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1 Aula 00 - TEMA DESTA AULA: Microinformática. Conceitos. Características. Modalidades de processamento Online, Offline, batch, real time, time sharing. Operação de microcomputadores. Hardware: conceitos, identificação dos componentes e funções, siglas, tipos, características, barramentos, interfaces, conexões PS/2, USB e RJ45, dispositivos de armazenamento, de entrada e de saída de dados. Dispositivos de armazenamento, de impressão, de entrada e de saída de dados, mídias. Memória. Discos rígidos, pendrives, CD-R, DVD, Blu-Ray, impressoras, scanner, plotters. ORIGEM DA PALAVRA INFORMÁTICA Em 1957, o cientista da computação alemão Karl Steinbuch publicou um jornal chamado InformÁtica: Informationsverarbeitung ("Informática: processamento de informação"). A palavra portuguesa é derivada do francês informatique, vocábulo criado por Philippe Dreyfus, em 1962, a partir do radical do verbo francês informer, por analogia com mathématique, électronique, etc. Em português, há profissionais da área que também consideram que a palavra informática seja formada pela junção das palavras informação + automática. Pode dizer-se que informática é a ciência que estuda o processamento automático da informação por meio do Computador. COMPUTADOR O computador é um dispositivo concebido para manipular símbolos, dados, com rapidez e precisão, que recebe dados de entrada, os processa de modo a obter dados de saída com base em um conjunto detalhado de instruções (que também constituem dados de entrada). Processar dados significa transformar informações que temos em mãos (informações iniciais ou de entrada) em informações úteis (informações finais ou de saída). Os principais tipos de computadores são: Mainframe: (Lê-se: meinfrêimi): computador de grande porte, requerendo pessoal especializado para a sua operação. Esses equipamentos estão distribuídos em uma ampla sala refrigerada, com possibilidade de instalação de terminais em ambientes remotos. (Ex: operadoras de cartões de crédito, bancos, companhias telefônicas, provedores de acesso). Microcomputador (desktop): Os microcomputadores surgiram em 1974, são computadores pessoais (PC), destinados ao uso de empresas que tenham um pequeno, mas variado tipo de processamento de dados e tarefas distintas. Página1

2 Notebooks ou Laptops: São computadores portáteis, cabem em uma maleta e são importantes para o trabalho de campo (pesquisadores) ou a movimentação dos seus dados (professores, palestrantes), podem ser levados a qualquer lugar, pois possuem bateria com duração de 3 horas ou mais. Atualmente com os avanços da conectividade sem fios (wireless) pode-ser ter acesso à internet nos lugares mais remotos. Netbooks: são os computadores portáteis tipo subnotebook com características típicas: peso reduzido, dimensão pequena ou média e baixo custo. São utilizados, geralmente, em serviços baseados na internet, tais como navegação na web e s. Vantagens Baixo custo Bateria de longa duração Ultraportátil Conexão com a internet Desvantagens Processador um pouco mais simples Pouca memória RAM HD menor Não possui drive de CD ou DVD Ultrabook é um tipo de subnotebook (laptop ultrafino) termo criado pela Intel e lançado no ano de 2011, é uma iniciativa para criar um mercado de notebooks para concorrer com o MacBook Air da Apple. Os ultrabooks, além de finos e leves, possuem telas sensíveis ao toque, comandos por reconhecimentos de voz, maior autonomia de bateria e menor preço. Tablets, Handheld e Palmtop (computadores de mão) e Smartphones (telefones inteligentes): São computadores normalmente do tamanho de uma agenda eletrônica. Possuem funcionamento semelhante a um microcomputador, mas com capacidades reduzidas que se ampliam cada vez mais com as novas tecnologias, tais como: sistema operacional leve, instalação de programas compatíveis com Word, Excel e outros, câmeras digitais, acesso a internet, telefonia VOIP, etc. O que difere um celular convencional de um smartphone é que neste último podemos instalar programas de acordo com a plataforma desenvolvida para o aparelho, entenda plataforma como o sistema operacional que roda dentro do aparelho, as mais comuns são: Android (Samsung, Sony), IOS (Iphone), Windows Mobile (Nokia). Página2

3 COMO FUNCIONA O COMPUTADOR Arquitetura de John von Neumann John von Neumann, nascido em Budapeste no dia 28 de dezembro de 1903 foi um matemático húngaro de origem judaica, naturalizado norte americano. Foi professor na Universidade de Princeton e um dos construtores do ENIAC (primeiro computador do mundo!). Entre os anos de 1946 e 1953, von Neumann integrou o grupo reunido sob o nome de Macy Conferences, contribuindo para a consolidação da teoria cibernética. Von Neumann faleceu pouco depois, aos 53 anos, vítima de um tumor cerebral. Ele é que inventou Como o computador pensa!!! 1ª Etapa: Os dados entram pelos dispositivos de entrada, tais como teclado, mouse, scanner. Depois de inserido o dado é enviado a CPU. 2ª Etapa: Já na CPU (que é o processador, o cérebro de todo o sistema), ocorre o processamento da informação onde os dados são convertidos (interpretados). 3ª Etapa: Depois de processado na CPU, os dados são armazenados temporariamente (memórias primárias) ou definitivamente (memórias secundárias). 4ª Etapa: Agora que a informação está pronta e já armazenada, ela é apresentada ao usuário através de um dispositivo de saída, tais como: monitor, impressora. TRABALHANDO COM AS INFORMAÇÕES DIGITAIS Na tecnologia analógica, uma onda é registrada ou usada em sua forma original. Então, por exemplo, em um gravador de fitas analógico, um sinal é capturado diretamente através do microfone e colocado em uma fita. A onda do microfone é uma onda analógica, então a onda na fita é analógica também. Esta onda pode ser lida, amplificada e enviada a um alto-falante para produzir o som. Página3

4 Na tecnologia digital a onda analógica é usada por amostra em um intervalo, e então se transforma em números que são armazenados no dispositivo digital. Em um CD, o ritmo de amostras é de 44 mil por segundo, isto é, em um CD, existem 44 mil números armazenados por segundo da música. Para escutar a música, os números são transformados em uma onda de voltagem que se aproxima da onda original. E qual é a grande vantagem nisso tudo? A gravação não se degrada com o passar do tempo: enquanto os números podem ser lidos, você sempre terá a mesma onda, a mesma informação. UNIDADES DE MEDIDA A forma como a arquitetura de um computador foi elaborada faz com que ele se comunique apenas através de combinações positivas e negativas, assumindo valores 0 (desligado) e 1 (ligado). Isso significa que para cada ordem que mandamos o computador executar, ele realiza milhares de operações apenas usando as combinações 0 e 1, por isso o termo binário ou digital, que deriva de dois, já que são apenas 1 e 0. Assim como metro mede distâncias, litro mede capacidade e o grama mede massa, Byte mede informação. É muito comum os alunos medirem as informações de uma forma bem divertida, mas incorreta: Esse arquivo cabe quem quantos disquetes (Disquete e pendrive são coisas de velho. Risos...Agora tudo é Nuvem...!) Está se utilizando a mídia de armazenamento (disquete) como se fosse uma unidade de medida, o que está errado. Bit Contração do termo em inglês BInary digit, é a unidade básica de informações no sistema binário ou digital de numeração. O bit é a menor quantidade de informação que se pode armazenar num computador. A reunião de 8 bits forma um dígito ou uma palavra. Byte É um grupo de 8 bits. Cada byte armazena o equivalente a um caractere de nossa língua. É a unidade de medida básica e universal para a capacidade de armazenamento de informações que o computador e todos os seus dispositivos utilizam. Com a necessidade de maior processamento e armazenamento, surgiram as outras unidades agrupadas conforme a tabela abaixo: Página4

5 PROCESSAMENTO DE DADOS Responsável pela coleta, armazenamento, processamento e recuperação, em equipamentos de processamento eletrônico, dos dados necessários ao funcionamento de um sistema de informações. Ao escrever a palavra casa, o nosso processador entende da seguinte forma: HARDWARE É toda a parte física que compõe o computador e seus periféricos: equipamentos e suprimentos tais como CPU, disquetes, HD, formulários, impressoras. Tudo aquilo que é tangível, corpóreo, pois no software você não toca, mas no hardware sim. Seus principais componentes são: CPU (Central Processing Unit) ou UCP (Unidade Central de Processamento) É o cérebro do computador. Todas as informações que entram e saem do micro passam por ela. Na arquitetura atual dos computadores, a CPU é o componente mais importante, todos os outros dispositivos do computador estão interligados a ela, direta ou indiretamente, ela lê e escreve informações na memória, reconhece e executa os comandos, controla todas as operações entre o processador, memória e periféricos. Vale lembrar que não se deve confundir o gabinete (caixa de proteção metálica) com CPU, a CPU (microprocessador) está abrigada dentro do gabinete. Vamos estudar as duas principais partes da CPU: Página5

6 Unidade de Controle (UC): A Unidade de Controle gerencia todo o funcionamento da CPU, e de todo o computador. A UC é responsável pelo tráfego das informações recebidas e enviadas para todos os componentes do computador através da emissão de pulsos elétricos. Suas funções são: - Controle de entrada de dados - Interpretação de cada instrução de um programa - Coordenação do armazenamento das informações - Análise das instruções dos programas - Controle da saída de dados - Decodificação dos dados Unidade Lógica e Aritmética (ULA): é a parte da CPU responsável por manipular os dados recebidos e enviar as respostas dessa manipulação. Quando há necessidade de os dados coletados passarem por operações matemáticas (soma, subtração, multiplicação e divisão) ou de comparação lógica, a UC requisita os serviços da ULA. Temas Relacionados CLOCK Cada processador possui um cristal interno que vibra suas moléculas quando recebe alimentação elétrica. Essa oscilação é regular e compassada, funcionando como o batimento cardíaco do processador. Quanto maior for à frequência, ou seja, quanto mais oscilações houver em um determinado espaço de tempo, mais rápido seu processador executa as operações. A frequência é medida em Hertz (oscilações por segundo), e já chegamos à fronteira dos GHz (Gigahertz). Atualmente existem processadores com frequências superiores as de 2,4GHz (2,4 bilhões de oscilações por segundo). Aquilo que as pessoas costumam perguntar: Qual é a velocidade do seu processador? Na verdade, é o clock! O termo velocidade está empregado de forma errada, pois velocidade é usada somente quando algo está em movimento. O certo seria perguntar: Qual é a frequência do seu processador? Ou ainda, qual o clock do seu processador? Mas já vi bancas usarem o termo velocidade sem problema! Pois estão adotando o conceito coloquial ou popular! Imagine você converter em binários todos os textos da Bíblia! Já pensou quanto tempo demoraria tal tarefa? Isso mesmo...pegar cada letra e transformar em conjuntos de zeros e uns...a= Seria humanamente impossível, mas note que quando abrimos um texto enorme no computador, ele o faz em segundos. Isto está intimamente ligado ao que acabamos de ler na explicação acima. O processador consegue realizar esta conversão de bilhões de binários em apenas um segundo! Overclocking Um processador vem da fábrica com sua frequência definida. Contudo, é possível aumentar o clock de um processador através de um processo técnico (não recomendado) chamado overclocking. Caso seja realizado de forma indevida pode acarretar a perda do processador por superaquecimento ou até danificar a placa mãe. Geralmente o sujeito que faz isso quer ter mais potência sem gastar mais por isso! Página6

