TÉCNICAS DE INFORMÁTICA MÓDULO 1

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1 TÉCNICAS DE INFORMÁTICA MÓDULO 1

2 Índice 1. Introdução Computador Tipos de computadores Hardware, processador (CPU), memória e dispositivos de E/S (entrada e saída) Hardware Processadores (CPU) Memória e armazenamento Dispositivos de E/S (entrada/saída) Periféricos Software Sistemas operacionais O que é um sistema operacional? Tipos de sistemas operacionais Sistemas operacionais Microsoft Windows Windows Linux e suas versões Redes de computadores Evolução das redes Comunicação por rede Transmissão de dados Mídias de comunicação Topologia de rede A complexidade das redes

3 1. INTRODUÇÃO Os sistemas de informação evoluíram muito desde que foram criados e têm uma importância fundamental para as empresas. A partir da década de 1940, quando surgiram as primeiras iniciativas ligadas à computação e equipamentos que processavam dados mediante comandos em linguagem de máquina, o mundo jamais foi o mesmo. As empresas passaram por um forte processo de informatização a partir da década de 1980, com a possibilidade de acesso a equipamentos mais adequados às empresas de todos os tipos. Pôde-se observar, nos últimos anos, uma grande evolução em software e uma redução constante do custo do hardware de TI, transformando-se em uma commodity. Novos sistemas foram desenvolvidos com foco na otimização do uso da mão de obra excessivamente cara, de forma que esses sistemas pudessem vir a representar papéis de auxiliadores na tomada de decisão. Atualmente, os sistemas de informação estão inseridos em praticamente todas as atividades empresariais, dando suporte para a melhoria na qualidade de serviços e produtos. 2. COMPUTADOR 2.1 TIPOS DE COMPUTADORES As empresas enfrentam desafios constantes que as obrigam a exigir que os problemas gerados sejam resolvidos por sistemas poderosos instalados em computadores potentes. Assim, há computadores de todos os tamanhos, conforme apresentado na figura 1, desde muito simples, como os computadores de mão, como os smartphones, que também conjugam a função de telefone, até sistemas de computação em grade. Para O Brien e Marakas (2007), a nomenclatura pequeno porte (microcomputadores), médio porte (minicomputadores) e grande porte (mainframe) ainda ajuda a distinguir a potência do processador e o número de usuários para o qual se destina. Figura 1 Sistemas de computadores de vários tamanhos Sistemas móveis: computador de mão, telefones celulares e smartphones. Sistemas de pequeno porte (microcomputadores): computador pessoal, computador de rede e estação de trabalho técnico. 3

4 Sistemas de médio porte: servidores de rede, minicomputadores, servidores da web e sistemas multiusuários. Sistemas de grande porte (mainframe): sistemas corporativos, supervisores, processadores de transações e supercomputadores. Os rápidos avanços no desenvolvimento de hardware e software promovidos pela necessidade dos usuários finais continuam a impulsionar o surgimento de novos computadores, desde pequenos equipamentos que integram telefones celulares e assistentes digitais pessoais até os maiores mainframes corporativos com múltiplos processadores. 2.2 HARDWARE, PROCESSADOR (CPU), MEMÓRIA E DISPOSITIVOS DE E/S (ENTRADA E SAÍDA) Hardware Todo computador possui uma gama de componentes internos destinados a gerenciar a entrada, o processamento, a saída, o armazenamento e o controle de dados. O hardware é formado por placas de circuitos, processador, memória (armazenamento principal), disco rígido (armazenamento secundário), adaptadores e controladores. A figura abaixo ilustra um modelo resumido de hardware de um sistema de computação Processadores (CPU) Em relação aos processadores, nos últimos anos, houve uma impressionante evolução nos sistemas de computação, e estes dispositivos tiveram um papel muito importante neste contexto. O processador é o elemento responsável por executar o fluxo de informações em linguagem de máquina, que se destina a gerenciar os recursos do hardware ao mesmo tempo em que interage com os demais dispositivos, tais como memória e disco rígido, com o objetivo de executar determinada tarefa solicitada. A chamada Lei de Moore, que é a profecia feita na década de 70 por Gordon Moore, um dos fundadores da Intel, de que a potência dos processadores dobraria a cada dezoito meses, sobreviveu mais de duas décadas e ainda não parece estar totalmente desgastada, apesar de o ciclo evolutivo dos transistores estar chegando ao fim e novas tecnologias estarem sendo estudadas. 4

