INTRODUÇÃO AO HARDWARE. Paulo Chagas Júnior

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1 INTRODUÇÃO AO HARDWARE Paulo Chagas Júnior

2 AGENDA CONCEITO DE INFORMÁTICA INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO SISTEMA COMPUTACIONAL HARDWARE HISTÓRICO COMPONENTES DE HARDWARE TIPOS DE COMPUTADORES CONSIDERAÇÕES FINAIS 2

3 CONCEITO DE INFORMÁTICA O que é informática? 3

4 CONCEITO DE INFORMÁTICA O que é informática? INFORMAÇÃO AUTOMÁTICA Armazenamento Transmissão Processamento 4

5 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO O que é computação? 5

6 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO O que é computação? Latim Computare (contar, calcular) Dados de Entrada (input) Processamento (Algoritmo) Resultados (output) 6

7 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Computador 7

8 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Computador É uma máquina constituída por uma série de componentes e circuitos eletrônicos Máquina programável, capaz de realizar uma grande variedade de tarefas Recebe instruções e processa informações 8

9 SISTEMA COMPUTACIONAL Definição Conjunto de dispositivos eletrônicos capazes de processar informações utilizando algum programa Realização de algum tipo de operação aritmética/lógica envolvendo dados 9

10 SISTEMA COMPUTACIONAL HARDWARE: parte física do sistema (sistema central e periféricos) SOFTWARE: parte lógica do sistema (programas e aplicativos) PEOPLEWARE: pessoas que trabalham com o computador (programadores, analistas, usuários) 10

11 SISTEMA COMPUTACIONAL Pessoa Definir tarefas Fornecer dados de entrada Computador Executar as operações Gerar resultados 11

12 SISTEMA COMPUTACIONAL Hardware Esquema básico Unidade de Entrada Processamento e Controle Unidade de Saída Armazenamento secundário 12

13 HARDWARE Sistema Central Unidade Central de Processamento (Central Processing Unit - CPU) Memória Principal Periféricos Entrada (teclado, mouse, scanner, disco) Saída (monitor, impressora, disco) 13

14 HARDWARE Arquitetura de Von Neumann Unidade Central de Processamento (CPU) Dispositivos de entrada Unidade de Controle Unidade lógica e aritmética Dispositivos de saída Memória 14

15 HISTÓRICO Técnicas de cálculo Empilhamento de pedras Ábaco Bastões de Napier Régua de cálculo 15

16 Histórico Termo computador 1613 Computador (pessoa) O termo é usado pela primeira vez para descrever uma pessoa que faz cálculos ou computações 1944 Computador (sentindo moderno) Jornal inglês London Times usou o termo para descrever equipamentos inteligentes que no futuro poderiam vir a substituir o esforço humano 16

17 HISTÓRICO 1822 Charles Babbage Cálculo de tabelas de funções matemáticas sem a intervenção de um operador humano Considerado o Pai do computador Maquina Diferencial de Babbage composta por discos giratórios e operada por manivela Computer History Museum, Mountain View, CA 17

18 Histórico Computer History Museum, Mountain View, CA 18

19 HISTÓRICO 1833 Charles Babbage Máquina Analítica Propósito de ser um modelo mais geral Podia ser programada através de cartões perfurados Calcula várias funções diferentes Devido à tecnologia pouco avançada, a máquina não foi concluída antes da morte de Babbage em

20 HISTÓRICO 1890 Herman Hollerith Encarregado pela Agência Estatística dos EUA de desenvolver uma técnica para acelerar o processamento dos dados do censo Construiu a Perfuradora de cartões Os dados eram perfurados em cartões que podiam ser classificados por meio de pinos que passavam pelos furos 20

21 HISTÓRICO Décadas de 1930 e 1940 Anos Efervescentes Contexto de Guerra (Corrida tecnológica) Os governos incentivaram o desenvolvimento de equipamentos que pudessem calcular trajetórias precisas, construir mísseis, e etc... 21

22 HISTÓRICO Konrad Zuse Z1, Z2, Z3, Z4 (todos do tipo dispositivo eletromecânico) Z3 primeira calculadora universal controlada por programa Utilizado para projetar aviões e mísseis 2600 relés Memória: 64 números de 22 bits 22

