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05/12/12    Hardware: Os Componentes    Básicos de um Computador•  Quatro componentes principais:                         ...
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05/12/12       Áreas de Armazenamento              Temporário       •  Registradores       •  Memória RAM       •  Memória...
05/12/12                                  Memória          •  Também conhecida como armazenamento             primário e m...
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05/12/12                   Memória Semicondutora    •  Usada pela maioria dos computadores modernos:       –  Confiável, b...
05/12/12        Memória Somente de Leitura                  ROM•  Contém programas e dados registrados   permanentemente n...
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05/12/12                          Cache de Processador•       Cache interna (Nível 1) embutida no microprocessador.       ...
05/12/12              Barramentos de Expansão •       Adicione dispositivos periféricos ao sistema: •  Placa de expansão –...
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Material iae aula 1

  1. 1. 05/12/12 Universidade Federal do Maranhão Departamento de Informática Introdução à Computação Prof. Esp. Gedson Rios Lopes gedsonrios@gmail.com 1 Apresentação•  Gedson Rios:-  Especialista em Redes de Computadores com ênfase em Software Livre – UESPI;-  MBA em Governança de TI – FGV;-  Certificação Linux Professional Institute – LPIC-1-  Representante do Conselho Ubuntu Brasil – no Maranhão.-  Professor Substituto da UEMA do Curso de Eng. da Computação: Disciplinas Redes de Computadores e Sistemas Distribuidos.-  Linha de Pesquisa:-  Segurança em Redes Autonômicas;-  Algorítmos Mútiplos de Roteamento 1
  2. 2. 05/12/12 Universidade Federal do Maranhão Departamento de InformáticaEmenta:HardwareSoftwareIntrodução a SistemasOperacionaisMicrosoft WordMicrosoft Excel 3 Universidade Federal do Maranhão Departamento de Informática HARDWARE PARTE 1 4 2
  3. 3. 05/12/12 Introdução à Computação O que é COMPUTAÇÃO? DADOS PROCESSAMENTO RESULTADOS O que é INFORMÁTICA? INFOR mação autoMÁTICA 5 Introdução à Computação§  O que é um Computador? §  É uma máquina constituída por uma série de componentes e circuitos eletrônicos, capaz de receber, armazenar processar e transmitir informações. §  Máquina programável, capaz de realizar uma grande variedade de tarefas, seguindo uma seqüência de comandos, de acordo com o que for especificado. §  O Computador não faz absolutamente nada sem que lhe seja ordenado fazer. 6 3
  4. 4. 05/12/12 Introdução à ComputaçãoO que é um Sistema Computacional? §  Integração de componentes atuando como uma entidade, com o propósito de processar dados, i.e., realizar algum tipo de operação aritmética/ lógica envolvendo os dados, de modo a produzir diferentes níveis de informações. §  Componentes: Peopleware (pessoas), Hardware, Software. 7 Introdução à Computação §  Peopleware (pessoas) §  Componente humana de um sistema de computação, i.e. indivíduos que utilizam o computador como ferramenta. (Programador de computador: escreve software). §  Hardware §  Componente física de um sistema de computação, i.e. todos os equipamentos utilizados pelo usuário nas ações de entrada, processamento, armazenamento e saída de dados. §  Software §  Componente lógica de um sistema de computação, i.e. séries de instruções que fazem o computador funcionar (programas de computador). 8 4
  5. 5. 05/12/12 Introdução à Computação Uso dos computadores §  Negócios §  Medicina e saúde pública §  Educação §  Arqueologia §  Engenharia §  Manufatura §  Direito §  Política §  Uso doméstico §  Entretenimento 9 Classificação dos computadores•  Computadores pessoais•  Computadores de rede•  Computadores manuais (handheld)•  Computadores midrange•  Mainframes•  Supercomputadores 10 5
  6. 6. 05/12/12 Computadores Pessoais•  Computadores de mesa: –  Também conhecidos como PCs, microcomputadores, ou computadores domésticos. –  Divididos em três categorias: •  Computadores de segunda linha (low-end). –  Adequados para usuários domésticos, para processamento de texto, jogos simples e acesso à Internet •  Computadores pessoais com plena capacidade. –  Bons para acentuado uso de gráficos, programação ou jogos baseados em ação •  Estações de trabalho. –  Computadores de primeiríssima linha usados por engenheiros, operadores financeiros e designers gráficos 11 Computadores Pessoais•  Computador de rede: –  Unidade central de processamento e memória mínima. –  Projetado para ser usado em uma rede - Às vezes chamado de cliente magro (thin client) 12 6
