Memória Ram

Assim como um microprocessador, um chip de memória é um circuito integrado feito de milhares de transístores e condensadores. Na maioria dos computadores, na DRAM (Dynamic RAM), um transístor e um condensador fazem um par criando uma célula de memória que representa um bit de dados. O condensador guarda o bit de informação (0 ou 1). O transístor funciona como um interruptor que permite á memória aceder ao condensador e alterar o seu estado.

Um condensador é como um pequeno balde que permite guardar electrões. Para estar 1 na célula de memória o condensador fica cheio de electrões. Para guardar um 0, o condensador fica vazio. O problema é que o "balde" está sempre furado. Basta apenas alguns milissegundos para o condensador ficar vazio. Sendo assim, para a memória dinâmica funcionar, o CPU ou o controlador de memória têm de estar sempre a reencher os condensadores que estão a 1, de modo a não se perder informação. O controlador de memória, para isto ser possível, tem de ler e escrever toda a memória milhares de vezes por segundo.





Desta operação de refrescamento dinâmico constante dos condensadores, para evitar a perda de dados, é que vem o nome da Dynamic (dinâmica) da memória DRAM. No entanto, este processo torna a memória mais lenta.

As células de memória estão incrustadas num disco de silicone, numa tabela. Na intersecção de uma coluna com uma linha está o endereço de uma célula de memória.



A DRAM para funcionar envia uma carga eléctrica pela coluna escolhida, para activar todos os transístores em cada bit da coluna. Enquanto escreve, as linhas contêm a informação do estado que o condensador está. Enquanto lê, um amplificador (Sense Amplifier) determina o nível de carga do condensador. Se for mais de 50%, lê 1, senão lê 0, sendo refrescadas as que necessitarem com o apoio de um contador que regista a sequência de refrescamento. O intervalo de tempo necessário para fazer tudo isto é tão pequeno que é expresso em nanosegundos (a bilionésima parte do segundo). Um chip de memória categorizado com 70nm significa que demora 70ns a ler e a escrever cada célula.

As células de memória não serviriam para nada se não existisse uma forma de ler e escrever dados dentro das mesmas. Sendo assim, as células de memória têm uma infra-estrutura de suporte a outros circuitos especializados em certas funções tais como:

- Identificar qual linha e qual coluna. (Selecção do endereço da linha e da coluna.)

- Registar a sequência de refrescamento. (Contador)

- Ler e reescrever o sinal de uma célula. (Sense-Amplifier)

- Dar a informação a uma célula se ela deve ser carregada ou não. (Write Enable)

Existem outras funções do controlador de memória, tais como identificar o tipo, velocidade e quantidade de memória, e controlo de erros.

A SRAM é mais cara, mais rápida, e ocupa mais espaço que a DRAM, o que faz com que a SRAM seja usada para criar uma memória mais próxima do processador, a cache. enquanto que a DRAM é usada para fazer os módulos de RAM, fornecendo uma muito maior quantidade de RAM ao sistema.

Endereçamento de memória

Célula básica de memória

O circuito de FF(Flip-Flop) mais básico pode ser construído com duas portas NAND ou com duas portas NOR. A versão com NAND, chamada de latch com portas NAND ou simplesmente latch, é mostrada na figura abaixo.

Estáticas – SRAM (Static RAM)           Células de memória:
      Latches / flip-flops            Rápidas – tempos de acesso baixos para leitura e para escrita
           Utilizadas tipicamente como memórias cache      (associadas ao processador)

Processo de endereçamento de uma memória

Acesso e capacidade de uma RAM

k linhas de endereço c/ n bits por endereço

2^k endereços ou palavras

 palavra = n bits

Capacidade = 2^k palavras = 2^k x n bits

Arquitectura de Von Nermann e de Harvard

Von Nermann

O modelo do computador sequencial de von Neumann tem os seguintes elementos:

• unidade central de processamento (Central Processing Unit, CPU)
• unidade de memória central
• unidades periféricas, para armazenamento e para a entrada e a saída de dados

O modelo de execução de instruções é sequencial, ou seja, o CPU só processa uma instrução de cada vez. A memória central só aceita um acesso de cada vez, seja para leitura ou para escrita.

Cada um dos elementos apresentados é realizado à custa de componentes físicos independentes, cuja implementação tem variado ao longo do tempo, consoante a evolução das tecnologias de fabrico, desde os relés electromagnéticos, os tubos de vácuo, até aos semicondutores, abrangendo os transistores e os circuitos electrónicos integrados, com média, alta ou muito alta densidade de integração (LSI- large scale, MSI- medium scale, ou VLSI- very large scale integration), medida em termos de milhões transistores por pastilha ('chip') de silício.

