ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Existem dois conceitos fundamentais no estudo dos sistemas de computação que são: Arquitetura e Organização de computadores. O termo arquitetura refere-se aos atributos do ponto de vista do programador, portanto têm impacto direto sobre a execução lógica de um programa. O termo organização refere-se às unidades operacionais e suas interconexões. Desta forma, uma mesma arquitetura pode ser implementada por meio de diferentes organizações.
As funções básicas de um computador são o processamento de dados, armazenamento de dados, a transferência de dados e o controle. Para desempenhar essas funções o computador precisa executar um conjunto de instruções (programa).
ORGANIZAÇÃO DE SISTEMAS DE COMPUTADORES
A organização de computadores trata da organização dos fluxos de dados, do projeto de controle lógico e da organização física dos computadores.
John Von Neumann foi um matemático, que contribuiu de forma significativa para a evolução dos computadores. Suas contribuições duram até os dias atuais, sendo que a principal delas foi a construção de um computador sequencial binário de programa armazenado. Ele propôs os elementos críticos de um sistema computacional, denominado de Modelo de Von Neumann. A arquitetura se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas.
Essa máquina reúne os seguintes componentes: memória, uma unidade aritmética e lógica, unidade central de processamento composta por diversos registradores, e uma Unidade de Controle.
- Memória física: Para armazenar programas e dados – representados por 0’s e 1’s que serão processados.
- Unidade Aritmética e Lógica: Sua função é executar operações indicadas pelas instruções de um programa. Também responsável pelo processamento de dados como executar operações de adição, as operações booleanas dentre outras. Seu trabalho é apoiado por diversos registradores.
- Unidade de Controle: Possui a função de buscar um programa na memória, instrução por instrução, e executá-lo sobre os dados de entrada (que também se encontram na memória).
- Entrada e Saída: Dispositivos para o recebimento de informações e retorno /recebimento dos resultados.
É importante esclarecer que a unidade aritmética e lógica e a unidade de controlo, juntamente com diversos registradores específicos, formam a Unidade Central de Processamento do computador. A organização de um computador simples típico é definida com os seguintes componentes: a memória, o processador (cpu – Central Processing Unit), os dispositivos de entrada e saída (e/s ou i/o – Input/Output) e os barramentos.
COMPONENTES DE UM COMPUTADOR: PROCESSADORES, PLACAS – MÃE E BARRAMENTO
Processador
É o componente principal de um computador responsável pela execução de instruções e pelo processamento de dados. Ele é o “cérebro” do computador, pois realiza as operações fundamentais necessárias para o funcionamento do sistema. O processador é o componente mais complexo e frequentemente o mais caro, mas ele não pode fazer nada sozinho.
O histórico dos processadores começou com o processador 8088, lançado pela Intel em meados de 1978 e usado no primeiro pc, lançado pela ibm em 1981. Depois deste, surgiu o 286, lançado em 1982, e o 386, lançado em 1985. O 386 foi considerado o primeiro processador moderno, pois foi o primeiro a incluir o conjunto de instruções básicas utilizados até os dias atuais.
Exemplo de um processador 8088
Em 1989 surgiu o 486, mas foi durante a década de 1990 que era mais comum encontrar computadores a venda com ele instalado. Depois entramos na era atual, inaugurada pelo Pentium, que foi lançado em 1993, mas demorou alguns anos para se popularizar e substituir os 486.
Exemplo de um processador 486 da Intel
Em 1997 foi lançado o Pentium mmx, que deu um último fôlego à plataforma Pentium. Depois tivemos várias evoluções dessa plataforma até outras plataformas conhecidas como Intel Core, da empresa Intel como exemplo temos a Intel Core i3, i5 e i7.
Exemplo de um processador Intel Core i7
O processador está dividido em 5 (cinco) partes: a memória de rascunho (mem rasc), a unidade lógica aritmética (ula), as vias internas, o caminho dos dados e a unidade de controle (uc).
- A memória de rascunho (mem rasc): Conjunto pequeno de algumas dezenas de registradores dedicados e rápidos para o armazenamento temporário de dados relativos à decodificação e execução de instruções.