  7. 7. 05/12/12 Computadores Notebook•  Computadores pequenos e leves.•  Suas capacidades se comparam às dos computadores de mesa: –  Processamento e memória similares. –  A maioria tem disco rígido e de CD-ROM. 13 Computadores Netbook•  É um termo usado para descrever uma classe de computadores portáteis tipo subnotebook com características típicas: peso reduzido, dimensão pequena ou média e baixo custo. São utilizados, geralmente, em serviços baseados na internet, tais como navegação na web e e-mails. Prós: Baixo custo Bateria de longa duração Ultraportátil Conexão com a internet Pequeno e Leve Contras: Processador lento Pouca memória RAM HD menor 14 Não possui drive de CD ou DVD 7
  8. 8. 05/12/12 Computadores Tablet•  É um dispositivo pessoal em formato de prancheta que pode ser usado para acesso à Internet, organização pessoal, visualização de fotos, vídeos, leitura de livros, jornais e revistas e para entretenimento com jogos 3D.•  Apresenta uma tela touchscreen que é o dispositivo de entrada principal. A ponta dos dedos ou uma caneta aciona suas funcionalidades. É um novo conceito: não deve ser igualado a um computador completo ou um smartphone, embora possua diversas funcionalidades dos dois. 15 Computadores Manuais (Handheld)•  Assistente Digital Pessoal – Personal Digital Assistant (PDA): –  Controla a agenda de compromissos, contatos etc. –  Aceita entrada por meio de um estilo manual.•  PC de Bolso (Pocket PC): –  Oferece as capacidades existentes nos PDAs, além da capacidade de rodar versões reduzidas de software, como, por exemplo, processador de texto e planilhas eletrônicas. 16 8
  9. 9. 05/12/12 Computadores Manuais (Smartphone)•  é um telefone celular com funcionalidades avançadas que podem ser estendidas por meio de programas executados por seu sistema operacional.•  Os sistemas operacionais dos smartphones são "abertos" (não confundir com código-fonte aberto), o que significa que é possível a qualquer pessoa desenvolver programas que podem funcionar nesses telefones.•  G e r a l m e n t e u m s m a r t p h o n e p o s s u i características mínimas de hardware e software, sendo as principais a capacidade de conexão com redes de dados para acesso à internet, a capacidade de sincronização dos dados do organizador com um computador pessoal.•  Um smartphone pode ser considerado um telefone celular com as funcionalidades de um PDA. 17 Computadores Midrange•  Computadores multiusuário projetados para suprir as necessidades de organizações de porte médio. –  Centenas ou milhares de usuários conectados. –  Usados para controle de estoques, entrada de pedidos e outras aplicações da companhia como um todo. 18 9
  10. 10. 05/12/12 Mainframes•  Computadores muito grandes e potentes: –  Capazes de processar bilhões de instruções por segundo. –  Capazes de manipular bilhões de caracteres de dados.•  Freqüentemente usados para aplicações com muitos usuários: –  Sistemas de reservas de passagens aéreas. –  Grandes estabelecimentos de vendas por encomenda postal. –  Servidores de e-mail. 19 Supercomputadores•  Os computadores mais rápidos e mais poderosos, capazes de processar trilhões de instruções por segundo.•  Usados para aplicações muito sofisticadas que requerem gigantescas manipulações de dados: –  Previsão do tempo. –  Pesquisa de armamentos. –  Efeitos especiais para cinema. 20 10
  11. 11. 05/12/12 Hardware: Os Componentes Básicos de um Computador•  Quatro componentes principais: 21 Entrada: O Que Entra•  Entrada: são os dados colocados no computador para serem processados. –  Teclado •  Gera sinais elétricos que são convertidos em caracteres –  Mouse •  Move-se sobre uma superfície plana. •  O movimento da esfera do mouse provoca o movimento correspondente de um ponteiro na tela. –  Scanner •  Lê letras, números e símbolos especiais •  Caneta óptica, leitora de código de barras – freqüentemente usada em lojas. •  Scanners de mesa e de folhas soltas escaneiam imagens ou documentos impressos. 22 11
  12. 12. 05/12/12 O Processador e a Memória: Manipulação de Dados •  Processador –  Também chamado de unidade central de processamento (CPU). –  Consiste em circuitos elétricos: •  Interpreta e executa instruções de programa. •  Comunica-se com os dispositivos de entrada, saída e armazenamento. •  Memória (armazenamento primário) –  Estreitamente relacionada com o processador, mas distinta dele. –  Provê armazenamento temporário (volátil). •  Os dados contidos na memória se perdem se a energia cair ou se o programa for fechado. 23 Saída: O Que Sai•  Saída: o resultado produzido pela CPU.•  Formas comuns de saída: texto, números, gráficos e sons.•  Dispositivos comuns de saída: –  Tela (monitor): pode exibir texto, números, fotografias e até mesmo vídeo, totalmente em cores. –  Impressora: produz relatórios impressos conforme as instruções de um programa. 24 12
