Conceitos sobre Computadores Adriano Mauro Cansian André Proto UNESP - São José do Rio Preto http://adriano.acmesecurity.org/lc
Neste tópico veremos: Componentes físicos dos computadores O hardware: : as principais partes que formam os computadores atuais. Ênfase em microcomputadores. Processador, Memória, disco, periféricos. Componentes lógicos dos computadores Como os computadores são organizados. As unidade lógicas que formam os computadores atuais. Adriano Mauro Cansian 2
Computador Definição: Máquina composta de um conjunto de partes eletrônicas e eletromecânicas, com capacidade de coletar, armazenar, manipular dados, e fornecer informações, tudo isso de forma automática. Hardware Tudo aquilo que o compõe fisicamente Adriano Mauro Cansian 3
Processamento de Dados E P S Adriano Mauro Cansian 4
Uma breve classificação dos computadores MAINFRAME COMPUTADORES EM REDE, SERVIDORES E CLIENTES WORKSTATION PC NOTEBOOK PALMTOP Conhecidos dos anos setenta, eram computadores de grandes empresas, realizando grandes tarefas e ocupando espaços formidáveis, como salas inteiras. Em desuso. São computadores capazes de servir diversas máquinas ao mesmo tempo. Possibilitaram empresas difundirem a utilização do computador entre seus funcionários e setores. São muito utilizados por pessoas ou empresas que necessitam de um computador veloz e capaz de realizar muito trabalho ao mesmo tempo. Essa é sua principal característica. O Computador Pessoal é o responsável pelo sucesso da informática entre as pessoas e empresas atualmente. Cada vez mais barato e acessível, realiza as principais tarefas rotineiras e as mais avançadas. É o objeto de nosso estudo. São computadores portáteis, cabem em uma pasta e são importantes para o trabalho de campo de um serviço ou a movimentação dos seus dados, pois podemos levá-lo a qualquer lugar. Como o próprio nome diz, cabem na palma da mão e realizam quase todas as tarefas de um PC. Adriano Mauro Cansian 5
Componentes físicos dos computadores Neste ponto daremos ênfase aos microcomputadores pessoais, como exemplo.
Principais Componentes físicos dos Gabinete Fonte Discos micro-computadores computadores (1) Placa mãe Processador Interfaces (placas) Memória ói Adriano Mauro Cansian 7
Principais Componentes físicos dos Periféricos Teclado Mouse Monitor micro-computadores computadores (2) Impressora Scanner Câmera Gravador CD / DVD Adriano Mauro Cansian 8
Gabinete Algumas vezes chamada erroneamente de CPU. Contêm a fonte, placa mãe, dispositivos de armazenamento (hard disk, disquetes, e outros), placas de expansão, memória, etc... Existem vários modelos de formato e tamanhos variados. Exigem compatibilidade com o tipo de fonte e, em alguns casos, com a placa mãe. Adriano Mauro Cansian 9
Fonte Fonte de energia Fornece energia elétrica para a placa mãe e para os periféricos. Transforma corrente alterada de 110V ou 220V para corrente contínua nua +5V, -5V e +12V -12V, utilizada pela placa-mãe e pelos periféricos. ricos. Pode ser AT ou ATX. Adriano Mauro Cansian 10
Discos (1) Usados para armazenamento permanente. Podem armazenar grandes volumes de dados. d Considerados dispositivos periféricos de entrada e saída. É onde o computador grava ( salva ) informações que precisam ser armazenadas de forma não volátil. É análogo a um arquivo,, onde se colocam pastas. Discos também são considerados dispositivos periféricos (veremos mais adiante). Adriano Mauro Cansian 11
Discos (2) Magnéticos, óticos (CDs, DVDs) ou magneto-óticos óticos. Atualmente são medidos em Gigabytes (GB) nos microcomputadores, e Terabytes (TB) nos sistemas de grande porte. 1 byte = unidade fundamental de informação 1 TB = 1000 GB 1GB= 1000 MB 1 MB = 1000 KB ão (discutido mais adiante.) Valores típicos atuais de hard disks: : 40 GB, 80 GB, 140 GB. 1 CD ROM = 620 a 700 MB. 1 DVD = 4 a 5 GB = Equivale a cerca de 7 CD-ROMs Adriano Mauro Cansian 12
Placa mãe (motherboard motherboard) ) (1) A placa mãe, ou motherboard, é possivelmente a parte mais importante do micro-computador. Gerencia toda a transação de dados entre a CPU, a memória e os periféricos. Define a arquitetura do computador. Adriano Mauro Cansian 13
