). A placa-mãe da foto usa o padrão ATX. É
importante frisar que a placa-mãe sozinha consegue alimentar o processador, as
memórias e a grande maioria dos dispositivos encaixados nos slots. No entanto, HDs,
unidades de CD e DVD, drive de disquete e cooler (um tipo de ventilador acoplado ao
processador que serve para manter sua temperatura em limites aceitáveis de uso) devem
receber conectores individuais de energia.
Item E - Conectores IDE e drive de disquete
O item E2 mostra as entradas padrão IDE (Intergrated Drive Electronics) onde devem
ser encaixados os cabos que ligam HDs e unidades de CD/DVD à placa-mãe. Esses
cabos, chamados de "flat cables", podem ser de 40 vias ou 80 vias (grossamente
falando, cada via seria um "fiozinho"), sendo este último mais eficiente. Cada cabo pode
suportar até dois HDs ou unidades de CD/DVD, totalizando até quatro dispositivos nas
entradas IDE. Note também que E1 aponta para o conector onde deve ser encaixado o
cabo que liga o drive de disquete à motherboard.
Existe também, um tipo de HD que não segue o padrão IDE, mas sim o SATA (Serial
ATA), como mostra a figura a seguir.
Item F - BIOS e bateria
O item F2 aponta para o chip Flash-ROM e o F1, para a bateria que o alimenta. Esse
chip contém um pequeno software chamado BIOS (Basic Input Output System), que é
responsável por controlar o uso do hardware do computador e manter as informações
relativas à hora e data. Cabe ao BIOS, por exemplo, emitir uma mensagem de erro
quando o teclado não está conectado. Na verdade, quando isso ocorre, o BIOS está
trabalhando em conjunto com o Post, um software que testa os componentes de
hardware após o computador ser ligado.

4. Através de uma interface denominada Setup, também presente na Flash-ROM, é
possível alterar configurações de hardware, como velocidade do processador, detecção
de discos rígidos, desativação de portas USB, etc.
Como mostra a imagem abaixo, placas-mãe antigas usavam um chip maior para o
BIOS.
Item G - Conectores de teclado, mouse, USB, impressora e outros
O item G aponta para a parte onde ficam localizadas as entradas para a conexão do
mouse (tanto serial, quanto PS/2), teclado, portas USB, porta paralela (usada
principalmente por impressoras), além de outros que são disponibilizados conforme o
modelo da placa-mãe. Esses itens ficam posicionados de forma que, quando a
motherboard for instalada em um gabinete, tais entradas fiquem imediatamente
acessíveis pela parte traseira deste. A imagem abaixo mostra um outro modelo de placa-
mãe da Soyo, a SY-P4VGM, desenvolvida para o processador Intel Pentium 4, que
exibe esses conectores através de outro ângulo:
A disposição de entradas vista acima é semelhante em toda placa-mãe que segue o
padrão ATX. No antigo padrão AT, esse posicionamento é de outra forma e alguns
conectores são diferentes.
H - Furos de encaixe

