O Computador. Conceito

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1 O Computador Conceito É uma máquina eletrônica de processamentos de dados programável, com grande capacidade de armazenamento de dados associado a altíssimas velocidades de processamento. Contudo, esta definição nos indica que o computador não é capaz de criar informações a partir do nada. Ele apenas faz aquilo que instruímos a fazer, ou seja, ele tem que receber informações e só então produzir um resultado. Evolução dos Computadores e Fatos Históricos Várias tentativas foram feitas para ajudar o homem a automatizar tarefas repetitivas. O ábaco, instrumento para cálculos matemáticos usados pelos chineses desde cerca de 1000 a.c. e difundido para outros povos, é o parente mais distante do computador. Calculadora Na França do século XVII, o filósofo e matemático Blaise Pascal projeta uma calculadora que apenas soma e subtrai. Ainda no mesmo século, o alemão Gottfried Wilhelm Leibniz, filósofo e um dos formuladores do cálculo integral, incorpora as operações de multiplicar e dividir à máquina. Os dois modelos não saem do papel. Programação A indústria da tecelagem contribui, no século XVIII, para o avanço do processamento de dados. Para conseguir tecidos mais nobres, Joseph Marie Jacquard constrói um tear automatizado, usando cartões perfurados para controlar os movimentos da máquina. Com base nessa tecnologia, um século depois o matemático inglês Charles Babbage projeta a Máquina Analítica, destinada a cálculos matemáticos, já com alguma capacidade de programação e de armazenamento das informações. Ada Augusta Lovelace, filha do poeta Lord Byron, trabalha com Babbage nos cartões perfurados que introduziriam as informações na máquina. O projeto de Babbage não chega a ser construído mas Ada é considerada a primeira programadora da História. Lógica Binária Os fundamentos lógicos que permitem a criação dos programas são dados por George Boole. Em 1854 publica As leis do pensamento, estabelecendo uma forma de armazenar e processar informações utilizando relações binárias. Um sistema binário pode representar todos os números, usando apenas os algarismos 1, 2 e as potências de 2, como 4 (ou 2x2), 8 (ou 2x2x2), 16 (ou 2x2x2x2) e assim por diante. Nesse sistema de contagem, o número 13 é representado por 1101, ou seja, 1 bloco de 8, 1 bloco de 4, 0 bloco de 2 e 1 bloco de 1.

2 Tabulador Estatístico O americano Herman Hollerith constrói, aplicando as teses de Babbage, um tabulador, usando cartões perfurados, para tornar mais rápido o processamento das estatísticas do censo de 1890 dos EUA. Seu equipamento, um computador mecânico, vence a concorrência aberta pelo governo. A empresa é bem sucedida e depois de várias fusões e mudanças de nome se torna, em 1924, a International Business Machines Corp. (IBM). Computador Elétrico A partir da década de 30 são feitas várias tentativas de substituir as partes mecânicas dos equipamentos por partes elétricas com o uso dos relés. O alto custo, o tamanho imenso e a baixa velocidade de processamento são as desvantagens dessas máquinas. Na Alemanha, Konrad Zuse conclui em 1938 o primeiro modelo Z1, usando a teoria binária. Nos EUA, o matemático Howard Aiken, obtém apoio da IBM para desenvolver um computador programável, baseado em relés e em fitas perfuradas, mas sem usar o sistema binário de numeração. Em 1941 ele apresenta o Mark I, que mede 15 m x 2,5 m. É a primeira máquina capaz de efetuar cálculos complexos sem intermediação humana. Computador de Primeira Geração A substituição dos relés por válvulas permite a criação da primeira geração de computador moderno. Na Inglaterra, em 1943, o matemático Alan Turing constrói o Colossus, um computador para missões de guerra que usava válvulas. Em 1945, nos EUA, um grupo termina a construção do Eniac (Eletronic Numerical Integrator and Computer), com a ajuda dos pesquisadores John Mauchly e J. Presper Eckert. O Eniac é duas vezes maior que o Mark I e mil vezes mais rápido. Na mesma época, John Von Neumann estabelece a arquitetura básica de um computador, empregada até hoje: memória, unidade central de processamento, dispositivos de entrada e saída dos dados. Chegam ao mercado os primeiros modelos de computador. Computador de Segunda Geração Em 1947 cientistas dos Laboratórios Bell, ligados à American Telephone & Telegraph (AT&T), criam o transistor, que faz as mesmas funções das válvulas a um custo bem menor. Mas só no final da década de 50 é que chegam ao mercado os primeiros modelos totalmente transistorizados, bem menores do que os movidos a válvula e com preço acessível para as empresas privadas. Computador de terceira Geração Em 1958 a Texas Instruments anuncia os resultados de uma pesquisa que revoluciona o mundo: o circuito integrado. Esses circuitos são um conjunto de transistores, resistores e capacitores construído sobre uma base de silício (um material semicondutor), chamado de

