Como funciona um Computador

Como Funciona um Computador

A primeira vista, um computador é composto por um monitor, uma caixa, um mouse, um teclado, uma impressora, etc. Dizemos que o monitor e a impressora constituem o dispositivo de saída e o mouse e o teclado constituem o dispositivo de entrada.

Se abrimos a CPU de um computador, podemos ver vários elementos que parecem ser ligados entre eles. Este elementos constituem o hardware do computador.
A primeira coisa que podemos ver é uma placa coberta de vários retângulos. Esta placa é denominada placa-mãe e os retângulos são circuitos integrados, também chamados chips.

1. Slot 1 for Pentium II processor cartridge 2. ATX power connector 3. CPU fan headert 4. AGP slot Supports AGP 66MHz/133MHz (Sideband) 3.3V device 5. SB-LinkTM header 6. Super I/O chipset 7. Five PCI slots 8. System BIOS 9. Hardware monitoring 10. Two ISA slots 11. Two USB ports connectors 12. PS/2 mouse port connector 13. PS/2 keyboard port connector 14. Three 168-pin DIMM sockets support for SDRAM module 15. Floppy port connector 16. Primary IDE connector 17. Secondary IDE connector 18. Clock generator 19. Intel 440BXchipset (82443BX and 82371EB) 20. Front chassic fan header 21. Standard/EPP/ECP parallel port connector 22. 16550 fast UART compatible serial ports connector(COM2) 23. 16550 fast UART comlatible serial ports connector(COM1)

Funcionamento básico de um computador

       Quando o processador recebe um comando (deverá estar armazenar na memória rápida, no formato codificado associado ao computador, linguagem máquina), vai buscar a instrução à memória, descodifica a informação nela contida e executa a operação especificada.

Dado que o processador entende apenas os comandos em linguagem máquina, é necessário converter os programas escritos em linguagens dos níveis de abstracção  superiores para níveis mais baixos, até chegar à linguagem máquina. Estes tradutores ou conversores de níveis são designados por:

• Assemblers: programas que traduzem os textos escritos em assembly language para linguagem máquina, onde cada comando compreendido pelo processador se encontra codificado em binário.
• Compiladores: programas que traduzem os programas escritos em HLL(High Level Languages como o Java, Pascal, etc.) para um nível de abstração inferior.

Tomada de Três Pinos

Tomada de Três Pinos

O novo padrão brasileiro de tomadas tem deixado muitas pessoas irritadas graças a implantação de um terceiro pino nos plugs. A medida promete oferecer mais segurança aos equipamentos e aos usuários, mais esbarra nas tomadas antigas com somente dois conectores. Para resolver isso a quem prefira quebrar o terceiro pino.

Embora não tenha caído no gosto do usuário, o novo padrão de tomadas brasileiro está ai para ficar. Além de reforçar a segurança, seu objetivo é acabar com a bagunça de formato existente antes da padronização "internacional", embora só o Brasil o tenha adotado até o memento. Ou seja , ainda que você se recuse a trocar as tomadas da sua casa agora, é provável que você tenha que fazer isso muito em breve.

Para que serve o terceiro pino?

Esta do meio leva o nome de Pino Terra e serve para isolar cargas maiores de energia que não são utilizadas pelo aparelho e podem danificá-lo. Ou seja, caso ocorra uma grande variação na rede elétrica da sua casa, como um raio, os aparelhos sem aterramento não tem por onde escoar esta carga extra, podendo causar fortes choques ao usuário ou queimar os componentes internos.

Dispositivos de entrada e saída

Dispositivos de Entrada e Saída

Os dispositivos de entrada e saída (E/S) são também denominados periféricos. Eles permitem a interação do processador com o homem, possibilitando a entrada e saída de dados.

O que todos os dispositivos de entrada e saída tem em comum é que eles codificam a informação que entra em dados que passam a ser processados pelo sistema digital do computador. Já os dispositivos de saída decodificam os dados em informações  que podem ser entendida pelo usuário.

