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INFORMÁTICA Histórico Computador (computar: contar, calcular, obter resultados) é um equipamento eletrônico, capaz de tomar decisões lógicas e fazer cálculos, controlados por um conjunto de instruções, cujo principal objetivo é processar dados. Um computador compreende uma parte material constituída de circuitos eletrônicos altamente integrados e de programas. A finalidade dos computadores é executar programas ou uma sequencia de operações que estão armazenadas na sua memória. Estes programas são formados basicamente por combinações das seguintes operações: 1. Ler dados a serem processados --> ENTRADA 2. Acumular dados lidos --> ARMAZENAMENTO 3. Efetuar as operações necessárias --> PROCESSAMENTO 4. Fornecer resultados --> SAÍDA O primeiro computador de grande porte e totalmente eletrônico foi o ENIAC construído entre 1943 e 1946. Interpretava apenas 0 e 1. Tipos de Computador - MAINFRAME: computador de grande porte. Suporta grande fluxo de dados. - MINICOMPUTADOR: médio porte. Muito utilizado, por exemplo,na produção de efeitos especiais de filmes. - MICROCOMPUTADOR: computadores convencionais. Exemplo: Laptop e Notebook – computador portátil, que utiliza bateria. Ultrabooks: mais finos e leves, tendo maior autonomia da bateria. Netbooks: maior desempenho para conexões com a internet, utiliza componentes básicos. Tablets: computador em um chassi único. Smartphones: celulares inteligentes Conceitos Hardware é a parte física do computador. Formada por diversos componentes. Padrão ASCII: é o Código Americano Padrão para Intercâmbio de Informações, tem a função de padronizar os códigos em máquinas de marcas diferentes. CPU: Unidade Central de Processamento. Fica localizada no microprocessador, que é o componente eletrônico que representa a CPU e tem a função de calcular e executar informações. A eficiência de um processador é medida pela velocidade e pela quantidade de dados que ele manipula em um curto espaço de tempo. A quantidade de dados é medida em bits. Um bit é um dígito binário (0 ou 1) que corresponde a menor unidade de informação em um sistema digital. CLOCK: pequeno cristal de quartzo que gera uma onda compassada e regular. A cada ciclo de clock o processador realiza algo, quanto maior a frequência do clock mais o processador irá executar. O Overclocking aumenta o valor do clock em 20%, causando aumento de temperatura e travamento. O Clock divide-se em: Clock Interno: utilizado pelos componentes internos do processador para realizar o processamento das informações. Clock Externo: utilizado para se comunicar com o barramento do sistema. Memórias: utilizadas para armazenamento de dados. Podem ser dois tipos: volátil e não volátil. O tipo volátil perde os dados se o computador for retirado da energia, e o tipo não volátil não perde os dados mesmo o computador sendo desligado. Latência: é o tempo que leva para a informação ser entregue. Memória Principal (MP): guarda as informações dos programas em execução. A CPU se comunica com a memória principal. Memória RAM (Random Access Memory): Memória de Acesso Aleatório, nela podemos ler e gravar informação. A memória RAM, é usada tanto para armazenar programas, enquanto eles são utilizados, como para guardar os dados e resultados intermediários. É volátil, isto é, seu conteúdo é perdido quando cortada a energia elétrica ou desligado o computador. Basicamente pode ser de dois tipos: DRAM (RAM Dinâmica): são memórias mais simples, tem os circuitos baseados em capacitores (componentes que armazenam carga elétrica). Capacitores são baterias recarregáveis, precisam ser recarregadas o tempo todo, processo chamado de Refresh. SDRAM (RAM Síncrona): seu clock é sincronizado com o da placa-mãe. DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM): a evolução, é uma SDRAM com Dupla Taxa de Dados (DDR). Duplica a transferência de dados entre a CPU e a MP. Evoluiu para DDR2, 4 dados por ciclo, e também DDR3 e DDR4, melhoria na transferência e na frequência do clock. SRAM: são memórias mais complexas e mais caras. Mais veloz que a DRAM. Não necessitam de Refresh, pois não utilizam capacitores. Circuitos lógicos semicondutores, consomem menos energia. Armazenam 0 e 1 por meio da variação dos estados físicos dos seus componentes. Só perdem os valores se o computador for desligado. Memória ROM (Ready Only Memory): Memória apenas de leitura. Algumas vêm gravadas de fábrica. Firmware (intermediário), programa básico que determina o funcionamento do hardware. É uma memória do tipo não volátil, as informações nela gravadas são permanentes, ou seja, esteja o computador ligado ou desligado, as informações não são apagadas. Gravado em memória ROM. Tipos: PROM (Programável): chip virgem que pode ser programado uma vez. EPROM (Programável e apagável): pode ser regravada e apagada, caso seja exposta a luz ultravioleta. EEPROM (Electrically Erasable Programable ROM): programável e apagável eletricamente. Esse processo acontece célula por célula, bit por bit. Alto consumo de energia. MEMÓRIA FLASH OU FEPROM: processo de gravação feito em blocos. Mais rápido que a EEPROM e mais econômica. Memórias Magnéticas: memórias não voláteis. Usam magnetismo para armazenamento (imãs). Campos de atração e repulsão magnéticas. Memória Virtual: O que acontece quando a MP está cheia e você abre outro programa? Um espaço do HD é cedido para ser utilizada como MP, chamada de Memória Virtual. O HD é dezenas de vezes mais lento que a MP (latência). Paginação – MP: é dividida em pequenos blocos de tamanho fixo. Segmentação: divida em blocos de tamanhos variáveis. Troca (Swapping): um programa não pode estar na memória física e na virtual ao mesmo tempo. Swap In: alocação na memória física. Swap Out: retirada da memória física. Memória CACHE: faz o intermédio da comunicação entre a MP e a CPU. Tem a função de manter em si os dados que são mais frequentemente usados. CPU vai buscar os dados na MP, o dado é colocado na CACHE. A memória CACHE fica localizada no processador. CACHE HIT: a CPU encontra o dado desejado na memória CACHE. CACHE MISS: a CPU não encontra o dado desejado na memória CACHE. CACHE Primária (L1): fica mais perto da CPU; circuitos mais rápidos que a L2; primeira parte a ser consultada. CACHE Secundária (L2): mais rápida que a MP e inferior a L1. CPU – L1 – L2 – MP Conjunto de Instruções: o processador possui um conjunto definido de instruções. Processadores atuais trabalham com um conjunto básico de instruções conhecido como x86. Alguns fabricantes adicionam instruções aos seus processadores. PROCESSADORES - Classificação em relação a quantidade e tipo das instruções: CISC: computadores com um conjunto complexo de instruções. Mais complexo e menos rápido. RISC: computadores com um conjunto reduzido de instruções. Menos complexo e mais rápido. Computadores pessoais (Intel e AMD), são híbridos: núcleo RISC e tradutor CISC. Palavra do Processador Quantidade de informação que ele pode manipular de uma só vez. Atualmente os processadores são 64 bits, os antigos eram 32 bits. A placa-mãe deve ser compatível, assim como o barramento do sistema. No processador de 64 bits, o Sistema Operacional e outros programas tem que ser 64 bits. Núcleos de Execução Corrida tecnológica para avanços nos produtos entre INTEL e AMD. O limite de Clocks chegou a 4 Ghz. A solução era aumentar o número de núcleos. O Núcleo de Execução é o conjunto central de circuitos eletrônicos microscópicos de um processador. Processando as instruções do programa. Litografia de Fabricação Miniaturização dos componentes. Os processadores atuais são fabricados com tecnologia de 32 nn (nanômetros). Ex: Processadores Intel Geração i – i3, i5 e i7. Processadores Intel - Intel ATOM: pequeno e econômico, baixo consumo de energia. - IntelXEON: processadores para servidores. 