Arquitetura Organizacao Computadores

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Arquitetura e organização de computadores
1. Componentes de um Computador
Segundo a arquitetura de Von Neumann, os computadores possuem quatro componentes principais: Unidade Central de Processamento (UCP) – composta pela Unidade Lógica e Aritmética (ULA) e a Unidade de Controle (UC), a memória e os dispositivos de entrada e saída. Tais componentes são interconectadas por barramentos. E todos esses itens constituem o hardware de um computador (seu conjunto de componentes físicos), os quais são agrupados em módulos específicos, constituindo a estrutura básica de um computador.
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1. Componentes de um Computador
	• UCP: Também chamado de processador, é responsável pela execução de dados e instruções armazenadas em memória (código de programas e dados);
	• Memória: Responsável por armazenar todos os programas que executam no computador e os dados que utilizam;
	• Dispositivos de Entrada e Saída: São dispositivos responsáveis pelas interações entre o computador e o mundo externo (usuários);
	• Barramento: Via de comunicação composta por diversos fios ou condutores elétricos por onde circulam os dados manipulados pelo computador.
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1. 2 Memória
A) Memória Primária
	São memórias indispensáveis para o perfeito funcionamento do computador. A capacidade de armazenamento é geralmente pequena. Possuem uma velocidade maior do que as secundárias e são, em maioria, voláteis, ou seja, requerem energia para manter a informação armazenada.
	São acessadas diretamente pelo processador e de maior custo financeiro.
	Exemplos: memória RAM, Cache, registradores etc.
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1. 2 Memória
B) Memória Secundária
	São memórias que guardam dados permanentemente, geralmente não-voláteis. A velocidade de desempenho é baixa, porém a capacidade de armazenamento é maior do que as primárias.
	Não são acessadas diretamente pelo processador, necessitando primeiramente comunicação com as memórias primárias.
	Exemplos: memória ROM, CDs, DVDs, Pen-drives, HDs externos etc.
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1. 2 Memória
Uma característica importante das memórias é a rapidez de seu funcionamento, que pode ser detalhada em duas dimensões: tempo de acesso (ou latência) e taxa de transferência. O tempo de acesso caracteriza o tempo necessário para iniciar uma transferência de dados de/para um determinado meio de armazenamento. Por sua vez, a taxa de transferência indica quantos bytes por segundo podem ser lidos/escritos naquele meio, uma vez iniciada a transferência de dados.
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1. 3 Processador (UCP)
 O processador é responsável pelo processamento e execução de programas armazenados na memória principal, buscando suas instruções, examinando-as e, então, executando uma após a outra.
A UCP é composta por várias partes distintas, entre elas: registradores, Unidade de Controle (UC) e Unidade Lógica Aritmética (ULA).
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1. 3 Processador (UCP)
 A) ULA
A função efetiva deste dispositivo é a execução das instruções dos programas que se encontram armazenadas na memória. Ao chegarem à UCP, essas instruções são interpretadas e traduzidas em operações matemáticas a serem executadas pela ULA.
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1. 3 Processador (UCP)
 B) UC
Tem com funções:
	• Busca da instrução que será executada, armazenando-a em um registrador da UCP;
	• Interpretação das funções a fim de saber quais operações deverão ser executadas pela ULA;
	• Geração de sinais de controle apropriados para a ativação das atividades necessárias à execução propriamente dita da instrução identificada.
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1. 4 Dispositivos de Entrada e Saída
São elementos que permitam a interface do usuário com o computador, tanto para dar a entrada de dados e instruções quanto para proporcionar a saída de resultados ao usuário, no formato adequado, tal qual foi solicitado.
Dentre os diversos tipos de dispositivos de E/S podemos citar: mouse, teclado, monitor de vídeo, impressora, modem, pen-drive etc. Esses dispositivos se interligam à UCP e a memória principal através do barramento de expansão. A comunicação entre esses dispositivos e o processador pode ser feito de duas formas:
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1. 4 Dispositivos de Entrada e Saída
A comunicação entre esses dispositivos e o processador pode ser feito de duas formas:
A) Comunicação Serial: a informação pode ser recebida/transmitida, bit a bit, um em seguida do outro;
B) Comunicação Paralela: a informação pode ser recebida/transmitida em grupos de bits de cada vez, isto é, um grupo de bits é transmitido simultaneamente de cada vez.
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1. 5 RAID (Redundant Array of Independent Disks)
O sistema RAID consiste em um conjunto de dois ou mais discos rígidos com 2 objetivos básicos: tornar o sistema de disco mais rápido (acelerar o carregamento de dados do disco), através da técnica "divisão de dados" (stripping/fracionamento ou RAID 0) e/ou tornar o sistema de disco mais seguro, através da técnica de espelhamento (mirroring ou RAID 1). Essas técnicas podem ser usadas isoladamente ou em conjunto.
