COMEÇAM A SURGIR DÚVIDAS:

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3 INTRODUÇÃO Olá pessoal, a proposta deste material não é formar técnicos na área de informática, mas sim repassar conceitos, macetes e dicas que auxiliem na preparação para concursos públicos. Peço desculpas a meus colegas de área se, algumas vezes, tais conceitos ferirem o que aprendemos em anos e anos de ensino superior ou se, outras vezes, chegarem a ir contra o que habitualmente usamos na prática. Aí esta o real propósito deste material: trazer aos colegas idéias que possam ser aplicadas em provas de maneira fácil, desvendar os enigmas de algumas questões e, com isto, agregar um tipo diferente de conhecimento de informática, totalmente voltado a concurso público. Palmtop: computador portátil de tamanho reduzido permite que o usuário segure com uma das mãos enquanto opera com a outra. O computador, independente do tipo, tem a função de trabalhar (processar) as informações, mas para tanto, temos que alimentá-lo com dados e aguardar o retorno das informações processadas. Acabamos de descrever o princípio básico de todo o processamento, observe o esquema: O que é informática? é a ciência que estuda dados e sua transformação em informação, buscando formas de agilizar cada vez mais tal processo. Também se preocupa com a segurança e a precisão dessas informações. Curiosamente, a palavra informática vem do francês: information automatique, que quer dizer informação automática. E onde entra o computador? O computador é basicamente uma máquina, eletrônica automática, que lê dados, efetua cálculos e fornece resultados. Ou seja, máquina que recebe dados, compara valores, armazena e move dados; portanto trabalha com dados e estes bem colocados tornam-se uma informação. Existem diversos tipos de computadores organizados por tamanho (porte) ou por funcionalidade, abaixo apresentamos alguns tipos: GRANDE PORTE Mainframe: computador de alto nível projetado para as tarefas computacionais mais intensas, normalmente utilizado por grandes empresas. PESSOAIS Microcomputadores (PCs): também chamados de computador pessoal, são as máquinas que encontramos na maioria dos lares e empresas. Hoje este tipo de máquina possui um grande poder de processamento. Notebook: computador portátil apresenta os mesmos recursos dos PCs normais com a vantagem de você poder transportar em viagens, é também chamado de laptop. AGORA COMEÇAM A SURGIR DÚVIDAS: Como é feita esta entrada de dados? Onde ficam estes dados? Quem é responsável pela organização, cálculo destes dados? Como se dá a saída destas informações processadas? Será que isto cai em prova? É justamente aqui que nós começaremos a focar o nosso estudo, dividindo esta máquina (o computador) em duas partes: HARDWARE X SOFTWARE É claro que dentro destas duas divisões acabam aparecendo outros subgrupos, mas isto será alvo de estudo dentro do respectivo capítulo. Outro fato curioso é que, além da divisão Hardware (elemento físico) e Software (elemento lógico), algumas provas tratam o conceito de Firmware. E o que vem a ser firmware? Programação em hardware; programa ou dados de computador que são armazenados permanentemente em um chip de memória de hardware, como uma ROM ou EPROM. As rotinas de partida e as instruções de baixo nível de entrada/saída ficam armazenadas sob a forma de firmware. Em termos da facilidade de modificação, o firmware ocupa uma posição intermediária entre o software e o hardware. Parece complicado, mas é só impressão. Firmware nada mais é do que uma espécie de programa (rotina), que fica gravado (armazenado) de forma fixa (não volátil) junto à memória principal (ROM) e tem como função dar início às instruções iniciais da máquina, um exemplo disso seria a BIOS. Atualizada 13/05/2006 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 1