Aqueles três tipos de elementos interagem entre si. As suas interacções exibem tempos típicos que também têm variado ao longo do tempo, consoante as tecnologias de fabrico. Actualmente, os CPU processam instruções sob controlo de relógios cujos períodos típicos são da ordem de 1 nanosegundo, ou seka, 10exp-9 segundos. As memórias centrais têm tempos típicos de acesso da ordem da dezena de nanosegundos. As unidades de entrada e saída exibem tempos típicos extremamente variáveis, mas que são tipicamente muito superiores à escala do nanosegundo. Por exemplo, os discos exibem tempos da ordem do milisegundos (milésimo de segundo, 10exp-3). Outros dispositivos periféricos sào inertes, a não ser que sejam activados por utilizadores humanos: por exemplo, um teclado só envia informação para o computador, após ser premida uma tecla. Assim, este dispositivo exibe tempos indeterminados!

Arquitectura Harvard

Harvard arquitectura: Tradicionalmente microprocessadores com base na estrutura de von Neumann, tal como a figura seguinte, que é caracterizada por ter uma única memória principal que armazena dados e instruções. Esta memória é acessada através de um sistema único ônibus:

Barramento de dados
Barramento de endereços
Bus de controlo

Arquitectura de computadores

Definição de arquitectura de computadores:

Arquitectura do Computador usa-se na descrição ou especificação das competências dos diversos componentes do computador, a forma como se interligam, comunicam e se coordenam os diversos recursos.

Função da North bridge e da South bridge.

O northbridge (em em português: ponte norte), também conhecido como memory controller hub (MCH) em sistemas Intel (AMD, VIA, SiS e outros geralmente usam northbridge), é tradicionalmente um dos dois chips que constituem o chipset numa placa-mãe de PC, sendo o outro o southbridge. Separar o chipset em northbridge e southbridge é comum, embora existam instâncias raras em que ambos são combinados num único die quando a complexidade do design e os processos de fabricação o permitem.

O southbridge (em português: ponte sul), também conhecido como I/O Controller Hub em sistemas Intel (AMD, VIA, SiS e outros geralmente usam southbridge), é um chip que implementa as capacidades mais "lentas" da placa-mãe numa arquitetura de chipset northbridge/southbridge. O southbridge pode ser geralmente diferenciado do northbridge por não estar diretamente conectado à UCP. Em vez disso, o northbridge liga o southbridge à UCP.

Chipset - O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma placa-mãe, dividindo-se entre "ponte norte" (northbridge, controlador de memória, alta velocidade) e "ponte sul" (southbridge, controlador de periféricos, baixa velocidade). 

North bridge - este é responsável pelo controle de dispositivos de entrada e saída, como as interfaces IDE ou SATA. Placas - mãe que possuem som onboard, podem incluir o controle desse dispositivo também na ponte sul

South bridge - este chip faz um trabalho "mais pesado" e, por isso, geralmente requer um dissipador de calor para não esquentar muito. Cabe a 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 frequëncia de operação da memória, do barramento AGP, etc.

FSB - Front Side Bus, de certa forma, é um caminho que liga o processador a ponte norte (North Bridge) do chipset da placa-mãe (mainboard).

DMA - 

Circuitos integrados TTL e CMOS

FAMÍLIAS LÓGICAS

As famílias lógicas
mais comuns podem ser classificadas como:

RTL - Lógica resistor-transistor (obsoleta);
DTL - Lógica diodo-transistor (obsoleta);
DCTL - Lógica transistor acoplamento direto;
TTL - Lógica transistor-transistor (mais popular);
ECL - Lógica emissor-acoplado;
MOS - Metal Oxide Semiconductor:
PMOS - Lógica MOSFETs de canal-p (obsoleta);
NMOS - Lógica MOSFETs de canal-n
CMOS - Lógica MOSFETs Complementares;

Classificação dos circuitos integrados quanto à sua aplicação:

Lineares ou analógicos

Digitais

Os primeiros, são CIs que produzem sinais contínuos em função dos sinais que lhe são aplicados nas suas entradas. A função principal do CI analógico é a amplificação. Podem destacar-se neste grupo de circuitos integrados os amplificadores operacionais (AmpOp).

Os segundos são circuitos que só funcionam com um determinado número de valores ou estados lógicos, que geralmente são dois (0 e 1).

Classificação dos circuitos integrados quanto à sua gama de integração:

A gama de integração refere-se ao número de componentes que o CI contém.

