Conceitos de Hardware e Software, Notas de estudo de Informática

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APOSTILA

INFORMÁTICA

PARA CONCURSOS

Byte e bit

Linguagem binária

Os computadores operam utilizando o sistema numérico baseado em dois dígitos, também conhecido como sistema numérico binário, assim como o sistema numérico baseado em 10 dígitos é conhecido como siste- ma numérico decimal.

Os computadores usam números binários e, consequentemente, dígitos binários no lugar de dígitos decimais. Para representar um dígito binário, uti- lizamos a palavra bit, que é a abreviação das palavras “binary digit” (dígito bi- nário). Enquanto os dígitos decimais possuem 10 valores possíveis, que vão de 0 a 9, os bits possuem apenas dois: 0 e 1.

Para representar uma letra da nossa escrita (caractere), o computador precisa de um grupo de 8 bits.

Por exemplo, para representar a letra V, em código binário:

V 0101 0110

Para representar o nome VERA, em código binário:

V 0101 0110 8 bits

E 0100 0101 8 bits

R 0101 0010 8 bits

A 0100 0001 8 bits

O código binário, então, é uma representação que transforma as letras e nú- meros de nossa escrita em uma codificação padronizada, em que sempre um byte possui 8 bits, porque com 8 bits em 1 byte é possível representar 256 valores, possibilidades ou caracteres diferentes, o suficiente para suprir nossa necessidade humana de representação escrita.

Terminologia técnica na computação

A computação, os sistemas de informação, as redes de computadores e tudo aquilo envolvido, direta ou indiretamente, com tecnologia da informá- tica é classificado pelo mercado com nomes específicos, e desempenham tarefas, como veremos a seguir.

Supercomputadores

São computadores de grande porte, construídos sob encomenda, que utilizam várias centenas de processadores, garantindo uma alta velocidade de processamento. São utilizados, geralmente, em cálculos científicos que demandam números gigantescos de processamento de equações e simu- lações matemáticas simultâneas, com uma grande quantidade de dígitos. Prospecção de petróleo, levantamentos sísmicos, previsões do tempo, levan- tamentos topográficos baseados em milhões de dados estatísticos de satéli- tes, são algumas das suas aplicações.

Wikimedia Commons/Argonne National Laboratory´s.

Supercomputadores.

Mainframes

São também computadores de grande porte, utilizados em aplicações comerciais, gerenciando de forma concentrada dezenas ou centenas de ser- vidores de redes. Possuem capacidade para um volume de processamento

elevado e centralizado em grandes Bancos de Dados. Os setores Financeiro, Governo, e empresas com esse tipo de necessidade, são os usuários mais tradicionais desse tipo de computador.

Wikimedia Commons/Fleshgrinder.

Mainframes.

Microcomputador

Microcomputador é um computador baseado em um microprocessador. Lançado em 1981, pela IBM. O objetivo de sua criação, na época, era atender um mercado potencial de computadores para funções e trabalhos individuais (PC – Personal Computer). O desafio dos PCs seria o de levar uma certa capa- cidade de computação ao nível pessoal de utilização, permitindo, inclusive, que o equipamento fosse colocado sobre uma mesa de trabalho individual, pois, na época, existiam apenas os grandes e muito caros computadores de grande porte, ou mainframes, que ocupavam salas inteiras refrigeradas. O PC popularizou a computação na época criando conceitos, formatos de traba- lho e novos modelos de computação distribuída (redes).

Wikimedia Commons/Tom Murphy VII.

Antigo microcomputador.

ficas dentro de uma empresa ou ambiente, que necessite de capacidades de computação desse porte.

Servidor.

Divulgação.

Laptop e notebook

O laptop é um computador com as mesmas características de processa- mento de um desktop, porém, com a vantagem de ser portátil e permitir a computação pessoal em qualquer lugar, a qualquer hora.

O notebook, originariamente, foi criado para as tarefas leves, como nave- gação na internet, planilhas e editores de texto. Sua proposta original era de ser um laptop menor, mais leve, com um processador central, armazenamen- to e memória mais limitados. Toda essa limitação resultaria em um consumo muito menor de energia, o que lhe aumentava a duração da bateria, permi- tindo várias horas longe da tomada.

