TI Uso Instrumental Módulo 100 Informática: conceitos básicos, microcomputador e componentes Capítulo I O que é computador? 1. Definição Em qualquer atividade humana, verifica-se que a resolução dos problemas consiste em uma série de tarefas. Entre elas, as fundamentais são: decidir o quê e como fazer e executar as operações. Nas atividades em que se emprega o computador, os homens tomam as decisões, e a máquina as executa. O computador é mais do que um simples aparelho concebido para desempenhar cálculos e operações lógicas com facilidade, rapidez e confiabilidade. Hoje em dia, ele é largamente utilizado na realização de uma série de tarefas complexas que, se fossem feitas manualmente, despenderiam de um tempo muito maior. Um exemplo é o cálculo da média final dos alunos de uma turma. O controle feito no diário é trabalhoso e demorado; porém, com o uso de uma simples planilha eletrônica no computador, esse controle fica fácil. Ao entrar com os dados, a média é calculada rapidamente, de maneira automática. Uma prova pode ser confeccionada em um editor de texto, com a possibilidade de escolha do tamanho e da cor da letra, de posicionamento do texto, da inserção de figuras, entre outras. Uma aula pode ser apresentada em slides, com efeitos, figuras, empregando recursos multimídia. Além disso, uma infinidade de conteúdos está disponível na rede mundial de computadores (Internet), viabilizando a pesquisa e a atualização das informações apresentadas em sala. Enfim, um computador é uma máquina eletrônica, projetada para auxiliar as pessoas na execução de uma variedade de tarefas, ajudando-as a transformar idéias em realidade. TI Uso Instrumental Módulo 100 Informática: conceitos básicos, microcomputador e componentes Capítulo II Histórico e evolução dos computadores 2. Introdução O Ábaco, usado pelos chineses há cerca de 2.000 anos, é o instrumento de cálculo mais antigo de que se tem notícia e, usado ainda nos dias de hoje, pode ser considerado como a primeira máquina de processamento de dados. É importante frisar que, desde os primórdios aos nossos dias, a história do processamento de dados e a do próprio cálculo ligam-se cada vez mais intimamente à evolução da vida econômica e do pensamento lógico do homem. Em 1642, o matemático francês Blaise Pascal, então com 19 anos, construiu uma máquina de somar que já demonstrava a praticabilidade do cálculo mecanizado. Considerada a primeira máquina, ela tinha mecanismos com capacidade para oito dígitos, construída para auxiliar o pai, um coletor de impostos. Alguns anos mais tarde, em 1670, o grande matemático alemão Leibniz começou a desenvolver uma máquina para mecanizar o cálculo de tabelas trigonométricas e astronômicas. Um protótipo dessa máquina, que fazia multiplicações e divisões diretamente, foi construído em 1694, já com os rudimentos do que seria, mais tarde, o computador. Em 1804, o francês Joseph M. Jacquard, ao inventar um sistema de controle das operações de um tear através de um conjunto de cartões perfurados, criou os fundamentos de um programa de controle armazenado e dos futuros sistemas operacionais.
O matemático inglês Charles Babbage projetou e construiu, em 1822, uma máquina que permitia cálculos com uma precisão de até seis casas decimais, e que já continha os princípios básicos dos atuais computadores eletrônicos. Para facilitar a análise estatística dos dados do censo americano de 1890, Herman Hollerith criou uma máquina para tabular as informações codificadas e armazenadas em cartões perfurados, criando, assim, a solução para a entrada de dados necessários à alimentação de uma máquina processada. No início da década de 40, as universidades de Harvard, na Pensilvânia EUA, e de Cambridge, na Inglaterra, começaram a desenvolver as primeiras máquinas que podem ser chamadas, realmente, de computadores: máquinas enormes, pesando cerca de cinco toneladas, com milhares de válvulas e de relês eletromecânicos e centenas de quilômetros de fios. Eram máquinas experimentais, destinadas a cálculos científicos, e que faziam operações com algarismos de 23 dígitos em três décimos de segundo. O mais famoso exemplar dessa época é o ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), o primeiro computador eletrônico programável, lançado em 1946, pela Universidade da Pensilvânia, utilizando a tecnologia mais avançada de válvulas eletrônicas. Na década de 50, começaram a surgir as primeiras máquinas comerciais, de custo bastante elevado e ainda usando a tecnologia das válvulas eletrônicas, constituindo o que se convencionou chamar a primeira geração de computadores. O desenvolvimento da tecnologia dos transistores, na década de 60, possibilitou a construção de máquinas menores, mais baratas e mais confiáveis, caracterizando a chamada segunda geração de computadores. A terceira geração caracterizou-se, historicamente, pela utilização dos circuitos integrados, numa grande miniaturização dos transistores, possibilitando uma expansão considerável dos modelos comerciais. Assim surgiram as famílias de computadores dos grandes fabricantes, como IBM, Burroughs e UNIVAC, nos Estados Unidos; SIEMENS, na Alemanha; C.I.I. na França; e, posteriormente, os equipamentos japoneses da Fujitsu, NEC e Hitachi. É comum dizer-se que a passagem da primeira para a segunda, e da segunda para a terceira geração foram revoluções tecnológicas (de válvulas para transistores, e de transistores para circuitos integrados, respectivamente), mas que, daí em diante, o que aconteceu foram apenas evoluções da tecnologia. A chamada quarta geração, na década de 70, seria apenas a integração dos circuitos em larga escala (VLSI Very Large Scale Integrator), e a quinta geração, da década de 80 até os dias atuais, seria a utilização de técnicas fotográficas para uma maior miniaturização dessa VLSI. Atualmente, há computadores com uma grande capacidade de processamento e armazenamento de informações, leves, dotados de alta tecnologia e que podem ser adquiridos para uso doméstico por um baixo custo. Essas características foram determinantes no processo de popularização da informática, fenômeno que ainda estamos conhecendo.
