Sistemas Computacionais e Hardware. Disciplina: Informática Prof. Higor Morais

Transcrição

1 Sistemas Computacionais e Hardware Disciplina: Informática Prof. Higor Morais 1

2 Agenda Sistema Computacional O Computador e seus componentes Hardware 2 Unidade de entrada Unidade de saída Unidade de Processamento Unidade de Armazenamento

3 Sistema Computacional O que você entende por Sistema Computacional? 3

4 Sistema Computacional A definição de Sistema Computacional provem da interação existente entre os diversos componentes de hardware, software e peopleware que trabalham de forma conjunta sobre uma determinada massa de dados de forma a produzir informações/resultados de interesse para outros sistemas/usuários. 4

5 Sistema Computacional Peopleware Hardware 5 Software

6 Sistema Computacional 6

7 O Computador Para que serve um computador? O que é um computador? 7

8 O Computador 8

9 Funcionalidades do Computador Cite exemplos de tipos de computadores... 9

10 Tipos de Computadores Desktops ALTAIR APPLE I

11 Tipos de Computadores Laptops 11

12 Tipos de Computadores Personal Digital Assistents 12

13 Tipos de Computadores Mainframes 13

14 Tipos de Computadores Os Mainframes são computadores capaz de fornecer uma grande quantidade de informação para diversos usuário, bem como executar uma grande quantidade de tarefas distintas. Eles são utilizados principalmente em aplicações que necessitem de alta disponibilidade podendo executar tarefas durante longos períodos de tempo (anos). São constituídos de uma grande quantidade de processadores que permitem o atendimento da demanda de tarefas. 14

15 Tipos de Computadores Supercomputadores 15

16 Tipos de Computadores Os Supercomputadores são computadores de aplicação específica capaz de realizar até um quadrilhão de instruções de ponto flutuante por segundo e possuem um alto grau de paralelismo. Destinam-se a execução de tarefas extremamente complexas, principalmente em projetos científicos e militares, e fazem uso de grande quantidade de memória. Sua programação também é complexa e possuem um número de processadores reduzidos comparado aos Mainframes. 16

17 Uso da Computação 17

20 Atuação do Computador Educação; Medicina; Indústria; Militar; Política; Agrícola; Pecuária; Entretenimento; 20

21 Sociedade do Conhecimento Sociedade Moderna Informação Informação Comunicação Comunicação Poder Poder 21

22 Componentes de Hardware Os diversos componentes de hardware do computador são responsáveis por prover os mecanismos de interação entre o usuário e o sistema, além armazenar informações. Componentes de entrada Componentes de saída Componentes de armazenamento Componentes de processamento 22

23 Arquitetura de Von Neumman Dispositivos de Entrada Unidade Lógica Aritmética Dispositivos de Armazenamento 23 Dispositivos de Saída

24 Componentes de Entrada Os componentes entrada são responsáveis por fazer a aquisição dados e receber os comandos originários pelo usuário ou por outro sistema computacional. E quais seriam estes componentes...? 24

25 Componentes de Entrada 25

26 Componentes de Saída Os componentes saída são responsáveis por apresentar ao usuário, ou outro sistema, as informações resultantes do processamento de uma determinada massa de dados. Além disso, os dispositivos de saída podem atuar diretamente em um processo, como por exemplo, um válvula que pode ser aberta/fechada por um sistema para controlar o nível de combustível de um tanque de abastecimento. 26

27 Componentes de Saída 27

28 Componentes de Armazenamento Estes dispositivos são responsáveis pela guarda de todas as informações que são geradas pelos dispositivos de entrada ou oriundos de um processamento. Neste sentido, tais dispositivos são classificados quanto ao tipo de armazenamento que estes fornecem: 28 Volátil; Não-volátil; Programável; Não-programável.