5. Para evitar danos, a placa-mãe deve ser devidamente presa ao gabinete. Isso é feito
através de furos (item H) que permitem o encaixe de espaçadores e parafusos. Para isso,
é necessário que a placa-mãe seja do mesmo padrão do gabinete. Se este for AT, a
placa-mãe deverá também ser AT. Se for ATX (o padrão atual), a motherboard também
deverá ser, do contrário o posicionamento dos locais de encaixe serão diferentes para a
placa-mãe e para o gabinete.
I - Chipset
O chipset é um chip responsável pelo controle de uma série de itens da placa-mãe, como
acesso à memória, barramentos e outros. Principalmente nas placas-mãe atuais, é
bastante comum que existam dois chips para esses controles: Ponte Sul (I1) e Ponte
Norte (I2):
Ponte Sul (South Bridge): este geralmente é responsável pelo controle de dispositivos
de entrada e saída, como as interfaces IDE ou SATA. Placas-mãe que possuem som
onboard (visto adiante), podem incluir o controle desse dispositivo também na Ponte
Sul;
Ponte Norte (North Bridge): este chip faz um trabalho "mais pesado" e, por isso,
geralmente requer um dissipador de calor para não esquentar muito. Repare que na foto
da placa-mãe em que esse chip é apontado, ele, na verdade, está debaixo de uma
estrutura metálica. Essa peça é dissipador. Cabe à Ponte Norte as tarefas de controle do
FSB (Front Side Bus - velocidade na qual o processador se comunica com a memória e
com componentes da placa-mãe), da freqüência de operação da memória, do barramento
AGP, etc.
Os chipsets não são desenvolvidos pelas fabricantes das placas-mãe e sim por empresas
como VIA Technologies, SiS e Intel (esta é uma exceção, já que fabrica motherboards
também). Assim sendo, é comum encontrar um mesmo chipset em modelos
concorrentes de placa-mãe.
Placas-mãe onboard
"Onboard" é o termo empregado para distinguir placas-mãe que possuem um ou mais
dispositivos de expansão integrados. Por exemplo, há modelos que têm placa de vídeo,
placa de som, modem ou placa de rede na própria placa-mãe. A motherboard estudada
neste artigo possui placa de som (C-Media CMI9761A 6-channel) e placa de rede (VIA
VT6103 10/100 Mbps Ethernet) integradas, ou melhor, onboard. Por esta razão, os
conectores desses dispositivos ficam juntos às entradas mostradas no item G, visto
anteriormente.
A vantagem de se utilizar modelos onboard é a redução de custo do computador, uma
vez que deixa-se de comprar determinados dispositivos porque estes já estão incluídos
na placa-mãe. No entanto, é necessário ter cuidado: quanto mais itens onboard uma
placa-mãe tiver, mais o desempenho do computador será comprometido. Isso porque o
processador acaba tendo que executar as tarefas dos dispositivos integrados. Na maioria
dos casos, placas de som e rede onboard não influenciam significantemente no
desempenho, mas placas de vídeo e modems sim.
As placas de vídeo, mesmo os modelos mais simples, possuem um chip gráfico que é
responsável pela geração de imagens. Este, por sua vez, requer memória para tal,

6. principalmente quando trata imagens em 3D. Uma placa de vídeo onboard, mesmo
quando acompanhada de um chip gráfico integrado, acaba "tomando atenção" do
processador, além de usar parte da memória RAM.
Se um computador é comprado para uso em uma loja ou em alguma aplicação que não
requer muito desempenho, a compra de um computador com placa-mãe onboard pode
ser viável. No entanto, quem deseja uma máquina para jogos e aplicações mais pesadas
deve pensar seriamente em adquirir uma placa-mãe "offboard", isto é, com nenhum item
integrado, ou no máximo, com placa de som ou rede onboard.
Finalizando
Existe uma série de empresas que fabricam placas-mãe. As marcas mais conhecidas são:
Asus, Abit, Gigabyte, Soyo, PC Chips, MSI, Intel e ECS. Apesar da maioria dessas
fabricantes disponibilizarem bons produtos, é recomendável pesquisar sobre um modelo
de seu interesse para conhecer suas vantagens e desvantagens. Para isso, basta digitar o
nome do modelo em sites de busca. Geralmente, o resultado mostra fóruns de discussão
onde os participantes debatem sobre a placa-mãe em questão. A pesquisa vale a pena,
afinal, a placa-mãe é um item de importância extrema ao computador.
O processador
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Processador Pentium III, da Intel.
Vista inferior de um Athlon XP 1800+ núcleo Palomino.
O processador, é um circuito integrado de controle das funções de cálculos e tomadas
de decisões de um computador, por isso é considerado o cérebro do mesmo. Ele
também pode ser chamado de Unidade Central de Processamento (em inglês CPU:
Central Processing Unit) e, nos computadores de mesa (desktop), encontra-se alocado
dentro do gabinete juntamente com a placa-mãe e outros elementos de hardware. No
passado, os processadores eram constituídos de elementos discretos e ocupavam
grandes espaços físicos. Com o advento da microeletrônica, a válvula foi substituída

