Sistemas Computacionais PROF. ME. HÉLIO

Transcrição

1 Sistemas Computacionais PROF. ME. HÉLIO ESPERIDIÃO

2 O hardware De forma geral um computador digital é constituído por um conjunto de componentes interligados, composto por processadores, memória principal, memória secundária, além de outros dispositivos físicos. Esses dispositivos manipulam dados na forma digital.

3 O gabinete é uma caixa metálica ( ou com elementos de plástico ) horizontal ou vertical (nesse caso, também é chamado de torre), em que ficam todos os componentes do computador. Gabinete Podemos dizer que o gabinete é o computador(equipamento) propriamente dito. Dentro dele, há vários componentes que fazem o processamento da informação. NÃO CHAME O GABINETE DE CPU, pois são coisas diferentes (algumas pessoas, inclusive técnicos costumam chamar o gabinete de CPU.

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5 Em um computador, a fonte de alimentação é uma caixa de metal posicionada geralmente no canto do gabinete. Fonte de alimentação Ela é visível na parte de trás da maioria dos equipamentos, e nela estão o conector do cabo de força e a ventoinha. A fonte de alimentação deve ser compatível com as especificações de outros componentes. Placa mãe, placa de vídeo e processador.

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7 Um processador é uma microchip especializado. Processador A sua função é acelerar, endereçar, resolver ou preparar dados, dependendo da aplicação. Basicamente, um processador é uma poderosa máquina de calcular:

8 Processador O processador recebe um determinado volume de dados, orientados em padrão binário 0 e 1 e tem a função de responder a esse volume, processando a informação com base em instruções armazenadas em sua memória interna..

9 Processador (CPU) O Processador ou a CPU(Central Processing Unit - Unidade Central de Processamento) é um circuito integrado que realiza cálculos e instruções com números binários. É o responsável por executar as instruções de um programa.

10 Processador (CPU) A primeira característica a considerar num computador é sua unidade central de processamento, que poderá fornecer uma série de indicações sobre o equipamento. A UCP ou CPU (Central Processing Unit), também pode ser chamada de processador ou microprocessador, os quatro termos são equivalentes.

11 Processador (CPU) Tudo o que acontece num computador provém da UCP, que gerência todos os recursos disponíveis no sistema

12 Processador (CPU) Basicamente, a UCP executa cálculos muito simples como somas e comparações entre números, mas com uma característica muito especial: uma velocidade extremamente elevada.

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14 Processadores multi-core Os processadores multi-core, seguindo a linha de exemplo acima, trabalham como se fosse uma pessoa com dois cérebros, onde cada um poderia trabalhar de forma independente do outro

15 Processadores multi-core Dividindo a tarefa entre duas pessoas Uma delas poderia ler um determinado livro, e outro ler outro livro, que poderia ser a continuação do primeiro. Ao final da leitura dos dois livros, os cérebros uniriam toda a informação, formando um conhecimento único. Como a tarefa estaria dividida em duas partes, ela seria executada com o dobro de velocidade, tendo em vista que uma pessoa comum teria de ler os dois livros separadamente

16 Processador es multicore

17 ULA é a sigla para Unidade Lógica Aritmética. ULA Trata-se do circuito que se encarrega de realizar as operações matemáticas requisitadas por um determinado programa. Os processadores atuais possuem outra unidade para cálculos, conhecida como Unidade de Ponto Flutuante. Essa, por sua vez, serve para trabalhar com números enormes, de 64, 128 bits, por exemplo.

18 ULA A ULA é o dispositivo da CPU que executa realmente as operações matemáticas com os dados. é um aglomerado de circuitos lógicos e componentes eletrônicos simples que, integrados, realizam as operações Ela pode ser uma parte pequena da pastilha do processador, usada em pequenos sistemas, ou pode compreender um considerável conjunto de componentes lógicos de alta velocidade.

19 O termo cérebro eletrônico está longe de classificar e resumir o funcionamento de um processador. Unidade de Controle No entanto, a Unidade de Controle é o que há de mais próximo a um cérebro dentro do processador. Esse controlador define o regime de funcionamento e da ordem às diversas tarefas do processador.

20 Cache A Memória Cache normalmente é formada por circuitos dentro do processador, para que sua velocidade seja ainda maior. Entenda como o espaço onde as instruções podem ser armazenadas dentro do processador funciona: Dado o volume de trabalho que a CPU enfrenta, neste espaço são alocadas informações constantemente requisitadas.

21 Cache é um tipo de memória que fica dentro do processador Cache Isso é feito como forma de ganhar tempo: armazenadas no processador, esses dados estão rapidamente acessíveis e não é necessário executar uma varredura em disco ou na RAM para buscar as informações.