3 chip. Com ele, avança a miniaturização dos equipamentos eletrônicos. A IBM é a primeira a lançar modelos com a nova tecnologia em meados da década de 60. Computador de Quarta Geração Já no final dos anos 60, a Intel inaugura uma nova fase. Projeta o microprocessador, um dispositivo que reúne num mesmo circuito integrado todas as funções do processador central. É a base para os microcomputadores. Os microprocessadores são muito pequenos o PowerPC, por exemplo, tem apenas 1,2 cm². Microcomputadores O primeiro modelo é o Altair, baseado no microprocessador 8080 da Intel, vendido na forma de kit para aficionados da eletrônica. Em 1974 o então estudante da Universidade de Harvard, Bill Gates, junto com o colega Paul Allen, desenvolve o sistema operacional do Altair. Um ano depois os dois fundam a Microsoft, hoje a maior companhia de software do mundo. Computador Pessoal Em 1976 é a vez do Apple I, o primeiro computador pessoal, criado numa garagem pelos americanos Steve Jobs e Steve Wozniac e que revoluciona o mercado. A resposta da IBM vem cinco anos depois, quando lança seu PC (personal computer) e contrata a Microsoft para desenvolver o sistema operacional, o MS-DOS. Sua arquitetura aberta ou seja, um sistema que podia ser licenciado por outros fabricantes determina um padrão para o mercado. Em 1983 a IBM lança o PC XT, baseado no microprocessador 8088 e com disco rígido. A arquitetura é copiada em todo o mundo e os micros tipo PC passam a ser conhecidos pelo modelo do microprocessador que utilizam 286, 386SX, 386DX, 486SX, 486DX e que são cada vez mais potentes. A Intel interrompe essa série, em 1993, ao lançar o Pentium. Macintosh Em 1984 a Apple apresenta sua resposta ao PC, o Macintosh, revolucionário na utilização do ícone símbolo gráfico que indica um comando e do mouse, que substitui muitas das funções do teclado. Esses recursos facilitam o uso dos micros por quem não domina a linguagem tradicional da informática. O sistema operacional equivalente da Microsoft para PC, o Windows, chega ao mercado um ano depois. Componentes de um Computador Um computador é constituído de componentes físicos ( hardware ) e componentes lógicos ( softwares ). Hardware - Periféricos, Processadores e Memória.

4 Periféricos de Entrada : Teclado, Scanner, Leitora Ótica, Leitora de Cartões Magnéticos, Unidade de Fitas, Mouse, Cd-Rom, Caneta Ótica ( através de códigos de barras ). Periféricos de Saída : Monitor de Vídeo, Impressora, Unidade de Fitas, etc... Periféricos de Entrada-Saída : Unidades de Discos Magnéticos, Unidades de Discos Óticos. Periféricos de Comunicação : Modem, Roteadores. Unidade Central de Processamento É considera o cérebro do computador. A CPU tem como funções : Executar Instruções, Controlar Operações, Comunicar com subsistemas I/O. Devido sua complexidade, a CPU é normalmente dividida para fins de estudo e projeto em : Unidade de Controle Que é responsável pela busca de instruções da memória principal e determinação de seus tipos.é responsável pelas atividades dentro da máquina. ULA ( Unidade de Lógica e Aritmética ) Que faz operações de soma, subtração, multiplicação, divisão, operações de complemento e outras operações lógicas. Barramento É um caminho comum elétrico entre múltiplos dispositivos. Um exemplo comum é Barramento de sistemas presentes em todos os computadores, que consiste em 50 à 100 fios de cobres paralelos gravados na Placa-Mãe, com conectores espaçados em intervalos regulares para inserir Placas de Memória e também possuem funções especiais, tais como, interligar um microprocessador a um ou mais co-processador ou memórias locais. Registradores Que são memórias pequenas de alta velocidade, usada para armazenar resultados temporários e certas informações de controle. Cada registrador tem sua função. Os registradores mais importantes são : Contador de Programas - PC - aponta para a próxima operação a ser executada ; Registrador de Instruções - IR - contém a instrução que está sendo executada ; Acumulador - AC - armazena o resultado das operações aritméticas e lógicas. Memória Dispositivo capaz de reter, armazenar e recuperar informações sobre as quais seram efetuados os cálculos, resultados parciais produzidos pela ULA, ou instruções