Placa mãe (motherboard motherboard) ) (2) Componentes da Placa Mãe: CPU; Memória Onde ficam as informações temporárias. Barramentos Os componentes internos usam para se comunicar. Slots Onde se conectam outras placas ou interfaces. Conexões de entrada e saída. Onde se ligam componentes periféricos externos (impressoras, discos, scanner,, câmera, rede, dentre outros). Adriano Mauro Cansian 14
Placa mãe (motherboard motherboard) ) (3) CPU Chamado também de processador ou microprocessador. Éo cérebro do computador. Veremos com mais detalhes a seguir. Adriano Mauro Cansian 15
Memórias Memórias Intimamente ligadas ao processador, Chipset e placa mãe. Existem vários tipos de memória, variando a capacidade de armazenamento, velocidade e preço. Adriano Mauro Cansian 16
Memória (1) Chamada de Memória RAM. RAM = Random Access Memory Memória de Acesso Aleatório Onde as informações ficam temporariamente. e e. Quando o computador é desligado, os dados da memória RAM desaparecem. É o local londe o computador/processador d coloca as informações enquanto está trabalhando nelas. Não faz armazenamento permanente. Isso é feito pelos discos magnéticos ou óticos (disquetes, hard disks, DVDs). São totalmente t t eletrônicas, portanto t são mais caras que discos. Adriano Mauro Cansian 17
Memória (2) Quando o computador é ligado, ele faz um processo chamado de boot. O boot consiste em carregar o sistema operacional do disco para a memória RAM. O sistema operacional é um tipo especial de software que controla o computador (será discutido mais adiante). Quando um software é carregado, ele é armazenado (temporariamente) na memória RAM. Adriano Mauro Cansian 18
Memória (2) Os softwares e os dados ficam na memória RAM enquanto estão sendo utilizados. É equivalente a uma mesa de trabalho, onde os dados são colocados enquanto o computador está trabalhando neles. Atualmente é medida em megabytes (MB) ou Gigabytes (GB). Valore típicos 128 MB, 512 MB, 1 GB. Comparando com discos, CD e DVD 1 HD típico = 80 GB Adriano Mauro Cansian 19
Memória X discos Comparação de custo de armazenamento: Memória RAM 1 GB = Aprox. US$ 60,00 Hard addisk adds disk ds 80 GB = Aprox. US$ 80,00 1 GB = Aprox. US$ 1,00 / GB Mídia í de CD-ROM 620 MB = Aprox. US$ 0,50 (US$ 0,80 / GB) MídiadeDVD de 4 Gb = 4.000 Mb = Aprox. US$ 3,00 (US$ 0,75 / GB) Adriano Mauro Cansian 20
Barramento Slots (onde se conectam outras placas); Conexões de entrada e saída. A velocidade do barramento é uma característica da placa-mãe. Émuito importante para a comunicação entre o processador e a memória, e outras interfaces e dispositivos. Vl Velocidade idd típicas: í 66MHz, 75 MHz, 100MH MHz, 133 MHZ, Adriano Mauro Cansian 21
Microprocessador (1) Microprocessador É o cérebro do computador CPU inteira i dentro de um único chip. Divididos em dois tipos básicos: CISC - Complex Instruction Set Computer RISC - Reduced Instruction Set Computer Adriano Mauro Cansian 22
Arquitetura CISC CISC (Complex Instruction Set Computer) O processador contém um grande número de instruções. Dessa forma, o microcódigo deve utilizar suas próprias instruções. Dissipam mais calor que o RISC. São predominantes nos computadores pessoais. Adriano Mauro Cansian 23
Arquitetura RISC RISC (Reduced Instruction Set Computer) O processador contém um número pequeno de instruções mais simples. Dessa forma, o próprio software em execução faz o trabalho pesado. Acontece que o aumento de performance do chip compensa em muito esse trabalho extra do programa. Atinge maiores freqüências que os CISC. São predominantes nos computadores de maior porte e nos microcomputadores da Apple (Macintosh). Adriano Mauro Cansian 24
Microprocessador (2) É o cérebro do computador. O termo microprocessador não é o mesmo que CPU. Mas, para os microcomputadores porém, pode-se dizer que o microprocessador é a sua CPU. Antes da existência dos microcomputadores, as CPUs dos computadores eram formadas por um grande número de chips, distribuídos ib ao longo de uma ou diversas placas. Adriano Mauro Cansian 25
Microprocessador (3) Principais fabricantes: Intel Pentium IV, Dual Core, Core 2 Duo AMD AMD K6, Athlon XP (K7), Athlon64, Phenom Cyrix 6x86MX e o Cyrix M-II Adriano Mauro Cansian 26