23 HISTÓRICO 1943 Tommy Flowers Colossus Desenvolvida pelos britânicos Decifrar códigos secretos usados pelo exército alemão na Segunda Guerra Mundial Possuía dimensões gigantescas: válvulas e era capaz de processar cerca de caracteres por segundo Contribuição de Alan Turing 23

24 HISTÓRICO 1944 Howard Aiken O sonho de Babbage torna-se realidade Harvard Mark 1 Medidas: 16,6 m x 2,6 m Peso: 5t de várias toneladas de gelo para refrigeração Utilizava relés e outros dispositivos eletromecânicos Foi logo substituído com a chegada dos computadores eletrônicos 24

25 HISTÓRICO 1946 ENIAC (Electronic Integrator and Calculator) Primeiro computador eletrônico Ocupava uma área de 150m2 e pesava 30 toneladas Possuía: válvulas resistências capacitores relés comutadores manuais 25

26 HISTÓRICO 1946 ENIAC Programação feita através de fios e pinos (como painel telefônico) Executava 5000 adições/subtrações ou 300 multiplicações por segundo Limitação estava na capacidade de armazenamento de dados 26

27 HISTÓRICO 1946 John von Neumann (consultor do projeto ENIAC) Criou o conceito de programa armazenado Criou o conceito de operações com número binário Desenvolveu a lógica dos circuitos 27

28 HISTÓRICO Arquitetura de Von Neumann Unidade Central de Processamento (CPU) Dispositivos de entrada Unidade de Controle Unidade lógica e aritmética Dispositivos de saída Memória 28

29 HISTÓRICO 1948 EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) Desenvolvido na Universidade de Cambridge Primeira máquina baseada na proposta de Von Neumann 29

30 HISTÓRICO 1950 UNIVAC I Maucly, Eckert (construtores do ENIAC) Lançado em escala comercial Usava diodos de cristal ao invés de válvulas a vácuo Computer History Museum, Mountain View, CA 30

31 HISTÓRICO 1953 IBM IBM 701 Usado na guerra da Coreia Primeiro computador de grande porte da IBM lançado em escala comercial 31

32 HISTÓRICO 1955 IBM IBM 704 Ainda utilizava válvulas Para ele foi criada a primeira linguagem de programação: o FORTRAN 32

33 HISTÓRICO 1961 IBM Família IBM/360 Transistorizados circuito integrado chip Objetivo era padronizar o equipamento da empresa Mais poderosos e mais baratos Aceitavam uma grande variedade de periféricos foram vendidos milhares de unidades no mundo todo dando à IBM a hegemonia absoluta no ramo 33

34 HISTÓRICO - EVOLUÇÃO Apple II

35 HISTÓRICO - EVOLUÇÃO 35

36 HISTÓRICO As Eras da Informática 1ª Geração ( ) Circuitos Eletromecânicos e Válvulas 2ª Geração ( ) Transistor 3ª Geração ( ) Circuito Integrado 4ª Geração (1980-presente) computadores pessoais, miniaturização, microprocessador 5ª Geração (atualmente) computação ubíqua (softwares embarcados) 36

37 HISTÓRICO Tendências Lei de Moore: o poder de processamento dos computadores dobraria a cada 18 meses Os grandes computadores caminham para o processamento paralelo O tamanho do grão de processamento será cada vez menor e os processos cada vez mais acoplados 37

38 COMPONENTES DE HARDWARE Placa mãe Também denominada de mainboard ou motherboard Placa de circuito impresso, que serve como base para instalação dos demais componentes de um computador 38

39 COMPONENTES DE HARDWARE Processador (CPU) Circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador Principal função: busca e execução de instruções existentes na memória 39

40 COMPONENTES DE HARDWARE Memórias Armazenar os dados que serão processados e as informações já processadas Manter um dado em determinado local e ter a capacidade de recuperá-lo quando solicitado Memória Volátil/Não Volátil Memória Primária/Secundária 40

41 COMPONENTES DE HARDWARE Memórias Volátil São as que requerem energia para manter a informação armazenada Memória não Volátil São aquelas que guardam todas as informações mesmo quando não estiverem a receber alimentação. Como exemplos, citam-se as memórias conhecidas por ROM e FLASH, bem como os dispositivos de armazenamento em massa, disco rígido, CDs e disquetes 41