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1. 5 RAID (Redundant Array of Independent Disks)
A) RAID 0 (Stripping)
	Técnica que consiste na divisão dos dados gravados/lidos em pelo menos 2 discos rígidos, de forma igual, que farão parte de um mesmo conjunto.
	A principal vantagem dessa técnica é aumentar a velocidade de acesso a grandes arquivos, já que estes terão suas partes divididas igualmente entre os discos, tendo o acesso feito a eles de forma simultânea.
	Uma das desvantagens é caso ocorra a falha em um dos discos, podendo haver a perda total dos dados ali presente.
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1. 5 RAID (Redundant Array of Independent Disks)
B) RAID 1 (Mirroring/Espelhamento)
	Técnica que consiste na duplicação dos dados em diferentes discos rígidos. RAID 1 deve funcionar em pares, de forma que uma unidade sempre tenha um “clone”. Na prática, isso significa que um sistema RAID composto por dois HDs com 500 GB cada terá justamente esta capacidade, em vez de 1 TB.
	O foco dessa técnica é a proteção dos dados, principalmente proteger o sistema contra falhas físicas das unidades.
	Esta técnica não tem objetivo de melhorar a velocidade de acesso aos dados, podendo até haver perda de performance já que os dados serão gravados 2 vezes, uma em cada unidade.
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1. 5 RAID (Redundant Array of Independent Disks)
C) RAID 0+1 e RAID 10
	O nível RAID 0+1 é um sistema "híbrido" (hybrid RAID), ou seja, que combina RAID 0 com RAID 1. Para isso, o sistema precisa ter pelo menos quatro unidades de armazenamento, duas para cada nível. Assim, tem-se uma solução RAID que considera tanto o aspecto do desempenho quanto o da redundância.
	Há uma variação chamada RAID 10 (ou RAID 1+0) de funcionamento semelhante. A diferença essencial é que, no RAID 0+1, o sistema se transforma em RAID 0 em caso de falha; no RAID 1+0, o sistema assume o nível RAID 1.
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1. 5 RAID (Redundant Array of Independent Disks)
D) RAID 5
	Nesta técnica o aspecto de redundância também é considerado, mas de maneira diferente: em vez de existir uma unidade de armazenamento inteira como réplica, os próprios discos servem de proteção.
	Neste método de proteção, os dados são divididos em pequenos blocos. Cada um deles recebe um bit adicional - o bit de paridade - de acordo com a seguinte regra: se a quantidade de bits '1' do bloco for par, seu bit de paridade é '0'; se a quantidade de bits '1' for ímpar, o bit de paridade é '1'.
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1. 5 RAID (Redundant Array of Independent Disks)
E) RAID 6
	Esta técnica trabalha
com dois bits de paridade. Com isso, é possível oferecer redundância para até dois discos no sistema, em vez de apenas um.
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1. 5 RAID (Redundant Array of Independent Disks)
F) RAID 2
	Esta técnica surgiu nos anos 80 devido a falta de confiabilidade dos HDs. O RAID 2 conta com um mecanismo de detecção de falhas do tipo ECC (Error Correcting Code).
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1. 5 RAID (Redundant Array of Independent Disks)
G) RAID 3
	Esta técnica é parecida com o RAID 5, utilizando-se do bit de paridade, porém reservando um disco somente para este fim. Por esse motivo, era necessário pelo menos 3 discos para montar o sistema.
H) RAID 4
	Esta técnica também utiliza o esquema de paridade, tendo o funcionamento parecido com o RAID 3, com o diferencial de dividir os dados em blocos maiores e de oferecer acesso individual a cada disco do sistema.
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1. 5 RAID (Redundant Array of Independent Disks)
I) JBOD (Just a Bunch Of Disks)
	Não se trata de um nível de RAID, mas sim de um método que simplesmente permite o uso em conjunto de dois ou mais HDs (independente de sua capacidade) de forma a fazer com que o sistema operacional enxergue o arranjo como uma única unidade lógica.
	Não possui foco em desempenho ou redundância, considerando apenas o aumento da capacidade de armazenamento. Aqui, os dados são simplesmente gravados e, quando um disco fica lotado, a operação continua no outro. Desta forma, se um HD sofrer danos, os dados existentes nos demais não são prejudicados.
Referências
https://sites.google.com/site/hardwarememoria2/
http://redeetec.mec.gov.br/images/stories/pdf/eixo_infor_comun/tec_inf/081112_org_arq_comp.pdf
http://www.infowester.com/raid.php#raid0
http://www.baboo.com.br/hardware/hd-ssd/entenda-quais-sao-os-tipos-de-raid/