5 2.2.3 Memória e armazenamento A memória de um computador é um dispositivo capaz de armazenar dados, temporariamente ou permanentemente. O armazenamento realizado na memória primária, também conhecida como memória principal, memória real e memória física, é volátil, ou seja, apaga-se com a interrupção do suprimento de energia. É uma memória com um acesso muito rápido e na qual os programas são carregados para execução. Seu limite de armazenamento está ligado ao limite de endereçamento do computador e ao limite econômico do dispositivo. A memória RAM é um tipo de memória primária. Quando falamos que um computador tem 512 MB RAM de memória, estamos dizendo que tem 512 megabytes de memória primária. O armazenamento secundário é utilizado para armazenar grandes quantidades de dados, ou aqueles dados que devem ser conservados mesmo após a interrupção do suprimento de energia. É uma memória de acesso mais lenta que a memória primária, porque se dá através de dispositivos mecânicos que devem ser acionados, posicionados e ativados para extrair a informação, como, por exemplo, o disco rígido. Quando falamos que um computador tem 160 GB de HD, estamos dizendo que tem 160 gigabytes de memória secundária no disco rígido. O disco rígido utiliza tecnologia magnética para armazenamento dos dados. O CD e o DVD utilizam tecnologia ótica. O pen drive utiliza circuitos integrados para armazenar os dados. Normalmente, o pen drive utiliza a propriedade das memórias flash de manter os dados armazenados por um longo período de tempo, mesmo sem energia elétrica Dispositivos de E/S (entrada/saída) Os dispositivos de entrada e saída são aqueles que interagem com o computador, de forma a agregar valor à realização do seu trabalho, na medida em que proporcionam uma ampliação da interação entre o usuário e o computador. O computador utiliza os dispositivos de entrada e saída para armazenar, ler, transmitir e receber dados. Os computadores utilizam dispositivos de saída para transferir a informação armazenada no computador para uma forma que o usuário possa ver, ouvir e sentir (Gordon; Gordon, 2006). Os dispositivos podem ser apenas de entrada, apenas de saída e de entrada e saída, conforme apresentado na tabela 1. Tabela 1: Exemplo de dispositivos de entrada, saída e entrada e saída 5

6 2.2.5 Periféricos Um periférico é qualquer dispositivo de hardware não necessário para que o computador execute as suas funções de software (ver figura 3). Um periférico pode estar envolvido com entrada, saída ou armazenamento secundário. Os periféricos dependem de uma ligação com os computadores para poderem executar totalmente as suas tarefas. Entre esses periféricos, estão muitos dispositivos de E/S, tais como impressoras, scanners, mouses e teclados; dispositivos de rede, tais como placa de rede e modem; e dispositivos de armazenamento, como unidade de CD, unidade de DVD e unidade de disco rígido. Dispositivos instalados dentro do gabinete do computador frequentemente são considerados periféricos internos, tais como modems, placas de som e DVD. Figura 3 Exemplos de dispositivos periféricos 2.3 SOFTWARE Software é a parte lógica do sistema computacional armazenada em dispositivos de memória e processada pela CPU. O software é o recurso que diz ao computador o que ele deve realizar e, basicamente, pode ser dividido em duas categorias: software básico (ou de sistema) e software aplicativo. A figura 4 apresenta uma visão geral da divisão do software. Figura 4 Visão geral do software Fonte: Adaptado de O Brien (2006). O software básico realiza as tarefas de gerenciamento necessárias ao funcionamento do sistema computacional é o responsável pelo controle do hardware. O software aplicativo necessita do software básico para operar. Os softwares aplicativos realizam tarefas específicas para os usuários são para utilização dos usuários finais. 6