4 HARDWARE Um computador é constituído por um conjunto de componentes interligados, composto por processadores, memória principal, registradores, terminais, impressoras, discos magnéticos, além de outros dispositivos físicos (Hardware). Todos estes componentes estão agrupados em três subsistemas básicos: Unidade central de processamento Memórias principais Dispositivos de entrada/saída de dados. Neste capítulo vamos apresentar algumas características de cada subsistema e dos elementos que o compõem. Pode parecer algo muito técnico, e realmente é, mas a nossa intenção é tratar de forma objetiva algumas definições que normalmente são abordadas em questões de prova, e corrigir algumas falhas conceituais que possam existir. PROCESSADORES OU CPU Aqui, um cuidado que os colegas devem ter: muitos confundem CPU com gabinete (aquela caixinha que vai ao lado do monitor) e isto é um grande equívoco. Processadores e CPUs (unidade central de processamento) são a mesma coisa e estes são considerados o cérebro da máquina. Eles ficam responsáveis pelo processamento ou manipulação dos dados (manipular - guardem bem esta palavra). Atualmente os processadores mais usados nos microcomputadores são fabricados por duas empresas americanas: INTEL (Pentium, Celeron) AMD (K6, Athlon, Duron) X Muito mais importante do que fabricantes é o conhecimento da velocidade com que o microprocessador executa as instruções. Esta velocidade tem relação com a freqüência indicada (ex: 700Mhz - CLOCK). Resumindo: um processador vai ser mais ágil que outro em função da sua velocidade, ou como preferir, da freqüência do seu CLOCK. Esta freqüência é medida em Hertz (oscilações por segundo), e já chegamos ao patamar dos GHz (Gigahertz). Atualmente existem processadores com freqüências de 3GHz (3 bilhões de oscilações por segundo). Na verdade a velocidade final de uma máquina depende de muitos outros fatores: * Clock * Memória RAM * Tipo de informação * Arquitetura 16, 32 ou 64 bits Mas geralmente em uma prova, o questionamento é mais direto. A comparação quanto ao desempenho normalmente recai sobre o clock, e aí quanto maior o clock, mais rápida é a maquina. Podemos aumentar esta freqüência? Quando um processador é comprado, ele vem de fábrica com sua freqüência já definida. Contudo, é possível alterar o clock de um processador através de um processo técnico chamado OVERCLOCKING. Esse processo consegue, com segurança, aumentos até 30% na freqüência original de fábrica. Mais do que isso, pode fazer o processador trabalhar a uma temperatura muito superior aos limites dele, fazendo-o travar constantemente e inviabilizando o uso do computador. Para realizar um overclocking é necessário ter acesso ao programa básico que controla a placa-mãe (SETUP) e, em alguns casos, até abrir o gabinete para fazer mudanças físicas nos componentes da placa. COMPONENTES DA CPU Dentro da CPU encontramos alguns elementos que merecem nossa atenção, sendo assim vamos aos comentários: ULA: serve para efetuar operações de soma, subtração, multiplicação etc. Possui também a capacidade lógica que permite testar várias condições de processamento. ULA significa Unidade Lógica e Aritmética. UC: é responsável por sincronizar todos os processos da CPU e dos componentes do sistema, como a memória principal e os dispositivos de entrada e saída. Muitas vezes aparece o termo barramento de controle, responsável por criar uma espécie de controle de tráfego de informações. 2 Atualizada 13/05/2006 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

5 Barramento de Dados: por onde trafegam os dados manipulados pela CPU. Age com se fosse uma estrada, sua largura indica quantos dados podem ser manipulados simultaneamente pelo processador e também determina toda a arquitetura interna da CPU. Nos processadores atuais esse barramento tem 32 bits. Barramento de Endereços: é por onde passam as informações de localização na memória. Entenda, por aqui não passam os dados manipulados, mas a informação de onde (endereços de memória) os dados manipulados serão armazenados. Quanto maior a largura do barramento de endereços, maior a quantidade de memória que o processador pode gerenciar. Registradores: são pequenos endereços de memória que se localizam dentro da CPU. Nos registradores é que são guardadas as informações importantes para o funcionamento da UC e da ULA. Por estarem dentro da CPU e pelo material de sua fabricação, os registradores são os tipos mais velozes de memória em um computador. OBSERVAÇÃO: Note que o tanto o barramento de dados como o barramento de controle a informação segue nas duas direções, já o barramento de endereços é uma via de mão única. Largura dos barramentos: Pelo visto algumas coisas ainda não ficaram bem claras, o que vem a ser arquitetura 16, 32 ou 64 bits? Pensem o seguinte, atualmente nossos processadores trabalham num padrão 