SSI (Small Scale Integration) – Integração em pequena escala: São os CI com menos componentes. Podem dispor de até 30 dispositivos por pastilha (chip).

MSI (Medium Scale Integration) – Integração em média escala: Corresponde aos CI com várias centenas de componentes, podendo possuir de 30 a 1000 dispositivos por pastilha (estes circuitos incluem descodificadores, contadores, etc.).

LSI (Large Scale Integration) – Integração em grande escala: Contém milhares de componentes podendo possuir de 1000 até 100 000 dispositivos por pastilha (estes circuitos normalmente efectuam funções lógicas complexas, tais como toda a parte aritmética duma calculadora, um relógio digital, etc.).

VLSI (Very Large Scale Integration) – Integração em muito larga escala: É o grupo de CI com um número de componentes compreendido entre 100 000 e 10 milhões de dispositivos por pastilha (são utilizados na implementação de microprocessadores).

ULSI (Ultra Large Scale Integration) – Integração em escala ultra larga: É o grupo de CI com mais de 10 milhões de dispositivos por pastilha.

Circuito Integrado

Definição de circuito integrado

Um circuito integrado, também conhecido por chip, é um dispositivo microeletrônico que consiste de muitos transístores e outros componentes interligados capazes de desempenhar muitas funções. Suas dimensões são extremamente reduzidas, os componentes são formados em pastilhas de material semicondutor.

A importância da integração está no baixo custo e alto desempenho, além do tamanho reduzido dos circuitos aliado à alta confiabilidade e estabilidade de funcionamento. Uma vez que os componentes são formados ao invés de montados, a resistência mecânica destes permitiu montagens cada vez mais robustas a choques e impactos mecânicos, permitindo a concepção de portabilidade dos dispositivos eletrônicos.

No circuito integrado completo ficam presentes os transístores, condutores de interligação, componentes de polarização, e as camadas e regiões isolantes ou condutoras obedecendo ao seu projeto de arquitetura.

 

Tipos de encapsulamento de circuitos integrados

Os principais tipos de cápsulas utilizadas para envolver e proteger os chips são quatro:

         -Cápsulas com dupla fila de pinos (DIL ou DIP – Dual In Line)
         -Cápsulas planas (Flat-pack)
         -Cápsulas metálicas TO-5 (cilíndricas)
         -Cápsulas especiais

Cápsula com dupla fila de pinos

Para os CI de baixa potência – DIL ou DIP
As cápsulas de dupla fila de pinos são as mais utilizadas, podendo conter vários chips interligados.

Cápsula com quatro filas de pinos

QIL – Quad In Line
A principal razão da linha quádrupla de pinos é o de permitir um maior afastamento das respectivas “ilhas” de ligação no circuito impresso, de forma que pistas mais largas (portanto para correntes maiores) possam ser ligadas a tais “ilhas.

Cápsula com linha única de pinos

SIL – Single In Line
Alguns integrados pré-amlificadores, e mesmo alguns amplificadores de certa potência, para áudio, apresentam esta configuração.

Cápsulas planas

As cápsulas planas têm reduzido volume e espessura e são formadas por terminais dispostos horizontalmente. Pelo facto de se disporem sobre o circuito impresso a sua instalação ocupa pouco espaço.

Robô Humanoide

Um robô humanoide é um robô cuja aparência global é baseada na aparência do corpo humano, permitindo sua interação com ferramentas e ambientes feitos para uso humano. Em geral robôs humanoides possuem um tronco com uma cabeça, dois braços e duas pernas, embora algumas formas de robôs humanoides possam ter apenas parte do corpo, por exemplo, a partir da cintura para cima. Alguns robôs humanoides podem também ter um "rosto", com "olhos" e "boca". Androides e ginoides são robôs humanoides construídos para se assemelharem esteticamente a um humano.

Durante várias décadas a informática tem servido as necessidades dos seres humanos, aumentando a eficiência do trabalho, enquanto alimentando uma velocidade cada vez maior de fazer negócios. Um campo de tecnologia chamada robótica humanóide projetos auto-suficiente, computadores complexos, que podem completar tarefas humanóides. Recentes inovações no campo levantar a questão de como robôs humanóides podem mudar a vida de seres humanos reais no futuro.

História de Robôs (Breve)

Com origens em 1973, a história dos robôs humanóides se estende por um período relativamente curto em comparação com a história da sua tecnologia de computador principal. Naquele ano, engenheiros e cientistas da Universidade de Waseda completou o primeiro full-scale robô, humanóides e deu nome de WABOT-1. Mais tarde, as contribuições da universidade, como o robô músico WABOT-2 de 1984, e modelo da Honda bípede lenta Experimental 0 de 1986 pavimentou o caminho para prestações futuras. Hoje, um outro Honda ASIMO robô chamado geralmente mantém o reconhecimento como robô mais avançado do mundo.