Microprocessadores Intel (1) Intel: Criou o primeiro processador. 8088 (Linha PC-XT) até o atual Pentium IV passando pelos 80286, 80386 e 80486, apresentam sempre uma evolução exponencial em relação ao seu antecessor, medido atualmente em milhões de transistores e em mícrons de espessura de trilha. Veja a seguir os dados abaixo a respeito dos chips Intel. Adriano Mauro Cansian 27
Microprocessadores Intel (2) Processador Ano de Lançamento Transistores 8088 1978 29 mil 286 1982 134 mil 386DX 1985 275 mil 486DX 1989 1,2 milhões Pentium 1993 3,3 milhões Pentium Pro 1995 5,5 milhões Pentium MMX 1996 45milhões 4,5 Pentium II 1997 7,5 milhões Pentium III 1999 21 milhões Pentium IV 2000 42 milhões Adriano Mauro Cansian 28
Microprocessadores AMD (1) O Athlon foi desenvolvido entre 1997 e 1999, época em que reinavam os processadores AMD K6 e K6-2, o Pentium MMX, Pentium II e Pentium III da Intel, e outros com menor participação no mercado, como o Cyrix 6x86MX e o Cyrix M-II. Adriano Mauro Cansian 29
Microprocessadores AMD (2) Athlon: chamado inicialmente de K7. No seu lançamento, em meados de 1999, foi adotado o nome definitivo: Athlon. Entretanto muitos ainda continuaram chamando este processador de K7. Até atualmente as placas de CPU para Athlon usam nomes como K7xxx. http://www.laercio.com.br/site2/artigos/hardware/hard-061/hard com 061/hard-061.htm 061.htm Adriano Mauro Cansian 30
Evolução dos principais processadores (década de 50): 5 centímetros Intel 4004 (1971) - 15.00 mícron 8088 (1979) - 3.00 mícron 486-1.00 mícron Pentium 60 MHz - 0.80 mícron Pentium 100 MHz - 0.60 mícron Pentium 166 MHz - 0.40 mícron Pentium 166 MMX - 0.35 mícron Pentium III 350-0.25 mícron Celeron 366 (soquete) - 0.22 mícron Pentium III Coppermine - 0.18 mícron Pentium 4-0.18 mícron Athlon Thunderbird - 0.18 mícron Cyrix III - 0.15 mícron Pentium III Tualatin - 013mícron 0.13 Athlon Thoroughbred - 0.13 mícron Até 2005 (segundo a Intel) - 0.07 mícron Até 2010 (segundo a Intel) - 0.03 mícron Um mícron equivale a 1 milésimo de milímetro, ou a 1 milionésimo de metro. Adriano Mauro Cansian 31
Processador e performance Como já dissemos, o microprocessador é o principal componente de um computador. Porém, é importante entender que o desempenho de um computador não é determinado apenas pelo processador, e sim pelo trabalho conjunto de todos os componentes: placa mãe, memória RAM, HD, Placa de Vídeo, dentre outras características. Caso apenas um desses componentes ofereça uma performance muito baixa, o desempenho do computador ficará seriamente prejudicado. Um mero Pentium III com bastante memória RAM, um HD Rápido e uma boa placa de vídeo pode facilmente bater em performance um Pentium IV com um conjunto fraco. http://www.guiadohardware.net/tutoriais/processadores/proc.php php Adriano Mauro Cansian 32
Clock (1) Como você sabe, clock em inglês significa "relógio". " Um relógio funciona de maneira precisa, marcando o tempo. Num computador, o circuito gerador de clock, um pequeno cristal de quartzo que fica na placa mãe, tem exatamente a mesma função: marcar o tempo. Adriano Mauro Cansian 33
Clock (2) Para que o computador funcione, tudo tem que funcionar de maneira sincronizada, i como uma orquestra. Cada vez que é gerado um pulso de clock, todos os dispositivos realizam uma operação, param e continuam o que estiverem fazendo no próximo ciclo. Como num cruzamento, onde os carros trafegam hora num sentido, hora no outro, orientados pelo farol. Adriano Mauro Cansian 34
Clock (3) O clock estabelece o sincronismo para a comunicação entre os elementos do hardware (memória, processador, periféricos). Quanto maior for o clock,, mais operações poderão ser executada no mesmo tempo. Convém salientar que por questão econômicas e técnicas (interferências) as placas periféricas geralmente possuem freqüências menores do que a do processador. Adriano Mauro Cansian 35
Clock (4) Velocidade de Clock: É a velocidade pela à qual um microprocessador executa instruções. Quanto mais rápido o clock, mais instruções uma CPU pode executar por segundo. A velocidade de clock é expressada em megahertz (MHz), 1 MHz sendo igual a 1 milhão de ciclos por segundo, ou nos processadores mais recentes, em GHz = 1.000 MHz. A evolução no processo de fabricação do chip com a diminuição de sua potência permite, que o clock cresça cada dia mais. A limitação é o aquecimento do processador que causa erros nas operações. Adriano Mauro Cansian 36