7. pelo transistor, e este por sua vez, permitiu integração em alta escala, originando os
microprocessadores.
Os processadores trabalham apenas com linguagem de máquina (lógica booleana). E
realizam as seguintes tarefas: - Busca e execução de instruções existentes na memória.
Os programas e os dados que ficam gravados no disco (disco rígido ou disquetes), são
transferidos para a memória. Uma vez estando na memória, o processador pode executar
os programas e processar os dados; - Controle de todos os chips do computador.
O processador é composto basicamente de quatro partes:
Unidade lógica e aritmética
O componente principal, a Unidade lógica e aritmética (ULA) realiza todas as
operações lógicas e de cálculo que serão usadas para executar uma tarefa.
Um símbolo esquemático típico para uma ULA, onde "A" e "B" são operandos, "R" é a
saída, "F" é a entrada da unidade de controle e "D" é a saída de status
A Unidade lógica e aritmética (ULA) ou em inglês Arithmetic Logic Unit (ALU) é a
unidade central do processador (Central Processing Unit, ou simplesmente CPU), que
realmente executa as operações aritméticas e lógicas referenciadas pelos opcodes.
É, na verdade, uma "grande calculadora eletrônica" do tipo desenvolvido durante a II
Guerra Mundial, e sua tecnologia já estava disponível quando os primeiros
computadores modernos foram construídos.
O matemático John von Neumann propôs o conceito de ULA em 1945, quando
escreveu um relatório sobre os fundamentos para um novo computador chamado
EDVAC.
A tecnologia utilizada foi inicialmente relés, herança da telefonia, e posteriormente
válvulas, herança da radiofonia. Com o aparecimento dos transistores, e depois dos
circuitos integrados, os circuitos da unidade aritmética e lógica passaram a ser
implementados com a tecnologia de semi-condutores.

8. A ULA executa as principais operações lógicas e aritméticas do computador. Ela soma,
subtrai, divide, determina se um número é positivo ou negativo ou se é zero. Além de
executar funções aritméticas, uma ULA deve ser capaz de determinar se uma
quantidade é menor ou maior que outra e quando quantidades são iguais. A ULA pode
executar funções lógicas com letras e com números. Resumindo:
-A ULA executa operações aritméticas comuns.
Também toma decisões lógicas, resolvendo sintaxes lógicas em uma programação.
Primeiro desenvolvimento
Em 1946, von Neumann trabalhou com seus colegas no projeto de um computador para
o Instituto de Estudos Avançados de Princeton (Princeton Institute of Advanced Studies
-IAS). O computador IAS se tornara o protótipo de muitos computadores. Na proposta,
von Neumann descreveu o que ele acreditava que seria preciso na sua máquina,
incluindo uma ULA. Von Neumann disse que a ULA era uma necessidade para o
computador porque ela garantiria que o computador calcularia operações matemáticas
básicas, incluindo adição, subtração, multiplicação, e divisão.. Ele então achava que isso
era razoável que um computador deveria conter órgão especializados para essas
operações.
Sistemas numéricos
Uma ULA deve processar números usando o mesmo formato que o resto do circuito
digital. Nos modernos processadores, que quase sempre é o número binário em
representação de complemento para dois. Os primeiros computadores usavam uma
grande variedade de sistemas numéricos, incluindo os formatos complemento para um,
sinal-magnitude e mesmo o sistema decimal. ULAs para cada um desses sistemas
numéricos tinham diferentes projetos, e influenciou a atual preferência pelo
complemento para dois, e essa é a representação que é a mais fácil para a ULA calcular
adições e subtrações.

9. Visão geral prática
Uma simples ULA de 2-bit que faz AND, OR, XOR, e adição
Muitas das ações dos computadores são executadas pela ULA. Esta recebe dados dos
registradores., que são processados e os resultados da operação são armazenados nos
registradores de saída. Outros mecanismos movem os dados entre esses registradores e a
memória. Uma unidade de controle controla a ULA, através de circuitos que dizem que
operações a ULA deve realizar.
Operações simples
Muitas ULA podem realizar as seguintes operações:
• Operações aritméticas com inteiros
• Operações lógicas bit a bit And, Not, Or, XOR Operações de deslocamento de
bits (deslocamento, rotação por um número específico de bits para esquerda ou
direita, com ou sem sinal).
Deslocamentos podem ser interpretados como multiplicações ou divisões por 2.
Operações complexas
Um engenheiro pode projetar uma ULA para calcular qualquer operação, no entanto
isso gera complexidade; o problema é que quanto mais complexa a operação, mais cara
é a ULA, mais espaço utiliza do processador e mais dissipa energia. Então, engenheiros
sempre calculam um compromisso entre o poder de processamento e a sua
complexidade, satisfazendo aos requisitos do processador ou de outro circuito. Imagine