29 Componentes de Armazenamento 29

30 Memória de Armazenamento Volátil Este tipo de dispositivo de armazenamento somente retém a informação enquanto está energizado. Como exemplo para este tipo de memória podemos citar a memória RAM (Random Access Memory). 30

31 Memória de Armazenamento Não-volátil Este tipo de dispositivo de armazenamento retém a informação independentemente de está, ou não, energizado. Como exemplo para este tipo de memória podemos citar as memórias ROM (Read Only Memory), Disco Rígido, CDs, DVDs, pen drive, etc... 31

32 Memória Programável Este tipo de memória pode ser programada mais de uma vez, ou seja, esta memória pode ser gravada, apagada e gravada novamente. Exemplos destes tipos de memória são: Disco Rígido, memória principal, CD-RW, pen drive, etc... 32

33 Memória Não-Programável Alguns tipos de memória somente podem ser programadas (gravadas) uma única vez. Este tipo de memória são conhecidas como memória ROM (Read Only Memory) ou PROM (Programable Read Only Memory). Exemplos destes tipos de memória são: CD-R, alguns chips e micro-processadores, etc... 33

34 Disco Rígido - HD O Disco Rígido (Hard Disk), ou memória secundária, é uma memória de massa não-volátil destinada ao armazenamento de grandes volumes de dados. Este tipo de memória possui um tempo de acesso bem maior, ou seja, ela é bem mais lenta que outros tipos de memória (Memória Principal, Cache, Registradores). Esta também é uma memória barata. 34

35 Disco Rígido - HD Armazena grandes volumes de dados; Não-volátil; Armazenamento magnético; Acesso lento aos dados; Barata. 35

36 Memória Principal - RAM A Memória Principal é uma memória que é destinada ao armazenamento dos aplicativos e programas que estão sendo executados pelo computador. Trata-se de uma memória volátil, ou seja, os dados são armazenados enquanto esta estiver energizada. Além disso, ela possui um tempo de acesso menor comparativamente à Memória Secundária, ou seja ela é mais rápida. Para os computadores estas são chamadas de Memória RAM. 36

37 Memória Principal - RAM Armazena volumes de dados moderados; Volátil; Armazenamento eletrônico; Acesso rápido aos dados; Custo moderado. 37

38 Memória Cache Trata-se de um tipo de memória de alto desempenho que serve para melhorar o desempenho de processamento do computador através da diminuição do tempo de acesso aos dados da Memória Principal - MP. Esta memória armazena os dados e instruções que comumente são mais acessados pelo processador visando diminuir o gargalo existente entre este e a MP. 38

39 Memória Cache Armazena pequenos volumes de dados; Volátil; Armazenamento eletrônico; Acesso rápido aos dados; Alto custo. 39

40 Registradores Trata-se de um tipo de memória que esta inserida dentro dos processadores e é constituída por material que garante acesso ultra-rápido aos dados. Estes dados são retidos por um curto período de tempo, e em geral permite que os dados sejam armazenados apenas para a execução de uma instrução. 40

41 Registradores Armazena pequenos volumes de normalmente uma única palavra de dados; Volátil; Armazenamento eletrônico; Acesso ultra-rápido aos dados; Altíssimo custo. 41 dados,

42 Memórias - Comparativo Alto Custo Alta Velocidade Pequeno armazenamento Baixo Custo Baixa Velocidade Grande armazenamento 42

43 Medidas de Armazenamento As unidades de grandezas são importantes para representar alguma quantidade e a capacidade de armazenamento de um computador utiliza o bit (BInary DigiT) como unidade básica... 1 byte = 8 bits 1 Kb (Kilobyte) = bytes 1 Mb (Megabyte) = Kb = byte 1 Gb (Gigabyte) = Mb = byte 1 Tb (Terabyte) = GB = byte 43

44 Componentes de Processamento Estes dispositivos estão divididos em duas unidades distintas: a unidade de controle e a unidade de processamento. Controle: Responsável por realizar operações de desvio e interpretação das instruções do programa; também é responsável pelo controle de outros componentes do sistema (memória, entrada/saída). Processamento: Responsável por realizar operações aritméticas (soma, subtração, multiplicação, divisão...) e operações lógicas (comparação e lógica binária). 44

45 Componentes de Processamento - Barramento Rede de linhas de comunicação que conecta os elementos internos do processador a outros diversos componentes, como por exemplo a memória principal, a placa de vídeo, a placa de som,etc. Como um dado é composto por bits (geralmente um ou mais bytes) o barramento deverá ter tantas linhas condutoras quanto forem os bits a serem transportados de cada vez. Em alguns computadores (usando uma abordagem que visa a redução de custos), os dados podem ser transportados usando mais de um ciclo do barramento. 45