7 Os programas aplicativos gerais congregam as ferramentas para uma variedade de atividades muito ampla, que podem atender às necessidades tanto do mundo corporativo quanto pessoais. É onde, por exemplo, estão inseridas as planilhas eletrônicas, os editores de texto, entre outros. Os programas aplicativos específicos são destinados à condução de negócios elaboradamente técnicos e que exigem precisão de informação. Os programas de gerenciamento de sistema são aqueles destinados ao gerenciamento do hardware, como o Sistema Operacional. Os programas de desenvolvimento de sistemas são aqueles responsáveis por possibilitar e servir de ambiente para a escrita de novos aplicativos. 3. SISTEMAS OPERACIONAIS 3.1 O QUE É UM SISTEMA OPERACIONAL? O sistema operacional é um programa que controla os recursos do computador, como a unidade central de processamento, a memória, os arquivos, os dispositivos de entrada e saída, etc. e fornece a base para o desenvolvimento dos programas de aplicação. Ele atua como intermediário entre o usuário e o hardware de um computador. O sistema operacional também tem a função de criar para o usuário uma máquina abstrata mais simples que a máquina real, ou seja, esconde a complexidade e os detalhes internos inerentes à manipulação e ao controle dos componentes de hardware, proporcionando um ambiente no qual o usuário possa executar programas de forma transparente e eficiente Tipos de sistemas operacionais Os sistemas operacionais podem ser classificados em: monotarefa: permite a execução de um único programa por vez; multitarefa: permite que mais de uma tarefa seja processada simultaneamente no sistema computacional (atualmente, a maioria dos sistemas operacionais é multitarefa); monoprocessados: somente um processador pode ser gerenciado pelo sistema operacional; multiprocessados: vários processadores podem ser gerenciados simultaneamente; monousuário: o sistema operacional só é capaz de suportar um único usuário acessando seus recursos; multiusuário: vários usuários dividem os mesmos recursos do sistema computacional. Os tipos mais comuns são sistemas operacionais de computadores de grande porte, de servidores, de computadores pessoais e embarcados, podendo ser sistemas operacionais proprietários ou livres. Os sistemas proprietários são aqueles que devemos comprar, para que possamos ter o direito de utilizá-los em nossos computadores. Os sistemas livres são os sistemas gratuitos, de código aberto (open source), e esse código pode ser alterado, dependendo das necessidades, e distribuído. Existe uma grande quantidade de sistemas operacionais adequados para cada tipo de sistema de computação; por exemplo: 7

8 Windows (Microsoft): família de sistemas operacionais usados em computadores de mão (Windows CE e Windows Mobile), computadores pessoais (Windows 98, Windows XP, Windows Vista e Windows 7) e computadores servidores (Windows NT, Windows 2000, Windows Server 2003 e Windows Server 2008). MacOS (Apple): sistema operacional para computadores pessoais Macintosh e imac. UNIX: sistema operacional criado no início da década de 70 para computadores de grande porte. Linux: derivado do UNIX, atualmente, é muito utilizado em computadores de rede e está começando a ser bastante utilizado também em computadores pessoais. 3.2 SISTEMAS OPERACIONAIS MICROSOFT A Microsoft começou a desenvolver sistema operacional em 1980, sendo o DOS (Disk Operating System) seu primeiro sistema operacional. De lá para cá, foram desenvolvidas e aperfeiçoadas várias versões do DOS, até serem substituídas pelas versões do Windows. Hoje, a Microsoft possui duas versões, que atuam em grande parte do mercado: o Windows 7 e o Windows Windows 7 O Windows 7 foi lançado em outubro de 2009, com a intenção de simplificar as tarefas encontradas no Windows XP, aumentando a produtividade e a estabilidade do Windows Vista. Existem várias edições do Windows 7 espalhadas pelo mercado. São elas: Windows 7 Starter: versão Windows mais simples e básica de todas. Essa versão não terá o Modo XP, o Windows Media Center e os avançados efeitos gráficos. Executará somente em processadores de 32-Bits; Windows 7 Home Basic: versão intermediária, com mais funções que a Starter e menos que a Home Premium, poderá ser executado em processadores de 32 e 64-bits; Windows 7 Home Premium: acumula todas as funcionalidades das edições citadas anteriormente e soma mais algumas funcionalidades, como o Windows Media Center, os avançados efeitos gráficos, gerenciamento de redes wireless e do recurso Touch Windows (tela sensível ao toque); Windows 7 Professional: voltada para as pequenas empresas, possui diversos recursos que visam aumentar e facilitar a comunicação e a segurança entre computadores, impressoras e demais dispositivos, além de acumular todas as funcionalidades da versão Home Premium; Windows 7 Ultimate: versão mais completa de todas, pois contém todas as funcionalidades das edições anteriores e mais algumas, como a possibilidade de se trabalhar em diversos idiomas; Windows 7 Enterprise: digamos que esta é a versão Ultimate voltada para empresas de médio e grande porte, podendo ser licenciadas somente para grandes quantidades de computadores. 8

9 Figura 5 Área do trabalho do Windows 7 Configuração mínima de hardware para uso do Windows 7: processador: 1 gigahertz (GHz) ou superior de 32 bits (x86) ou 64 bits (x64); memória: 1 gigabyte (GB) de RAM (32 bits) ou 2 GB de RAM (64 bits); disco rígido: 16 GB de espaço em disco disponível (32 bits) ou 20 GB (64 bits); vídeo: dispositivo gráfico DirectX 9 com driver WDDM 1.0 ou superior Windows 2008 Lançado em fevereiro de 2008, veio para substituir o Windows O Windows 2008 é um sistema operacional de rede que apresenta diversas ferramentas para monitoração, administração e implantação de complexas redes de computadores. Trabalha em alto desempenho com processamentos em 64-bits. Atualmente, existem edições diferentes de Windows 2008, cada uma com características que dependem do número de usuários, extensão da estrutura e finalidades específicas: Web Server 2008: com a finalidade única de ser um servidor web, o Windows Web Server 2008 apresenta uma base sólida de recursos de infraestrutura web. Permite implantar rapidamente páginas, sites, aplicações e serviços web; Server 2008 Foundation: voltada para redes com até quinze usuários, o Windows Server 2008 Foundation é uma plataforma para capacidades básicas de TI; Server 2008 Standard: versão mais comum do sistema operacional e tem praticamente todas as funções disponíveis; Server 2008 Enterprise: voltada para empresas de médio a grande porte, ativando a infraestrutura da empresa, aplicativos de linha de negócios e transações de comércio eletrônico; Server 2008 Datacenter: oferece uma plataforma de nível corporativo para implantação de aplicações críticas e virtualização em larga escala de pequenos e grandes servidores. 9

10 Figura 6 Área do trabalho do Windows Server 2008 Configuração mínima de hardware para uso do Windows Server 2008: processador: 1,4GHz (processador x64). Nota: processador Intel Itanium 2 é exigido para o Windows Server 2008 para sistemas baseados em Itanium; memória: 51 2MB RAM; máximo: 8 GB (Foundation) ou 32 GB (Standard) ou 2 TB (Enterprise, Datacenter, for Itanium). Nota: computadores com mais de 16GB de RAM podem exigir mais espaço em disco para paginação, hibernação e arquivos de despejo; disco rígido: 32 GB; Foundation: 10 GB ou mais; unidades: unidade de DVD-ROM; vídeo: Super VGA ( ) ou superior. 3.3 LINUX E SUAS VERSÕES O Linux é um popular sistema operacional que possui o seu código fonte e diversos programas aplicativos livres, desenvolvidos por programadores e empresas espalhados pelo mundo. Por possuir o seu código fonte aberto, existem várias versões criadas a partir do código padrão, como a versão brasileira Kurumin (que foi uma das primeiras versões), desenvolvida para os padrões brasileiros de hardwares. Versões mais conhecidas pelos apaixonados por Linux: Conectiva; Fedora; Slackware; Red Hat; SuSE; Ubuntu; Debian. 10

11 Figura 7 Área do trabalho do Kurumin 3.4 Mac OS da Apple O sistema operacional padrão dos computadores Macintosh, produzidos pela Apple, é o Mac OS. Ele foi um dos primeiros sistemas gráficos em computadores desktops que apresentavam os programas em forma de ícones. Figura 8 Área do trabalho do MAC OS X 4. REDES DE COMPUTADORES Uma rede é um sistema de pessoas ou objetos intrinsecamente conectados. As redes estão ao nosso redor, até mesmo dentro de nós. Nosso próprio sistema nervoso e cardiovascular são redes. 11

12 4.1 EVOLUÇÃO DAS REDES No início, as empresas demoraram a adotar computadores pessoais. O lançamento de aplicativos escritos especificamente para as empresas gerou o rápido crescimento da indústria de computadores pessoais. A empresa investia em computadores como dispositivos stand alone que, às vezes, eram conectados a impressoras. Quando era necessário imprimir documentos em computadores que não possuíam impressoras, tinham de copiar os arquivos em disquetes, transportá-los e carregá-los no PC que possuía impressora conectada. Essa versão bem rudimentar de rede ficou conhecida como sneaker net. À medida que as empresas cresciam, as desvantagens da sneaker net se tornavam óbvias. Como resultado, a empresa investia em uma rede local LAN. Como elas podiam conectar todas as estações de trabalho, periféricos, terminais e outros dispositivos em um único edifício, as LANs tornaram possível às empresas que usavam a tecnologia da computação compartilhar, por exemplo, arquivos e impressoras de modo eficiente. As redes locais (LANs) consistem em computadores, placas de rede, meios de rede, dispositivos de controle de tráfego de rede e dispositivos periféricos. Elas reúnem: dados, comunicações, computação e servidores de arquivos. As LANs são projetadas para executar as seguintes ações: operar dentro de uma área geográfica limitada; permitir que muitos usuários acessem meios de grande largura de banda; fornecer conectividade ininterrupta aos serviços locais. À medida que o uso do computador nas empresas cresceu, logo se percebeu que até mesmo as LANs não eram suficientes. Era necessário um modo de passar informações de maneira rápida e eficiente, não só dentro da empresa, mas também de uma empresa a outra. A solução,então, foi a criação de redes de áreas metropolitanas (MANs) e de redes de longa distância (WANs). Como as WANs conectavam redes usuárias dentro de uma vasta área geográfica, elas permitiram que as empresas se comunicassem a grandes distâncias. Com os computadores, impressoras e outros dispositivos em rede ou conectados em uma WAN, as 12

13 empresas podiam comunicar-se, para compartilhar informações e recursos, além de acessar a Internet. Várias redes, no entanto, foram criadas por meio de implementações diferentes de hardware e de software. Como resultado, muitas redes eram incompatíveis, e a comunicação entre redes com diferentes especificações tornou-se difícil. Para tratar desse problema, a International Organization for Standardization (ISO) realizou uma pesquisa sobre vários esquemas de rede. A ISO reconheceu a necessidade da criação de um modelo de rede para ajudar os desenvolvedores a implementar redes que poderiam comunicar-se e trabalhar juntas (interoperabilidade). Assim, a ISO lançou, em 1984, o modelo de referência OSI. 4.2 COMUNICAÇÃO POR REDE Para que os computadores enviem informações através de uma rede, todas as comunicações em uma rede iniciam em uma origem e depois trafegam até um destino. Como ilustrado na figura, as informações que trafegam em uma rede são denominadas dados, pacote ou pacote de dados. Um pacote de dados é uma unidade de informações logicamente agrupada que se desloca entre sistemas de computadores. Ele inclui as informações da origem, junto com outros elementos necessários para fazer com que a comunicação com o dispositivo de destino seja possível e confiável. O endereço de origem em um pacote especifica a identidade do computador que envia o pacote. O endereço de destino especifica a identidade do computador que recebe o pacote. Para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem até um destino, através de uma rede, é importante que todos os dispositivos da rede usem a mesma linguagem, ou protocolo. Um protocolo é um conjunto de regras que tornam mais eficiente a comunicação em uma rede. A camada n em um computador se comunica com a camada n em outro computador 13

14 Os componentes básicos de um sistema de comunicação de dados usados para transmitir mensagens são: um dispositivo emissor, um link de comunicação e um dispositivo receptor. 4.3 TRANSMISSÃO DE DADOS Um computador produz sinais digitais, que são simplesmente a ausência ou presença de pulso elétrico. A informação transita por um sistema de telecomunicações na forma de sinais eletromagnéticos. Os sinais podem ser analógicos e digitais. A transmissão digital envia dados como pulsos distintos, ou ligados ou desligados. Entretanto, algumas mídias de comunicação não são digitais. As mídias de comunicação, como linhas telefônicas, cabos coaxiais já foram desenvolvidas para transmissão de voz (analógica). Para ser enviado através de linhas analógicas, um sinal digital deve ser convertido na forma analógica. Ele é convertido alterando-se um sinal analógico, denominado onda portadora, que tem características que podem ser alteradas. Uma dessas características é a amplitude, que pode ser aumentada para representar o número binário 1. Outra característica que pode ser alterada é a frequência, que pode ser aumentada para representar um 1. A conversão de sinais digitais em analógicos chama-se modulação, e o processo inverso chama-se demodulação. Um dispositivo é necessário para fazer as conversões: um modem. Modem traduz os sinais digitais do computador em analógicos e vice-versa. Modem é a abreviação de modulador/ de modulador. 4.4 MÍDIAS DE COMUNICAÇÃO Em se tratando de redes, um meio é um material através do qual os pacotes de dados trafegam. Ele pode ser um dos seguintes materiais: cabos telefônicos; UTP categoria 6 (usado para Ethernet); 14

15 cabos coaxiais (usados para TV a cabo); fibra ótica (fibras finas de vidro que transportam luz). A comunicação sem nenhum tipo de fio ou cabo é chamada de comunicação sem fio ou em espaço livre. Isso é possível através das ondas eletromagnéticas (EM). 4.5 TOPOLOGIA DE REDE A topologia de rede descreve como é o layout de uma rede de computadores através da qual há o tráfego de informações, e também como os dispositivos estão conectados a ela. Podemos dividir cada topologia em duas perspectivas: topologia física é a verdadeira aparência ou o layout da rede; topologia lógica descreve o fluxo dos dados através da rede. Topologia em barramento Todos os computadores são ligados em um mesmo barra mento físico de dados: único cabo para cada barramento; apenas uma máquina transmite por vez. Topologia em anel Na transmissão em cada nó, o sinal é refeito e retransmitido: todos os dispositivos conectados diretamente uns aos outros; informações são passadas à sua estação adjacente. Topologia em estrela Caracteriza-se pelo controle centralizado das transmissões por uma controladora: possui um nó central do qual todos os links se irradiam; fluxo das informações passa por um dispositivo. 15

16 Topologia em árvore Caracteriza-se por uma série de barras interconectadas. Geralmente, existe uma barra central em que outros ramos menores se conectam: o tronco é um fio que tem diversas camadas de ramos; o fluxo de informações é hierárquico. Topologia híbrida É a união de uma ou mais topologias, formada na mesma rede. 4.6 A COMPLEXIDADE DAS REDES As redes de computadores são formadas pela ligação de dois ou mais computadores e também outros dispositivos, como hub, switch, roteador, entre outros. Um bom exemplo de rede de computadores é a Internet, em que existem vários recursos compartilhados, protocolos e regras de segurança. As redes podem ser projetadas em uma variedade surpreendente de maneiras, de um simples grupo de três computadores pessoais no escritório, conectados e uma impressora compartilhada, a uma rede global que inclui milhares de computadores pessoais, servidores e mainframes. As telecomunicações avançaram muito, e hoje a troca de qualquer tipo de informação pela rede que compreenda voz, dados, texto, imagem, áudio, vídeo é um serviço de telecomunicação. Atualmente, são várias as empresas que oferecem serviços para as organizações e para o consumidor baseadas em alternativas de 16

17 telecomunicações tais como serviços telefônicos locais e globais, canais de comunicação por satélite, rádio móvel, TV a cabo, serviços de telefonia celular e acesso à Internet. As organizações, de forma geral, passam a usufruir mais agilidade a partir do uso intenso de uma rede de computadores bem-estruturada. Nesse ambiente, é possível ocorrerem grandes interações de usuários e grupos de usuários, que, mesmo a distância, podem envolver-se em projetos conjuntos, participando ativamente de cada fase dos projetos. Em contrapartida, como a maior parte das organizações competitivas já está em um estágio de maturidade bastante avançado em relação ao uso de sua rede de computadores, as ameaças que porventura venham a ter como foco a rede podem trazer sérios prejuízos. Desta forma, a administração do fluxo de dados, a inoperância de um equipamento estratégico ou a invasão por vírus são ameaças bastante reais que podem tirar a empresa do mercado, dependendo da gravidade do problema. Empresas que apoiam intensamente seus negócios na rede de computadores devem estar cientes de que o risco de indisponibilidade é grande caso a vigilância não seja intensa. 17