10. um cenário, onde é preciso calcular a raiz quadrada. O engenheiro teria as seguintes
opções:
1. Projetar uma ULA extremamente complexa que calcula a raiz quadrada de
qualquer número num único passo. Isso é chamado cálculo em passo-único de
relógio
2. Projetar uma ULA bastante complexa que calcula a raiz quadrada de qualquer
número em vários passos. Mas, existe um truque, os resultados intermediários
vão através de uma série de circuitos arranjados em linha, como numa linha de
produção. Que faz com que a ULA seja capaz de aceitar novos números para
cálculo antes mesmo de terminar o cálculo dos anteriores. Isso faz com que a
ULA seja capaz de produzir números tão rápido como cálculos em passo-único
de relógio, com um atraso inicial até os números começarem a sair. Isso é
chamado cálculo em pipeline.
3. Projetar uma ULA complexa que calcula a raiz quadrada através de vários
passos. Isso é chamado de cálculo interativo, e usualmente confia no controle de
uma complexa unidade de controle com microcódigo.
4. Projetar uma ULA simples no processador e vender separadamente um
processador especializado e caro que o consumidor possa instalá-lo ao lado
desse, realizando uma das opções acima. Isso é chamado de co-processador.
5. Dizer aos programadores que não há nenhum co-processador e que não há
nenhuma emulação, assim eles tem que escrever seus próprios algoritmos para
calcular a raiz quadrada por software. Isso é chamado de bibliotecas de
software.
6. Emular a existência de um co-processador, ou seja, sempre que um programa
tenta realizar o cálculo da raiz quadrada, faz o processador checar se há co-
processador presente e o utiliza se está ali; se não há, interrrompe o programa e
invoca o sistema operacional para realiza o cálculo da raiz através de algum
algoritmo de software. Isso é chamado de emulação de software.
As opções acima vão desde a mais rápida e cara até a mais lenta e mais complicada.
Então, enquanto o mais simples computador pode calcular a mais complexa fórmula, os
computadores mais simples vão usualmente levar mais tempo fazendo isso porque
levam vários passos para calcular a fórmula. Processadores poderosos como Intel Core e
AMD64 utilizam a opção #1 para as operações mais simples, #2 para as operações
complexas mais comuns e #3 para as operações extremamente complexas. Isso é
possível através da construção de ULAs muito complexas nesses processadores.
Entradas e Saídas
As entradas para a ULA são os dados a serem operados (chamados operandos) e o
código da unidade de controle indicando as operações para executar. As saídas são os
resultados da computação.
Em muitos projetos a ULA também leva ou gera as entradas ou saídas um conjunto de
códigos de condições de ou para um registro de status. Esses códigos são usados para
indicar casos como vai-um (empresta-um), (em inglês)overflow, divisão-por-zero.
ULA vs. UPF
Uma Unidade de ponto flutuante também realiza operações aritméticas entre dois
valores, mas eles realizam isso com número em representação de ponto flutuante, que é

11. muito mais complexa que a complemento para dois. Para fazer esses cálculos, uma UPF
tem vários circuitos complexos, incluindo algumas ULAs internas. Usualmente
engenheiros chamam uma ULA o circuito que realiza operações aritméticas com
números inteiros em complemento para dois ou BCD, enquanto circuitos que calculam
em formatos como ponto flutuante usualmente recebem esse ilustre nome.
Unidade de Controle
A Unidade de controle (UC) é responsável pela tarefa de controle das ações a serem
realizadas pelo computador, comandando todos os outros componentes.
Unidade de controle, responsável por gerar todos os sinais que controlam as operações
no exterior do CPU, e ainda por dar todas as instruções para o correto funcionamento
interno do CPU; a apoiá-la/o terá a colaboração de uma outra estrutura/actor (o
decodificador de instruções).
A unidade de controle executa três ações básicas intrínsecas e pré-programadas pelo
próprio fabricante do processador, são elas: busca (fetch), decodificação e execução.
Assim sendo, todo processador, ao iniciar sua operação, realiza uma operação cíclica,
tendo como base essas três ações. Dependendo do tipo de microprocessador, a unidade
de controle pode se ser fixa ou programável. A unidade fixa é aquela unidade que já
vem com todo o conjunto de instrução programado em uma PLA que é construída pelo
fabricante,dentro da UC.
Por exemplo: os microprocessadores 8080/8085/Z80/6800/6502 possuem unidade de
controle fixa. Um exemplo de unidade de controle programável pode ser visto nos
processadores conhecidos como Bit Slices, essa arquitectura, além de permitir a
construção das partes do computator usando módulos básicos Bit slices, permite ao
projetista de hardware programar seu próprio conjunto de instruções.
Inicialmente, a UC de controle fornece o endereço de memória de onde deve retirar um
byte ou mais, conhecido como chunk, esse chunk pode conter um código de operação-
opcode, ou um operando também conhecido como dado. Lembre-se, na primeira
posição de memória deve sempre ser gravado um opcode, pois só o opcode pode
informar para a UC qual ação deve ser tomada depois. Além de controlar a posição de
memória que contém a instrução corrente que o computador está executando a UC, ao
decodificar o opcode, informa à ULA qual operação a executar: soma ou subtração nos
processadores de 8 bits. Nos processadores de 16 bits podem ser efectuadas as
instruções de soma, subtração, divisão e multiplicação.
Em adição a essas operações que chamamos de aritméticas, a partir da decodificação do
opcode, a UC tem a capacidade de realizar operações que denominamos operações
lógicas, onde se incluem: E, Ou, Xor, comparação, deslocamento de bits para a direita e
para a esquerda. Essas operações são basicamente as mesmas para grande maioria de
microprocessadores que existem no mercado. Contudo, cada fabricante atribui a cada
uma delas um mnemônico diferente, registra-os em um manual de instruções específico
daquele processador, e o denomina conjunto de instruções.