Clock (5) O processador não possui um gerador de clock, e por isso trabalha usando o sinal recebido da placa mãe. Num Pentium MMX de 200 MHz, por exemplo, emplo a placa mãe funciona a 66 MHz, e o multiplicador é 3x, o que significa que para cada ciclo da placa mãe, o processador gerará 3 ciclos. Adriano Mauro Cansian 37
Periféricos e Componentes Adriano Mauro Cansian 38
Placas e periféricos Placas de expansão Placa de som, de vídeo, de rede. Periféricos i Telados, monitor, mouses, monitores, joysticks, câmeras, dentre outros. Adriano Mauro Cansian 39
Periféricos Chamamos de Periféricos, Interfaces e Acessórios a todo equipamento utilizado pelo computador para intercambiar dados ou se comunicar com seu usuário ou com outros computadores. O monitor, teclado, modem, fax, impressora, mouse, dentre outros, são periféricos do computador. Quando uma mensagem é exibida na tela de seu monitor, por exemplo, o computador está se comunicando com o usuário. Por outro lado, quando algo é digitado no teclado, o usuário está se comunicando com ele. Adriano Mauro Cansian 40
Periféricos de entrada e saída Esses Periféricos são classificados também de acordo com sua finalidade: se servem para entrar dados ou enviar dados para o usuário ou para o computador. Chamamos esses periféricos de dispositivos de entrada e dispositivos de saída de dados, conforme esta disposição. Aos periféricos usados para transmitirmos informações ao computador chamamos de Dispositivos de entrada de dados. Aos periféricos usados para o computador se comunicar conosco enviando dados chamamos de Dispositivos de saída de dados. Aos dispositivos periféricos que servem tanto para entrada quanto para saída de dados chamamos de Dispositivos de entrada e saída de dados. Adriano Mauro Cansian 41
Alguns periféricos DISPOSITIVO: TIPO DE COMUNICAÇÃO DE DADOS : modem / fax entrada e saída de dados monitor ou vídeo saída de dados impressora saída de dados teclado entrada de dados scanner entrada de dados mouse, trackball, mousetouch entrada de dados microfone para multimídia entrada de dados Adriano Mauro Cansian 42
Monitor e placa de vídeo (1) O Monitor é o principal meio de exibição de dados. d É um dispositivo de SAÍDA de dados. Mais comuns: tubos de emissão de raios catódicos: feixes de elétrons que são disparados até a tela revestida de fósforo. Mais modernos: telas de cristal líquido (LCD). Os monitores dependem da placa ou interface de vídeo, a qual se comunica com o processador e com a placa mãe, por intermédio do barramento. Adriano Mauro Cansian 43
Monitor e placa de vídeo (2) O número de cores disponível para exibição em um monitor depende de sua Placa (interface) de Vídeo, e da quantidade de memória desta placa. Existem monitores que exibem desde d 256 até 16 milhões de cores. A resolução gráfica, ou o número de Pixels que aparecem no monitor também depende do tipo do monitor e da placa de vídeo. Um Pixel (Picture Element) é a menor unidade de cor ou ponto de luz que o monitor pode projetar. Adriano Mauro Cansian 44
Monitor e placa de vídeo (3) Dependendo da Placa de Vídeo, o monitor pode ser configurado para reduzir a proximidade dos pontos de emissão de luz (pixels), resultando numa maior resolução de tela. O Sistema Operacional pode alterar a resolução e aumentar de 640 x 480 pixels, 800 x 600 e 1024 x 768, ou 1024 X 2048 por tela. As Placas de Vídeo com alta resolução e boa capacidade de memória são imprescindíveis para usar programas que lidem com muitas cores ou desenhos, e jogos que necessitem exibir muitas telas em tempo muito rápido. Adriano Mauro Cansian 45
Teclado O Teclado é o principal dispositivo de trabalho com o computador, e é com ele que digitamos os comandos e interagimos com a ENTRADA DE DADOS. Também existem teclas dedicadas a comandos e operações especiais. Um teclado pode ter de 102 a 114 teclas, sendo divididas da seguinte forma: a maior parte delas para os caracteres (a-z, 0-9 e acentos e caracteres especiais.), outra parte para comandos e funções, e outra parte para digitação numérica. Adriano Mauro Cansian 46