32 bits, isto significa que as informações chegam até a CPU em blocos de 32 bits simultaneamente (lado a lado). Fazendo uma analogia: é como se existisse uma estrada larga o suficiente para que 32 carros estejam lado a lado, sendo que cada carro desses seria um bit (0 ou 1). De certa forma isto acaba influenciando na velocidade do processamento, quanto mais informações podem chegar, mais dados podem ser processados. Estes 32 bits referem-se à largura do barramento de dados interno do microprocessador. Alguns modelos mais modernos (e aí a AMD saiu na frente) já trabalham com uma arquitetura 64 bits, mas isto não é nada usual, tratando-se de cobrança para concurso o padrão ainda são 32 bits. Ainda falando sobre arquitetura de processadores, outro comentário bastante interessante seria quanto aos processadores RISC ou CISC. Um processador com arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer) caracteriza-se por possuir poucas instruções de máquina, em geral bastante simples, que são executadas diretamente pelo hardware. Na sua maioria, estas instruções não acessam a memória principal, trabalhando principalmente com registradores que, neste tipo de processador, se apresentam em grande número. Estas características ajudam as instruções à serem executadas em alta velocidade. Os processadores CISC (Complex Instruction Set Computers) já possuem instruções complexas que são interpretadas por microprogramas. O número de registradores é pequeno e qualquer instrução pode referenciar a memória principal. RESUMINDO: os computadores CISC são a base da nossa computação. Ou seja, todos os processadores para PCs, foram um dia exclusivamente CISC. Os processadores RISC são usados em computadores mais velozes, como algumas máquinas usadas em efeitos especiais de cinema e TV. Hoje em dia nossos processadores Intel e AMD são híbridos, o que significa que lêem as instruções complexas (CISC) enviadas pelos programas e as quebram em instruções reduzidas (RISC) para serem executadas em seu núcleo. Estes conceitos são bastante técnicos, mas geralmente em prova a cobrança refere-se a quem é o mais rápido ou qual teria o poder de trabalhar com informações mais complexas. Para simplificar este confronto apresentamos abaixo um macete destacando as características de cada tipo de arquitetura. Atualizada 13/05/2006 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 3

6 MACETE PARA PROVA CISC operações Complexas = processamento lento RISC processamento Rápido = operações simples CISC Operações mais lentas Operações complexas Qtd ilimitada de operações Operações de tamanho variável RISC Operações rápidas Operações simples Qtd limitada de operações Operações de tamanho fixo Pessoal, até agora comentamos muitos sobre processadores, mas existem outros elementos a serem descritos, como, por exemplo, as memórias. E o que vem a ser memória? Memória é todo o local no seu computador onde é possível armazenar dados. Um computador possui diversos tipos de memórias, desde as permanentes até aquelas que não duram muito tempo, cada qual com sua função definida. Eis alguns tipos de memórias para computador, classificados de acordo com sua mídia (meio de armazenamento): Memórias Semicondutoras: são aquelas em que as informações são armazenadas em chips através, normalmente, da existência de corrente elétrica. Ex.: Memória RAM, ROM, EPROM, Memória Cache, entre outras. Memórias Magnéticas: são utilizadas para armazenar dados em sua superfície magnetizável. As informações são, na verdade, pulsos magnéticos de pequenos ímãs existentes na memória. Ex.: disquete, fitas K7, discos rígidos. Memórias Ópticas: são as memórias que guardam os dados na forma de materiais capazes de refletir a luz. Todos os discos que usam laser para a leitura de dados são memórias ópticas. Ex.: CD, DVD. Além da divisão quanto a forma de armazenamento, podemos também dividir as memórias em Principais e Secundárias. MEMÓRIAS PRINCIPAIS A memória principal, também conhecida como memória primária ou real, é o local onde os dados são inicialmente guardados, esperando o momento de sofrerem um processamento e cujos resultados serão também armazenados. São controladas diretamente pela CPU. O acesso ao conteúdo de uma célula é realizado através de especificações de um número chamado endereço. O endereço é uma referência única que