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Arquitetura e Organização de Computadores

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Arquitetura e Organização de Computadores

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Fórum da disciplina de arquitetura e organização de computadores
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Luis Antonio Batista
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O processador de segurança, pioneiro no Xbox e no Azure Sphere, projetado para armazenar dados confidenciais

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Segurança em processadores: "Microsoft Pluton" processador de segurança chegará ao mercado para trazer mais segurança aos usuários.  

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Segurança em processadores: "Microsoft Pluton" processador de segurança chegará ao mercado para trazer mais segurança aos usuários.  

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Entenda...

Em 2022, uma das pautas mais importantes a serem discutidas é a segurança. Isso porque, a questão vira cada vez mais importante à medida que as empresas continuam a evoluir e definir suas estratégias de transformação digital e o que o trabalho híbrido significa para suas organizações e seus funcionários.

Pensando nisso, a Microsoft anunciou que alcançou avanços importantes com o lançamento de PCs de núcleo protegido , Windows 11 e o processador de segurança Microsoft Pluton.

O Microsoft Pluton é um processador de segurança, pioneiro no Xbox e no Azure Sphere, projetado para armazenar dados confidenciais, como chaves de criptografia, com segurança dentro do hardware Pluton, que é integrado à matriz da CPU de um dispositivo e, portanto, é mais difícil para os invasores acessem , mesmo que tenham a posse física de um dispositivo. Esse design ajuda a garantir que as técnicas de ataque emergentes não possam acessar o material principal.

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/08/2021

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Inovações em processadores: Processador para inteligência artificial funciona com energia solar

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Inovações em processadores: Processador para inteligência artificial funciona com energia solar

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O sistema de inteligência artificial completo e totalmente funcional é alimentado por algumas poucas células solares (lado esquerdo do circuito).
[Imagem: CSEM]

Inteligência artificial portátil

Engenheiros suíços criaram um hardware para inteligência artificial que pode ser alimentado por células solares ou mesmo por uma bateria tipo botão.

É um feito impressionante porque uma das grandes desvantagens das tecnologias baseadas em inteligência artificial é que elas requerem muita energia, na maioria dos casos ligadas permanentemente à nuvem, na base da qual estão centrais de dados que consomem tanta eletricidade quanto cidades inteiras.

O chip funciona por meio de uma arquitetura de processamento inteiramente nova, projetada para minimizar a quantidade de energia necessária.

Ele consiste em um chip ASIC com processador RISC-V e dois aceleradores de aprendizado de máquina fortemente acoplados: Um para detecção facial ou de voz, por exemplo, e outro para classificação. É justamente nesses dois aceleradores que está o segredo para que o sistema gaste pouca energia.

Aceleradores

O primeiro acelerador é um mecanismo de árvore de decisão binária, capaz de realizar tarefas simples, mas incapaz de fazer operações de reconhecimento. É a parte que mais trabalha, mas com um consumo mínimo de energia.

"Quando nosso sistema é usado em aplicativos de reconhecimento facial, por exemplo, o primeiro acelerador responderá a perguntas preliminares como: Há pessoas nas imagens? E, se houver, seus rostos estão visíveis?" detalha o professor Stéphane Emery, do Centro Suíço para Eletrônica e Microtecnologia (CSEM). "Se nosso sistema for usado em reconhecimento de voz, o primeiro acelerador determinará se há ruído e se esse ruído corresponde a vozes humanas. Mas ele não consegue distinguir vozes ou palavras específicas - é aí que entra o segundo acelerador."

O segundo acelerador é um mecanismo de rede neural convolucional (CNN) que pode realizar essas tarefas mais complicadas, como reconhecer rostos individuais e detectar palavras específicas. Este segundo acelerador consome mais energia do que o primeiro, mas é muito menos usado.

Demonstração do sistema em uma tarefa de reconhecimento facial, aqui alimentado por uma bateria de relógio.

