Noções básicas sobre sistemas de computação
Conceitos e definições Dado: Pode ser qualquer coisa! Não tem sentido nenhum se estiver sozinho; Informação: São dados processados. Um programa determina o que ele é (Processamento de dados); Sistemas: Conjunto de partes coordenadas que concorrem para a realização de um determinado objetivo.
Conceitos e definições Informática: computador gerando informações de forma automática. INFORmação automática; Processamento de Dados: Manipulação de dados de entrada para gerar uma informação de saída desejada Entrada Processamento Saída
As Gerações dos Computadores () Geração Período Características Exemplos Primeira 94-956 Válvulas ENIAC Cartões perfurados EDVAC Saída em papel UNIVAC Linguagem de máquina Segunda 956-965 Transistores IBM 794 Cartões perfurados NCR Linguagens simbólicas CDC 66 Terceira 966-97 Circuitos Integrados IBM 36 Teclados IBM 37 Monitores Cray I Linguagens Estruturadas PDP
As Gerações dos Computadores (2) Geração Período Características Exemplos Quarta 97-98 Microprocessadores IBM 38 Interface gráfica IBM-PC Mouse Cray XMP Programas armazenados em chips Macintosh Quinta 98-Hoje Surgimento da Internet Processamento paralelo Inteligência Artificial Linguagem Natural Computadores atuais e protótipos de pesquisas tecnológicas
Principais unidades funcionais do computador Memória PRINCIPAL AUXILIAR Dispositivos de ENTRADA Processador Dispositivos de SAÍDA
Principais unidades funcionais do computador Memória PRINCIPAL AUXILIAR Dispositivos de ENTRADA Processador Dispositivos de SAÍDA
Processador Principal unidade do computador (o cérebro); Executa e gerencia todas as operações do computador com o auxílio dos demais dispositivos (memória, periféricos, ); Principal unidade a determinar o poder computacional da máquina; É composto por milhões de transistores.
Processador Os processadores são compostos por: Unidade de controle (UC): Faz com que as instruções sejam processadas: Gerenciamento da memória principal; Requisições as unidades/dispositivos que devem colaborar no processo; Unidade Lógica Aritmética (ULA): Realiza as operações matemáticas (soma, subtração, divisão e multiplicação). Realiza testes lógicos baseados nas instruções de programa (Álgebra Booleana).
Processador Registradores: Armazena endereços de instruções e dados que estão sendo processados; Memória rápida para guardar informações de controle e resultados intermediários Clock: Emite pulsos elétricos que se propagam pelos barramentos da placa-mãe; Usado para cronometrar operações de processamento e ditar a velocidade de transferência de dados;
Principais unidades funcionais do computador Memória PRINCIPAL AUXILIAR Dispositivos de ENTRADA Processador Dispositivos de SAÍDA
Memórias Armazenamento de programas e dados; Local onde o processador: Busca dados a serem processados; Guarda valores intermediários; Envia resultados finais do processamento; Tipos de Memória: Principal: RAM, ROM; Cache; Secundárias: Disco Rígico (HD), discos flexíveis, CD, etc...
Memória Principal - RAM RAM (Random Access Memory) Acesso aleatório: capacidade de acesso a qualquer posição em qualquer momento; Armazena instruções que estão sendo executadas e os dados necessários a sua execução; Memória de leitura e escrita e de rápido acesso; É volátil (na falta de energia elétrica ou desligamento do computador as informações são perdidas).;
Memória Principal - ROM ROM (Read Only Memory) Memória de leitura gravada pelo fabricante; Pouca capacidade de armazenamento; Não-volátil; Exemplos: BIOS(Basic Input Output System) Armazenam informações para iniciar o computador: verificar a memória RAM, iniciar dispositivos e dar início ao processo de boot; CMOS (Complementary Metal-Oxide Semicondutor) Armazena as informações do sistema (setup);
Memória Cache É um tipo de memória RAM; Memória de acesso rápido, porém mais cara; Armazena as instruções e os dados mais requisitados pelo processador; Serve para acelerar o processamento; Pode ser: Cache primária: interna ao processador; Cache secundária: externa ao processador.