  13. 13. 05/12/12 Entrada e Saída•  Entrada/saída (em inglês: Input/output, sigla I/O)•  Algumas unidades são de entrada e saída de dados ou também chamados Dispositivos Híbridos: disco rígido, disco flexível ou disquete, monitor sensível a toques, pendrive, joystick e impressora multifuncional.•  Essa função de conexão foi basicamente desenvolvida para que seja possível a comunicação entre vários dispositivos, fazendo com que a velocidade do barramento seja mais bem aproveitada e ainda tanto os periféricos quanto os elementos essenciais tenham programação/produção mais voltada ao seu desempenho, deixando a interconexão com as interfaces de entrada e saída. 25 Armazenamento Secundário •  Provê armazenamento em longo prazo •  Mídias comuns: –  Discos magnéticos •  Disco Rígido: mais capacidade de armazenamento e acesso mais rápido do que os disquetes –  Discos ópticos •  Usam raios laser para ler grandes volumes de dados a baixo custo: CD-ROMs / DVD-ROMs 26 13
  14. 14. 05/12/12 Universidade Federal do Maranhão Departamento de Informática HARDWARE PARTE 2 27Organização de Computadores 28 14
  15. 15. 05/12/12 A Unidade de Sistema•  Abriga os componentes eletrônicos do sistema de computador: –  Placa-mãe (motherboard) •  Placa de circuitos plana que contém os circuitos do computador. •  A unidade central de processamento (microprocessador) é o componente mais importante. –  Dispositivos de armazenamento 29 A Unidade de Sistema•  Placa de circuitos plana que contém os circuitos do computador. –  A unidade central de processamento (microprocessador) é o componente mais importante. 30 15
  16. 16. 05/12/12 Microprocessador •  Unidade central de processamento impressa em chip de silício. •  Contém dezenas de milhões de minúsculos transistores (Comutadores eletrônicos que podem permitir ou não a passagem de corrente elétrica). •  Componentes-chave: –  Unidade central de processamento. –  Registradores. –  Clock do sistema. 31 Tipos de Chips•  A Intel produz uma família de processadores: –  Processadores Core 2 na maioria dos PCs atuais (ano de 2010) –  Processadores Dual Core ou Atom vendidos para PCs ou Netbooks de baixo custo. –  Processadores Quad Core para estações de trabalho high-end e servidores de rede.•  Outros processadores: –  A Cyrix e a AMD produzem microprocessadores compatíveis com Intel. –  Chips PowerPC são usados principalmente em computadores Macintosh. –  O microprocessador Alpha, da Compaq, é usado em servidores high-end. 32 16
  17. 17. 05/12/12 Unidade Central de Processamento•  Conjunto complexo de circuitos eletrônicos.•  Executa instruções de programa armazenadas.•  Duas partes: –  Unidade de controle –  Unidade aritmética e lógica (ALU) 33 Unidade de Controle •  Direciona o sistema do computador a executar instruções de programa armazenadas. •  Deve comunicar-se com a memória e com a ALU. •  Envia dados e instruções do armazenamento secundário para a memória, quando necessário. 34 17
  18. 18. 05/12/12 Unidade Aritmética e Lógica •  Executa todas as operações aritméticas e lógicas. •  Operações aritméticas: –  Adição, subtração, multiplicação, divisão. •  Operações lógicas: –  Compara números, letras ou caracteres especiais. –  Testa uma de três condições: •  Condição de igualdade (igual a) •  Condição menor que •  Condição maior que 35 O Ciclo da Máquina•  O tempo necessário para recuperar, executar e armazenar uma operação.•  Componentes: –  Tempo de instrução (I-time) –  Tempo de execução•  O clock de sistema sincroniza as operações. 36 18
  19. 19. 05/12/12 O Ciclo da Máquina•  Tempo de Instrução –  A unidade de controle recebe a instrução da memória e a coloca em um registro. –  A unidade de controle decodifica a instrução e determina qual é a localização na memória para os dados necessários.•  Tempo de Execução –  A unidade de controle transfere dados da memória para registros na ALU (A ALU executa instruções relativas aos dados). –  A unidade de controle armazena o resultado da operação na memória ou em um registro. 37 Como a CPU Executa Instruções –  Ciclo de máquina: a quantidade de tempo necessária para executar uma instrução. –  Cada CPU tem seu próprio conjunto de instruções. –  Computadores pessoais executam-nas em menos de um milionésimo de segundo. –  Supercomputadores executam-nas em menos de um trilionésimo de segundo. 38 19
