Componentes de um Computador Típico Assim como em um aparelho de dvd, no qual é necessário ter o aparelho de dvd e um dvd contendo o filme que será reproduzido, o computador possui a parte física, chamada hardware (que, comparativamente, seria o aparelho de dvd), e a parte lógica, chamada software (que, comparativamente, seria o filme contido no dvd). Definições: Hardware (ferragem) É a parte mecânica e física da máquina, com seus componentes eletrônicos internos (CPU, memória, placa-mãe, etc). De uma forma geral, os periféricos (monitor de vídeo, teclado, mouse, impressora, etc) também fazem parte do hardware. Software (macio, suave) São programas (conjuntos de instruções), que permitem ou fazem com que o computador execute uma determinada tarefa (resolva um problema). Um computador processa dados (algum tipo de material em formato desorganizado que não significa nada isoladamente) e produz informação (resultado da transformação dos dados em algo útil para o usuário). Vinte e cinco X No dia 25 não teremos aula São os programas de computador (software) que orientam o computador no recebimento de dados e na produção da informação. O computador realiza quatro operações básicas com um dado: Entrada (input) Armazenamento (storage) Processamento (processing) Saída (output) Arquitetura Genérica de qualquer Computador: DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO ou MEMÓRIA UNIDADE DE CONTROLE UNIDADE DE ARITMÉTICA E LÓGICA CPU (Microprocessador) Unidade Central de Processamento É o principal CHIP Página 1
Representação da Arquitetura Genérica de um Computador (diagrama proposto por Von Neumann na década de quarenta. Tornou-se base para os computadores): Vamos considerar cada um destes componentes com maiores detalhes. a) Dispositivos de Entrada e Saída Meios pelos quais o computador comunica-se com o mundo exterior (para receber e transmitir informações). Dispositivos de Entrada - Exemplos: mouse, teclado, tela sensível a toque, microfone, canetas ópticas, digitalizadores, modem, placas de rede, etc. Dispositivos de Saída Exemplos: impressora, monitores de vídeo, alto-falantes, etc. b) Dispositivos de Armazenamento ou Memória MEMÓRIA PRINCIPAL SECUNDÁRIA Também chamada Externa Também chamada Interna ou Auxiliar Na memória RAM estão os Guarda todos os Dados e Programas Dados e Programas que em execução pela CPU não estão em uso no momento CHIPS (RAM, ROM, CACHE) Dividida um unidades pequenas e de mesmo tamanho, chamadas palavras, sendo que cada palavra tem um único endereço HARD DISK, DVD, CD, PEN DRIVE, etc Cada dispositivo possui sua técnica de divisão em unidades menores Usando diferentes técnicas, armazenam os dígitos binários (Bits): 0 (ZERO) e 1 (UM) VOLÁTEIS (Ram e Cache) Não VOLÁTEIS Pouca capacidade de Grande capacidade de armazenamento armazenamento Alto custo Baixo custo Página 2
Memória RAM (Memória de Acesso Randômico) É acessada/lida diretamente pelo microprocessador. É de alta velocidade. É Cara É escassa na maioria dos computadores. É volátil (a informação é perdida quando o fornecimento de energia é interrompido). Memória ROM (Read Only Memory Memória Apenas para Leitura) Também é acessada/lida diretamente pelo microprocessador. É mais lenta que a RAM. Não é volátil. EEPROM Esse tipo de ROM pode ser apagada e reprogramada com um software especial. Normalmente as placas-mãe têm EEPROMS para armazenar o BIOS, permitindo sua atualização. BIOS: É um Software/Programa responsável pela partida/inicialização do computador. É o primeiro software executado. Partida/Inicialização (POST): Verifica todos os componentes (RAM, HD, etc) e carrega o sistema operacional na RAM. Faz bips quando verifica problemas. As informações de cada componente verificado pelo BIOS ficam gravadas em um chip chamado CMOS. SETUP: programa especial, utilizado para configurar o BIOS. Exemplo: ordem de verificação para inicialização do sistema (1º CD\DVD, 2º HD ou vice-versa). Memória CACHE É acessada/lida diretamente pelo microprocessador. É a de mais alta velocidade. É Cara É escassa na maioria dos computadores. É volátil (a informação é perdida quando o fornecimento de energia é interrompido). Guarda informações que o sistema operacional (o Windows, por exemplo) considera que serão necessárias ao processamento seguinte. Assim, evita que se tenha que acessar o HD com freqüência, pois este dispositivo é muito lento devido às partes mecânicas que possui. Memória CACHE Acelerar o processamento c) Memória Secundária ou Auxiliar Guarda toda a informação desnecessária (naquele momento). Capacidade de armazenamento pode ser quase ilimitada mas são dispositivos mais lentos que a memória principal. Não são voláteis. Página 3
d) CPU (Unidade Central de Processamento) Principal CHIP do computador As funções da CPU são: Efetuar o processamento (realizar operações lógicas e aritméticas) Gerenciar todo o tráfego de informações entre os componentes do computador (memórias, dispositivos de entrada e saída; unidade aritmética e lógica). Veja o diagrama de Von Neumann. CPU Unidade de Aritmética e Lógica e Unidade de Controle Operações aritméticas como adição, subtração, multiplicação e divisão ou Operações lógicas como comparação de dois valores para verificar qual é o maior. A unidade de controle coordena todo o trabalho. É ela quem controla o fluxo de dados entre a CPU e as demais unidades. O Sistema Operacional controla a U.C. Interface São circuitos que auxiliam a CPU a gerenciar os demais dispositivos (video, teclado, etc). Exemplos: Interface de vídeo (também chamada placa de vídeo). Interface de teclado (não é uma placa). CPU Interface Dispositivo (vídeo, teclado, etc) Barramento ou BUS É o local físico na placa principal do computador (placa mãe) por onde trafegam os bits que saem do processador para memória, do processador para as outras placas instaladas no computador, etc. Página 4
Ciclo da Máquina A Unidade de controle é a parte do processador que controla o ciclo da máquina. A simples adição de dois números requer vários ciclos. Como o computador só pode realizar uma tarefa por vez, cada operação deve ser subdividida em operações simples. Um ciclo de máquina é composto por quatro etapas: - Fetch: obtém uma instrução da Memória Principal; - Decode: traduz a instrução em comandos do computador; - Execute: processa o comando; - Store: grava o resultado do comando na memória principal; Visão geral - Para somar dois números, o computador precisaria executar as seguintes tarefas: 1. Fetch: Obtenha o número no endereço de memória xxxxxx (vamos supor que seja o número 2); 2. Decode; 3. Execute: A ALU recebe o número; 4. Store: o número 2 é armazenado em um local temporário da memória principal; 5-8. Repete as etapas anteriores para o número 3; 9. Fetch: Adicione os dois números ; 10. Decode; 11. Execute: A ALU soma os números; 12. Store: A resposta é armazenada em um local temporário; 13. Fetch: Exiba a resposta na tela ; 14. Decode 15. Execute: o resultado é exibido; Esquema Intel Página 5