22 Cache A memória cache é rápida e diminui o tempo de espera para acessar as informações na memória central(ram), ela serve de intermediária entre o processador e a memória principal(ram), por exemplo, se o processador precisa de um dado, este dado primeiro é procurado na memória cache se ele não for encontrado ali então ele é procurado na memória principal. A memória cache é uma memória super rápida que armazena apenas as informações que são mais utilizadas durante o processamento.

23 Registradores Os registradores são a memória do processador. Você já entendeu que este microchip altamente especializado recebe dados e os processa, num regime de entrada e saída de informação que faz com que o computador, o tablet, o videogame, o GPS, a TV, enfim, todo equipamento eletrônico funcione. Para "saber" o que fazer com os dados, contudo, o processador precisa de instruções. É isso que está armazenado neste tipo de memória chamada de Registrador: diversas regras que orientam a ULA a calcular e dar sentido aos dados que recebe.

24 Registradores Para que um dado possa ser transferido para a ULA, é necessário que ele permaneça, mesmo que por um breve instante, armazenado em um registrador. Além disso, o resultado de uma operação aritmética ou lógica realizada na UAL deve ser armazenado temporariamente, de modo que possa ser utilizado mais adiante ou apenas para ser, em seguida, transferido para a memória principal.

25 MMU - Memory Management Unit é o responsável pela coordenação do funcionamento da memória. O processador só pode ser rápido se a memória RAM acompanhar. O MMU é o recurso que transforma as instruções lógicas (virtuais) em endereços físicos nos bancos de memória. O processador varre a memória atrás de dados e instruções e o MMU é o recurso que anota onde cada informação do sistema está hospedada na memória. É ele que diz onde o processador deve procurar.

26 Relógio É o dispositivo gerador de pulsos cuja duração é chamada de ciclo. A quantidade de vezes em que este pulso básico se repete em um segundo define a unidade de medida do relógio, denominada freqência, a qual também usamos para definir velocidade na UCP.

27 Relógio - Processador A unidade de medida usual para a freqência dos relógios de UCP é o Hertz (Hz), que significa 1 ciclo por segundo. Como se trata de freqências elevadas, abreviam-se os valores usando-se milhões de Hertz, ou de ciclos por segundo (Mega Hertz ou simplesmente, MHz).

28 Relógio - Processador Assim, por exemplo, se um determinado processador funciona como seu relógio oscilando 25 milhões de vezes por segundo, sua freqência de operação é de 25 MHz. E como a duração de um ciclo, seu período, é o inverso da freqência, então cada ciclo, neste exemplo, será igual ao inverso de ou 1/ =0,

29 Relógio - Processador O processador é o principal responsável pela velocidade do computador, este é ritmado por um relógio interno que quando submetido a uma corrente elétrica emite pulsos, a cada pulso do relógio o processador executa uma ação.

30 Unidades de medida 10^n Prefixo Símbolo Unidade Equivalente decimal 10^3 quilo k Milhar ^6 mega M Milhão ^9 giga G Bilhão ^12 tera T Trilhão ^15 peta P Quadrilhão ^18 Exa E Quintilhão

31 Revisão da numeração Computacional. O matemático inglês George Boole ( ) publicou em 1854 os princípios da lógica booleana. Segundo Boole tudo poderia ser representado utilizando apenas os números 0 e George Boole

32 Bit Simplificação de dígito binário (BInary digit em inglês) É a menor unidade de informação que pode ser armazenada ou transmitida. Um bit pode assumir somente 2 valores, por exemplo: 0 ou 1, verdadeiro ou falso.

33 Byte Um byte nada tem de especial, é apenas um número binário de oito algarismos

34 Bytes 1 Byte é representado por uma cadeia de 8 bits 1 byte = 8 bits 1024 bytes = 1 K byte bytes = 1 Mega byte

35 Noção de tamanho Bit ou 1 Byte bits Kilo 1 Kbyte Bytes Mega 1 Mbyte kb Giga 1 Gbyte MB Tera 1 Tbyte GB peta 1 Pbyte TB Exa 1 Ebyte PB Zetta 1 Zbyte EB Yotta 1 Ybyte ZB

36 Decimais para Binários = 111 Quantos Bits são Necessários para representar o numero 7?

37 Binários para Decimais Número binário: x 1 x 1 x = =7

38 Conjunto de instruções Conjunto de instruções (tradução de instruction set) são as operações que um processador, microprocessador, microcontrolador, CPU disponibiliza para o programador.

39 Conjunto de instruções Cada componente possui o seu próprio conjunto de instruções, que é fornecido pelo fabricante, que também costuma fornecer ou disponibilizar um montador assembly, que transforma o conjunto de instruções em código de máquina para ser utilizado pelo componente. No caso dos processadores, quando o conjunto de instruções for reduzido leva-o a ter o nome de RISC e se forem complexas o nome de CISC.

40 Memória RAM Random Access Memory - Memória de Acesso Aleatório É um conjunto de circuitos integrados que acumulam as informações que serão processadas pelo processador. Ao carregar um programa, ele é lido no HD (ou outra mídia de armazenamento) e é transferido para a memória RAM, para só então ser executado pelo processador.

41 Memória RAM A memória RAM oferece tempos de acesso brutalmente mais baixos que o HD e trabalha com taxas de transferência muito mais altas, mas possui a desvantagem de perder os dados armazenados quando o micro é desligado, daí a necessidade de salvar os arquivos periodicamente. A memória ram é considerada a memória principal e também é chamada memória volátil..

42 Memória RAM Tipicamente nos dias atuais vemos computadores com no mínimo 4 GB de memória ram..

43 Modelos de memória ram Nem todos os tipos de memória RAM providenciam o mesmo nível de performance. Existem diversos modelos com freqências diferentes e capacidades de transferência de dados cada vez maiores. Confira abaixo uma comparação entre três modelos de RAM:

44 Disco Rígido HD O Disco Rígido é um sistema de armazenamento de alta capacidade,que é destinado ao armazenamento de arquivos e programas. Todos os programas e arquivos são armazenados no disco rígido, também chamado de Winchester. A capacidade do disco rígido determina a quantidade de arquivos e programas que será possível armazenar..

45 Disco Rígido HD O Disco Rígido é um sistema de armazenamento de alta capacidade,que é destinado ao armazenamento de arquivos e programas. Todos os programas e arquivos são armazenados no disco rígido, também chamado de Winchester. A capacidade do disco rígido determina a quantidade de arquivos e programas que será possível armazenar..

46 Disco Rígido HD O disco rígido também exerce uma grande influência sobre a performance global do equipamento, já que determina o tempo de carregamento dos programas e de abertura e salvamento de arquivos. O disco rígido é acomodado no gabinete e ligado à placa mãe através de um cabo..

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48 A placa Mãe 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.

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50 Barramento da placa mãe Também conhecido como BUS é o nome dado ao conjunto de vias(caminhos) que fazem a informação viajar dentro do computador. O BUS liga o processador aos periféricos e às placas externas que se encaixam na placa mãe.

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52 Slots da placa mãe Slots: São "fendas" na placa mãe que permitem o encaixe de outras placas, como as de vídeo, som, rede,etc. Veremos, a seguir, mais detalhadamente os Slots, os barramentos e suas características.

53 Placa Mãe onboard offboard Geralmente as placas mãe onboard possuem agregadas outras placas como: placa de vídeo, áudio etc. As placas totalmente offboard não contam com circuitos integrados que fazem função de outras placas.

54 Placas de vídeo A função da placa de vídeo é processar as imagens que serão exibidas no monitor. A quantidade de cores e a resolução da imagem, dependem quase que unicamente do trabalho placa de vídeo. Também é função da placa de vídeo é auxiliar o processador na exibição de imagens tridimensionais, estas imagens são formadas por inúmeros formas, sobre os quais são aplicadas texturas.

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56 Placas de vídeo Onboard Já vêm integradas na placa-mãe do computador, estrutura que faz com que parte da memória RAM seja usada como memória de vídeo. A placa onboard não usa uma memória à parte para funcionar, ela integra "tudo em um". O que sacrifica processador e memória ram. Custo reduzido já que a placa onboard vem com todos os dispositivos inclusos; Ideal para quem não tem como principal foco jogos, assistir filmes em alta definição, ou processamento de vídeo. Desvantagens: O desempenho do computador fica comprometido; O processador acaba tendo que executar tarefas dos dispositivos integrados.

57 Placas de vídeo Offboard São placas compradas separadamente da placa mãe. Indicado para: Amantes de jogos online e 3D avançados; Profissionais que trabalham com edição de vídeo. Desvantagem: encarecem o preço final dos computadores.

58 Placas de Áudio (som) As placas de som são constituídas por dispositivos com um ou mais chips responsáveis pelo processamento e emissão do áudio gerado pelas aplicações. Para que isso seja possível nos computadores, é necessário trabalhar com sinais sonoros digitais. É neste ponto que entra em cena os conversores denominados ADC (Analog-to-Digital Converter - Conversor Analógico- Digital) e DAC (Digital-to-Analog Converter - Conversor Digital-Analógico).

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60 periféricos. Todos os componentes usados para transferir dados para a CPU + Memória são designados como periféricos. Periféricos típicos são: teclado, rato, monitor; discos magnéticos, discos ópticos; dispositivos de ligação a redes; impressoras, scanners, etc. Os periféricos ainda são classificados: Periféricos de entrada Periféricos de saída Periféricos de entra e saída.

61 Periféricos de entrada: Teclado Mouse Webcam Scanner: Periférico de entrada, também conhecido como digitalizador de imagens.

62 Periféricos de saída Monitor Impressora Caixas de áudio

63 Periféricos de entrada e saída Pen-drives Cds e dvds regraváveis Monitor touch