  20. 20. 05/12/12 Velocidades de Processamento dos Computadores•  As velocidades de instrução são medidas em segundos: –  Milissegundo: um milésimo de segundo. –  Microssegundo: um milionésimo de segundo. –  Nanossegundo: um bilionésimo de segundo. –  Picossegundo: um trilionésimo de segundo. 39 Processamento Paralelo e Pipelining•  Pipelining –  Uma variação do processamento serial tradicional.•  Processamento Paralelo –  Que usa múltiplos processadores simultaneamente 40 20
  21. 21. 05/12/12 A CPU e a Memória•  A CPU não pode processar dados diretamente do disco ou de um dispositivo de entrada: –  Primeiramente, eles devem residir na memória. –  A unidade de controle recupera dados do disco e transfere-os para a memória.•  Itens enviados à CPU para ser processados: –  A unidade de controle envia itens à CPU e depois os envia novamente à memória após serem processados.•  Dados e instruções permanecem na memória até serem enviados a um dispositivo de saída ou armazenamento, ou o programa ser fechado. 41 Armazenamento de Dados e a CPU•  Dois tipos de armazenamento: –  Armazenamento primário (memória): •  Armazena dados temporariamente. •  A CPU referencia-o tanto para obtenção de instruções de programa como de dados. –  Armazenamento secundário: •  Armazenamento de longo prazo. •  Armazenado em mídia externa; por exemplo, um disco. 42 21
  22. 22. 05/12/12 Áreas de Armazenamento Temporário •  Registradores •  Memória RAM •  Memória cache 43 Registradores•  Áreas de armazenamento temporário de alta velocidade. –  Localizações de armazenamento situadas dentro da CPU.•  Funcionam sob direção da unidade de controle: –  Recebem, guardam e transferem instruções ou dados. –  Controlam onde a próxima instrução a ser executada ou os dados necessários serão armazenados. 44 22
  23. 23. 05/12/12 Memória •  Também conhecida como armazenamento primário e memória principal. –  Freqüentemente expressa como memória de acesso aleatório (RAM). –  Não faz parte da CPU. •  Retém dados e instruções para serem processados. •  Armazena informações somente enquanto o programa está em operação. 45 Endereços de Memória•  Cada localização de memória tem um endereço: –  Um número único, como em uma caixa postal.•  Pode conter somente uma instrução ou peça de dados: –  Quando dados são reescritos na memória, o conteúdo anterior desse endereço é destruído.•  Referenciado pelo número: –  As linguagens de programação usam um endereço simbólico (nomeado), tal como Horas ou Salário. Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 46 23
  24. 24. 05/12/12 Representação de Dados•  Os computadores entendem duas coisas: ligado e desligado.•  Dados são representados na forma binária: –  Sistema numérico binário (base 2). –  Contém somente 2 dígitos: 0 e 1. •  Corresponde a dois estados: ligado e desligado. Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 47 Representando Dados •  Bit –  Abreviação de binary digit (dígito binário). –  Dois valores possíveis: »  0 e 1 (Nunca pode estar vazio). –  Unidade básica para armazenar dados: »  (0 significa desligado; 1 significa ligado. •  Byte –  Um grupo de 8 bits. »  Cada byte tem 256 (28) valores possíveis. –  Para texto, armazena um caractere: »  Pode ser letra, dígito ou caractere especial. –  Dispositivos de memória e armazenamento são medidos em número de bytes Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 48 24
  25. 25. 05/12/12 Capacidades de Armazenamento•  Kilobyte: 1024 (210) bytes. –  Capacidade de memória dos computadores pessoais mais antigos.•  Megabyte: aproximadamente, um milhão (220) de bytes. –  Memória de computadores pessoais. –  Dispositivos de armazenamento portáteis (disquetes, CD-ROMs).•  Gigabyte: aproximadamente, um bilhão (230) de bytes. –  Dispositivos de armazenamento (discos rígidos). –  Memória de mainframes e servidores de rede.•  Terabyte: aproximadamente, um trilhão (240) de bytes. –  Dispositivos de armazenamento para sistemas muito grandes. Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 49 Componentes da Memória •  Memória semicondutora •  RAM - Memória de Acesso Aleatório – Random- Access Memory •  ROM - Memória Somente de Leitura – Read- Only Memory •  Memória Flash Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 50 25