Entretanto, em pouco tempo, os avanços tecnológicos desenvolveram baterias com mais carga, processadores com baixo consumo e alta capacida- de, discos rígidos muito mais rápidos e de grande capacidade de armazena- mento, tudo com baixo consumo de energia. Como resultado, os notebooks e laptops são hoje praticamente sinônimos no mercado.

Laptop/notebook.

Divulgação.

Palm Top

O Palm Top, originariamente, foi desenvolvido como um computador de di- mensões reduzidas, para caber na palma da mão (palm), com uma capacidade computacional suficiente para acessar e-mail, editar uma planilha, agenda ele- trônica, calculadora, ouvir música etc. Trazendo, como novidade, a possibilidade de conexão e sincronização dos dados armazenados em outros computadores.

Palm Top.

Divulgação.

Atualmente, alguns modelos de telefones celulares (smartphones) já são dotados com funcionalidades em fotografia, música, navegação na internet, agenda, calculadora, GPS, além do telefone. Essas incorporações de funções estão fazendo desses telefones os substitutos naturais dos palms.

Divulgação.

Celular tipo smartphone.

A computação hoje

Um computador, como conhecemos hoje, precisa de duas partes distin- tas, que trabalham sempre integradas para fazê-lo funcionar: o hardware e o software.

Divulgação.

CPU.

Processador

O processador, ou CPU (do inglês, Central Processing Unit), é um chip, onde milhares de circuitos miniaturizados controlam o fluxo de funcionamento de toda a máquina, é o cérebro central do computador.

O processador é quem interpreta as instruções dos programas que estão sendo executados (software), e fica localizado na placa-mãe. Existem, hoje, dois grandes fabricantes desse tipo de chip processador no mercado: a Intel, que possui a maior fatia do mercado, e a AMD.

Componentes do processador

Clock

O clock, ou frequência, define a velocidade com que o processador traba- lha, e é medido em hertz (Hz), em que 1Hz significa um ciclo de frequência.

Sendo assim:

1Hz = 1hertz

1 000Hz = 1kHz (1 kilohertz)

1 000 000Hz = 1MHz (1 megahertz)

10 000 000Hz= 1GHz (1 gigahertz)

Um processador de 500MHz executa 500 milhões de ciclos por segundo.

Um processador de 800MHz executa 800 milhões de ciclos por segundo, portanto, roda o software mais rápido que o de 500.

Memória cache

Memória cache é um recurso técnico utilizado pelo processador para ganhar agilidade no processamento, e consiste em uma área de memória do processador onde ficam armazenados os dados mais utilizados. Estar com o dado no cache significa que o processador não precisaria esperar para que essa informação fosse resgatada no disco rígido, o que, em termos de pro- cessamento, significaria perder um tempo precioso.

Tamanho da palavra (Word)

Tamanho da palavra é uma característica ou propriedade do processador e significa, na prática, a quantidade de informação interpretável pelo pro- cessador a cada ciclo. Portanto, quanto maior for o tamanho da palavra no processador, maior será sua capacidade de processar instruções maiores por ciclo.

Atualmente, no mercado, encontramos processadores com tamanho de palavra de 32 e 64 bits.

O sistema operacional utilizado deve ser compatível com o processador, isto é, se usamos um processador de 64 bits, temos de utilizar um sistema operacional também de 64 bits.

Núcleos de execução

Quando se executam diversos programas ao mesmo tempo, nos proces- sadores comuns, esses programas são executados em pequenos intervalos de tempo de alguns milésimos de segundo, alternando-se entre os diver- sos programas. Esses intervalos são chamados de Time Slice. O usuário tem a sensação de que realmente o computador executa inúmeros programas ao mesmo tempo, mas, na verdade, apenas um programa está sendo executado por vez.

Processadores duais, então, permitem que sejam executados realmente dois processos por vez, aumentando o desempenho global do computador, pois possuem núcleos de execução duplicados.

Memória ROM

Memória ROM (Read Only Memory), é um tipo de memória não volátil, ou seja, ao interromper a energia elétrica (desligar o computador), seu conte- údo não é apagado. Essas informações são denominadas de firmware e são utilizadas pelo processador central, quando o computador é ligado. Após, ativado pela energia elétrica, o processador central lê o firmware e descobre tudo que está conectado à placa-mãe, realizando um pré-teste de funciona- mento inicial, chamado de boot.

Boot

Quando se liga o computador, o primeiro programa a rodar é o boot. O boot do sistema tem basicamente duas funções: a primeira delas é o POST, que significa Power On Self Test, que é um teste enviado a toda a parte de hardware (placas, memórias, HD, drives etc.), usando as informações arquiva- das na memória ROM. Caso algum componente esteja com problema, e não responda satisfatoriamente, uma mensagem apropriada é recebida nesse momento pelo monitor. A segunda tarefa do boot é carregar os arquivos necessários para a inicialização do sistema operacional (Windows, Linux). Esses arquivos são colocados na memória RAM, e a tela inicial característica de cada sistema então é exibida. A partir daí, o sistema operacional assume o comando do computador, carregando todo tipo de aplicações e serviços configurados pelo usuário.

Chipset

É o chip responsável pelo controle de uma série de itens, na placa-mãe, ajudando e aliviando o processador central desse trabalho, como acesso à memória e aos barramentos, ele é montado junto à placa-mãe, isto é, ele “está” na placa, conceito que é chamado pelo mercado de On Board.

É dividido entre “ponte norte” (northbridge, onde controla os dispositi- vos de alta velocidade) e “ponte sul” (southbridge, onde controla os disposi- tivos de baixa velocidade). A ponte norte faz a comunicação do processador com as memórias, e, em alguns casos, com os barramentos de alta velocida- de, como AGP e PCI Express.

Já a ponte sul abriga os controladores dos Hard Disk, as portas de comu- nicação USB, paralela, PS/2, serial, e os barramentos PCI.

Divulgação.

Chipset.

Barramento (bus)

Também conhecido como bus, é o nome dado ao conjunto de vias que fazem a informação trafegar dentro do computador, ligando o processador central com as placas controladoras externas, que se encaixam na placa-mãe através dos slots.

Existem vários tipos (padrões) de barramento utilizados pela indústria de computadores, o que permite flexibilidade e variedade de interconexão das placas controladoras externas com o processador.

Os tipos mais conhecidos são:

ISA (Industry Standard Architecture)

É o padrão mais antigo no mercado, utilizado nos primeiros micro- computadores.

BARRAMENTO LOCAL VLSI BARRAMENTO ISA

PROCESSADOR CONTROLADOR DO BARRAMENTO ISA

Esquema de operação do barramento ISA

VLSI IESDE Brasil S.A.

PCI (Peripheral Component Interconnect)

Suas principais características são a capacidade de transferir dados e a compatibilidade com o recurso Plug and Play (PnP). Essa funcionalidade faz o computador reconhecer automaticamente os dispositivos que são conec- tados ao slot PCI, basta conectar o dispositivo, ligar o computador e esperar o sistema operacional avisar sobre o reconhecimento de um novo item, pe- dindo a instalação dos drives adequados ou, no caso do Windows, a partir da versão 2000, essa instalação é automática (isso se o dispositivo conectado for também Plug and Play).

CPU BARRAMENTO LOCAL CACHE^ SUBSISTEMA DEMEMÓRIA

PLACA DEREDE I/O

BARRAMENTO ISA 16 bits/8MHz

CONTROLADORGRÁFICO

MEMÓRIA

BARRAMENTO PCI 32/64 bits/33/66 MHz

PONTEISA CONTROLADOR DEDISCO ÁUDIO

PONTEPCI

ANIMADOVÍDEO

MEMÓRIA

I/O MODEMPLACAFAX I/O

Barramento PCI.

AGP (Accelerated Graphics Port)

É um slot que serve exclusivamente ao padrão de placas de vídeo desse formato. Opera com uma alta taxa de transferência de dados, já que não há outro dispositivo no barramento que possa, de alguma forma, interferir na comunicação entre a placa de vídeo e o processador.

PCI Express (PCI-Ex)

O padrão PCI Express foi concebido pela Intel, em 2004, e sua principal característica é substituir, ao mesmo tempo, os barramentos PCI e AGP. Isso acontece porque o PCI Express consegue gerenciar tanto as baixas como as altas velocidades (taxas) de transferência.

Outros tipos não muito conhecidos

 AMR (Audio Modem Riser) : o slot AMR foi desenvolvido para ser usado especialmente para funções de modem e áudio. Seu projeto foi lidera- do pela Intel.

 CNR(Communications and Network Riser) : o padrão CNR surgiu em substituição ao AMR, também da Intel. O principal diferencial do CNR é o suporte adicional a recursos de rede, além dos de áudio e modem.

 ACR(Advanced Communications Riser) : o padrão ACR tem seu proje- to liderado pela AMD, e é voltado a comunicações de rede e USB.

 VESA(Video Electronics Standards Association) : funciona, fisicamen- te, como uma extensão do padrão ISA (há um encaixe adicional, após um slot ISA, nas placas-mãe compatíveis com o padrão). O VESA é um padrão de slot homologado por um grupo de empresas interessadas na sua adoção como padrão de mercado.

CPU BARRAMENTO LOCAL CACHE

SUBSISTEMA DEMEMÓRIA

PLACA DEREDE

BARRAMENTO ISA 16 bits/8MHz

CONTROLADORGRÁFICO CONTROLADOR DEDISCO

PLACA FAX MODEM

CONTROLADORVL BUS

I/O I/O I/O

CONTROLADOR DEBARRAMENTO ISA

VL BUS 32 bits/33MHz

Barramento VESA ( Local Bus )

 MCA (Micro Channel Architecture) : idealizado pela IBM para ser o substituto do padrão ISA. Essa tecnologia foi desenvolvida pela IBM, que cobrava royalties para sua utilização.

além da leitura a gravação de dados em CD ou DVD. Existem modelos chama- dos internos, instalados fixos na torre, e externos, conectados via USB.

Divulgação.

Unidade CD/DVD.

Teclado

O teclado é um hardware, também chamado de dispositivo de entrada, por onde digitamos nossas solicitações e também confirmamos as questões levantadas pelos programas aplicativos.

Um teclado pode ter de 102 a 114 teclas, sendo divididas da seguinte forma: a maioria delas para os caracteres (a-z, 0-9, acentos etc.); outra parte, para comandos e funções, e outra parte para digitação numérica.

Divulgação.

Teclado.

Mouse

O mouse é um hardware, dispositivo de entra- da composto por uma guia (seta), que se projeta na tela do computador, chamada cursor, e botões de confirmação. Sua função é permitir a navega- ção com essa guia por um ambiente gráfico nos programas, selecionando e confirmando livre- mente o que desejamos.

Mouse.

Divulgação.

Dispositivos amigáveis de conexão

Dispositivos amigáveis de conexão são aqueles em que o usuário não precisa ter conhecimento técnico para instalar no computador, são simples- mente conectados e reconhecidos pelo computador, e vêm atendendo a crescente demanda de conexão no computador dos dispositivos domésti- cos, como tocadores de música, câmeras fotográficas etc.

USB (Universal Serial Bus)

Em 1995, um conjunto de empresas, entre Microsoft, Intel, NEC, IBM e Apple, e outras, formaram um consórcio para estabelecer um padrão de co- nexão, cujo objetivo principal era o de ser de fácil utilização pelo usuário do- méstico ou leigo em computação, permitindo até a conexão do dispositivo com o computador ligado.

Trata-se de uma tecnologia que tornou mais simples, fácil e rápida a co- nexão de diversos tipos de aparelhos (câmeras digitais, HDs externos, pen drives, mouses, teclados, MP3 Players, impressoras, scanners, leitor de cartões etc.) ao computador. O reconhecimento e configuração do dispositivo co- nectado é automático pelo sistema operacional, e ainda existe a vantagem da padronização do conector em todos os aparelhos, evitando, assim, o uso de um tipo específico de conector para cada dispositivo.

Divulgação.

USB.