podemos fazer a uma célula de memória. Quando um programa deseja ler ou escrever um dado em uma célula, deve primeiro especificar qual endereço de memória desejado, para depois realizar a operação. Atualmente existem dois tipos de memória principal: RAM e ROM. Ambas, são dispositivos na forma de chips de silício. RAM RANDOM ACESS MEMORY Este tipo de memória fornece armazenamento temporário para os dados que o microprocessador manipula (é como se fosse o bloco de rascunho do microprocessador). Nessa área ficarão os programas ou dados criados pelo programas. Porém, ela é volátil e quando desligamos o microcomputador os dados são perdidos, esta é uma das características mais cobrada em prova. CAPACIDADE DA RAM A capacidade da memória varia de computador para computador, visto que o usuário que irá comprar o computador pode optar por diversos valores para essa memória. Os valores mais comuns, atualmente, são 64MB, 128MB, 256MB e 512MB. Há computadores mais antigos que apresentam valores menores para a RAM, bem como há usuários exigentes que colocam memórias de valores maiores em seus micros. 4 Atualizada 13/05/2006 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

7 DICA: Para que o aluno sempre se mantenha atualizado e saiba o que o mercado esta adotando como padrão é fundamental saber avaliar um anúncio de uma loja ou dos classificados (entender as configurações apresentadas). A RAM influencia no processamento? Como a memória RAM é o principal depositório de informações da CPU, sua capacidade influencia de forma direta na velocidade de processamento do computador. Quanto mais memória RAM houver em um computador, mais tarefas ele pode realizar simultaneamente, porque cada vez que executamos um programa como o Word, o Excel e até mesmo o Windows, os dados destes softwares são armazenados na RAM enquanto eles estiverem em processamento. TIPOS DE RAM Há muitos tipos de memória RAM, especialmente se compararmos a maneira como foram fabricadas e os componentes que as formam. SRAM (RAM ESTÁTICA) é um tipo de memória RAM que armazena os dados binários (zeros e uns) em pequenos circuitos chamados FLIP-FLOPS (conjunto complexo de transistores que realizam operações lógicas). Pelo fato desta memória ser complexa, ela é usada em pouca quantidade em um computador. DRAM (RAM DINÂMICA) é uma memória RAM que armazena seus bits como cargas elétricas em capacitores (componentes elétricos que funcionam como pequenas pilhas, armazenando carga elétrica). Por ser uma memória mais simples de fabricar que uma SRAM, a DRAM é o tipo de memória mais usado em um computador. Lembre-se, a memória RAM estática (SRAM) é mais rápida que a RAM dinâmica (DRAM), e também é mais cara. Entre as memórias DRAM existem alguns subtipos, o mais comum é o SDRAM - DDR (RAM dinâmica síncrona) ou simplesmente chamada memória DDR (Dupla Taxa de Dados). É justamente ai que está o segredo, em questões de prova geralmente ele aparece como a memória mais rápida por trabalhar a uma dupla taxa de transferência. ROM READ ONLY MEMORY É uma memória que não pode ser alterada pelo usuário, normalmente sendo usada pelos fabricantes de equipamentos (computadores, celulares, microondas, DVD players, qualquer coisa) para armazenar o programa básico que determina o funcionamento do equipamento. A ROM é usada, em poucas palavras, para armazenar o comportamento básico de qualquer equipamento. A sua principal característica é: NÃO PODE SER ALTERADA pelo usuário. Quando falamos em alteração, entendemos: inclusão, exclusão ou modificação dos dados. Junto à ROM existe um programa armazenado chamado BIOS. O BIOS é usado para, entre outras coisas, realizar o processo de inicialização do computador, chamando o sistema operacional para o trabalho (Windows). A ROM também possui algumas variações e cada uma com características próprias, conforme relacionaremos a seguir: PROM (ROM Programável) é vendida vazia (virgem). Pode ser gravada uma vez por equipamentos gravadores especiais (chamados de gravadores de PROM). EPROM (ROM apagável e programável) é fabricada vazia e pode ser gravada e apagada por meio de luz ultravioleta. EEPROM (ROM apagável e programável eletricamente) é fabricada vazia e pode ser gravada e apagada por meio de aumento da tensão elétrica em seus conectores. Memória Flash (FEPROM) parecida com a EEPROM, mas consome menos energia elétrica e não necessita do aumento de tensão para ser apagada/gravada. É muito usada em cartões de memória de máquinas fotográficas digitais. CACHE Quando falamos em cache entramos numa grande polêmica, muitos autores classificam este tipo de memória como sendo secundária e outros como intermediária. Na verdade todos podem estar certos e isto acaba criando polêmica em algumas provas. Atualizada 13/05/2006 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 5