  26. 26. 05/12/12 Memória Semicondutora •  Usada pela maioria dos computadores modernos: –  Confiável, barata e compacta. –  Volátil: exige corrente elétrica contínua. •  Se a corrente for interrompida, os dados se perdem. –  Semicondutor Complementar de Óxido de Metal – Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS). •  Retém informação quando a energia é desligada. •  Usado para armazenar informações necessárias quando o computador é inicializado.Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 51 Memória de Acesso Aleatório RAM •  Dados podem ser acessados aleatoriamente: –  O endereço de memória 10 pode ser acessado tão rapidamente quanto o endereço de memória 10.000.000.Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 52 26
  27. 27. 05/12/12 Memória Somente de Leitura ROM•  Contém programas e dados registrados permanentemente na memória pela fábrica. –  Não pode ser alterada pelo usuário. –  Não-volátil: o conteúdo não desaparecerá quando houver queda de energia.•  Chips de ROM programáveis (PROM): –  Algumas instruções no chip podem ser alteradas.Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 53 Memória Flash •  RAM não-volátil –  Usada em telefones celulares, câmeras digitais e computadores manuais (handheld). –  Os chips de memória flash assemelham-se aos cartões de crédito. –  Menores do que uma unidade de disco e requerem menos energia.Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 54 27
  28. 28. 05/12/12 Memória Cache •  Uma área de armazenamento temporário: –  Agiliza a transferência de dados dentro do computador. •  Um pequeno bloco de memória de alta velocidade: –  Armazena os dados e as instruções usados com mais freqüência e mais recentemente. •  O microprocessador procura primeiramente na cache os dados de que necessita: –  Transferidos da cache muito mais rapidamente do que da memória. –  Se não estiverem na cache, a unidade de controle recupera-os da memória.Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 55 Arquitetura CISC x RISC•  Computação com um Conjunto Reduzido de Instruções•  –Reduced Instruction Set Computing - RISC Usa um pequeno subconjunto de instruções. Um menor número de instruções aumenta a velocidade. Inconveniente: operações complexas têm de ser divididas emuma série de instruções de tamanho menor. Mais adequada para aplicações gráficas e de engenharia Ex: PowerPC, Alpha•  Computação com um Conjunto Complexo de Instruções•  – Complex Instruction Set Computing(CISC) Instruções mais complexas e poderosas Ex: Intel 56 28
  29. 29. 05/12/12 Cache de Processador•  Cache interna (Nível 1) embutida no microprocessador. –  Acesso mais rápido, porém custo mais elevado.•  Cache externa (Nível 2) em um chip separado. –  Incorporada ao processador e alguns microprocessadores atuais.Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 57 O Barramento (Bus) do Sistema •  Percursos elétricos paralelos que transportam dados entre a CPU e a memória. –  Largura de barramento: •  O número de percursos elétricos para transportar dados. •  Medida em bits. •  Com um tamanho de barramento maior, a CPU pode: –  Transferir mais dados simultaneamente: »  Torna o computador mais rápido. –  Referenciar números de endereço de memória maiores: »  Permite mais memória. –  Suportar um número e uma variedade maiores de instruções. –  Velocidade de Barramento: •  Medida em megahertz (MHz). (ex. 400 MHz ou 533 MHz)Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 58 29
  30. 30. 05/12/12 Barramentos de Expansão •  Adicione dispositivos periféricos ao sistema: •  Placa de expansão – –  Conectam-se a slots (encaixes) de expansão ou à placa-mãe. –  São usadas para conectar dispositivos periféricos •  Porta –  Conectores externos para plugar periféricos, como, por exemplo, impressoras. –  Dois tipos de portas: •  Seriais: transmitem dados à base de um bit a cada vez. •  Paralelas: transmitem grupos de bits em conjunto, lado a lado. Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 59 Barramentos de Expansão e Portas Comuns•  Barramento Industry Standard Architecture (ISA): Usado para dispositivos lentos, como o mouse e o modem.•  Barramento Peripheral Component Interconnect (PCI): Usado para dispositivos mais rápidos, como discos rígidos.•  Accelerated Graphics Port (AGP): Provê desempenho de vídeo mais rápido.•  Porta Universal Serial Bus (USB): Permite-lhe converter muitos dispositivos em série para a porta USB.•  Barramento IEEE 1394: Um barramento de alta velocidade normalmente usado para conectar equipamentos de vídeo.•  Barramento PC Card: Usado em laptops para plugar um dispositivo do tamanho de um cartão de crédito. Profa Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 60 30

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