Módulo 06 · Hardware

Barramentos, Armazenamento, Fonte PSU & SoC/IA

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Portal de Computação · Módulo 06: Barramentos, Alimentação & SoC/IA

Agenda do Módulo 06 — 50 minutos

Bloco Tempo Tópico Conexão com Fundamentos / Simulador
1 10 min Barramentos de Dados (DMI, PCIe 5.0, Fabric) Transmissão Serial & Telégrafo
2 10 min Armazenamento (SATA III vs M.2 NVMe) Velocidades e Lanes PCIe
3 15 min Fonte PSU, VRM & Eficiência 80 PLUS Regulação de Tensão (+12V)
4 15 min Arquiteturas SoC, GPU para IA & Microcontroladores Memória Unificada, Quantização & Arduino
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Bloco 1 · Barramentos de Dados

DMI 5.0, PCIe 5.0 e Infinity Fabric

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O que é um Barramento?

Um barramento é a via de comunicação que transfere dados entre componentes. Composto por barramento de dados, endereço e controle.

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Evolução dos Barramentos:

  • Telégrafo Elétrico (1837): Pulsos seriais no tempo por 1 fio.
  • Barramentos Paralelos (IDE/PCI): Múltiplos fios síncronos.
  • Barramentos Seriais Modernos (PCIe / DMI): Trilhas seriais diferenciais de altíssima frequência (PCIe 5.0 = 64 GB/s em x16).
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Bloco 2 · Armazenamento

SATA III vs NVMe M.2

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SATA vs NVMe M.2

Característica SATA III M.2 NVMe (PCIe 4.0 / 5.0)
Interface Física Cabo SATA Slot M.2 direto na placa-mãe
Protocolo AHCI NVMe
Fila de Comandos 1 fila (32 comandos) 64.000 filas (64.000 comandos cada)
Velocidade ~550 MB/s ~7.500 MB/s (PCIe 4.0) / ~14.000 MB/s (PCIe 5.0)
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Bloco 3 · Fonte de Alimentação & VRM

Regulação de Energia e Eficiência 80 PLUS

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VRM (Regulador de Voltagem) & Fonte PSU

FONTE PSU (+12V) ──▶ [ MOSFETs ] ──▶ [ CHOKES / INDUTORES ] ──▶ [ CAPACITORES ] ──▶ CPU (~1.2V Estável)
  • VRM da Placa-Mãe: Reduz a tensão da fonte (+12V) para a tensão exata e estável exigida pelo processador (~1.2V a 1.4V).
  • Linhas da Fonte PSU: Fornece +12V (CPU e GPU), +5V (Discos/SATA) e +3.3V (Lógica).

Certificação 80 PLUS (Eficiência Energética)

               EFICIÊNCIA MÍNIMA EM 50% DE CARGA:
[Standard 80%] ──▶ [Bronze 85%] ──▶ [Gold 90%] ──▶ [Platinum 92%] ──▶ [Titanium 94%]
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Bloco 4 · SoC, GPU para IA & Microcontroladores

Arquiteturas Integradas vs Embarcados

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Sistemas em Chip (SoC) & Quantização IA

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    SISTEMA EM CHIP (SoC)                │
│  ┌───────────┐  ┌───────────┐  ┌─────────────────────┐  │
│  │ CPU Cores │  │ GPU Cores │  │ NPU (Tensor / IA)   │  │
│  └─────┬─────┘  └─────┬─────┘  └──────────┬──────────┘  │
│        └──────────────┼───────────────────┘             │
│        ┌──────────────┴──────────────┐                  │
│        │ Memória Unificada (LPDDR5X) │                  │
│        └─────────────────────────────┘                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
  • SoC (System on Chip): Integra CPU, GPU, NPU (Acelerador de IA) e Memória Unificada no mesmo encapsulamento (Apple M4 Pro, AMD Ryzen AI).
  • Quantização Ternária em IA: Pesos de redes neurais são quantizados em valores , , (Ternário Balanceado) para economizar VRAM e energia! (Demonstração: Simulador Ternário).
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Resumo do Módulo 06

  1. Barramentos: PCIe 5.0 serializa dados em altíssima velocidade.
  2. NVMe: Protocolo moderno com 64.000 filas de comandos diretas.
  3. VRM & PSU: Regula +12V para ~1.2V; certificação 80 PLUS garante eficiência.
  4. SoC & Arduino: SoC integra múltiplos chips em 1 cápsula; Microcontrolador é um computador completo em 1 chip.

🎓 Conclusão: Você agora domina a grade completa alinhada ao CS50 de Harvard e aos padrões modernos de hardware!

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