42 COMPONENTES DE HARDWARE Memória Principal Chamadas de memória real São memórias que o processador pode endereçar diretamente Função principal: conter a informação necessária para o processador num determinado momento Por exemplo: os programas em execução Nesta categoria insere-se a memória RAM (volátil), memória ROM (não volátil) 42

43 COMPONENTES DE HARDWARE Memória Principal Composta por dois tipos de circuitos RAM (Random Access Memory), que necessita de energia elétrica para manter as informações armazenadas ROM (Read Only Memory), é tipicamente menor que a RAM, seu conteúdo é gravado pelo fabricante do computador e não depende de energia para manter seu conteúdo Memória somente para leitura, só pode ser lida pela CPU e, por este motivo, é usada para fins específicos e em pequenas quantidades em relação a RAM 43

44 COMPONENTES DE HARDWARE Memória Cache Uma das operações mais demoradas que um computador precisa realiza é a transferência de dados entre a memória e o processador Esse problema ocorre, porque a CPU é muito mais rápida que a RAM Uma solução para esse problema é a utilização da memória cache. A cache é parecida com a RAM, mas extremamente rápida e usada de forma diferente A finalidade para utilização da memória cache é melhorar o desempenho do processador 44

45 COMPONENTES DE HARDWARE Memória Secundária Não podem ser endereçadas diretamente A informação precisa ser carregada em memória primária antes de poder ser tratada pelo processador Não são estritamente necessárias para a operação do computador. São geralmente não-voláteis Ex: os discos rígidos, CDs, DVDs e disquetes 45

46 COMPONENTES DE HARDWARE Memória Flash É o tipo mais moderno A utilização de dispositivos de armazenamento removíveis como os chamados pen drives, torna esse tipo de memória bastante popular Em geral através da porta USB 46

47 COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos Dispositivos de entrada e saída Estabelecem a comunicação do usuário com o computador Estabelecem a comunicação do computador com o meio ambiente (dispositivos externos a serem monitorados ou controlados) Realizam o armazenamento (gravação) de dados 47

48 COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos - Entrada Dispositivos responsáveis pelo fornecimento de dados ao sistema central Retroalimentação das informações nos sistemas Recuperar informações dos dispositivos de armazenamento 48

49 COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos - Entrada 49

50 COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos - Saída Dispositivos responsáveis pela exibição de resultados do processamento Controlar dispositivos de saída, transmitindo informação da CPU ao meio externo 50

51 COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos - Saída 51

52 COMPONENTES DE HARDWARE Componentes auxiliares Todos os dispositivos dependem de um fornecimento estável de energia Servir como uma primeira linha de defesa contra problemas da rede elétrica 52

53 COMPONENTES DE HARDWARE Componentes auxiliares Estabilizador Fazer com que a energia chegue de forma mais estável no computador Estabilizar a corrente elétrica de entrada Picos de energia Queda de energia 53

54 COMPONENTES DE HARDWARE Componentes auxiliares Filtro de linha Remover ruídos e picos de tensão Proteção contra curto-circuito e sobrecarga de tensão 54

55 COMPONENTES DE HARDWARE Componentes auxiliares Nobreak Sistema de energia elétrica que entra em ação, alimentando os dispositivos a ele ligados, quando há uma interrupção no fornecimento de energia Autonomia da bateria por um período geralmente curto (10 ~ 15 min) 55

56 TIPOS DE COMPUTADORES Supercomputador Alto nível de capacidade de computação Foca em resolver determinado problema o mais rápido possível Utilizado principalmente para ciência e aplicações especializadas de Engenharia 56

57 TIPOS DE COMPUTADORES Mainframe Roda vários programas simultaneamente Permite acesso de vários usuários simultaneamente Realiza processamento em grandes quantidades de dados externos 57

58 TIPOS DE COMPUTADORES Computador pessoal Computador de propósitos gerais Realizam tarefas voltadas para um único usuário final Desktop Notebook Tablets 58

59 CONSIDERAÇÕES FINAIS Evolução rápida do hardware O que é novidade rapidamente fica obsoleto Multidisciplinaridade/Interconectividade Tendências da computação Mobile Internet das coisas 59

60 DÚVIDAS? 60