BIOS, barramentos e dispositivos

Este artigo detalha: o BIOS, o relacionamento entre CPU e memória, interrupções, DMA, RTC, geometria do disco rígido, a árvore de diretórios em um sistema Linux, configurando e reconhecendo dispositivos nos barramentos ISA, PCI, USB, SCSI e ainda comentarei sobre modems e placas de som. Para terminar o artigo, comentarei sobre o sistema virtual de arquivos proc e sua funcionalidade.

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Por: Rafael Siqueira Telles Vieira em 26/11/2007 | Blog: http://www.lia.ufc.br/~rafaelstv/


CPU e Memória



Todos os computadores acompanham um conjunto de dispositivos físicos, dos quais os principais e que se mais destacam nessa configuração é a unidade central de processamento (CPU, Central Proccess Unit), isto é o processador e a memória de acesso aleatório (RAM, Random Access Memory), também chamada de memória volátil pois depende de energia elétrica para que funcione e esteja disponível (as memórias não voláteis incluem os disco rígidos, cds e dvds pois não necessitam de energia elétrica para armazenar informações ou dados).



A função primordial da CPU é processar informações, isto é, é através dela que nosso computador é capaz de realizar sequências de instruções sequenciais que determinam como nosso computador deve agir. Enquanto que a função principal da memória é armazenar informações com as quais o processador trabalha. Desta forma, vamos simplificar o uso da CPU e da memória para uma pequena demonstração.

Se você usa seu terminal Linux ou shell para escrever a seguinte operação:

# let SOMA="2 + 3";

A operação 2 + 3 será realizada pelo nosso processador, enquanto que a variável SOMA contendo o resultado da operação fica armazenada na memória volátil de nosso computador. Podemos visualizar seu conteúdo, com:

# echo $SOMA

Contudo isto está apenas na RAM de nosso computador, se desligarmos o computador perderemos o seu conteúdo, pois a RAM é volátil, e logo depende de energia para armazenar o que desejamos. Se quisermos armazenar o conteúdo desta operação na memória não volátil podemos fazer:

# echo SOMA=$SOMA > soma.txt

Ao usarmos o operador ">", redirecionamos através de uma função de E/S o conteúdo da memória volátil para a memória não volátil, armazenando sua saída. Desta forma criamos um arquivo que contém SOMA=5, o valor e a variável estará disponível no disco rígido para uso futuro.

Estou simplificando é claro o uso da CPU e da memória ao máximo do computador para efeitos didáticos, mas este é o funcionamento básico da mesma. Somente a CPU em um computador tradicionalmente tem acesso a memória do seu computador, e para que qualquer programa possa entrar em funcionamento ele precisa estar na memória RAM.

A razão pela qual não trabalhamos diretamente com a memória não volátil ao invés de usar uma memória de acesso aleatório como a RAM são muitas, mas entre as razões principais estão a velocidade de acesso, a comunicação entre CPU e RAM é muito veloz se comparada a velocidade de acesso entre CPU e disco rígido, e a fragmentação do disco rígido, nem sempre desejamos armazenar tudo o que executamos no computador, usar diretamente o disco rígido fragmentaria demais o seu conteúdo tornando ainda mais lento o processo de leitura ou gravação de um arquivo.

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Páginas do artigo
   1. BIOS: Basic Input Output System
   2. CPU e Memória
   3. Barramentos
   4. Interrupções
   5. Endereços de E/S
   6. Endereços DMA
   7. RTC - Relógio de tempo real
   8. Disco rígido
   9. Árvore de diretórios
   10. Configurando suas placas de expansão ISA e PCI
   11. Configurando suas placas de expansão USB e SCSI
   12. Configurando modems e placas de som
   13. Detectando novos dispositivos
   14. O diretório /proc/
   15. Conclusão e licença
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Comentários
[1] Comentário enviado por scoob em 27/11/2007 - 07:19h

It's awesome !!!!!

;>))


Parabéns!!!

[2] Comentário enviado por jeferson_roseira em 27/11/2007 - 10:35h

Muito bom o tutorial

[3] Comentário enviado por engos em 27/11/2007 - 11:18h

Isso que á artigo de verdade!

A maioria posta dicas como artigo e o pessoal deixa passar, mas o seu sim dá orgulho até de ler, entrei para verificar sobre o que se tratava pensando ser outro artigo fajuto sobre o assunto e fico contente por ter me enganado.

Parabéns, esse é digno dos top 5 do site.

[4] Comentário enviado por TSM em 27/11/2007 - 11:43h

Muito bom cara.
Parabéns.

[5] Comentário enviado por brunojbpereira em 27/11/2007 - 15:20h

Seu artigo sobre os detalhes do funcionamento de um computador e relacionando-o com o sistema linux foi genial. o artigo está nota 10.

[6] Comentário enviado por elgio em 28/11/2007 - 15:37h

Muito bom teu artigo. Nada mais posso dizer que já não tenha sido dito.

Observei que no final tu colocou uma nota de Copyright... legal, acredito que isto deva até ser incentivado aqui no Vol.

Outra coisa é sobre os HDs... Eu não sou 100% da area pois abandonei hardware faz algum tempo, mas pelo que me lembro alguns HD tem seus setores dispostos em forma de aspiral, onde cada setor tem o mesmo tamanho físico, em contra ponto ao modelo tradicional onde os setores mais internos são menores e, por terem o mesmo tamanho em bytes, tem seus bits mais "espremidos". Isto requeria até algumas técnicas especiais de armazenamento para que um bit ZERO expremido entre dois bits 1 não acabasse virando 1 também (principalmente nos setores mais centrais onde o "expremido" é mais violento)

Como hoje isto é uma coisa que só interessa a controladora do disco (que esta DENTRO do disco) não é assim tão importante.

Em tempo: há 15 ANOS ATRÁS eu era técnico em eletrônica e dava manutenção em computadores. Frequentemente a gente dizia para o cliente que o problema era apenas de BIOS. Nosso cógido interno traduzia, neste caso, BIOS para "Burro Incapaz que Operava o Sistema". Era uma senha para dizer que o problema era rateada do usuário... Ainda se usa esta "tradução" nos bastidores? (assim como o problema de Osmar. Os Mar Contato... hehehehehe)

[7] Comentário enviado por rafastv em 28/11/2007 - 22:39h

Muito obrigado pelos comentários pessoal :) Eu tentei fazer o melhor possível e ser bem claro em todos os momentos. Quanto as traduções eu realmente conheço e uso da BIOS, do Osmar é nova para mim hehehehe


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