INTRODUÇÃO AO HARDWARE Paulo Chagas Júnior paulo.robertojr100@gmail.com
AGENDA CONCEITO DE INFORMÁTICA INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO SISTEMA COMPUTACIONAL HARDWARE HISTÓRICO COMPONENTES DE HARDWARE TIPOS DE COMPUTADORES CONSIDERAÇÕES FINAIS 2
CONCEITO DE INFORMÁTICA O que é informática? 3
CONCEITO DE INFORMÁTICA O que é informática? INFORMAÇÃO AUTOMÁTICA Armazenamento Transmissão Processamento 4
INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO O que é computação? 5
INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO O que é computação? Latim Computare (contar, calcular) Dados de Entrada (input) Processamento (Algoritmo) Resultados (output) 6
INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Computador 7
INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Computador É uma máquina constituída por uma série de componentes e circuitos eletrônicos Máquina programável, capaz de realizar uma grande variedade de tarefas Recebe instruções e processa informações 8
SISTEMA COMPUTACIONAL Definição Conjunto de dispositivos eletrônicos capazes de processar informações utilizando algum programa Realização de algum tipo de operação aritmética/lógica envolvendo dados 9
SISTEMA COMPUTACIONAL HARDWARE: parte física do sistema (sistema central e periféricos) SOFTWARE: parte lógica do sistema (programas e aplicativos) PEOPLEWARE: pessoas que trabalham com o computador (programadores, analistas, usuários) 10
SISTEMA COMPUTACIONAL Pessoa Definir tarefas Fornecer dados de entrada Computador Executar as operações Gerar resultados 11
SISTEMA COMPUTACIONAL Hardware Esquema básico Unidade de Entrada Processamento e Controle Unidade de Saída Armazenamento secundário 12
HARDWARE Sistema Central Unidade Central de Processamento (Central Processing Unit - CPU) Memória Principal Periféricos Entrada (teclado, mouse, scanner, disco) Saída (monitor, impressora, disco) 13
HARDWARE Arquitetura de Von Neumann Unidade Central de Processamento (CPU) Dispositivos de entrada Unidade de Controle Unidade lógica e aritmética Dispositivos de saída Memória 14
HISTÓRICO Técnicas de cálculo Empilhamento de pedras Ábaco Bastões de Napier Régua de cálculo 15
Histórico Termo computador 1613 Computador (pessoa) O termo é usado pela primeira vez para descrever uma pessoa que faz cálculos ou computações 1944 Computador (sentindo moderno) Jornal inglês London Times usou o termo para descrever equipamentos inteligentes que no futuro poderiam vir a substituir o esforço humano 16
HISTÓRICO 1822 Charles Babbage Cálculo de tabelas de funções matemáticas sem a intervenção de um operador humano Considerado o Pai do computador Maquina Diferencial de Babbage composta por discos giratórios e operada por manivela Computer History Museum, Mountain View, CA 17
Histórico Computer History Museum, Mountain View, CA 18
HISTÓRICO 1833 Charles Babbage Máquina Analítica Propósito de ser um modelo mais geral Podia ser programada através de cartões perfurados Calcula várias funções diferentes Devido à tecnologia pouco avançada, a máquina não foi concluída antes da morte de Babbage em 1871 19
HISTÓRICO 1890 Herman Hollerith Encarregado pela Agência Estatística dos EUA de desenvolver uma técnica para acelerar o processamento dos dados do censo Construiu a Perfuradora de cartões Os dados eram perfurados em cartões que podiam ser classificados por meio de pinos que passavam pelos furos 20
HISTÓRICO Décadas de 1930 e 1940 Anos Efervescentes Contexto de Guerra (Corrida tecnológica) Os governos incentivaram o desenvolvimento de equipamentos que pudessem calcular trajetórias precisas, construir mísseis, e etc... 21
HISTÓRICO Konrad Zuse Z1, Z2, Z3, Z4 (todos do tipo dispositivo eletromecânico) Z3 primeira calculadora universal controlada por programa Utilizado para projetar aviões e mísseis 2600 relés Memória: 64 números de 22 bits 22
HISTÓRICO 1943 Tommy Flowers Colossus Desenvolvida pelos britânicos Decifrar códigos secretos usados pelo exército alemão na Segunda Guerra Mundial Possuía dimensões gigantescas: 1.500 válvulas e era capaz de processar cerca de 5.000 caracteres por segundo Contribuição de Alan Turing 23