12. Uma característica muito importante de nota é que a arquitetura de um processador pode
ser orientada de dois tipos: por registrador ou para a memória. Se for orientada para
registradores como no caso da arquitetura Intel, a ULA, após executar qualquer
operação lógica ou aritmética, sempre vai armazenar o resultado no registrador
acumulador. No caso de ser orientado para memória, como é o caso dos
microprocessadores da Motorola, nem sempre o resultado é armazenado no acumulador,
podendo esse ser armazenado em qualquer posição de memória. Terminada a primeira
instrução, a unidade de controle auto incrementa um contador, chamado de contador de
programa e vai para a próxima instrução (tipicamente localizada na próxima posição da
memória (endereço de memória), a menos que a instrução seja uma instrução de desvio
informando o computador que a próxima instrução está em outra posição).
Registradores
Outro elemento são os registradores, uma memória veloz que armazena comandos ou
valores que serão importantes para o processamento de cada instrução. Os registradores
mais importantes são: - Contador de Programa (PC) – Sinaliza para a próxima instrução;
- Registrador de Instrução (IR) – Registra a instrução da execução; Os outros realizam o
armazenamento de resultados intermediários.
O Registrador (registo (português europeu) ou registro (português brasileiro) ) de uma unidade central
de processamento é um tipo de memória de pequena capacidade porém muito rápida,
contida no CPU, utilizada no armazenamento temporário durante o processamento. Os
registradores estão no topo da hierarquia de memória, sendo assim são o meio mais
rápido e caro de se armazenar um dado.
São utilizados na execução de programas de computadores, disponibilizando um local
para armazenar dados. Na maioria dos computadores modernos, quando da execução
das instruções de um programa, os dados são movidos da memória principal para os
registradores, então as instruções que utilizam estes dados são executadas pelo
processador, e finalmente, os dados são movidos de volta para a memória principal.
Memory Management Unit
A MMU (em inglês: Memory Management Unit) é um dispositivo de hardware que
transforma endereços virtuais em endereços físicos e administra a memória principal do
computador.
Na MMU, o valor no registo de re-locação é adicionado a todo o endereço lógico
gerado por um processo do utilizador na altura de ser enviado para a memória. O
programa do utilizador manipula endereços lógicos; ele nunca vê endereços físicos
reais.
Funcionamento
Normalmente o sistema actual de MMU divide o espaço de endereçamento virtual
(endereços utilizados pelo processador) em páginas, cujo o tamanho é de 2n, tipicamente
poucos kilobytes..