WABOT-1.:

WABOT-2.:


ASIMO:

Preocupações futuras

Famoso físico Dr. Michio Kaku envolve-se com o campo avançado up-and-coming da teoria das cordas e as previsões para o futuro da tecnologia. Uma preocupação para o futuro da robótica humanóide é que os robôs acabarão por ganhar bastante inteligência artificial para superar e escravizar seus criadores humanos. No entanto, Dr. Kaku quells esses temores, dizendo que este nível de inteligência em robôs não se deve esperar pelo menos até meio do século 21, e que quando isso acontecer não haverá mais tempo de preparação suficiente para detectá-lo e definir um switch off matar nos robôs ofender

História (Completa)

Os robôs surgiram há muito tempo atrás, existem relatos de mitos que falavam a respeito de mecanismos que ganhavam vida. Na civilização grega, os primeiros modelos de robôs econtrados eram figuras com aparência humana ou animal, que usavem sistemas de pesos e bombas pneumáticas, mas estes não possuiam nenhuma utilidade prática ou econômica como os robôs atuais.

       Em 310-250 a.C. , o inventor mecânico e filósofo Ctesibuis de Alexandria foi um dos mais antigos engenheiros precursores da robótica, desenvolvendo equipamentos hidráulicos.

      Em 1495, Leonardo Da Vinci desenvolveu um complexo estudo sobre a anatomia humana, possibilitando o desenvolvimento do conhecimento para a criação de articulações mecânicas. Esse grande gênio, além de ser o pintor da Mona Lisa, desenvolveu também um robô humanóide, feito com peças de  uma armadura medieval e fora isso ele também criou um leão mecânico, que podia andar e foi criado para entreter o rei da França.

       Em 1818, Mary Shelley aos 19 anos escreveu o clássico Frankstein, o famoso romance que conta a história de Victor Frankenstein, um estudante de ciências naturais que constrói um monstro em seu laboratório.

       Em 1921, o termo robô foi utilizado pela primeira vez através da peça de teatro chamada R.U.R (Rossum´s Universal Robots) que conta a história de um cientista que utiliza uma substância similar ao protoplasma para a contrução de humanóides. A palavra robô originou-se da palavra tcheca “Robota”, que significa trabalho árduo, duro e é sinônimo de trabalho escravo.

       O grande impulso no desenvolvimento dos robôs foi durante a Revolução Industrial, onde foram desenvolvidos e aperfeiçoados dispositivos automáticos capazes de manipular e executar peças, permitindo a automatização da produção.

       Em 1924 surgiu o primeiro modelo de robô mecânico, criado por Roy J. Wensleu, um pequeno robô de aspecto humano capaz de realizar ações ordenadas por seu operador.

      

Em 1937,  surge o Elektro, que obedecia a comandos de voz, podia andar, mover a cabeça, falar e possuia sensores fotoelétricos que permitia que seus olhos distinguissem as cores vermlho e verde.

       Em 1941, o escritor de ficção científica Isaac Asimov popularizou o termo robôs, através de seus contos sobre a robótica. No seu livro “Eu, Robô” escrito em 1950, ele criou as 3 Leis Fundamentais da Robótica que são:

      1º Lei) Um robô não pode causar dano a um ser humano nem, por omissão, permitir que um ser humano sofra.

      2º Lei) Um robô deve obedecer às ordens dadas por seres humanos, exceto quando essas ordens entrarem em confito com a primeira lei.

      3º Lei) Um robô deve proteger sua própria existência, desde que essa proteção não se choque com a primeira nem com a segunda lei da robótica.


       Em 1948, o matemático Norbert Wiener tornou a cibernética um ramo científico, através de seu trabalho “Cibernética ou regulação e comunicação no animal e na máquina”, influenciando o estudo da inteligência artificial.
      Em 1981, o engenheiro Takeo Kanade desenvolve o primeiro braço mecânico com motor instalado diretamente nas junções do braço.

     

 Em 2000, é lançado o famoso Asimo, pela Honda Motor Company. O Asimo é um robô humanóide de 1,20 metros e 52kg, que pode andar em superfícies irregulares, virar-se, pegar coisas e reconhecer pessoas. Mas ele não é um robô autônomo, então ele não toma as decisões sozinho e precisa ser programado para fazer uma tarefa específica.