- Unidade lógica aritmética (ula): Circuito lógico combinacional que realiza operações booleanas sobre palavras armazenadas na memória de rascunho e armazena o resultado da mesma.
- Vias internas: Barramentos dedicados que permitem a transmissão de dados da memória de rascunho para a ula e vice–versa.
- Caminho de dados: conjunto que interliga a memória de rascunho, a ula e as vias internas.
- Unidade de controle (uc): Circuito lógico sequencial responsável pela geração dos sinais de controle do caminho de dados na sequência adequada para programar a interpretação de instruções.
Exemplo simplificado das partes do processador
Placas-mãe
A placa-mãe é o componente mais importante do computador, pois é responsável pela comunicação entre todos os componentes. A placa-mãe também é um dos componentes dos computadores que apresenta mais defeitos devido a sua enorme quantidade de chips, trilhas, capacitores e encaixes.
No início, as placas-mãe serviam como uma interface entre os demais componentes, uma placa de circuito sem vida própria. Com o passar do tempo, mais e mais componentes passaram a serem integradas à placa-mãe, dando origem às placas atuais, que incluem vídeo, som, rede e outros periféricos onboard.
SETUP E BIOS
O bios (Basic Input Output System ou Sistema Básico de Entrada e Saída) possui um software necessário para inicializar a placa-mãe, checar os dispositivos instalados e carregar o sistema operacional, o que pode ser feito a partir de vários dispositivos como o hard disk (hd), unidade de cd-rom (ou dvd-rom), pendrive ou qualquer outra mídia disponível.
O bios inclui também o setup, que é um software que permite configurar as diversas opções oferecidas pela placa. O processador é programado para procurar e executar o bios sempre que o computador é ligado, processando-o da mesma forma que outro software qualquer.
TIPOS DE MEMÓRIAS
Os tipos de memórias são: a estática e a dinâmica, a memória cache e a memória secundária.
- Estática (ram – Random Access Memory): É um tipo de memória muito mais rápida que a memória dinâmica. Ela é utilizada a abreviatura sram (Static ram). Utiliza circuitos digitais chamados flip-flops para o armazenamento de cada bit 0 (zero) ou 1 (um). Esse tipo de memória é bem mais cara e os circuitos bem maiores, mas em contrapartida é bem veloz.
- Dinâmica (dram – Dynamic Random Access Memory): A memória ram é formada por circuitos de memória dinâmica, por vezes abreviada por dram (Dynamic ram). Esse tipo de circuito armazena os bits de informação por meio de minúsculos capacitores: capacitor carregado vale 1 (um) e um capacitor descarregado a 0 (zero). O grande problema dessas memórias é que, depois de algum tempo, os capacitores se descarregam. Dessa forma, deverá haver períodos de recarga dos capacitores da memória, chamados de período refresh.
Exemplo de memória DRAM
- A memória cache é uma forma de memória de acesso rápido e de pequena capacidade que armazena temporariamente dados frequentemente acessados e instruções de um processador. Ou seja, a memória cache é uma memória de altíssima velocidade e temporária, onde os dados frequentemente acessados são guardados para um acesso rápido.
No computador tem duas memórias cache: A Cache L1 e a Cache L2.
A memória cache L1 está inserida dentro do processador, é o mais rápido, mas também o menor em capacidade. Devido ao seu tamanho e de estar inserida dentro do processador, foi necessário criar a memória cache L2 para incrementar o seu tamanho.
A memória cache L2 tem um tamanho bem maior que a L1. Ela está instalada na placa-mãe e pode chegar até a velocidade de 12mb.
- A memória secundária é um tipo de memória não-volátil constituída de memórias de grande capacidade em termos de armazenamentos. É usada para gravar grandes quantidades de dados que não são perdidos com o corte da alimentação elétrica e podem guardar dados por um longo período de tempo.
Armazenada por meio magnético como discos rígidos (hd) e fitas magnéticas, ou por meio ótico como cd e dvd. É uma memória lenta, porém mais barata. Também pode ser utilizada para emular a memória principal permitindo um acréscimo de espaço de endereçamento disponível por meio de técnicas de memória virtual
DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO
Existem diversos tipos de dispositivo de armazenamento que são: discos rígidos (Hard Disk – hd), os pen drives, os cartões de memória e as mídias ópticas como o cd e o dvd.