GERAÇÃO (datas aproximadas) Características (constituição) Rapidez na execução das operações internas FOTOS 1ª (1946) Circuitos eletrônicos e válvulas. Custo elevado. Pesavam toneladas e ocupavam Operações internas em milissegundos (10-3 seg.). galpões inteiros. Problemas com o alto aquecimento. Grande consumo de energia. Uso restrito. 2ª (1956) Início do uso comercial. Circuitos eletrônicos transistorizados. Computadores Operações internas em microssegundos (10-6 seg.). imensos; custo ainda muito alto. 3ª (1967) Circuitos integrados. Redução no tamanho. Aumento na capacidade de Operações internas em nanossegundos (10-8 seg.). processamento. Início da utilização de computadores pessoais. 4ª (1975) e 5ª (Atualmente) Chips em silício; circuitos com integração em escala muito ampliada. Tamanho reduzido e grande capacidade Operações internas inferiores a 0,5 nanossegundos (10-8 seg.). de processamento. Supercomputadores. Robótica. Aplicações on-line. Quadro 1.1 Evolução dos computadores
2.1 Tipos de computadores De uma maneira geral, os computadores podem ser classificados de acordo com o seu tamanho, a sua velocidade de processamento, sua capacidade de armazenamento, o seu número e a sua variedade de unidades periféricas suportadas, em: TI Uso Instrumental Módulo 100 Informática: conceitos básicos, microcomputador e componentes Capítulo III Hardware 3. Elementos básicos de um microcomputador Grande porte: os chamados Main Frames e Supercomputadores, enormes, muito rápidos e que gerenciam grandes bancos de dados corporativos, uma extensa rede de teleprocessamento, inúmeros periféricos, e que exigem instalações físicas especiais e apropriadas, com controles de temperatura e da umidade do ar. Um computador é integrado pelo hardware e pelo software. O hardware é o equipamento propriamente dito, a máquina e seus elementos físicos: gabinete, placas, fios, componentes em geral. O software é constituído pelos programas que lhe permitem atender às necessidades dos usuários, como o editor de texto e o de planilha eletrônica. 3.1 Hardware Médio porte: ou pequenos computadores, com tamanhos e capacidades intermediárias entre os Main Frames e os microcomputadores, são geralmente usados como máquinas departamentais. Nessa categoria, podemos considerar os minicomputadores e os chamados supermicros, máquinas de sala, sem maiores exigências ambientais, apenas ar refrigerado. Pequeno porte: normalmente máquinas de mesa, com quase nenhuma exigência ambiental, pequena capacidade de ligação de periféricos e que constituem a grande maioria dos microcomputadores. Primeiramente, abordaremos os componentes básicos que constituem o hardware de um computador pessoal (Personal Computer), que, de maneira geral, é bastante semelhante nos diversos tipos de computadores: a unidade central de processamento (CPU), a memória e os equipamentos de entrada e saída de dados. Todos esses componentes estão ligados e encaixados em uma placa principal, chamada placa-mãe (mother-board). 3.1.1 CPU Também chamado de microprocessador, ou simplesmente de processador, é, na realidade, o cérebro do computador, a parte responsável pela execução dos trabalhos. O nome de um microcomputador está, geralmente, relacionado ao seu processador. Quando se compra um computador PENTIUM IV, na verdade esse é o modelo do seu processador, e não o seu nome. A potência de um computador é medida pela quantidade de instruções (ciclos) que o seu processador consegue executar em um segundo. Essa potência é medida em hz (hertz) e, hoje em dia, está na casa dos milhões, e até bilhões. Um computador
chamado PENTIUM III 800 Mhz é capaz de executar 800 milhões de instruções em um segundo. Existem computadores que executam mais de 2,5 bilhões de instruções por segundo, como o PENTIUM IV. Os principais processadores para microcomputadores são os da Intel e da AMD, usados nos IBM PCs e compatíveis, e os da Motorola, usados nos Apple/Macintosh. 