Há dispositivos que funcionam tanto para entrada quanto para saída de dados, como o modem e o drive de disquete. Atualmente, outro dispositivo híbrido de dados é a rede de computadores.

Os principais dispositivos de entrada de informações são: teclado, mouse, drive de CD/ DVD-ROM, pen drive, scanner, microfone, joystick, câmera digital, tela sensível ao toque, mesa gráfica e caneta ótica.

Os principais dispositivos de saída de informações são: monitor de vídeo, drive de CD-ROM, caixa de som, impressora, sensores ( movimento, temperatura etc) e óculos (para realidade virtual).

Os principais dispositivos tanto de entrada como de saída de informações são: modem, drive de disquete, gravador de CD/DVD e disco rígido.

Mouse

Pequena peça deslizante que serve para movimentar o curso na tela, o que é facilitado pela sua movimentação sobre um apoio de borracha retangular denominado mouse pad.

Com o mouse se pode apontar comandos na tela e ativa-los pressionando seu botão esquerdo, bastando o curso estar sobre uma palavra ou figura que represente o comando.

Drive de Disquete

Permite acessar disquetes, que são discos magnéticos flexíveis, uma versão menor do disco rígido, porem com a vantagem de poderem ser removidos do equipamento, ou seja, são portáteis, permitindo seu transporte de um microcomputador para outro ou guarda-las evitando sua perda, caso as informações que se encontram na memória do Pc venham a ser apagadas ou danificadas.

Modem

Poderíamos dizer que um modem é um dispositivo que serve tanto para demodular modular, daí o seu nome. Ele interpreta sinais eletrônicos e os converte para que seu computador ou dispositivo eletrônico consiga se comunicar com outro local, que normalmente é um provedor de internet.

O modem é usado para estabelecer comunicação entre dois pontos, normalmente longínquos e através de algum meio, seja cabo, fibra ótica, linha telefônica ou ate mesmo ondas eletromagnéticas, como as usadas pelos dispositivos WiFi. A aplicação mais comum do modem é prever internet, mas também serve, por exemplo, para conectar filiais de empresas através de redes virtuais privadas.

Barramentos

Barramento

Praticamente todos os componentes de um computador, como processadores, memórias, placas de vídeo e diversos outros, são conectados á placa mãe a partir do que chamamos de barramento. Sem entrar em termos técnicos, ele é o encaixe de que cada peça precisa para funcionar corretamente.

Há barramentos específicos para praticamente todos os componentes conectados ao sistema, geralmente em siglas muito conhecidas pelos usuários, mas que não são atreladas diretamente á função que realizam. 

Barramentos e Funções

Há três funções distintas nos principais barramentos de um computador, que , em termos simples, conectam o processador, a memória e os outros componentes conectados a ele pelo que chamamos de barramentos de entrada e saída.

Barramentos de dados- como o próprio nome já deixa a entender, é por este tipo de barramento que ocorre as trocas de dados no computador, tanto enviados quanto recebidos.

Barramentos de endereços- indica o local onde os processos devem ser extraídos e para onde devem ser enviados após o processamento.

Barramento de controle- atua como um regulador das outras funções, podendo limitá-las ou expandi-las em razão de sua demanda.

Barramento do Processador- É utilizado pelo processador internamente e para envio de sinais para outros componentes do sistema computacional. Atualmente os barramentos dos processadores têm sido bastante aprimorados com o objetivo de maior velocidade de processamentos de dados.

Barramento de Cache- É o barramento dedicado para acesso á memória cache do computador. Memória estática de alto desempenho localizada próximo ao processador.

Barramento de memória- É o barramento responsável pela conexão da memória principal ao processador. É um barramento de alta velocidade que varia de micro para micro e atualmente gira em torno de 133 MHz a 400 MHz, como nas memórias do tipo DDR3.

Barramento de entrada e saída- É o barramento responsável pela comunicação das diversas interfaces e periféricos ligados á placa mãe, possibilitando a instalação de novas placas , os mais conhecidos são: PCI, AGP e USB.