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A unidade central de processamento (CPU)

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Processadores:   "CPU" Tudo o que você precisa saber sobre processadores

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Processadores:   "CPU" Tudo o que você precisa saber sobre processadores

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CPU ou UCP é o componente do computador responsável por interpretar e executar a maioria dos comandos de outro hardware e software do computador .

Todos os tipos de dispositivos usam uma CPU, incluindo desktops, laptops e tablets, smartphones e até mesmo seu aparelho de televisão de tela plana.

Intel e AMD são os dois fabricantes de CPU mais populares para desktops, laptops e servidores, enquanto a Apple, NVIDIA e Qualcomm são grandes fabricantes de CPU para smartphones e tablets.

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Você pode ver muitos nomes diferentes usados ​​para descrever a CPU, incluindo processador, processador de computador, microprocessador, processador central e “o cérebro do computador”.

Monitores de computador ou discos rígidos às vezes são chamados incorretamente de CPU, mas essas peças de hardware têm finalidades totalmente diferentes e não são de forma alguma a mesma coisa que a CPU.

Qual é a aparência de uma CPU e onde ela está localizada.

Uma CPU moderna geralmente é pequena e quadrada, com muitos conectores metálicos curtos e arredondados em sua parte inferior. Algumas CPUs mais antigas têm pinos em vez de conectores metálicos.

A CPU é conectada diretamente a um “soquete” da CPU (ou às vezes um “slot”) na placa -mãe. A CPU é inserida no soquete com o pino voltado para baixo e uma pequena alavanca ajuda a prender o processador.

Depois de funcionar por pouco tempo, as CPUs modernas podem ficar muito quentes. Para ajudar a dissipar esse calor, quase sempre é necessário conectar um dissipador de calor e uma ventoinha diretamente em cima da CPU. Normalmente, eles vêm com uma compra de CPU.

Outras opções de resfriamento mais avançadas também estão disponíveis, incluindo kits de resfriamento de água e unidades de mudança de fase.

Nem todas as CPUs têm pinos em seus lados inferiores, mas nas que têm, os pinos são facilmente dobrados. Tome muito cuidado ao manusear, especialmente ao instalá-los na placa-mãe.

CPU Clock Speed

A velocidade do clock de um processador é o número de instruções que ele pode processar em qualquer segundo, medido em gigahertz (GHz).

Por exemplo, uma CPU tem uma velocidade de clock de 1 Hz se puder processar uma parte da instrução a cada segundo. Extrapolando isso para um exemplo mais real: uma CPU com uma velocidade de clock de 3,0 GHz pode processar 3 bilhões de instruções por segundo.

Núcleos de CPU
Alguns dispositivos usam um processador single-core, enquanto outros podem ter um processador dual-core (ou quad-core, etc.). Executar duas unidades de processador trabalhando lado a lado significa que a CPU pode gerenciar simultaneamente o dobro das instruções a cada segundo, melhorando drasticamente o desempenho.

Algumas CPUs podem virtualizar dois núcleos para cada núcleo físico disponível, uma técnica conhecida como Hyper-Threading. Virtualizar significa que uma CPU com apenas quatro núcleos pode funcionar como se tivesse oito, com os núcleos de CPU virtuais adicionais referidos como threads separados . Os núcleos físicos , no entanto, têm um desempenho melhor do que os virtuais .

Se a CPU permitir, alguns aplicativos podem usar o que é chamado de multithreading . Se um encadeamento é entendido como uma única peça de um processo de computador, o uso de vários encadeamentos em um único núcleo da CPU significa que mais instruções podem ser entendidas e processadas de uma vez. Alguns softwares podem tirar vantagem desse recurso em mais de um núcleo da CPU, o que significa que ainda mais  instruções podem ser processadas simultaneamente.

Exemplo: Intel Core i3 vs. i5 vs. i7

Para um exemplo mais específico de como algumas CPUs são mais rápidas do que outras, vamos ver como a Intel desenvolveu seus processadores.