5 detalhadas para manipular estas informações. Memória Principal : é usada para manter informações por espaços pequenos de tempo ; capacidade de armazenamento limitado ; funciona como uma área de trabalho ; é um dispositivo de natureza eletrônica digital, e portanto formada por um conjunto de chips. Chip é uma pequena pastilha de silício na qual está montado um circuito eletrônico digital. Relés É um dispositivo digital ; fios feitos de metal, tem como conjunto de respostas 2 elementos ; é um dispositivo binário ; conjunto de resposta {1,0 }, denominado dígito binário. Bit É a menor unidade de informação no computador. Representa dois estados : { 0, 1 }. Byte É um grupo de bits endereçavel na memória, capaz de armazenar configurações possíveis de letras, números e caracteres especiais. Unidades de Medidas Unidade Representação Tamanho KiloByte KB 1024 Bytes MegaByte MB 1024 Kilobytes GigaByte GB 1024 MegaByte TetraByte TB 1024 Gigabytes Tipos de Memória Memória Principal Memória RAM ( Memória de Acesso Aleatório ) É uma memória volátil, e esta tem o propósito de guardar programas e dados. Mas não é local apropriado para armazenar informações de forma permanente, ela só é ativa quando o computador está ligado. Fisicamente ela consiste em alguns chips em uma pequena placa de circuitos.

6 Memórias ROM ( Memória somente de Leitura ) É uma memória não volátil, e esta já vem gravada de fábrica com alguns programas básicos. Nessa não se pode mexer, apenas consultar. É a sua herança genética. Memórias Secundárias São utilizadas para armazenar grande conjunto de dados, que a memória principal não suporta. Exemplos: Fitas Magnéticas, Discos Magnéticos, Discos Flexíveis e Discos Ópticos. Memória Virtual Paginação Movimento de páginas de tamanho constante entre a memória principal e memória auxiliar. Segmentação A partição da memória é feita em blocos lógicos de tamanhos variados. Memória Cache Objetiva minimizar o tempo do ciclo da via dos dados; Está localizada entre a CPU e a Memória Principal; As células do cache é do mesmo tamanho das células da Memória Principal; Sua função é incluir e retirar dados mediante sua utilização. O tamanho da memória é indicado pela capacidade do computador. Software: Compiladores e Sistema Operacional. Compiladores São programas, geralmente armazenado em disco, que funciona como tradutor de linguagem, transformando a linguagem de alto nível em baixo nível, facilitando com isso uma melhor compreensão humana. Sistema Operacional Conjunto de programas básicos, responsável pelo controle e supervisão de todas as operações internas de um computador e seu interfaceamento com os periféricos. Existem diversos sistemas Operacionais, o Usuário utiliza aquele que melhor se adaptar

7 às suas necessidades especificas a configuração do Sistema e à Linguagem de Programação. Classificação Sistema Tipo Lote ( Batch ) Um processo de cada vez. Input Processamento Output Sistema de Tempo Compartilhado (Time Sharing) Vários processos diferentes. CPU Usuário Usuário Sistema de Tempo Real ( Real Time ) O sistema deve responder num intervalo de tempo pré-fixado. Componentes de um Sistema Operacional Gerenciamento de Memória ; Gerenciamento do Processador ; Gerenciamento de Periféricos ; Gerenciamento de Informações ; Diretórios e direitos de acesso ; Funções do Sistema Operacional Organização de tarefas ; Interpretação de uma linguagem ; Controle de erros ; Multi-acesso ; Escalonamento de tarefas ; Proteção ; Controle de E/S ; Controle de Interrupção ;