7 Arquitetura dos processadores: 32 bits x 64 bits Se você vai a uma loja de informática para comprar um computador, o vendedor pode lhe oferecer dois tipos: um com um processador de 64 bits e outro com um processador de 32 bits. "O de 64 bits é mais caro, porém é muito mais rápido e tem melhor desempenho", lhe diz o vendedor de modo bem convincente. Isso significa que seus jogos e programas rodarão mais rápidos, bem como os programas pesados, tipo: AutoCad (arquitetura), Adobe Premiere (Edição de vídeo), entre outros! Será? Talvez! Vejamos o por que. Quando nos referimos aos processadores de 16 bits, 32 bits ou 64 bits estamos falando dos bits internos do chip, isso representa a quantidade de dados e instruções que o processador consegue trabalhar por vez. Por exemplo, com 16 bits um processador pode manipular um número de valor até Se certo número tem valor , ele terá que fazer a operação em duas partes. No entanto, se um chip trabalha a 32 bits, ele pode manipular números de valor até em uma única operação. Para calcular esse limite, basta fazer 2 elevado à quantidade de bits internos do processador. Então, qual o limite de um processador de 64 bits? Vamos à conta: 2^64 = ^19 Um valor extremamente alto! Agora, suponha que você esteja utilizando um editor de textos. É improvável que esse programa chegue a utilizar valores grandes em suas operações. Neste caso, qual a diferença entre utilizar um processador de 32 bits ou 64 bits, sendo que o primeiro será suficiente? Como o editor utiliza valores suportáveis tanto pelos chips de 32 bits quanto pelos de 64 bits, as instruções relacionadas serão processadas ao mesmo tempo (considerando que ambos os chips tenham o mesmo clock). Por outro lado, aplicações em 3D ou programas como AutoCad requerem boa capacidade para cálculo e aí um processador de 64 bits pode fazer diferença. Suponha que determinadas operações utilizem valores superiores a Um processador de 32 bits terá que realizar cada etapa em duas vezes ou mais, dependendo do valor usado no cálculo. Todavia, um processador de 64 bits fará esse trabalho uma única vez em cada operação. Compare a uma locomotiva cujo motor é preparado para suportar mais vagões. Ela carregará mais, o que diminui a quantidade de viagens, mas sua velocidade continuará a mesma. RISC x CISC Um processador CISC (Complex Instruction Set Computer, ou "computador com um conjunto complexo de instruções"), é capaz de executar várias centenas de instruções complexas, sendo extremamente versátil. Todos os processadores usados em micros PC até pouco tempo, incluindo o 386, 486 e Pentium, utilizam a arquitetura CISC, onde o processador é capaz de Página7

8 executar diretamente todas as instruções x86 1, usadas pelos programas que vemos em micros PC convencionais, como o Windows. No começo da década de 80, a tendência era construir chips com conjuntos de instruções cada vez mais complexos. Alguns fabricantes resolveram seguir o caminho oposto, criando o padrão RISC (Reduced Instruction Set Computer, ou "computador com um conjunto reduzido de instruções"). Ao contrário dos complexos CISC, os processadores RISC são capazes de executar apenas algumas poucas instruções simples. Justamente por isso, os chips baseados nesta arquitetura são mais simples e muito mais baratos, daí a queda dos preços nos computadores a partir no final dos anos 90 (Dez anos para isso acontecer por aqui). Outra vantagem dos processadores RISC, é que, por terem um menor número de circuitos internos, podem trabalhar com clocks mais altos. Um exemplo são os processadores Alpha, que em 97 já operavam a 600 MHz. Tanto a Intel quanto a AMD, perceberam que usar alguns conceitos da arquitetura RISC em seus processadores poderia ajuda-las a criar processadores mais rápidos. Porém, ao mesmo tempo, existia a necessidade de continuar criando processadores compatíveis com os antigos. Não adiantaria muito lançar um Pentium ou Athlon extremamente rápidos, se estes não fossem compatíveis com os programas que utilizamos. A ideia então passou a ser construir chips híbridos, que fossem capazes de executar as instruções x86, sendo compatíveis com todos os programas, mas ao mesmo tempo comportando-se internamente como chips RISC, quebrando estas instruções complexas em instruções simples, que podem ser processadas por seu núcleo RISC. Tanto o Pentium II e III, quanto o Athlon, Duron e Celeron, utilizam este sistema. O fato de utilizar um núcleo RISC permite que estes processadores sejam muito mais rápidos do que os Pentiums antigos, mas ao mesmo tempo os transforma em chips extremamente complexos, devido ao grande número de circuitos necessários para traduzir e ordenar as instruções. Para se ter uma ideia, um Pentium MMX tem transistores, enquanto um Athlon tem nada menos que deles, mais de 6 vezes mais! 1 Em informática, x86 ou 80x86 é o nome genérico dado à família de processadores baseados no Intel 8086, da fabricante Intel. A arquitetura é chamada x86 porque os primeiros processadores desta família eram identificados somente por números terminados com a sequencia "86", tais como: o 8086, o 80186, o 80286, o e o Página8

9 Modalidades de processamento Os Primeiros sistemas Tempo do Vovô: Nos primórdios da computação, havia apenas o hardware. Grandes máquinas (os Mainframes velhões...lembra?) Operadas de um console. Eram utilizadas da seguinte forma: O programa é carregado na memória através de chaves, fita de papel ou cartões perfurados; Através de botões se inicia a execução; O andamento da execução é acompanhado através de luzes no painel (é isso mesmo...não existia monitor! Por isso aquelas antigas impressoras matriciais tinham formulário contínuo! Elas imprimiam o que o computador estava fazendo ao se pressionar PrintScreen...tecla que hoje captura uma imagem da tela!) O resultado da computação é obtido através de impressora, fita de papel ou cartão perfurado; Se ocorrer um erro durante a computação, deve-se parar o programa, examinar a memória e os registradores, consertar o programa e repetir todo o processo. Programador e operador eram a mesma pessoa (normalmente, um cientista!). Existia uma tabela de horário onde era feita a reserva de horas de máquina. Com o passar do tempo, mais hardware e software ficaram disponíveis. As fitas magnéticas passaram a ser empregadas com bastante intensidade. Surgiram bibliotecas de funções, contendo principalmente rotinas para acessar os dispositivos de E/S (Entrada e Saída). Cada novo periférico exigia que novas rotinas fossem escritas e adicionadas à biblioteca existente. Com o aparecimento das linguagens de alto nível FORTRAN e COBOL, a programação ficou mais fácil, mas a operação ficou mais difícil. A execução de um JOB (programa) em FORTRAN era feita da seguinte forma: Carrega a fita magnética que contém o compilador; Lê o programa de cartões, gera assembler em fita magnética ou cartão perfurado; Carrega a fita magnética que contém o montador; Lê o programa montado e gera código de máquina, sem as rotinas da biblioteca; Carrega a fita magnética que contém o ligador; Lê o código gerado antes e inclui as rotinas da biblioteca que serão executadas, gerando código executável; Carrega o código executável e executa o programa. As características deste ambiente pré-histórico são: Grande tempo de preparação para colocar e retirar fitas magnéticas, colocar e retirar maços de cartão; Um erro em qualquer etapa significa volta ao início; Durante a preparação a CPU fica parada. Em uma época que os computadores custavam milhões de dólares, todo este tempo de CPU (Processador hein...não é a caixa!) parada era inaceitável. Era necessário buscar uma melhor utilização da CPU, o que foi obtido através de duas medidas: Página9