Memória Secundária Utilizada para armazenar maior volume de dados; Armazenamento definitivo de programas e dados; Baixo custo, se comparada aos demais tipos de memória; Velocidade de acesso inferior aos demais tipos de memória; Exemplos de Memória Secundária: Disco Rígido (HD Hard Disc); Disco flexível disquetes; Zip-Drive; CDs; Pendrives;
Memórias (Desempenho X Dimensão) Acesso mais rápido Registrador Cache interna Cache externa RAM HD Outros Maior Dimensão
Principais unidades funcionais do computador Memória PRINCIPAL AUXILIAR Dispositivos de ENTRADA Processador Dispositivos de SAÍDA
Dispositivos de entrada/saída Permite a interação entre o usuário e o computador; Dispositivo de Entrada: Encaminha as solicitações/dados do usuário ao computador; Dispositivo de Saída: Exibe os resultados finais do processamento.
Dispositivos de entrada Convertem dados para um formato manipulável pelo computador; Exemplos de dispositivos de entrada: teclado e mouse; joystick; scanner; microfone; leitor de código de barras; superfícies sensíveis ao toque (touch-screen); sistemas de reconhecimento de voz, etc...
Dispositivos de saída Convertem dados para um formato legível pelo usuário (letras, números, cores, etc...); Exemplos de dispositivos de saída: Monitores de vídeo; Impressoras; Equipamentos de som, sintetizadores de voz, etc...
Dispositivos de entrada e saída Desempenham igualmente as funções de dispositivos de entrada e de saída; Exemplos: Placa de fax/modem; Placa de rede; Drives de disquete e gravadores de CD e DVD.
Comunicação entre os dispositivos do computador
Placa-mãe (motherboard) É o meio pelo qual o processador se comunica com os demais dispositivos do computador; É um circuito impresso composto basicamente por: Processador; Memórias; Barramentos; Chipsets; Slots; Portas; Outros...
Placa-mãe (motherboard) As placas-mãe podem ser: On-board Placas controladores de dispositivos (som, rede, fax e vídeo) são embutidas nela; Off-board Placas individuais, acopladas a placa-mãe através de slots de expansão;
Chipset Chips ligados diretamente ao chip do processador; Responsáveis pela maioria das trocas de informações entre o processador, memórias e barramentos; Controlam, praticamente, todo o funcionamento da placa-mãe: Memórias RAM; Memórias cache externas; Barramentos; Interrupções de hardware;
Barramentos (Bus) Conjunto de condutores elétricos que interligam os diversos componentes de um computador e de circuitos eletrônicos que controlam o fluxo dos bits; Pelo barramento trafegam dados, endereços de memória, sinais de controle e energia;
Barramentos (Bus) Tipos de Barramento: Barramento Local: Principal barramento. Conecta o processador, a memória RAM, as caches e os chipsets; Barramento X: Barramento que conecta os periféricos integrados na placa- mãe(placa de som, vídeo, rede, etc) ao barramento local; Barramento de Expansão: conectam as placas controladoras dos periféricos ao barramento local.