13. A MMU normalmente traduz número de páginas virtuais para número de páginas físicas
utilizando uma cache associada chamada Translation Lookaside Buffer (TLB). Quando
o TLB falha uma tradução, um mecanismos mais lento envolvendo um hardware
específico de dados estruturados ou um software auxiliar é usado.
Frequência de Operação
O relógio do sistema (Clock) é um circuito oscilador a cristal (efeito piezoelétrico) que
tem a função de sincronizar e ditar a medida de tempo de transferência de dados no
computador. Esta freqüência é medida em ciclos por segundo, ou Hertz. A capacidade
de processamento não está relacionada exclusivamente à frequência do relógio, mas
também a outros fatores como: largura dos barramentos, quantidade de memória cachê,
arquitetura do processador, tecnologia de co-processamento, tecnologia de previsão de
saltos (branch prediction), tecnologia de pipeline, conjunto de instruções etc.
O aumento da frequência de operação nominal do processador é denominado
Overclocking.
Arquitetura
Existem duas principais arquiteturas usadas em processadores:
• A arquitetura de Von Newmann. Esta arquitetura caracteriza-se por apresentar
um barramento externo compartilhado entre dados e endereços. Embora
apresente baixo custo, esta arquitetura apresenta desempenho limitado pelo
gargalo do barramento.
• A arquitetura de Harvard. Nesta arquitetura existem dois barramentos externos
independentes (e normalmente também memórias independentes) para dados e
endereços. Isto reduz de forma sensível o gargalo de barramento, que é uma das
principais barreiras de desempenho, em detrimento do encarecimento do sistema
como um todo.
Modelos de Computação
Existem dois modelos de computação usados em processadores:
• A CISC (em inglês: Complex Instruction Set Computing, Computador com um
Conjunto Complexo de Instruções), usada em processadores Intel e AMD;
possui um grande conjunto de instruções (tipicamente centenas) que são
armazenadas em uma pequena memória não-volátil interna ao processador. Cada
posição desta memória contém as microinstruções, ou seja, os passos a serem
realizados para a execução de cada instrução. Quanto mais complexa a
instrução, mais microinstruções ela possuirá e mais tempo levará para ser
executada. Ao conjunto de todas as microinstruções contidas no processador
denominamos microcódigo. Esta técnica de computação baseada em
microcódigo é denominada microprogramação.
• A RISC (em inglês: Reduced Instruction Set Computing, Computador com um
Conjunto Reduzido de Instruções) usada em processadores PowerPC (da Apple,
Motorola e IBM) e SPARC (SUN); possui um conjunto pequeno de instruções
(tipicamente algumas dezenas) implementadas diretamente em hardware. Nesta

14. técnica não é necessário realizar a leitura em uma memória e, por isso, a
execução das instruções é muito rápida (normalmente um ciclo de clock por
instrução). Por outro lado, as instruções são muito simples e para a realização de
certas tarefas são necessárias mais instruções que no modelo CISC.
Exemplos de processadores
• Microprocessadores — São utilizados nos computadores pessoais, onde são
chamadas de Unidade Central de Processamento (CPU), workstations e
mainframes. Podem ser programados para executar as mais variadas tarefas.
• Processadores Digitais de Sinal (DSP do inglês Digital Signal Processor) — são
microprocessadores especializados em processamento digital de sinal usados
para processar sinais de áudio, vídeo, etc., quer em tempo real quer em off-line.
Estão presentes, por exemplo, em aparelhos de CD, DVD e televisores digitais.
Em geral, realizam sempre uma mesma tarefas simples.
• Microcontroladores — Processadores relativamente flexíveis, de relativo baixo
custo, que podem ser utilizados em projetos de pequeno tamanho. Podem trazer
facilidades como conversores A/D embutidos, ou um conjunto de instruções
próprias para comunicação digital através de algum protocolo específico.
• GPU — ou Unidade de Processamento Gráfico), é um microprocessador
especializado em processar gráficos. São utilizadas em placas de vídeo para
fazer computação gráfica.
Processadores da atualidade
Até os dias de hoje usou-se microprocessadores para atividades domésticas ou de
negócios com simples núcleo. Atualmente estão sendo utilizados microprocessadores de
múltiplos núcleos para melhorar a capacidade de processamento sem aumentar
diretamente o clock, como vinha-se fazendo. Assim, aumentando a capacidade sem
aumentar excessivamente o consumo de energia e superaquecer a CPU. Espera-se que
no futuro os Sistemas Operacionais domésticos sejam compilados para trabalhar com
processadores de múltiplos núcleos corretamente, realizando assim inúmeras tarefas ao
mesmo tempo (como já acontece com os supercomputadores).
O processador é o cérebro do micro, encarregado de processar a maior parte das
informações. Ele é também o componente onde são usadas as tecnologias de fabricação
mais recentes.
Existem no mundo apenas quatro grandes empresas com tecnologia para fabricar
processadores competitivos para micros PC: a Intel (que domina mais de 60% do
mercado), a AMD (que disputa diretamente com a Intel), a Via (que fabrica os chips Via
C3 e C7, embora em pequenas quantidades) e a IBM, que esporadicamente fabrica
processadores para outras empresas, como a Transmeta.

15. Athlon X2 e Pentium D
O processador é o componente mais complexo e freqüentemente o mais caro, mas ele
não pode fazer nada sozinho. Como todo cérebro, ele precisa de um corpo, que é
formado pelos outros componentes do micro, incluindo memória, HD, placa de vídeo e
de rede, monitor, teclado e mouse.
Dentro do mundo PC, tudo começou com o 8088, lançado pela Intel em 1979 e usado
no primeiro PC, lançado pela IBM em 1981. Depois veio o 286, lançado em 1982, e o
386, lançado em 1985.
O 386 pode ser considerado o primeiro processador moderno, pois foi o primeiro a
incluir o conjunto de instruções básico, usado até os dias de hoje. O 486, que ainda faz
parte das lembranças de muita gente que comprou seu primeiro computador durante a
década de 1990, foi lançado em 1989, mas ainda era comum encontrar micros com ele à
venda até por volta de 1997.
Depois entramos na era atual, inaugurada pelo Pentium, que foi lançado em 1993, mas
demorou alguns anos para se popularizar e substituir os 486. Em 1997 foi lançado o
Pentium MMX, que deu um último fôlego à plataforma. Depois, em 1997, veio o
Pentium II, que usava um encaixe diferente e por isso era incompatível com as placas-
mãe antigas. A AMD soube aproveitar a oportunidade, desenvolvendo o K6-2, um chip
com uma arquitetura similar ao Pentium II, mas que era compatível com as placas
soquete 7 antigas.
A partir daí as coisas passaram a acontecer mais rápido. Em 1999 foi lançado o Pentium
III e em 2000 o Pentium 4, que trouxe uma arquitetura bem diferente dos chips
anteriores, otimizada para permitir o lançamento de processadores que trabalham a
freqüências mais altas.
O último Pentium III trabalhava a 1.0 GHz, enquanto o Pentium 4 atingiu rapidamente
os 2.0 GHz, depois 3 GHz e depois 3.5 GHz. O problema é que o Pentium 4 possuía um
desempenho por ciclo de clock inferior a outros processadores, o que faz com que a alta
freqüência de operação servisse simplesmente para equilibrar as coisas. A primeira

16. versão do Pentium 4 operava a 1.3 GHz e, mesmo assim, perdia para o Pentium III de
1.0 GHz em diversas aplicações.
Quanto mais alta a freqüência do processador, mais ele esquenta e mais energia
consome, o que acaba se tornando um grande problema. Quando as possibilidades de
aumento de clock do Pentium 4 se esgotaram, a Intel lançou o Pentium D, uma versão
dual-core do Pentium 4. Inicialmente os Pentium D eram caros, mas com o lançamento
do Core 2 Duo eles caíram de preço e passaram a ser usados até mesmo em micros de
baixo custo. Os Pentium D eram vendidos sob um sistema de numeração e não sob a
freqüência real de clock. O Pentium D 820, por exemplo, opera a 2.8 GHz, enquanto o
840 opera a 3.2 GHz.
Em 2003 a Intel lançou o Pentium M, um chip derivado da antiga arquitetura do
Pentium III, que consome pouca energia, esquenta pouco e mesmo assim oferece um
excelente desempenho. Um Pentium M de 1.4 GHz chega a superar um Pentium 4 de
2.6 GHz em diversas aplicações.
O Pentium M foi desenvolvido originalmente para ser usado em notebooks, mas se
mostrou tão eficiente que acabou sendo usado como base para o desenvolvimento da
plataforma Core, usada nos processadores Core 2 Duo fabricados atualmente pela Intel.
O Pentium 4 acabou se revelando um beco sem saída, descontinuado e condenado ao
esquecimento.
Paralelamente a todos esses processadores, temos o Celeron, uma versão mais barata,
mas com um desempenho um pouco inferior, por ter menos cache ou outras limitações.
Na verdade, o Celeron não é uma família separada de chips, mas apenas um nome
comercial usado nas versões mais baratas (com metade ou um quarto do cache) de
vários processadores Intel. Existem Celerons baseados no Pentium II, Pentium III,
Pentium 4, Pentium M e também o Celeron 4xx, que é uma versão single-core (e com
menos cache) do Core 2 Duo.
Para efeito de comparação, entre os chips antigos e os atuais, um 486 tinha cerca de 1
milhão de transistores e chegou a 133 MHz, enquanto o Pentium MMX tinha 4.3
milhões e chegou a 233 MHz. Um Pentium 4 (Prescott) tem 125 milhões e chegou aos
3.8 GHz, freqüência mais alta atingida por um processador Intel (ou AMD) lançado
oficialmente até hoje, recorde que deve ser quebrado apenas em 2008 ou 2009.
O transistor é a unidade básica do processador, capaz de processar um bit de cada vez.
Mais transistores permitem que o processador processe mais instruções de cada vez
enquanto a freqüência de operação determina quantos ciclos de processamento são
executados por segundo.
Continuando, temos os processadores da AMD. Ela começou produzindo processadores
386 e 486, muito similares aos da Intel, porém mais baratos. Quando a Intel lançou o
Pentium, que exigia o uso de novas placas-mãe, a AMD lançou o "5x86", um 486 de
133 MHz, que foi bastante popular, servindo como uma opção barata de upgrade.
Embora o "5x86" e o clock de 133 MHz dessem a entender que se tratava de um
processador com um desempenho similar a um Pentium 133, o desempenho era muito
inferior, mal concorrendo com um Pentium 66. Este foi o primeiro de uma série de
exemplos, tanto do lado da AMD, quanto do lado da Intel, em que existiu uma diferença
gritante entre o desempenho de dois processadores do mesmo clock. Embora seja um

17. item importante, a freqüência de operação não é um indicador direto do desempenho do
processador.
Uma analogia poderia ser feita em relação aos motores de carro. Os motores de 1.6 do
final da década de 70, usados nas Brasílias e nos Fuscas, tinham 44 cavalos de potência,
enquanto os motores 1.0 atuais chegam a mais de 70 cavalos. Além da capacidade
cúbica, existem muitos outros fatores, como a eficiência do sistema de injeção de ar e
combustível, taxa de compressão, refrigeração, etc.
Depois do 5x68 a AMD lançou o K5, um processador similar ao Pentium, mas que não
fez tanto sucesso. Ele foi seguido pelo K6 e mais tarde pelo K6-2, que novamente fez
bastante sucesso, como uma opção barata, e ao mesmo tempo como uma opção de
upgrade para quem tinha um Pentium ou Pentium MMX.
Esta era do K6-2 foi uma época negra da informática, não pelo processador em si (que
excluindo o desempenho em jogos, tinha um bom custo-benefício), mas pelas placas-
mãe baratas que inundaram o mercado. Aproveitando o baixo custo do processador, os
fabricantes passaram a desenvolver placas cada vez mais baratas (e de qualidade cada
vez pior) para vender mais, oferecendo PCs de baixo custo. A época foi marcada por
aberrações. Um certo fabricante chegou a lançar uma família de placas sem cache L2,
que pifavam em média depois de um ano de uso.
As coisas voltaram aos trilhos com o Athlon, que foi o primeiro grande processador
(tanto em desempenho, quanto em tamanho :) da AMD. A primeira versão usava um
formato de cartucho (slot A) similar ao Pentium II, mas incompatível com as placas
para ele. Ele foi sucedido pelo Athlon Thunderbird, que passou a usar o formato de
soquete utilizado (com atualizações) até os dias de hoje.
Athlon XP, para placas soquete A

18. Competindo com o Celeron, a AMD produziu o Duron, um processador de baixo custo,
idêntico ao Athlon, mas com menos cache. Em 2005 o Athlon foi descontinuado e o
cargo foi herdado pelo Sempron, uma versão aperfeiçoada do Duron (com mais cache e
capaz de atingir freqüências mais altas), que passou a ser vendido segundo um índice de
desempenho (em relação ao Pentium 4) e não mais segundo o clock real.
Por volta de 2000, surgiram as primeiras notícias do "SledgeHammer", um processador
de 64 bits, que foi finalmente lançado em versão doméstica na forma do Athlon 64, que
passou a ser o topo de linha da AMD. Apesar das mudanças internas, o Athlon 64
continua sendo compatível com os programas de 32 bits, da mesma forma que os
processadores atuais são capazes de rodar softwares da época do 386, muito embora
tenham incorporado diversos novos recursos.
Na prática, o fato de ser um processador de 64 bits não torna o Athlon 64 gritantemente
mais rápido, mesmo em aplicativos otimizados (os ganhos de desempenho surgem mais
devido ao controlador de memória integrado e aos novos registradores). A principal
vantagem dos processadores de 64 bits é derrubar uma limitação inerente a todos os
processadores de 32 bits, que são capazes de cessar apenas 4 GB de memória RAM, um
limite que está se tornando cada vez mais uma limitação grave em várias áreas.
Os 4 GB de memória podem não parecer um obstáculo imediato, mas lembre-se de que
há duas décadas os PCs eram vendidos com 128 KB de memória, há uma década já
vinham com 4 ou 8 MB, e hoje são vendidos com 512 MB ou mais.
O Athlon 64 deu origem ao Athlon X2, o primeiro processador dual-core da AMD,
onde temos dois processadores Athlon 64 no mesmo encapsulamento, dividindo a carga
de processamento e também o Turion, que é uma versão de baixo custo do Athlon 64,
destinado a notebooks.