10 Operadores especializados foram contratados. Isto significa que a preparação é mais rápida. Não existe mais perdas devido a pequenos espaços na planilha de horário. Entretanto, o programador deixa de ser ele mesmo o operador. Passa a existir diferença entre as duas funções. A depuração deve agora ser feita a partir das listagens geradas, pois o programador não tem mais acesso ao console. Os jobs com necessidades parecidas são reunidos em batches (lotes), para minimizar a necessidade de trocar fitas magnéticas. Apesar destas duas alterações, na transição entre jobs a CPU fica parada. O operador deve perceber quando um job termina e então iniciar a execução do job seguinte. O Monitor Residente O passo seguinte foi o surgimento do sequenciador automático de jobs, o primeiro sistema operacional criado, ainda que bastante rudimentar. O sequenciamento automático de jobs é feito por um monitor residente, ou seja, um pequeno programa que fica o tempo todo na memória do computador e que transfere o controle automaticamente de um job para o outro. Quando o computador é ligado, o controle é entregue ao monitor residente, que inicia a execução de um programa. Quando o programa termina, o controle volta ao monitor residente, que ativa o programa seguinte, e assim por diante. Antes, o programador informava ao operador o que devia ser feito através de um pedaço de papel contendo a descrição do job (que compilador utilizar, que módulos de biblioteca usar, etc.). Agora o programador deve fornecer uma descrição semelhante para o monitor residente. Isto era feito na forma de cartões de controle. Os cartões de controle utilizavam algum caractere especial para se diferenciar dos demais (cartões de programa e de dados). Abaixo está um exemplo de job: $JOB (Identifica o job que inicia) $FTN (Executa o compilador FORTRAN) prog (Programa a ser compilado) $LOAD (Carrega o resultado da compilação na memória) $RUN (Executa o programa compilado) dados (Dados para o programa) $END (Marca o fim do job) A maior vantagem do monitor residente é a redução do tempo entre 2 jobs do mesmo batch, pois automatiza a transição entre jobs. A organização do monitor residente é a seguinte: Tabela de interrupção Controladores de Dispositivos (Device Drivers) Interpretador de cartões e Sequenciador de jobs Área para programas dos usuários O controle da CPU fica parte do tempo com o monitor residente e parte do tempo com o programa do usuário. Eventualmente, pode ser solicitada a ação do operador para, por exemplo, carregar determinada fita magnética. Página10

11 Performance O objetivo de todas as mudanças feitas até agora é obter um melhor desempenho do computador, uma vez que se trata de uma máquina cara. Como humanos são muito lentos, a operação humana foi substituída por um software, no caso, o sistema operacional. Entretanto, dispositivos mecânicos de I/O (em geral na faixa milissegundos) são mais lentos que os dispositivos eletrônicos (microssegundos). Isto faz com que a CPU acabe parada boa parte do tempo esperando pelo I/O. Por exemplo, se um compilador é capaz de processar 300 cartões/segundo e a leitora somente é capaz de ler 2 cartões/segundo, a CPU ficará parada 93,3% do tempo durante a compilação. Algumas técnicas foram utilizadas para minimizar este problema. Entre elas está a operação off-line. Operação off-line Na operação chamada (na época) on-line, a CPU recebe dados diretamente da leitora de cartões e envia resultados diretamente para a impressora. Na operação off-line, a CPU recebe e envia dados para fitas magnéticas. Como unidades de fita são mais rápidas que leitoras de cartões e impressoras, a CPU fica menos tempo parada. Dispositivos especiais ou pequenos computadores são responsáveis pela transferência dos cartões para a fita e da fita para a impressora. A passagem de operação on-line para operação off-line não exige mudança nos aplicativos, mas apenas no sistema operacional (device drivers). O aplicativo pensa estar lendo dados de cartões, mas na verdade o sistema operacional está acessando uma fita magnética. O mesmo acontece com a impressora. Multiprogramação A operação off-line não garante uma utilização eficiente do computador. Um único programa não consegue manter a CPU o tempo todo ocupada. Por isso surgiu a multiprogramação, que é a execução simultânea de vários programas (vários programas na memória). A multiprogramação aumenta a utilização da CPU, fazendo com que ela tenha sempre algo para executar. Os primeiros sistemas multiprogramados foram implementados através de uma extensão da técnica de spooling, conforme é descrito a seguir. O SO (Sistema Operacional) possuía três grandes processos, denominados input spooler, executive e output spooler. A função do input spooler era ler, continuamente, cartões colocados em leitoras de cartões e gravar suas imagens no disco. Todos os cartões de um job (cartões de controle, programa fonte e dados) eram copiados para arquivos em disco. No disco podiam existir várias filas, uma para cada classe de job, por exemplo. A função do executive era carregar e executar os jobs colocados no disco, de forma multiprogramada. O executive procurava manter na memória tantos jobs quantos fossem permitidos pelos recursos disponíveis. Toda vez que um job necessitava ler um cartão, a leitura era feita do arquivo em disco que continha as imagens dos cartões desse job. Toda vez que um job imprimia uma linha, o executive providenciava que a imagem da linha fosse gravada em um arquivo de saída em disco. Assim, tudo se passava como se cada job tivesse a sua leitora e a sua impressora particulares. Esses Página11