46 Componentes de Processamento - Barramento Dispositivos de Saída Dispositivos de Armazenamento Memória Principal e Memória Cache Processador Barramento Dispositivos de Entrada 46 Memória Secundária

47 Componentes de Processamento - Barramento Barramentos Tipos Barramento de endereços unidirecional Barramento de dados bidirecional Barramento de controle - bidirecional 47

48 Componentes de Processamento - Relógio O Relógio (clock) é o componente responsável pela frequência de operação do processador. Para cada pulso de clock uma micro-instrução é executada. Atualmente os processadores comuns atingem frequências de até 3 GHz. 48 A frequência representa o número de ciclos executado a cada segundo (Hz)

49 Medidas de Processamento Os processadores são classificados segundo alguns critérios e um deles é a capacidade de processamento. Neste caso, essa capacidade é medida em Hz. 49 KHz (kilo-hertz) 10³ MHz (mega-hertz) 106 GHz (giga-hertz) 109 THz (tera-hertz) 1012 MIPS: milhão de instruções por segundo MFlop: milhão de operações em ponto flutuante por segundo bps: bits por segundo

50 Processadores Processadores Multi-core: Core Solo, Core Duo, Core 2 Duo; É fundamental conhecer o contexto histórico em que estão inseridos estes processadores e a Intel tem papel de destaque neste tema; Os dispositivos portáteis necessitavam de maior capacidade de processamento. A limitação imposta pelo aquecimento dos chips impedia que processadores mais velozes fossem desenvolvidos, porém, as empresas começaram a trabalhar no desenvolvimento de arquiteturas core; Arquitetura Core: Incorporam dois ou mais cores (núcleos) de execução total em um único processador, possibilitando o gerenciamento simultâneo de atividades. 50 O core é o núcleo central de processamento.

51 Processadores Pentium D: Formado por dois núcleos de Pentium 4, dentro do mesmo encapsulamento (mesma pastilha, mesmo chip), porém sem a tecnologia HT (Hyper-Threading); Pentium Extreme Edition: Formado por dois núcleos de Pentium 4, porém com a tecnologia HT; Hyper-Threading: Tecnologia que permite que parte do tempo ocioso do processador seja utilizada para execução de parte do processamento melhorando o desempenho em até 20%; 51

52 Processadores A Intel a partir de então abandona a nomenclatura Pentium a adota o Core ; Intel Core Solo, Intel Core Duo... A arquitetura core tem por objetivo unir dois ou mais cores em um único chip, aumentando o poder de processamento sem aumentar o consumo de energia demasiadamente. Pouco tempo depois a Intel lança a linha Intel Core 2... Intel Core 2 Solo, Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Quad, Intel Core 2 Extreme... O Intel Core 2 Quad e Core 2 Extreme são processadores de quatro núcleos formados por duas pastilhas cada qual com dois núcleos integradas no mesmo chip, formando quatro núcleos). 52

53 Processadores 53

54 Processadores Dissipadores de calor Os processadores são componentes que sofrem muito com o super aquecimento e a tarefa de resfriamento destes dispositivos é bastante desafiadora e o aquecimento torna-se um fator limitante para a capacidade de processamento destes. Os dissipadores de calor e os coolers são responsáveis por este resfriamento. 54

55 Processadores Dissipadores de calor Heat Pipes Cooler Thermaltake. 55 Water Cooler

56 O Gabinete O Gabinete é o componente do computador responsável por abrigar os diversos dispositivos de hardware que integram o computador; Classificação: 56 Tipo Torre; Tipo Desktop.

57 O Gabinete 57

58 Fontes de Energia Grande parte das fontes de alimentação que são produzidas hoje podem ser ligadas às duas faixas de tensão do nosso país (110V e 220V). Estes dispositivos são chamados de dispositivos bi-volt. Estabilizador: Dispositivo responsável por estabilizar os níveis de tensão provenientes da rede elétrica para que não danifique componentes eletrônicos com computador. No-break: Dispositivo responsável por manter o nível de tensão e corrente estáveis por um determinado período de tempo em caso de falta de energia elétrica. Permite ao usuário salvar os trabalhos que estavam sendo realizados sem que as informações sejam perdidas. 58

59 DÚVIDAS??? 59