HISTÓRICO 1944 Howard Aiken O sonho de Babbage torna-se realidade Harvard Mark 1 Medidas: 16,6 m x 2,6 m Peso: 5t de várias toneladas de gelo para refrigeração Utilizava relés e outros dispositivos eletromecânicos Foi logo substituído com a chegada dos computadores eletrônicos 24
HISTÓRICO 1946 ENIAC (Electronic Integrator and Calculator) Primeiro computador eletrônico Ocupava uma área de 150m2 e pesava 30 toneladas Possuía: 17.468 válvulas 70.000 resistências 10.000 capacitores 1.500 relés 6.000 comutadores manuais 25
HISTÓRICO 1946 ENIAC Programação feita através de fios e pinos (como painel telefônico) Executava 5000 adições/subtrações ou 300 multiplicações por segundo Limitação estava na capacidade de armazenamento de dados 26
HISTÓRICO 1946 John von Neumann (consultor do projeto ENIAC) Criou o conceito de programa armazenado Criou o conceito de operações com número binário Desenvolveu a lógica dos circuitos 27
HISTÓRICO Arquitetura de Von Neumann Unidade Central de Processamento (CPU) Dispositivos de entrada Unidade de Controle Unidade lógica e aritmética Dispositivos de saída Memória 28
HISTÓRICO 1948 EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) Desenvolvido na Universidade de Cambridge Primeira máquina baseada na proposta de Von Neumann 29
HISTÓRICO 1950 UNIVAC I Maucly, Eckert (construtores do ENIAC) Lançado em escala comercial Usava diodos de cristal ao invés de válvulas a vácuo Computer History Museum, Mountain View, CA 30
HISTÓRICO 1953 IBM IBM 701 Usado na guerra da Coreia Primeiro computador de grande porte da IBM lançado em escala comercial 31
HISTÓRICO 1955 IBM IBM 704 Ainda utilizava válvulas Para ele foi criada a primeira linguagem de programação: o FORTRAN 32
HISTÓRICO 1961 IBM Família IBM/360 Transistorizados circuito integrado chip Objetivo era padronizar o equipamento da empresa Mais poderosos e mais baratos Aceitavam uma grande variedade de periféricos foram vendidos milhares de unidades no mundo todo dando à IBM a hegemonia absoluta no ramo 33
HISTÓRICO - EVOLUÇÃO Apple II - 1980 34
HISTÓRICO - EVOLUÇÃO 35
HISTÓRICO As Eras da Informática 1ª Geração (1951-1958) Circuitos Eletromecânicos e Válvulas 2ª Geração (1959-1963) Transistor 3ª Geração (1964-1979) Circuito Integrado 4ª Geração (1980-presente) computadores pessoais, miniaturização, microprocessador 5ª Geração (atualmente) computação ubíqua (softwares embarcados) 36
HISTÓRICO Tendências Lei de Moore: o poder de processamento dos computadores dobraria a cada 18 meses Os grandes computadores caminham para o processamento paralelo O tamanho do grão de processamento será cada vez menor e os processos cada vez mais acoplados 37
COMPONENTES DE HARDWARE Placa mãe Também denominada de mainboard ou motherboard Placa de circuito impresso, que serve como base para instalação dos demais componentes de um computador 38
COMPONENTES DE HARDWARE Processador (CPU) Circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador Principal função: busca e execução de instruções existentes na memória 39
COMPONENTES DE HARDWARE Memórias Armazenar os dados que serão processados e as informações já processadas Manter um dado em determinado local e ter a capacidade de recuperá-lo quando solicitado Memória Volátil/Não Volátil Memória Primária/Secundária 40
COMPONENTES DE HARDWARE Memórias Volátil São as que requerem energia para manter a informação armazenada Memória não Volátil São aquelas que guardam todas as informações mesmo quando não estiverem a receber alimentação. Como exemplos, citam-se as memórias conhecidas por ROM e FLASH, bem como os dispositivos de armazenamento em massa, disco rígido, CDs e disquetes 41
COMPONENTES DE HARDWARE Memória Principal Chamadas de memória real São memórias que o processador pode endereçar diretamente Função principal: conter a informação necessária para o processador num determinado momento Por exemplo: os programas em execução Nesta categoria insere-se a memória RAM (volátil), memória ROM (não volátil) 42