Discos Rígidos (Hard Disk – HD)
É o dispositivo de armazenamento permanente de dados mais utilizado nos computadores, nele são armazenados desde os seus arquivos pessoais até informações utilizadas exclusivamente pelo sistema operacional. São discos com velocidade e capacidade de armazenamento e acesso às informações muito superiores aos discos flexíveis, como exemplo, os dvds. Os hds podem ser tanto internos como externos ao computador.
: Exemplo de um hd sata
Pen drive
O pen drive é um dispositivo portátil de armazenamento com memória flash, acessível através da porta USB. Sua capacidade varia de modelo para modelo, mas os pen drives mais atuais já passam dos gigabytes de memória. Por ser pequeno e ter uma grande capacidade, ele é muito utilizado nos dias atuais.
Cartões de memória
Esses dispositivos possuem uma determinada capacidade de armazenamento de dados e são usados para guardar e transportar arquivos de câmeras digitais, tocadores de áudio, armazenamento em celulares entre outros.
Mídias ópticas
Discos que utilizam tecnologia óptica para armazenar e recuperar dados. Esses discos são frequentemente usados para distribuir, armazenar e reproduzir dados, música, vídeo e outros tipos de informações. A tecnologia óptica permite a leitura e gravação de dados usando feixes de luz.
DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA
Os dispositivos de entra e saída que veremos neste tópico são: os monitores, os teclados e os mouses.
Os monitores são considerados dispositivos de saída de dados do computador. Eles servem de interface visual com o usuário, permitindo que o mesmo possa visualizar os dados e interagir com eles.
Os monitores são classificados em duas categorias principais: o crT e o lcd
Monitores CRT
É um tipo de dispositivo de exibição que utiliza a tecnologia de tubo de raios catódicos para mostrar informações visuais na tela. Esse tipo de monitor foi amplamente utilizado em computadores pessoais e televisores antes da ascensão dos monitores de tela plana.
Exemplo de monitor CRT
Monitores LCD
É um tipo de dispositivo de exibição que utiliza a tecnologia de cristal líquido para apresentar informações visuais na tela. Este tipo de monitor forma uma imagem bem mais nítida e não cansa tanto a visão quando ficamos um período de tempo em frente a ele quanto o crT.
Exemplo de monitor lcd
Teclado
O teclado é um dos componentes do computador com temos mais contato físico. O teclado possui um conjunto de teclas alfabéticas, numéricas, de pontuação, de símbolos e de controles. Ele é uma parte essencial dos computadores e muitos outros dispositivos eletrônicos. O teclado permite que os usuários ingressem informações no sistema, como textos, comandos ou números.
Exemplo de um teclado
Mouse
É um dispositivo de apontamento conectado ao computador. Recebe este nome devido à semelhança de um rato. O mouse se tornou indispensável para a maioria das pessoas, principalmente pela popularização das interfaces gráficas que requerem muita utilização deste equipamento.
Existem diversos tipos de mouse, os mais conhecidos são: com esfera, óptico.
Mouse com esfera
O mouse com esfera, também conhecido como mouse de bola, foi um tipo de dispositivo de entrada amplamente utilizado nas décadas de 1980 e 1990. Ele difere dos mouses ópticos modernos, que usam sensores de luz para rastrear movimentos, pois o mouse com esfera utiliza uma pequena esfera embutida para detectar movimentos na superfície.
Exemplo de um mouse com esfera
Mouses óticos
Um mouse óptico é um dispositivo de entrada que utiliza luz e sensores ópticos para detectar movimentos e controlar o cursor na tela de um computador. Ao contrário dos mouses com esfera, os mouses ópticos não possuem partes móveis visíveis e são projetados para funcionar em uma variedade de superfícies sem a necessidade de um mousepad especial.
Mouses a laser
Esse tipo de mouse pode captar 20 vezes mais movimentos do que captado por um LED e funcionam em superfícies que um mouse óptico não iria funcionar.