SLOTS

Slot é um termo em inglês usado para designar ranhura, fenda, conector, encaixe ou espaço. Sua função é ligar os periféricos ao barramento e suas velocidades são correspondentes as do seus respectivos barramentos. Nas placas mães também são encontrados vários slots para o encaixe de placas ( vídeo, som, modem e rede por exemplo). 

CLOCK

O processador é o componente do computador que mais influência no desempenho, detalhe que sempre deixa o consumidor em duvida na hora de adquirir um novo CPU. Há diversos fatores que determinam e fazem um CPU ser mais rápido que outro: dentre tantos, estão o clock, a memoria cache e outros.

Se você imaginou que o clock é a velocidade do processador, você realmente estava certo. Contudo, no mundo da informática, uma velocidade não está diretamente relacionada com o aspecto "o mais rápido".

Então o clock nada mais é do que a frequência com que o processador consegue executar as tarefas. Ou seja, quanto maior a frequência (o clock), menor será o tempo de execução e, portanto, mais rápido sera o processador.

Portas Lógicas

Portas Lógicas

As Portas Lógicas são os componentes básicos da eletrônica digital. Elas são usadas para criar circuitos digitais e até mesmo circuitos integrados complexos. Por exemplo, circuitos integrados complexos podem ser um circuito digital  completo pronto para serem usados- processadores e microcontroladores são os melhores exemplos- ,mas internamente estes circuitos integrados foram projetados usando várias portas lógicas.

Como já devemos saber, em eletrônica digital apenas dois números são permitidos, "0" e "1". Você pode pensar nos números como sendo uma lâmpada acesa ou apagada quando você liga ou desliga o seu interruptor.

Inversor

Como o próprio nome já diz, o inversor irá inverter o número entrado. Se você entrar com o número "0" em um circuito inversor, você obterá na saída o número "1", da mesma forma você entrar com o número "1" obterá o numero "0" na saída. 

AND

Como o nome já sugere, uma porta lógica AND realiza uma operação lógica "AND" ("E"), que é uma multiplicação. Ela possui pelo menos duas entradas. Por isso, se A e B são suas entradas, na saída teremos o resultado de A x B. A porta lógica AND pode ser resumida através da formula Y= A X B.

NAND

A letra "N" em NAND  significa NOT (literalmente "não", mas representa o circuito inversor que explicamos anteriormente) e esta porta nada mais é do que uma porta AND com um inversor acoplado. Por isso, sua saída é o oposto da AND. Seu simbolo é o mesmo da AND, mas com um "o" em sua saída, para dizer que o valor de sua saída é invertido.

OR

Como o nome sugere, uma porta lógica OR realiza uma operação lógica "OR" ("OU"), que é uma adição. Ela possui pelo menos duas entradas. Por isso, se A e B são duas entradas, na saída teremos o resultado de A+B. Uma porta lógica OR pode ser resumida através da formula Y=A+B.

 NOR

A letra "N" em NOR significa NOT, e esta porta nada mais é do que uma porta OR com um inversor acoplado. Por isso, sua saída é o oposto da porta OR. Seu simbolo é o mesmo do OR, mas com um "o" em sua saída, para dizer que o valor da sua saída é invertido.

Operações Lógicas

Operações Lógicas

A lógica digital é um ramo da lógica matemática cujas variáveis podem assumir apenas os valores "VERDADEIRO"  e "FALSO" que por sua vez, podem ser usados para representar respectivamente os algarismos UM e ZERO, empregados nas operações internas dos computadores.

Os computadores são máquinas de tomar decisões. Por menos que isto seja evidente, por mais que computadores pareçam máquinas maravilhosas capazes de fazer coisas incríveis, acredite: tudo isto não passa do resultado de  sucessivas tomadas de decisões baseadas em condições impostas pelo programa que esta sendo executado. Esta é a base do processamento de dados. Pois, do ponto de vista lógico, decisões são tomadas com base na aplicação de condições. Desde a mais simples ate a mais complexa, cada decisão é tomada após avaliar uma ou mais condições.