12 dispositivos de E/S virtuais eram implementados por arquivos de spooling em disco. O terceiro e último componente do SO, o output spooler, tinha a função de providenciar a saída dos jobs já executados. Este componente ficava, continuamente, pegando no disco os jobs já executados, um de cada vez, e fazendo a saída das suas linhas na impressora. A multiprogramação funciona da seguinte maneira: O SO escolhe um job e inicia a sua execução; Eventualmente o job para, devido ao I/O; Sem multiprogramação, a CPU pararia também, mas neste caso o sistema operacional escolhe um novo job e inicia sua execução; Quando o primeiro job é liberado pois terminou o I/O que ele estava esperando este volta a ficar apto a receber a CPU para continuar a sua execução. Para obter maior eficiência, o SO procura manter na memória uma mistura de jobs CPUbound e I/O-bound. A multiprogramação aumenta a complexidade do sistema, mas aumenta muito a sua eficiência. A multiprogramação é o tema central em qualquer curso de sistemas operacionais. Tipos de sistemas operacionais quanto ao tipo de processamento: Sem considerar os sistemas para redes de computadores, os sistemas distribuídos e os sistemas paralelos, pode-se dizer que existem três tipos básicos de SOs. Batch Os primeiros sistemas operacionais eram chamados de sistemas batch devido ao fato dos programas (chamados na época de Jobs) semelhantes estarem agrupados em lotes. Isto simplificava a operação do computador quando toda operação de entrada de dados e saída de informação era feito através de fitas magnéticas ou cartões perfurados, dispositivos essencialmente sequenciais. Com o surgimento dos discos magnéticos (HDs), não havia mais a necessidade de reunir os jobs em lotes, pois agora o sistema operacional poderia obter diretamente no disco qualquer programa solicitado. A palavra batch passou então a designar os sistemas onde não há interação entre usuário e programa. Neste tipo de sistema existe uma medida importante que é o tempo de turnaround, ou seja, o tempo entre a entrega dos cartões e o recebimento da listagem com os resultados. Não existe a possibilidade de comunicação entre o usuário e o seu programa em execução, o que dificulta a depuração de programas. Um sistema operacional batch é apropriado para jobs longos, que não necessitam de comunicação com o usuário. Para jobs curtos, onde a ação a seguir depende da decisão do usuário, o ideal é um sistema operacional interativo. Página12

13 Time-sharing A busca por maior eficiência no desenvolvimento de programas levou ao surgimento dos sistemas interativos. Os sistemas operacionais do tipo time-sharing permitem interação de uma forma eficiente. Eles são implementados da seguinte forma: O sistema operacional dispõe de multiprogramação; Cada usuário possui um job (programa) ativo vinculado a um terminal; A comunicação via terminal é lenta, sobra CPU para os outros; Os usuários, ao longo do tempo, compartilham a CPU (time-sharing); A ideia de um sistema time-sharing foi demonstrada no início dos anos 60 e tornou-se comum no início da década seguinte. Alguns sistemas operacionais suportavam os dois ambientes (batch e time-sharing). Real-time Em um sistema de tempo real, o computador está ligado a processos externos (processos industriais, equipamentos cirúrgicos, etc.) que dependem fundamentalmente dos tempos de resposta do computador. Sinais dos processos externos acionam o computador através do sistema de interrupção; se estes sinais não são respondidos prontamente (em microssegundos ou milissegundos, dependendo da aplicação), os processos externos podem prosseguir de forma errada ou degradada. Nas aplicações de tempo real, o computador é apenas uma das peças do sistema (não a mais importante, em geral) e os usuários são os processos externos controlados pelo computador. Um SO tempo real utiliza conceitos de multiprogramação e oferece facilidades para as aplicações de tempo real. Fechamos aqui os estudos sobre Processador (CPU)...vamos aos demais componentes do computador! Página13

14 PLACA-MÃE OU MOTHERBOARD A placa mãe é a placa de circuito impresso onde reside toda a principal parte eletrônica do computador. Os componentes elétricos / eletrônicos ligados à placa-mãe são os seguintes: - O microprocessador; - A memória do computador; - Os slots de expansão e as placas especiais de expansão que são encaixadas neles; - Chips especiais, chamados de chips ROM; - A BIOS; - Outros circuitos de suporte. Uma característica importante da placa-mãe é seu chipset. Chipset é uma série de circuitos que controlam todo o fluxo de dados na placa-mãe. Atualmente existem vários modelos de chipsets, fabricados por várias empresas. É interessante saber que as placasmãe possuem frequência, também medida em MHz. A frequência da placa-mãe não chega nem perto da frequência interna do Microprocessador, mas seu valor também influencia no desempenho final do computador. Placa-mãe On-board Por exemplo, uma placa-mãe pode ser fabricada já com diversos equipamentos presentes nela mesma, como placa de som, placa de rede, modem e placa de vídeo. Dizemos, portanto, que esses equipamentos já se encontram on-board ( na placa ). Existem placas mãe que possuem todos os equipamentos já inseridos, há outras, porém, em que apenas um ou outro equipamento está na própria placa-mãe. Um ponto negativo para as placas-mãe On-board é que, pelo fato de haver vários componentes instalados, a placa não possui muitos slots (encaixes, conectores) para expansão, limitando a escolha de componentes, outro fato ruim é que nem sempre os equipamentos que vêm junto com a placa-mãe possuem boa qualidade. Por razões de custo, as fábricas escolhem equipamentos fracos, o que compromete o desempenho final do computador. BARRAMENTOS DE ENTRADA E SAÍDA São conjuntos de trilhas, circuitos e conectores (slots) por onde as informações trafegam de um ponto a outro como linhas de comunicação. Os barramentos interligam os dispositivos entre si e estes com a placa mãe e demais componentes. Imagine os barramentos como as ruas de uma cidade, onde em determinados locais passam carros, em outros caminhões, em outros os pedestres. O desempenho do barramento é medido pela sua largura de banda (quantidade de bits que podem ser transmitidos ao mesmo tempo), geralmente em potências de 2. Exemplo: 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, etc. Os barramentos de entrada e saída podem ser classificados basicamente em dois tipos: Página14

15 Internos localizados dentro do gabinete do computador, para acessá-los será preciso desmontar a carcaça do micro para vê-los. Página15

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17 Externos Com saídas e conectores para fora do gabinete, também chamados de portas de comunicação. Cuidado para não confundir com as portas que ainda vamos estudar lá no assunto Protocolos no capítulo de Redes! Página17