3.1.2 Memória A memória de um computador é a parte onde os dados e os programas são armazenados eletronicamente, e pode ser de dois tipos: somente de leitura, ou ROM (Read Only Memory), que contém informações necessárias para iniciar o computador e instruções básicas para a sua operação. O seu conteúdo não pode ser alterado pelo usuário, porque, na verdade, ele é um programa construído no hardware do computador, e que permanece gravado mesmo quando a máquina é desligada; Memória de Acesso Aleatório, ou memória RAM (Random Access Memory), ou, simplesmente, memória do computador, caracteriza-se por operar em grandes velocidades e ser volátil, ou seja, as informações que contém são perdidas quando se desliga a máquina. Isso porque as informações são armazenadas eletronicamente, através de uma fonte de eletricidade constante, e, quando se interrompe o fornecimento de energia elétrica, o seu conteúdo é automaticamente apagado. Para que um computador possa executar as instruções de um programa e processar os dados respectivos, é necessário que tanto o programa quanto os dados estejam armazenados na memória RAM. Normalmente, quanto maior a memória RAM, maior será a facilidade para a execução dos programas e menor o tempo gasto nessa execução. A unidade de armazenamento de informação na memória é o byte, conjunto de 8 bits (Bit, de Binary Digit Digito Binário) que é a forma de representar, no sistema numérico binário, uma letra, um número ou um caracter especial. A capacidade de armazenamento da memória RAM, medida inicialmente em kilobytes (1 kbyte = 1024 bytes) é hoje expressa em megabytes (1 MB = 1024 kbytes), já sendo comum microcomputadores com memórias de 512 MB e maiores. Cada letra, número ou caractere especial é representado por um byte, conforme a tabela: Caractere Byte Código Decimal a 01100001 97 A 01000001 65 1 00110001 49
3.1.3 Memória em disco Também chamada de capacidade de armazenamento, a memória em disco pode ser classificada em dois tipos: rígido e flexível. A memória em disco rígido (hard disk ou winchester), ao contrário da RAM, não é volátil, e as informações nela armazenadas não se perdem ao desligar o computador, mas ficam gravadas. A capacidade de armazenamento também é medida em megabytes, correspondendo um megabyte a, aproximadamente, um milhão de caracteres (letras e números). O disco rígido fica instalado no gabinete do computador e é composto, basicamente, por: um compartimento lacrado, com duas ou mais superfícies cobertas por uma camada de óxido de ferro, onde são gravadas as informações; um ou mais cabeçotes de leitura e gravação; e uma unidade de controle. disco flexível (floppy disks), onde podem ser inseridos disquetes flexíveis, para introduzir informações, dados e programas a serem processados pelo computador. Os discos flexíveis são constituídos por uma folha fina de plástico magnetizado, onde são armazenados os dados, inseridos em uma capa protetora e são comercializados em um tamanho padrão: 3 ½, revestidos por plástico rígido que cobre e protege a superfície magnética. Os discos flexíveis são muito utilizados para o transporte de arquivos (copiar arquivos de um computador para outro) e para criar cópias de segurança (back-up) das informações contidas no disco rígido (programas e arquivos). A capacidade de armazenamento dos discos flexíveis depende da densidade em que são gravadas as informações: disquetes comuns, com capacidade de 1,44Mb; e o zipdrive, que é capaz de armazenar mais de 100Mb Figura 1.8 Disco Rígido (Visão Interna) Esses discos giram em alta velocidade, de até 6000 rpm (rotações por minuto), mas a velocidade considerada do disco é o tempo de acesso médio, que é o tempo necessário para se ler uma informação a partir de qualquer ponto do disco. O tempo de acesso é medido em milissegundos (1/1000 de segundo) e, quanto menor for, mais rápido será o armazenamento e a recuperação dos dados. A capacidade do disco fixo é a quantidade de informações que ele pode armazenar e é medida em gigabytes. Os discos disponíveis comercialmente têm capacidade entre 10 a 80 gigabytes. A grande maioria dos computadores possui também uma ou duas unidades de 3.1.4 CD-ROM Ao contrário do disco rígido, que permite leitura e gravação, o CD-ROM permite apenas a leitura das informações armazenadas em seu interior (ROM, Read Only Memory, Memória Somente de Leitura). Tem um mecanismo igual a um CD (Compact Disk) de música, e é muito utilizado para gravação de arquivos de programas, imagens gráficas, catálogos entre outros. O uso de um CD-ROM exige um dispositivo (leitora) que pode ser interno ou externo. Sua capacidade de armazenamento é em torno de 680 a 840 Mb e o tempo de acesso médio acima de 200 milissegundos. Atualmente, existem CDs graváveis (CD-R, gravável somente uma vez)