Por exemplo: Se você pretende sair e deve decidir se veste ou não um agasalho, basta avaliar a condição "esta frio lá fora". Se for verdadeira, convém vestir o casaco, se falsa pode dispensar o agasalho. E para que um médico decida se deve ou não submeter seu paciente a uma cirurgia arriscada, sera preciso avaliar uma complexa trama de riscos inerentes á intervenção cirúrgica e uma série de outras condições igualmente importantes.  

Mas em qualquer caso, decisões são baseadas em condições. A lógica digital se baseia em operações lógicas. Cada uma delas decide se algo é VERDADEIRO ou FALSO (os únicos dois valores possíveis) baseado no fato de que uma ou mais condições são, por sua vez, VERDADEIRAS ou FALSAS. 

Componentes Básicos de um Computador

Componentes Básicos de um Computador

A função de um computador é processar dados. Para processá-los é preciso movê-los até a unidade central de processamento, armazenar resultados intermediários e finais em locais onde eles possam ser encontrados mais tarde e controlar estas funções de transportes, armazenamento e processamento. Portanto, tudo que um computador faz pode ser classificado como uma destas quatro ações elementares: processar, armazenar, mover dados e controlar estas atividades.

Por mais complexas que pareçam as ações executadas por um computador, elas nada mais são que combinações destas quatro funções básicas. Tendo isto em  vista, pode-se concluir que todo computador digital, por mais complexo que seja pode ser concebido como uma combinação de um número finito de apenas dois dispositivos básicos, portas lógicas e células de memória, interligados por condutores elétricos.

Qualquer computador é composto pelos mesmos componentes básicos: Processador, Memória, HD, Placa Mãe, Placa de Vídeo e Monitor.

Processador

Os microprocessadores, ou simplesmente processadores, atuam como o cérebro de um computador. Eles são chips de silício responsáveis pela execução dos processos computacionais e são dotados de capacidade de cálculo em alta velocidade.

Memórias

- Memória RAM: É a peça responsável por armazenar dados temporariamente enquanto o processador  efetua cálculos diversos.

RAM significa " random access memory", ou em português " memória de acesso aleatório".

Ela funciona como um armazenamento de dados que permite com que arquivos sejam escritos e lidos em curto prazo, não importando em qual ordem individual as entradas estão sendo acessadas.

- Memória ROM:  É usado informalmente para indicar uma gama de tipos de memória que são usadas apenas para a leitura na operação principal de dispositivos eletrônicos digitais, mas possivelmente podem ser escritas por meio de mecanismos especiais. Entre esses tipos encontramos as PROM, EPROM, EEPROM e as memórias flash. Ainda de forma mais ampla, e de certa forma imprópria, dispositivos de memória terciária, como CD-ROMs, DVD-ROMs, etc., também são algumas vezes citados como memória ROM.

- Memória CACHE: 

A memória cache é uma pequena quantidade de memória localizada perto do processador. Surgiu quando a memória ram não estava mais acompanhando o desenvolvimento do processador.

A memória cache embora seja menor em capacidade de armazenamento é super rápida.

A cada novo processador, é desenvolvido um novo tipo de memória Cache para acompanhar a velocidade do processador.

Placa Mãe

A placa mãe (também chamada de mainboard, ou ainda, matherboard), como o próprio nome sugere, é um componente indispensável para qualquer computador. É nela que se conectam todos os outros periféricos, tais como processador, memórias, disco rígido, mouse, teclado, placas de vídeo, placas de som e quaisquer outras placas que façam parte do computador.

Placa de Vídeo

A placa de vídeo é responsável por processar as imagens e componentes visuais (efeitos) que vêm do processador em forma de dados binários, armazenar informações e imagens geradas para agilizar o processamento, além de transmitir para o monitor a imagem pronta para exibição.

Monitor

O monitor é um dispositivo de saída do computador, cuja função é transmitir informação ao utilizador através da imagem.

Arquitetura e Organização de Computadores

Arquitetura e Organização de Computadores 

O computador é uma máquina ou dispositivo capaz de executar uma sequência de instruções definidas pelo homem para gerar um determinado resultado, o qual atenda a uma necessidade específica.