18 O HDMI O HDMI é uma tecnologia de conexão capaz de lidar com áudio e vídeo ao mesmo tempo, isto é, não é necessário ter um cabo separado para cada coisa. Além disso, toda transmissão do HDMI é feita por meio de sinais digitais, o que torna a tecnologia apta a transmitir vídeo e áudio de altíssima qualidade. Resolução da imagem Quando o assunto é HDMI (ou outras tecnologias relacionadas, como o HDTV - High- Definition Television), é comum a menção de resoluções como 720p e 1080p. Mas, o que isso significa? Embora pareça complicado, essas nomenclaturas simplesmente facilitam a identificação da quantidade de pixels (em poucas palavras, pixel é um ponto que representa a menor parte da imagem em uma tela) suportava pelo dispositivo, além do uso de progressive scan ou interlaced scan. No progressive scan, todas as linhas de pixels da tela são atualizadas simultaneamente. Por sua vez, no modo interlaced scan, primeiro as linhas pares recebem atualização e, em seguida, as linhas ímpares (ou seja, é um esquema do tipo: linha sim, linha não). Em geral, o modo progressive scan oferece melhor qualidade de imagem. Assim sendo, a letra 'p' existente em 720p, 1080p e outras resoluções indica que o modo usado é progressive scan. Se for utilizado interlaced scan, a letra aplicada é 'i' (por exemplo, 1080i). O número, por sua vez, indica a quantidade de linhas de pixels na vertical. Isso significa que a resolução 1080p, por exemplo, conta com 1080 linhas verticais e funciona com progressive scan. Eis algumas resoluções comuns: Página18

19 480i = 640x480 pixels com interlaced scan; 480p = 640x480 pixels com progressive scan; 720i = 1280x720 pixels com interlaced scan; 720p = 1280x720 pixels com progressive scan; 1080i = 1920x1080 pixels com interlaced scan; 1080p = 1920x1080 pixels com progressive scan. Você já deve ter ouvido falar do termo Full HD (High Definition). Esta expressão, cuja interpretação seria algo como "Alta Definição Máxima", indica que a tela trabalha na resolução máxima, que é de 1080p. Isso significa que o dispositivo será capaz de executar em qualidade máxima vídeos - provenientes de um disco Blu-ray, por exemplo - preparados para este nível de resolução. Versões do HDMI A tecnologia HDMI passou por várias revisões em suas especificações desde a disponibilização da primeira versão. A vantagem disso é que cada versão adiciona melhorias à tecnologia. Por outro lado, isso causa confusão e, em determinadas situações, pode provocar o impedimento do envio do sinal. Esse problema pode ocorrer, por exemplo, se o dispositivo receptor trabalhar com uma versão inferior à versão utilizada pelo dispositivo emissor. Para lidar com essa possibilidade, a indústria desenvolveu técnicas que garantem a transmissão dos dados. A diferença é que, se a transmissão requerer algum recurso existente na versão mais recente, o dispositivo com a versão anterior não poderá utilizá-la. - HDMI 1.0: lançado oficialmente no final de 2002, a primeira versão do HDMI é caracterizada por utilizar cabo único para transmissão de vídeo e áudio com uma taxa de transmissão de dados de 4,95 Gb/s à uma frequência de 165 MHz. É possível ter até 8 canais de áudio; - HDMI 1.1: semelhante à versão 1.0, porém com a adição de compatibilidade ao padrão DVD-Áudio. Lançado em maio de 2004; - HDMI 1.2: adicionado suporte a formatos de áudio do tipo One Bit Áudio, usados, por exemplo, em SACD (Super Áudio CD). Incluído suporte à utilização do HDMI em PCs e a novos esquemas de cores. Lançado em agosto de 2005; - HDMI 1.2a: lançado em dezembro de 2005, esta revisão adotou as especificações Consumer Electronic Control (CEC) e recursos específicos para controle remoto; - HDMI 1.3: nesta versão, o HDMI passou a suportar frequência de até 340 MHz, permitindo transmissões de até 10,2 Gb/s. Além disso, a versão 1.3 permite a utilização de uma gama maior de cores e suporte às tecnologias Dolby TrueHD e DTS-HD Master Áudio. Essa versão também possibilitou o uso de um novo miniconector (HDMI tipo C - mini), apropriado a câmeras de vídeo portáteis, e elimina um problema de sincronismo entre o áudio e o vídeo (lip sync). O lançamento do HDMI 1.3 se deu em junho de 2006; - HDMI 1.3a e 1.3b: lançado em novembro de 2006 e outubro de 2007, respectivamente, essas revisões contam com leves alterações nas especificações da versão 1.3 e com a adição de alguns testes, inclusive em relação ao HDCP, abordado adiante. Página19