Como você provavelmente já deve ter suspeitado por seus nomes, os chips Intel Core i7 têm melhor desempenho do que os i5, que têm desempenho melhor do que os i3. Por que um tem um desempenho melhor ou pior do que outros é um pouco mais complexo, mas ainda assim muito fácil de entender.

Os processadores Intel Core i3 são processadores dual-core, enquanto os chips i5 e i7 são quad-core.

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Montar um computador não é um bicho de sete cabeças. Mesmo assim, listamos abaixo todas as peças que compõem um PC.

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Outras partes importantes e interessantes em nossos computadores:      Conheça, peça por peça, as partes dentro do seu computador

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Outras partes importantes e interessantes em nossos computadores:      Conheça, peça por peça, as partes dentro do seu computador

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Processador

O microprocessador, ou simplesmente processador, é quem faz o trabalho pesado das coisas. Ele opera com números e símbolos representados no sistema binário. Tudo o que o computador vai fazer passa pelo processador. Ele é o cérebro da máquina, é a sua unidade mais “inteligente”.

Por mais potente que seja um processador, porém, ele só pode processar uma coisa de cada vez. Não se compara ao cérebro humano, que faz várias coisas ao mesmo tempo.

Unidade de disco rígido (HD)

No disco rígido, ou disco duro, estão armazenadas todas as informações e programas de um computador. Ele é, normalmente, o principal meio de armazenamento de um PC. Arquivos de qualquer formato que forem salvos serão guardados nele.

A denominação HD (hard disk) se dá porque ele tem o formato de um CD onde são gravadas informações a laser. Ele tem uma memória não-volátil, ou seja, os arquivos não são perdidos quando o computador é desligado, sendo considerado o principal meio de armazenamento de dados em massa.

Memória RAM

A memória RAM é usada pelo processador para armazenar os arquivos e programas que estão sendo processados. Ela funciona, por exemplo, como uma mesa de escritório. Quanto maior a mesa, mais objetos você pode colocar em cima dela. A memória é como se fosse essa mesa. Os arquivos que ficam nela são geralmente aqueles que o processador está rodando.

Ela tem a capacidade de armazenar os arquivos temporariamente, e a cada novo processo do computador, um novo arquivo entra na memória RAM. Isso quer dizer que, quanto mais você tiver de memória RAM, mais coisas você poderá fazer ao mesmo tempo.

Placa mãe

É na placa mãe que são conectados todos os componentes do PC. Ela é responsável por interligar o processador com a memória RAM, com o HD, a placa de vídeo etc. Existem vários tipos de placa mãe. Algumas suportam determinadas peças, outras não. Cada uma tem suas características, como o tipo de soquete, o chipset, as formas de conexões, entre outras.

Fonte de alimentação

A fonte de alimentação é simplesmente o objeto responsável por fornecer energia elétrica ao seu computador. Ela converte correntes alternadas em correntes contínuas. Ou seja, quando a energia chega às tomadas em 110 V ou 220 V, ela é transformada em tensões de 5 V e 12 V. Por ser um equipamento que gera uma energia eletromagnética, a fonte fica separada das demais peças para evitar interferências.

Placa de vídeo

A placa de vídeo é responsável por enviar sinais do computador para o monitor, melhorando as imagens. Ela possui memória própria, com sua capacidade sempre medida em Bytes. A placa on board, porém, não tem uma memória dedicada, e por isso acaba utilizando a memória RAM. Este método deixa o seu sistema mais lento. A capacidade dessa placa é limitada.

Já as placas off-board geram imagens e efeitos visuais tridimensionais, e aceleram os bidimensionais, aliviando o trabalho do processador principal e gerando um resultado final melhor e mais rápido. Em games, por exemplo, quanto melhor a placa, mais definições de efeitos serão vistos, e mais rápido o jogo irá rodar. A maioria dos jogos modernos exige placas super potentes.

Gabinete

O gabinete é a “casa” de todas as peças descritas anteriormente. Também chamado de torre, ele possui diversos modelos, depende da necessidade de cada um. Alguns possuem melhor ventilação, fornecem mais espaço, têm um design mais de acordo com o dono etc.