10 núcleos, 30 MB de Cache. - MMX (Multimedia Extesions): extensão para multimídia. Manipular vários dados simultaneamente na ULA (Unidade Lógica Aritmética). Vídeo, imagem e som. Disco Rígido Vários discos metálicos sobrepostos, que giram ao redor de um eixo e são lidos e gravados por pequenos dispositivos magnéticos que ficam na ponta dos braços que se movem. Os discos são magnetizáveis e recebem influência dos campos magnéticos gerados nas cabeças de gravação/leitura. Pequenos imãs são reorganizados de forma a significar 0 ou 1. O disco rígido é lento. Aumentar a velocidade utilizando Cache. Cache de disco – pequena quantidade de memória DRAM. HD’s Flash: feito de memória FEPROM. Mais veloz e silencioso. São chamados de SSD (Solid State Disks) – discos de estado sólido. Memórias Auxiliares CD (Compact Disc): disco de plástico cuja superfície pode refletir a luz. A leitura dele é feita por um canhão que dispara um feixe fino de laser que deve ser refletivo pela superfície visível. Na superfície encontramos os pits (poços), são feitos em baixo relevo na superfície mais alta, chamada land (solo). CD-R (Gravável): possui uma camada de resina em sua superfície gravável. Depois de queimada a área, não pode ser queimada novamente. CD-R pode ser gravado várias vezes? Ele não pode ser apagado, mas pode ser gravado até alcançar os 100% de sua capacidade. CD-RW: pode ser regravado várias vezes. Mistura de componentes químicos (prata, telúrio, antimônio e índio). Encontra-se em seu estado que é o sólido. O laser gravador a torna liquida. Placa de Vídeo Responsável por “desenhar” os dados que aparecem no monitor. Os dados que saem do CPU em direção ao monitor passam pela placa de vídeo. Convertendo os sinais elétricos em sinais RGB (cores primárias). A GPU (Unidade de Processamento Gráfico) desenha a imagem que o usuário vê. Determina a cor de cada pixel da tela. Algumas placas não possuem GPU. Memória de Vídeo DRAM utilizada somente para armazenar os dados da imagem. Quanto mais memória, mais resolução e mais cores a imagem do computador pode apresentar. O principal definidor da qualidade da imagem é a placa de vídeo e não o monitor. CHIPSET: é o principal componente da placa-mãe. É um circuito eletrônico que controla o fluxo de informações. Tipos de Barramentos: - Barramento do Sistema: chipset da placa-mãe - Barramento de Dados: transferi dados e instruções dos programas em execução. A largura do barramento de dados determina a palavra daquele processador (32 ou 64 bits). - Barramento de Endereços: transferi os endereços das posições na MP que serão acessados naquele momento. A largura do barramento de endereços determina a capacidade de endereçamento de um processador. Quanto mais largo for o barramento, mais memória principal ele pode ter. - Barramento de Controle: transferi os sinais de controle que a CPU envia para os demais componentes ou recebe deles. A largura do barramento de controle é desprezível. A memória somente recebe sinais de controle. - Barramento de Expansão: barramentos internos – ligam o chipset aos equipamentos localizados dentro do gabinete. Barramentos externos – ligam os equipamentos localizados fora. - Barramento SATA: é um barramento serial. A placa-mãe com 6, 8 ou 12 conectores sata. Hot Swap (troca quente) discos pode ser conectado ou desconectado com o PC ligado. eSATA (external SATA) discos rígidos externos. EXERCICIO O que é a CPU? Qual sua função e o que a representa? Quais os dois tipos existentes de memórias? O que é a Memória Principal e qual sua função? O que é o padrão ASCII e para que serve? O que é a memória CACHE? Para que ela foi criada? O que é tempo de latência? O que é Cache Hit e Cache Miss? O que é o Clock do processador? Qual a diferença entre o Clock Interno e o Clock externo? Por que o tamanho da memória influencia no desempenho do computador? Quais as diferenças entre as arquiteturas CISC e RISC? Qual a função do Chipset? Diferencie SRAM de DRAM. Qual o significado da sigla DDR das memórias SDRAM? O que é um Firmware? O que é uma memória virtual? Explique o processo Swap In e Swap Out. O que é um disco SSD? Qual a função da placa de vídeo? Cite e explique os tipos de barramentos.
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