20 - HDMI 1.4 Esta versão foi anunciada em maio de 2009 e oferece tantas novidades que poderia até ser chamada de 2.0. Eis suas principais características: - Capacidade de trabalhar com resoluções de até 4096x2160 pixels; - Compatibilidade com um número maior de cores; - Suporte a um canal de retorno de áudio (Áudio Return Channel - ARC); - Possibilidade de transmissão por meio de conexões Ethernet de até 100 Mb/s (HDMI Ethernet Channel - HEC), permitindo que dispositivos interconectados compartilhem acesso à internet; - Melhor suporte para tecnologias de imagens em 3D; - Padronização para transmissão em veículos (aparelhos de DVD de ônibus, por exemplo). E não termina por aí, pois o padrão traz consigo novos tipos de cabo: - Standard HDMI Cable: cabo padrão que suporta transmissões de 1080i; - High Speed HDMI Cable: cabo para transmissões de 1080p, incluindo suporte a um número maior de cores e tecnologias 3D; - Standard HDMI Cable with Ethernet: cabo padrão com suporte à tecnologia Ethernet; - High Speed HDMI Cable with Ethernet: cabo para transmissões de alta velocidade com suporte à tecnologia Ethernet; - Automotive HDMI Cable: cabo apropriado para transmissões em veículos. O HDMI 1.4 também introduz um novo tipo de conector (HDMI tipo D - micro) de 19 pinos, que de tão pequeno pode ser facilmente utilizado em dispositivos portáteis, como câmeras digitais e smartphones. Proteção de conteúdo por HDCP Muita gente "torce o nariz" quando descobre o que o HDCP significa e o que representa para a tecnologia HDMI. Trata-se de uma sigla para High-Bandwidth Digital Copy Protection, uma tecnologia desenvolvia pela Digital Content Protection, LLC (pertencente à Intel) com a finalidade de evitar a distribuição ilegal de conteúdo. Seu funcionamento se dá, basicamente, da seguinte forma: o source (dispositivo emissor) se comunica com o sink (dispositivo receptor) por meio de um canal denominado Display Data Channel (DDC) para conhecer a sua configuração e obter um código de autenticação. Esses dados ficam armazenados em um chip denominado Extended Display Identification Data (EDID). Se os códigos de ambos os aparelhos forem compatíveis, o source obtém um novo código e o envia ao sink. O envio e o recebido das informações de um dispositivo para o outro é feito com base nesse código. Esse código é checado em um determinado intervalo e, se alguma anormalidade for encontrada, a transmissão é interrompida. Isso pode ocorrer, por exemplo, se um terceiro dispositivo tentar receber os dados da conexão. A indústria implementou esse esquema no HDMI para evitar a pirataria, mas para muita gente essa não é a melhor maneira de lidar com o problema e, assim todas as medidas de segurança rigorosas, o usuário honesto é que pode ser prejudicado. Se a obtenção da chave de autenticação falhar por algum motivo, mesmo o usuário não tendo qualquer responsabilidade sobre isso, ele não conseguirá visualizar o seu vídeo. Em alguns casos, o usuário descobre que se desconectar e reconectar os aparelhos talvez tudo funcione, uma prática lamentável para uma tecnologia tão avançada. Página20

21 CHIPSET É um conjunto de chips que controlam o tráfego de dados dos barramentos na placa mãe. Os dois chips principais são: Ponte Norte (Northbridge) Controla o tráfego nobre da placa mãe: CPU, memória RAM, placa de vídeo e os barramentos PCI Express X1 e X16. Ponte Sul (Southbridge) Controla os barramentos menos rápidos, tais como: IDE, SATA, PCI, USB, PS/2, Serial, Paralelo. Página21

22 PERIFÉRICOS Periféricos são os dispositivos conectados ao computador e classificados de acordo com a transferência de dados que permitem. São eles: DE ENTRADA DE SAÍDA No capítulo das impressoras...destacam-se os tipos: Página22

23 1. Impressora de impacto matricial Existem dois tipos de impressora matricial, as chamadas matriz de pontos e as margaridas. A diferença entre elas é que a segunda possui um mecanismo de impressão semelhante ao da máquina de escrever, no qual uma fita é pressionada no papel a fim de imprimir a letra, daí o nome de impacto, enquanto a primeira utiliza um mecanismo de agulhas para formar a letra e imprimi-la. Este tipo de impressora é bastante utilizado para a impressão de folhas de pagamento, e também por lojas e transportadoras, para emissão de notas fiscais. 2. Impressora de jato de tinta Nestes tipos de impressoras, a impressão é feita por meio de centenas de gotas muito pequenas de tintas, as quais são liberadas a partir de uma minúscula abertura existente nos cartuchos de tintas. O esquema de cores empregado por estes equipamentos é o CMYK, sigla que identifica as cores Ciano, Magenta, amarelo (Yellow) e preto (Black). Estas impressoras são muito comuns em ambientes domésticos e também escritórios, uma vez que oferecem uma impressão de boa qualidade e também fidelidade às cores, além de serem mais baratas que as demais. Epson, HP e Lexmark são as principais marcas quando se fala de impressoras jato de tinta. Atualmente alguns modelos oferecem um tanque de tinta localizado na parte externa da impressora, que pode ser preenchido facilmente pelo usuário, poupando assim a compra de novos cartuchos! Eu não uso impressora HP nem se me derem de graça! Risos...! 3. Impressora a laser Mais comum em ambientes corporativos, as impressoras a laser oferecem impressões de excelente qualidade e em velocidade bem superior às jato de tinta. Elas utilizam um toner no lugar do cartucho de tinta, o qual contém um pó extremamente fino que, quando aquecido, gruda no papel e permite que a imagem, ou texto, seja fixado na folha. Página23

24 Existem dois tipos de impressoras a laser, as coloridas e monocromáticas. A primeira delas, obviamente, permite a impressão de imagens e textos coloridos. Já a versão monocromática só permite a impressão de imagens e textos na cor preta ou em tons de cinza, além de ser um pouco mais barata que a colorida. Assim como na "jato de tinta", a Epson, HP e Lexmark são as principais marcas para impressoras a laser. 4. Impressora térmica Este tipo de impressora requer um tipo de papel especial, chamado papel térmico. O seu funcionamento é simples: quando a cabeça térmica passa sobre o papel, este fica escuro nas regiões onde é aquecido, produzindo assim a imagem, ou texto. Este tipo de impressora caiu em desuso e o fax tradicional, daqueles que operam com rolo de papel para fax, as impressoras de cupom fiscal de supermercados e as das cabines de pagamento de pedágio são o que restou de lembrança das impressoras térmicas. 5. Plotter Existem dois tipos de plotter, os de corte e os de impressão. O plotter de corte apenas recorta os desenhos em papéis especiais, muito úteis para criar adesivos. Os plotters de impressão, por sua vez, trabalham com impressões em grande escala e alta qualidade. Elas são as responsáveis pelos banners e faixas que vemos pela rua. Obviamente, este tipo de máquina é destinado a empresas de plotagem. Os plotters do tipo impressão normalmente fazem uso da tecnologia Página24