Outros componentes: CMOS CMOS O chip denominado d CMOS é a memória ó eletrônica e permanente da placa mãe. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) É composto por um relógio lói eletrônico ltôi e memória ói 64 bytes de memória RAM. É nesta memória que estão armazenadas as informações relativas à configuração do hardware do micro. http://en.wikipedia.org/wiki/cmos http://en.wikipedia.org/wiki/nonvolatile p _ BIOS _ memory Adriano Mauro Cansian 47
Outros componentes: BIOS (Basic Input - Output System) ) O BIOS (Basic Input - Output System) é um pequeno programa armazenado em um chip de memória ROM (CMOS) da placa de CPU. Responsável por acordar o computador: contar e verificar a memória RAM, iniciar dispositivos e dar início ao processo de boot. Carrega o sistema operacional a partir do disco. Boot é a operação de passagem do sistema operacional do disco onde se encontra para a memória do computador. http://en.wikipedia.org/wiki/bios Adriano Mauro Cansian 48
Outros componentes: Chipset Denomina-se chipset os circuitos de apoio ao computador, que gerenciam praticamente todo o funcionamento da placa-mãe (controle de memória ói cache, DRAM, controle do buffer de dados, interface com a CPU, dentre outros). É responsável pelas informações necessárias ao reconhecimento de hardware (armazenadas na sua memória ROM). Diferentes motherboards podem ter chipsets diferentes. Adriano Mauro Cansian 49
Arquitetura lógica de um Computador
CPU UCP - Unidade Central de Processamento CPU - Central Process Unit Adriano Mauro Cansian 51
CPU (ou UCP) e comunicação Adriano Mauro Cansian 52
Unidades Periféricas UCP periférico de ENTRADA periférico de ARMAZENAMENTO periférico de SAIDA Adriano Mauro Cansian 53
Entrada e saída Entrada e Saída Operações de entrada: permitem ao computador acessar informações externas. Operações de saída: permitem a saída de informações para o meio externo e possibilitam sua visualização, armazenamento ou utilização por outro equipamento. Adriano Mauro Cansian 54
Arquitetura da UCP (1) UCP Unidade Central de Processamento Ou CPU - Central Process Unit Componente vital do sistema de computação. Responsável pela realização das operações de processamento (cálculos matemáticos, cálculos lógicos, dentre outros) e de controle, durante a execução de um programa. Formada pela ULA - Unidade Lógica e Aritmética tica ea UC - Unidade de Controle. Atualmente englobadas num mesmo microprocessador. Adriano Mauro Cansian 55
Arquitetura da UCP (2) Componentes da CPU ULA - Unidade Aritmética e Lógica Responsável por realizar as operações matemáticas e lógicas com os dd dados UC - Unidade de Controle Dispositivo mais complexo da CPU. Busca de instruções na memória principal. Controla a ação da ULA Realiza a movimentação de dados e instruções de e para a CPU Adriano Mauro Cansian 56
Unidades de memória (1) Memória RAM (Random d Access Memory) ) Já discutida anteriormente. Memória principal do computador. Armazena instruções que estão sendo executadas e os dados necessários a sua execução, no momento. Totalmente eletrônica. ôi NÃO CONFUNDIR COM ARMAZENAMENTO EM DISCO (armazenamento magnético)!! É uma memória de leitura e escrita (read / write) ) de rápido acesso, de acesso aleatório e volátil (em caso de falta de energia elétrica ou desligamento do computador há perda de informações). Adriano Mauro Cansian 57
Unidades de memória (2) CACHE Tipo de Memória RAM. Mais rápido e mais caro. Serve para acelerar o processamento. Armazena as instruções e os dados mais requisitados. CMOS ROM (Read Only Memory) Já discutida anteriormente. Guarda informações para iniciar o computador. Memória de leitura e não volátil com pequena capacidade de armazenamento. Geralmente, depois de gravada a ROM não pode ser mais gravada pelo usuário. Adriano Mauro Cansian 58
Sinopse Até aqui vimos o seguinte: Componentes físicos dos computadores O hardware: : as principais partes que formam os computadores atuais. Ênfase em microcomputadores Processador, Memória, disco, periféricos. ricos. Componentes lógicos dos computadores Como os computadores são organizados. As unidade lógicas que formam os computadores atuais. Nossos próximos passos: Aprenderemos sobre o sistema operacional e os softwares em geral. Adriano Mauro Cansian 59
Conceitos sobre Computadores André Proto Adriano Mauro Cansian UNESP - São José do Rio Preto http://adriano.acmesecurity.org/lc (Linguagem Computacional)