Essa sequência de instruções é denominada algoritmo, o qual pode ser definido como um conjunto de regras expressas por uma sequência lógica finita de instruções, que ao serem executadas pelo computador, resolvendo um problema específico. Assim, podemos dizer que um ou mais algoritmos compõem o que conhecemos como programa de computador, que no âmbito profissional da área de informatica é conhecido como software.

Como o tema abordado é Organização e Arquitetura de Computadores, deve-se primeiramente diferenciar os termos organização e arquitetura.

A Organização de computadores esta focada na forma com que os componentes de hardware estão interconectados para formar um sistema computacional.

Já a Arquitetura de computadores preocupa-se com a estrutura e comportamento dos vários módulos funcionais de um computador, e como eles interagem para atender ás necessidades de processamentos do usuário.

NOBREAK

Um nobreak ou UPS (Fonte de Energia Ininterrupta, na sigla em inglês) é um condicionador que regula a voltagem e a pureza da energia que chega até os eletrônicos conectados a ele. Além disso, nobreak também é responsável por alimentar os dispositivos, em caso de queda de luz, através de uma bateria.

Existem outros equipamentos com funções próximas a de um nobreak, como o filtro de linha e o estabilizador. No entanto, o nobreak costuma ser o dispositivo mais completo, pois é capaz de fornecer energia em caso de apagões.

Os nobreaks são medidos por números que representam sua potência, em VA (voltampere). Isto indica quanta energia a bateria pode produzir quando não houver luz, o que está diretamente associado ao tempo que ele é capaz de manter o equipamento ligado. Mas isso também depende do número de aparelhos ligados a ele e qual o consumo de cada um.

A maioria dos nobreaks fornece apenas 15 minutos de energia para um computador, por exemplo. É o tempo necessário para salvar e fechar todos os arquivos e programas e, desligar o aparelho com segurança.

As baterias desses dispositivos têm um tempo de vida útil. Assim como as baterias de um carro, é importante trocá-las. O tempo varia de modelo para modelo, mas a média fica entre 2 e 3 anos.

Em tempestades, como estas que ocorrem no verão, geram uma enorme variação de energia, devido às descargas elétricas de raios nas áreas próximas. Estas variações podem levar a queima total ou parcial de equipamentos.

Estabilizador

O estabilizador é um equipamento que tem a função de proteger aparelhos eletrônicos das variações de tensão que recebe da rede elétrica. Portanto, suas tomadas devem trazer energia estabilizada, diferente da energia que vem da rua, exposta a variações.

As redes elétricas estão suscetíveis a inúmeros problemas que podem danificar os aparelhos, entre variações, quedas de energia etc. As redes brasileiras, em especial, são notórias por questões dessa natureza, como os famosos apagões que acontecem ao redor do país.

Em eventos assim, é muito comum que haja prejuízos materiais, como perda de alimentos perecíveis e queima de eletroeletrônicos, por causa da brusca queda de energia. Para evitar estes e outros prejuízos, foram inventados equipamentos que têm as funções de estabilizar, limpar e manter a energia fornecida (com baterias, caso dos nobreaks) por um curto período. O estabilizador é um exemplo desse tipo de equipamento.

Filtro de Linha

Os filtros de linha, também chamados popularmente de “réguas”, são dispositivos equipados com um fusível, varistores, capacitores e indutores. O objetivo deste equipamento é evitar a passagem de altas correntes para os aparelhos nele conectados. Quando isso ocorre, o fusível “queima”, ou seja, corta a energia que alimenta o filtro.

Os varistores, em combinação com capacitores e indutores, controlam a entrada de longos picos de voltagem, além de garantir filtragem contra altas frequências, produzidas por equipamentos como liquidificadores, batedeiras, alguns ventiladores, entre outros.

Existem diversos tipos de filtros de linha no mercado. Alguns modelos, inclusive, tentam enganar o consumidor, por não conter tais componentes eletrônicos, servindo somente como um multiplicador de tomadas. Por este motivo, é importante observar atentamente as características do produto.