8 Na verdade, existem diversos tipos de memória cache. Eu resolvi tratar como principal, mas alerto aos colegas que dependendo do tipo e de como a questão aborda, poderemos também classificá-la como secundária ou intermediária. Acredito que no decorrer das explicações as coisas irão clareando. O objetivo da cache é armazenar os dados para trabalho (assim como a RAM) só de que de uma maneira mais rápida. É claro que ela não trabalha o mesmo volume de dados, seu tamanho é bastante reduzido (é um tipo de memória cara) e por isto ela acaba trabalhando os dados mais utilizados (freqüentes). Imagine a memória RAM como uma mesa do outro lado da sala. Quando você vai pegar uma informação lá, por exemplo, um número de telefone, você vai anotá-lo para trazê-lo para sua mesa. Por que? Se você precisar do mesmo número de telefone outra vez, não vai precisar se levantar e buscá-lo na outra mesa, só precisa ler no papel perto de você. A RAM é a mesa longe, a cache é o pedaço de papel onde o dado foi anotado. Até aqui parece tudo tranqüilo, o problema surge quando começamos a relacionar os diversos tipos de cache. Existem tres níveis de memória cache, a L1 (Nível 1), L2 (Nível 2) e L3 (uma atualização do Nível 1 ou podemos chamar de Nível 3). A cache L1 é o nível mais próximo da CPU, portanto é, das caches, a mais rápida. A cache L1 fica localizada dentro do próprio invólucro do microprocessador (ou seja, dentro do CHIP), assim nós a classificamos como memória interna. A cache L1 vem em menor quantidade que as demais memórias, por ser a mais rápida e, conseqüentemente, mais cara. A cache L2 era localizada, em alguns computadores, na placa-mãe, como uma série de chips de armazenamento (quase que uma expansão da RAM, inclusive você pode ouvir falar o termo SRAM), normalmente classificada como memória externa. Hoje em dia, não é muito comum encontrar placas-mãe com chips de cache L2, isso porque os próprios processadores já trazem dentro de si a cache L2, bem como trazem a L1. CUIDADO: como acabamos de ver atualmente a cache L2 também é localizada dentro do encapsulamento do processador, ou seja, dentro do CHIP, como a cache L1. Alguns processadores como k6-3 e o Pentium Xeon utilizam também um tipo de memória denominada cache L3 podendo esta chegar a 2MB. Como podemos ver a função e características da cache não mudam, o problema todo fica por conta da sua localização e, por conseqüência, a necessidade de classificá-la como primaria, secundária ou intermediaria. Como sua função é a de auxiliar no transporte (agilizar) dos dados entre processador e RAM, classificamos como principal, como ela pode se apresentar junto ao processador ou mais próximo a RAM podemos tratá-la como intermediária. E sencudária? Cache pode ser memória secundária? É mesmo, já íamos esquecendo. Você também vai encontrar uma pequena quantidade de cache junto ao HD (disco rígido), esta também apresenta características semelhantes apesar de funcionar de uma forma um pouco diferente do cache da memória RAM. Este cache pode ser de 512 KB, 1 MB, 2 MB, ou até mais, dependendo do modelo. Apesar do seu tamanho reduzido, o cache consegue acelerar bastante as operações de leitura de dados. Claro que quanto maior e mais rápido for o cache, maior será o ganho de performance. No cache de disco (termo usado para designar a cache do HD) ficam armazenados também últimos dados acessados pelo processador, permitindo que um dado solicitado repetidamente possa ser retransmitido a partir do cache, dispensando uma nova e lenta leitura dos dados pelas cabeças de leitura do HD. Este sistema é capaz de melhorar assustadoramente a velocidade de acesso aos dados quando estes forem repetitivos, o que acontece com freqüência em servidores de rede ou quando é usada memória virtual. 6 Atualizada 13/05/2006 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores