Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Computação. Fundamentos Hardware

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1 Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Computação Fundamentos Hardware Prof. Renato Pimentel 1 Informática Informática: ciência que estuda métodos para o tratamento da informação por meios computacionais. Principal instrumento de trabalho: o computador. Tradução do neologismo informatique, criado em 1966, na França, fruto da junção entre as palavras informação e automática. 2 Prof. Renato Pimentel 1

2 A informática e sua importância Mercado de trabalho. Administração de empresas. Presença crescente no cotidiano (ex.: caixas eletrônicos, compras, navegação, entretenimento, etc.) Questão da exclusão digital. 3 Aspectos principais Velocidade demanda do mundo atual: rápido processamento da informação; Confiabilidade; capacidade de armazenamento. 4 Prof. Renato Pimentel 2

3 Aplicações Educação auxílio ao ensino e aprendizagem; Gráficos e imagens estudo de comportamentos e tendências; portfólios; artes; Venda e varejo controle de estoque e vendas; logística; 5 Aplicações Abastecimento e energia localização de reservas naturais; monitoramento de sistemas de geração/distribuição; controle do consumo; Logística e transporte monitoramento de tráfego aéreo ou vias públicas; rastreamento de frota; Operações bancárias cartões de crédito, caixas eletrônicos, net banking; 6 Prof. Renato Pimentel 3

4 Aplicações Agricultura controle de faturamento; análise de mercado; balanceamento de rações, etc.; Governo cadastro de contribuintes; sistema tributário; Saúde, medicina monitoramento de pacientes em tratamento; diagnósticos; 7 Aplicações Robótica indústria; operações de risco; Treinamento simuladores de voo (segurança, menor custo); Conectividade comunicação entre as pessoas, seja por razões pessoais ou comerciais; trabalho em casa, etc.; 8 Prof. Renato Pimentel 4

5 Aplicações Pesquisa científica modelagem e simulação de ambientes e problemas reais; armazenamento e análise de dados; geração e manipulação de resultados; documentação. 9 O computador Equipamento eletrônico capaz de processar (manipular) dados (entrada), de acordo com um conjunto de instruções, e transformá-los em informação (saída) útil, podendo armazená-los para uso posterior. Três componentes principais: Hardware: a parte física, o equipamento que compõe o computador; Software: a parte lógica, os programas: conjuntos de instruções que orientam o computador na tarefa de processamento; Pessoas ou Peopleware: correspondem ao usuário, que usa o poder do computador para algum propósito. 10 Prof. Renato Pimentel 5

6 O computador Quatro tipos de manipulação de dados: entrada (input), processamento, saída (output) e armazenamento. O hardware associado a cada item é o seguinte: Dispositivos de entrada: aceitam dados ou comandos que o computador pode usar, os enviando à unidade de processamento; Processador ou unidade central de processamento (CPU, do inglês central processing unit): manipula por meio de circuitos eletrônicos os dados de entrada, transformando-os em informação. É quem executa as instruções. Tanto os dados que estão sendo manipulados quanto as instruções estão temporariamente armazenados na memória (armazenamento primário); Dispositivos de saída: exibem ao usuário os dados processados ou informações; Armazenamento: armazenamento secundário, dispositivos como discos rígidos, que permitem uso posterior e transporte dos dados. 11 O computador 12 Prof. Renato Pimentel 6

7 Arquitetura de von Neumann Dados e programas são carregados para memória principal ou memória primária para sua execução; A unidade central de processamento (CPU), responsável pela execução das instruções, é separada da memória; As instruções dos programas e os dados são transmitidos da memória principal para a CPU, onde o processamento é realizado; Os resultados das operações na CPU devem ser novamente transferidos para a memória. John von Neumann ( ) 13 Processador (CPU) Responsável pela execução das instruções, ou seja, a parte de processamento (trato da informação, seja via cálculo, manipulação) e de controle, de acordo com as instruções contidas em um programa. Formado por 2 componentes: ALU (unidade aritmética e lógica), do inglês arithmetic logic unit. (processamento) Unidade de controle (coordenação entre processador e outras partes do sistema durante o processamento) Arquitetura de von Neumann 14 Prof. Renato Pimentel 7

8 Processador (CPU) Na ALU: Presença de memórias rápidas com baixa capacidade de armazenamento, usadas durante o processamento. Destaque para o acumulador, que armazena os resultados das operações aritméticas e lógicas. Memória cache: memória associada ao processador, de pequena capacidade, que armazena instruções e dados frequentemente requisitados durante o processamento, agilizando o mesmo. Arquitetura de von Neumann 15 Processador (CPU) Operação: frequência em GHz (gigahertz), relacionada à velocidade de execução de operações. Atualmente: ordem de 3 GHz. Um ou mais núcleos de processamento: otimiza a execução de tarefas em paralelo, ou seja, simultaneamente. Comum atualmente: dual core (2 núcleos), quad core (4 núcleos). 16 Prof. Renato Pimentel 8

9 Memória principal ou memória primária Terminologia mais usada: memória RAM (memória de acesso aleatório, do inglês random access memory). Responsável pelo armazenamento das instruções a serem executadas e respectivos dados a serem processados pela CPU. Quando a execução de um programa é solicitada, o mesmo e dados são carregados de um dispositivo de armazenamento secundário, como um disco rígido (HD), para a memória RAM, onde por sua vez as instruções são buscadas e executadas pela CPU. 17 Memória principal ou memória primária Acesso rápido; Memória RAM é volátil: dados são perdidos quando o computador é desligado; Acesso aleatório: Os dados podem ser lidos ou gravados em qualquer posição da memória e a qualquer momento (acesso aleatório); Atualmente: 512 MB (megabytes), 1 GB (gigabyte), 2 GB, etc. 18 Prof. Renato Pimentel 9

10 A placa mãe Do inglês: motherboard. Placa de circuitos plana, considerada o principal componente do sistema: conjunto de chips e conexões que organizam as atividades do computador. Responsável pela interligação da CPU com os demais componentes do computador, como a memória RAM, dispositivos de armazenamento, etc. 19 Dispositivos de entrada 1.Teclado 2.Mouse 3.Scanner 4.Webcam 5.Microfone 6.Joystick 7.Leitor de código de barras 20 Prof. Renato Pimentel 10

11 Dispositivos de saída 1.Monitor 2.Plotter, copiadora 3.Impressora 4.Alto-falantes 5.Fones de ouvido 21 Dispositivos de armazenamento Armazenamento secundário, pois não está diretamente relacionado ao processamento; Manutenção dos dados, mesmo após o desligamento. Benefícios: Espaço (alto poder de armazenamento); Confiabilidade: armazenamento confiável do ponto de vista físico: segurança dos dados; Conveniência: localização e acesso aos dados pelo usuário; Economia. 22 Prof. Renato Pimentel 11

12 Dispositivos de armazenamento Discos rígidos (HD, de hard disk): armazenamento magnético, alta capacidade de armazenagem: 250GB, 500GB, 1TB (terabyte), etc. Tipicamente internos, presentes em praticamente todo computador; Externos, para transporte de dados e cópias de segurança (backup); Discos ópticos (CD compact disc, DVD digital versatile disc): capacidade típica de 650 ou 700 MB (CD) e 4,7 GB (DVD, existindo discos de dupla-camada ou dual-layer com capacidade de 8,5 GB). Podem ser R, de read apenas para leitura dos dados, ou RW (readwrite), que suporta novas gravações de dados. 23 Prof. Renato Pimentel 12

13 Placas controladoras ou expansão Conectadas à placa-mãe por meio de slots (encaixes); Possuem conectores que podem ser acessados pelo usuário; Controle de dispositivos de entrada e saída: conexão dos mesmos à placa-mãe. Exemplos: Placa de vídeo; Placa de som; Placa de rede; Placa de captura; Placas controladoras na própria placamãe: on-board. 26 Prof. Renato Pimentel 13

14 Tipos de computadores PDA (personal digital assistant) ou palmtop; Computadores portáteis (laptops); Computadores de mesa (desktops); Servidores; Supercomputadores. 27 Supercomputadores Altíssima velocidade de processamento. Grande capacidade de memória. Pesquisas científicas, militares, medicina. Características: Velocidade de processamento; Tamanho (instalações apropriadas, sistemas de refrigeração especiais); Alto impacto social (resultados de grande interesse); Custo elevado. 500 mais velozes (relações semestrais): 28 Prof. Renato Pimentel 14

15 Supercomputador Tupã Supercomputador do INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais; núcleos de processamento; 261,3 trilhões de operações por segundo; nov/ o. Mais rápido; nov/ o. mais rápido (TOP500); Mais rápido atualmente: 55 quatrilhões de operações por segundo (China / simulações, análises e aplicações de segurança do governo). 29 Referências CAPRON, H. L. & JOHNSON, J. A. Introdução à Informática. São Paulo: Prentice Hall, Internet 30 Prof. Renato Pimentel 15