COMPONENTES DE HARDWARE Memória Principal Composta por dois tipos de circuitos RAM (Random Access Memory), que necessita de energia elétrica para manter as informações armazenadas ROM (Read Only Memory), é tipicamente menor que a RAM, seu conteúdo é gravado pelo fabricante do computador e não depende de energia para manter seu conteúdo Memória somente para leitura, só pode ser lida pela CPU e, por este motivo, é usada para fins específicos e em pequenas quantidades em relação a RAM 43
COMPONENTES DE HARDWARE Memória Cache Uma das operações mais demoradas que um computador precisa realiza é a transferência de dados entre a memória e o processador Esse problema ocorre, porque a CPU é muito mais rápida que a RAM Uma solução para esse problema é a utilização da memória cache. A cache é parecida com a RAM, mas extremamente rápida e usada de forma diferente A finalidade para utilização da memória cache é melhorar o desempenho do processador 44
COMPONENTES DE HARDWARE Memória Secundária Não podem ser endereçadas diretamente A informação precisa ser carregada em memória primária antes de poder ser tratada pelo processador Não são estritamente necessárias para a operação do computador. São geralmente não-voláteis Ex: os discos rígidos, CDs, DVDs e disquetes 45
COMPONENTES DE HARDWARE Memória Flash É o tipo mais moderno A utilização de dispositivos de armazenamento removíveis como os chamados pen drives, torna esse tipo de memória bastante popular Em geral através da porta USB 46
COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos Dispositivos de entrada e saída Estabelecem a comunicação do usuário com o computador Estabelecem a comunicação do computador com o meio ambiente (dispositivos externos a serem monitorados ou controlados) Realizam o armazenamento (gravação) de dados 47
COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos - Entrada Dispositivos responsáveis pelo fornecimento de dados ao sistema central Retroalimentação das informações nos sistemas Recuperar informações dos dispositivos de armazenamento 48
COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos - Entrada 49
COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos - Saída Dispositivos responsáveis pela exibição de resultados do processamento Controlar dispositivos de saída, transmitindo informação da CPU ao meio externo 50
COMPONENTES DE HARDWARE Periféricos - Saída 51
COMPONENTES DE HARDWARE Componentes auxiliares Todos os dispositivos dependem de um fornecimento estável de energia Servir como uma primeira linha de defesa contra problemas da rede elétrica 52
COMPONENTES DE HARDWARE Componentes auxiliares Estabilizador Fazer com que a energia chegue de forma mais estável no computador Estabilizar a corrente elétrica de entrada Picos de energia Queda de energia 53
COMPONENTES DE HARDWARE Componentes auxiliares Filtro de linha Remover ruídos e picos de tensão Proteção contra curto-circuito e sobrecarga de tensão 54
COMPONENTES DE HARDWARE Componentes auxiliares Nobreak Sistema de energia elétrica que entra em ação, alimentando os dispositivos a ele ligados, quando há uma interrupção no fornecimento de energia Autonomia da bateria por um período geralmente curto (10 ~ 15 min) 55
TIPOS DE COMPUTADORES Supercomputador Alto nível de capacidade de computação Foca em resolver determinado problema o mais rápido possível Utilizado principalmente para ciência e aplicações especializadas de Engenharia 56
TIPOS DE COMPUTADORES Mainframe Roda vários programas simultaneamente Permite acesso de vários usuários simultaneamente Realiza processamento em grandes quantidades de dados externos 57
TIPOS DE COMPUTADORES Computador pessoal Computador de propósitos gerais Realizam tarefas voltadas para um único usuário final Desktop Notebook Tablets 58
CONSIDERAÇÕES FINAIS Evolução rápida do hardware O que é novidade rapidamente fica obsoleto Multidisciplinaridade/Interconectividade Tendências da computação Mobile Internet das coisas 59
DÚVIDAS? 60