Barramentos (Bus) Padrões de barramento de expansão: ISA (Industry Standard Architecture): O primeiro barramento de expansão (8 e 6 bits); Ainda usado para periféricos mais lentos como placa de som e fax modem; MCA (Microchannel Architecture): Barramento proprietário IBM (32 bits); EISA (Extended Industry Standard Architecture): 32 bits e suporte a barramento ISA; VLB (Vesa Local Bus): 32 bits. Criado pelos fabricantes de interface de vídeo; PCI (Peripheral Component Interconnect): 32 a 64 bits, suporte a barramento ISA;
Barramentos (Bus) AGP (Accelerated Graphics Port): Desenvolvido para as placas de vídeo mais modernas (3D) e processadores Pentium II; 2 vezes mais rápido que o PCI; USB (Universal Serial Bus): Padrão para a conexão de periféricos externos; Facilidade de uso; Possibilidade de conectar vários periféricos a uma única porta USB;
Placas controladoras Controlam a execução de instruções nos respectivos periféricos; São acopladas aos barramentos de expansão através de slots; Exemplos: Placas de som; Placas de rede; Placas de fax/modem; Placas de vídeo; Placas controladores de discos: Principal padrão: IDE (Integral Drive Eletronics):
Portas Conectam periféricos às suas respectivas placas controladoras; Podem ser: Portas Paralelas: impressoras, scanners etc...; Portas Seriais: Fax, Modens externos...; Portas USB : Atualmente, comum para conectar diversos periféricos ao computador.
BITs e BYTES BIT: contração de BInary digit Representa um dos valores possíveis em binário, ou -> nível baixo, tensão elétrica baixa, falso... -> nível alto, tensão elétrica alta, verdadeiro... Quando o sistema binário começou a ser utilizado, percebeu-se que eram necessários 25 códigos diferentes para representar, com valores diferentes, todos os números, letras maiúsculas, minúsculas e acentuadas e os demais símbolos: 2 8 = 256;
BITs e BYTES BYTE: é um grupo de 8 bits Em um byte a 2 8 = 256 combinações possíveis: Pode-se representar de até
Medidas em Bytes Unidade de Medida byte Bytes / caractere 8 bits Espaço kilobyte (KB).24 24 bytes megabyte (MB).48.576 24 KB gigabyte (GB).73.74.824 24 MG terabyte (TB),995628 E 2 24 GB
Conversão Decimal - Binário: Transformar 29 em binário: Verificar se o primeiro valor (28) "cabe dentro" do número. Se couber atribui-se o código, se não couber atribui-se Repetir para os demais valores (64, 32, 6...) até chegar ao Valor 28 2 7 64 2 6 32 2 5 6 2 4 8 2 3 4 2 2 2 2 2 código 29 =
Conversão Binário - Decimal: Método polinomial: R = x n-.b n- + x n-2.b n-2 +... + x 2.B 2 + x.b + x > decimal =.2 4 +.2 3 +.2 2 +.2 + > decimal = 29
Álgebra de Boole Introduzida em 854 por George Boole, e até hoje usada para o tratamento sistemático da lógica; Um conjunto de operadores e axiomas que são assumidos verdadeiros sem necessidade de prova: Axiomas: Maria tem 25 anos Maria não tem 25 anos Principais operações (operações básicas): Adição lógica (OU), multiplicação lógica (E) e Inversão.
Álgebra de Boole Adição lógica (operação OU): A operação OU resulta se pelo menos uma das variáveis de entrada vale A B A + B
Álgebra de Boole Multiplicação lógica (operação E): A operação E resulta se pelo menos uma das variáveis de entrada vale A B A. B
Álgebra de Boole Inversão: A operação de inversão resulta no complemento da variável de entrada A A
Exercícios Transforme: 7 d ->? b 43 d ->? b b ->? d b ->? d Resolva: A B C A+B+C A.B.C (A.B)+C
Arquitetura em níveis
Tipos de softwares Software: Programas escritos em linguagem de programação que permitem ao usuário a utilização do computador para diversas tarefas; Software Básico: Controla componentes físicos e lógicos do computador, permitindo ao usuário interagir com esses componentes sem a necessidade de conhecimento especializado (baixo nível): Sistemas operacionais; Utilitários: anti-vírus, compactadores, backups,... Linguagens de programação; Software Aplicativo: Desempenham funções específicas para determinadas atividades e usuários: Planilhas eletrônicas, bancos de dados, navegadores..