e re-graváveis (CD-RW, gravável várias vezes), que exigem dispositivo próprio (Gravadora de CD). resolução e a nitidez das cores. Resolução é a medida de quantos pontos de luz (chamados pixel) e quantas cores uma tela pode exibir ao mesmo tempo. O pixel é a menor unidade para exibição em uma tela, ou seja, um ponto entre milhares de pontos que compõem o texto ou as figuras a serem exibidas. As resoluções padrão mais usadas são: 3.1.5 Monitor de vídeo Normalmente, o monitor é constituído por um tubo de raios catódicos, também chamado de CRT (Cathode Ray Tube), semelhante ao tubo de uma televisão comum, podendo ser monocromático ou colorido. Os tamanhos dos monitores variam de acordo com a necessidade do usuário, mas o tamanho mais usado comercialmente é o de 15". Podem ser também de tela de cristal líquido, como os das calculadoras, usados normalmente nos computadores portáteis, chamados notebooks. O monitor de vídeo exige uma placa controladora (conjunto de circuitos na placa-mãe), responsável pelo funcionamento do monitor e pela tradução das instruções em sinais gráficos. Essa placa é responsável, também, pela resolução das imagens na tela e pelas cores disponíveis, e podem incluir uma memória RAM específica adicional para aumentar o número de cores e a velocidade no processamento de imagens. O conjunto monitor de vídeo e placa controladora pode ser referido pelas siglas: VGA Video Graphics Array, é o padrão mínimo atual para imagens gráficas, com milhares de cores e várias resoluções; SVGA Super VGA, apresenta uma resolução maior que a VGA, além de outras opções, e é atualmente o padrão de tela para programas que exigem imagens gráficas de alta resolução; XGA extended Graphics Array, placa específica da IBM que aumenta a 640 x 480 significa que a exibição na tela é de 640 pixels de largura por 480 de altura, e é a resolução padrão VGA; 800 x 600 é a resolução usual para SVGA; 1024 x 768 outra resolução SVGA, que apresenta imagens melhores, porém menores; 1280 x 1024 disponível para XGA, necessita de um monitor maior que o tamanho padrão (15"). 3.1.6 - Teclado É bastante semelhante e funciona basicamente como o teclado de uma máquina de escrever eletrônica, mas tem teclas adicionais para outras funções do computador. Existem vários tipos de teclados, de acordo com o idioma utilizado, com os caracteres especiais e características de cada língua ( ñ, em espanhol; acentos diferenciais em português, trema, cedilha, por exemplo). O layout padrão brasileiro atual é o ABNT2. Existem teclados comuns e ergonômicos, desenvolvidos para evitar lesões por esforços repetitivos (LER).
Essas impressoras podem imprimir em preto ou em cores, são conectadas aos computadores, por meio de uma porta paralela, uma porta serial ou USB Universal Serial Bus. Ou ainda, através da placa de rede, utilizando uma rede de computadores. 3.1.7 Mouse Tem esse nome porque sua figura, com o cabo ligado no computador, lembra um rato, e é um dispositivo projetado para se encaixar na palma da mão, com dois ou três botões, que permitem a comunicação entre o usuário e o computador. Conforme o movimento do mouse sobre a mesa, ele desloca uma imagem na tela do monitor, chamada ponteiro ou cursor. Os mouses são bastante utilizados em aplicações gráficas, executando tarefas que seriam muito difíceis, ou até mesmo impossíveis de executar com o teclado, como uma ferramenta de desenho livre. 3.1.9 Scanner Equipamento semelhante a uma copiadora, que pode ler e interpretar textos, através de um software específico, chamado OCR (Optical Character Reader Leitura Ótica de Caracteres), ou importar imagens gráficas para o computador também através de um software específico de digitalização de imagens gráficas. Os scanners podem ser de página inteira (de mesa), que funcionam como uma máquina copiadora, ou manuais, pequenos e que se deslocam sobre a figura ou sobre o texto a ser introduzido no computador. 3.1.8 Impressora Os principais tipos de impressoras são: matricial; jato de tinta; laser.