25 jato de tinta para a criação dos banners e faixas. Claro que tudo adaptado para a dimensão da máquina. 6. Impressoras de cera sólida Este tipo de impressora utiliza cilindros de cera, no esquema de cores CMYK (Ciano, Magenta, Yellow e Black). Uma cabeça contendo diversos pinos derrete a cera e também é responsável pela fixação deste material no papel. Apesar de não ser muito conhecida dos usuários, esta impressora ainda é bastante utilizada, principalmente para a impressão de transparências e slides profissionais. 7.Impressora de sublimação Como o próprio nome sugere, esta impressora trabalha com a sublimação do material que substitui o cartucho de tinta. Este material é um filme (película) com as cores CMYK que, quando aquecido, se transforma em gás e é aderido pelo papel, no qual é então fixo. Em geral estas impressoras utilizam papéis especiais, mas há modelos que trabalham com folhas comuns também. Obviamente, o papel utilizado influencia diretamente no resultado da impressão. Aplicações de artes gráficas em geral fazem uso deste tipo de impressora, já que além de imprimir no papel, a tinta em gás também adere em PVC (crachás), alumínio, aço inox e até tecidos de poliéster. Seu custo, no entanto, é bastante elevado. Página25

26 8.Impressora 3D ou de Prototipagem rápida São as mais modernas impressoras que antes só estavam disponíveis para as indústrias, também estão sendo fabricadas para uso doméstico. Trabalha com um polímero que é derretido e aplicado em várias camadas até compor o objeto em 3D por completo. Algumas, como esta abaixo, permitem ao usuário imprimir partes para construir uma outra impressora, deste modo você compra uma, imprime outra e vende! Assista um vídeo interessante sobre este tipo de impressora aqui: Página26

27 DE ENTRADA E SAÍDA Geralmente os dispositivos de armazenamento (HD, Pendrive, etc. ) e os dispositivos de comunicação (Modem, placa de rede) são periféricos de entrada e saída ao mesmo tempo! Página27

28 TIPOS DE MEMÓRIAS MEMÓRIAS PRIMÁRIAS, CENTRAIS OU PRINCIPAIS (Reais) São as memórias onde nós usuários não armazenamos dados, não gravamos as nossas informações nelas. São de uso do computador para suas atividades. Nesta categoria temos as memórias RAM e ROM. 1 - Memória ROM (Read Only Memory Memória Somente de Leitura) Essa memória é um microchip, que vem gravado de fábrica com alguns programas (firmware) e somente pode ser usada para leitura dos seus dados. Não é volátil, ou seja, seu conteúdo não é apagado após a retirada da fonte de energia que a alimenta. operacional esteja carregado. Sua função é realizar testes e rotinas básicas para o bom funcionamento do computador, verificando os itens de hardware antes mesmo que o sistema Algumas das funções e termos associados à ROM: POST (Power On Self Test) é um teste feito para verificar o funcionamento e a presença de memória RAM, identificar a configuração do computador e testar os principais periféricos de entrada do computador (é o primeiro teste básico). Caso encontre algum problema em algum componente de hardware, a memória ROM vai emitir bips para informar aonde é o defeito...por isso sua máquina às vezes fica sem imagem ao ser ligada e fica apitando...ela na verdade está te dizendo: Socorro...estou com problemas! Um bom técnico sabe o significado dos bips e já vai direto ao problema. Tipo: 3 bips é problema na RAM, 8 Bips é problema na placa de vídeo,... Você não precisa decorar esses bips...risos! BIOS (Basic Input/Output System) Verifica os barramentos de comunicação e se os demais componentes do computador estão funcionando perfeitamente. SETUP Permite a configuração e os ajustes de hardware a serem feitos no computador. Geralmente se entra no setup pressionando DEL ou F2 ao ligar o micro. O Setup permite ao usuário fazer modificações dentre as opções oferecidas, como uma espécie de cardápio e estas opções são mantidas em um circuito chamado CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) que é uma memoriazinha feita para guardar as escolhas do usuário selecionadas no setup. Como você bem sabe a ROM não grava nada, por isso a importância do CMOS para anotar os seus pedidos Página28

29 feitos no cardápio do setup e o CMOS é sustentado eletricamente por uma bateria, tipo bateria de relógio (daquelas fininhas e redondinhas!), que fica na placa mãe! Por isso que toda vez que você liga o micro ele sabe os seus pedidos no setup, bem como a data e a hora, a ordem de boot,... As vezes esta bateria se esgota (em cerca de 3 anos), daí o relógio do micro atrasa, o calendário se perde...é hora de trocá-la e reconfigurar o setup! Nos computadores e outros equipamentos atuais há sempre um chip de memória ROM, pois os dados básicos do funcionamento do equipamento estão descritos na ROM.. Como é que você acha, por exemplo, que a sua calculadora de bolso sempre sabe que o sinal de + serve para somar? Está gravado na ROM dela! TIPOS DE MEMÓRIA ROM PROM (Progammable Read Only Memory) É a memória ROM virgem, que ainda não foi gravada. Seu conteúdo é gravado eletricamente e só pode ser gravado uma única vez. EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) É uma espécie de ROM mais moderna, encontrada em componentes eletrônicos. Pode ser gravada e regravada por meio de luz ultravioleta, através de um orifício sobre o chip. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) É similar a EPROM, mas pode ser gravada e regravada por pulsos elétricos que disparam cargas em seus pinos de contato. Existem fabricantes que disponibilizam os programas para atualização destas memórias, podendo ser feito até em casa (cuidado!), a chamada atualização de firmware. FLASH ROM (Flash Read Only Memory) São baseadas na EEPROM, podendo ser apagadas e regravadas com mais velocidade e em apenas alguns trechos, sem a necessidade de apaga-las completamente, como na EEPROM. São do Tipo: Flash NOR (Usadas em telefones celulares, rápidas e de acesso aleatório) e Flash NAND (Usadas em gravadores de mp3, câmeras digitais, rápidas e de acesso sequencial) 2 - Memória RAM (Random Access Memory Memória de Acesso Aleatório) Fica encaixada na placa mãe, é vendida em pentes ou módulos de memória e deve ser comprada em quantidade correta estabelecida numa relação entre a capacidade da placa mãe e do processador. Sua função é armazenar os dados temporariamente para o processamento e recebe-los depois, daí ser conhecida como memória de trabalho. A CPU tem o direito de colocar e retirar dados da RAM sem seguir uma ordem, como num estacionamento público ( guarde onde quiser, se estiver vago ), daí seu nome (acesso aleatório). Ela é Página29