Resumo de Organização de Computadores

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Resumo de Organização de Computadores
1.Introdução
Para realização desse resumo foi utilizado apenas o livro da disciplina, com a intenção de ajudar os alunos de Analise e Desenvolvimento de Sistema que estão no III Semestre e estão estudando a disciplina de Arquitetura e Organização de Computadores no novo método de aprendizagem KLS. 
Observação: Esse resumo foi criado apenas para estudo sem finalidade como trabalho acadêmico.
2.Unidade 1 
Essa unidade vai tratar das quatro funções básicas do computador que são: entrada, processamento, saída e armazenamento, fala sobre as gerações de computadores no decorrer do tempo de 1946 a 1991. Cita algumas estruturas básicas de um computador (CPU, Memória, Entrada e Saída e Interconexão) e mostra um pouco da Hierarquia de níveis de computador. 
Primeiramente sobre as quatro funções básicas: 
Entrada: A unidade de entrada do computador representa todos os meios pelos quais os dados podem ser inseridos. Existem varias formas de inserir em um computador, as mais usadas são o teclado e o mouse. Outros exemplos são: scanners, leitores de código de barra, entrada de áudio e vídeo.
Processamento: Também conhecida como CPU (Unidade central de Processamento ou Central Processor Unit em inglês), como o nome já diz é responsável pelo processamento do computador, ou seja, executa os comandos inseridos na unidade de entrada, convertendo-os para a linguagem da maquina e convertendo novamente para a linguagem que o usuário entende. Ela também tem a função de gerenciar as informações que serão armazenadas nas memorias do computador, se estas memorias serão utilizadas para trabalho ou se serão gravadas em discos, a fim de serem usadas em outros momentos. 
Saída: Representa todos os meios pelos quais os dados podem ser mostrados, ao serem inseridos ou como resultado de um processamento executado pelo computado. Exemplos: Monitor (tela), impressora, saídas de som.
Armazenamento: Seriam as memorias usadas pelo computador. Estas são divididas em memoria de trabalho (RAM), de processamento (ROM), onde estão gravadas instruções de funcionamento do computador, e as memorias de armazenamento, que são os discos rígidos e os demais dispositivos de gravação. Outros exemplos de armazenamentos são os HD, discos externos, pen drives e cartões de memorias.
2.1 Desenvolvimentos Históricos
O Ábaco: Pra quem não sabia, assim como eu, o ábaco é considerado o primeiro computador. Ele é uma maquina de calculo mecânica e rudimentar usada por vários povos da antiguidade, existem estudos arqueológicos que apontam seu uso em 4.000 anos a.C (antes de Cristo). O_O
Entre o Ábaco até as cinco gerações de computadores existiram: Ossos de Napier, As rodas dentadas de Pascal, A Maquina analítica de Babbage (Cartão Perfurado) e a Maquina de Turing. Estas não vêm ao caso de estuda-las, mas se alguém se interessar pode pesquisar mais sobre.
Abaixo mostrarei as gerações dos computadores.
 
Primeira Geração de computadores: De 1946 a 1954, começou a ter computadores que funcionavam com válvulas (tipo um tubo de vidro parecendo uma lâmpada), tinham seus funcionamento lento, pois as instruções eram programadas em linguagem da maquina e gravadas em cartões perfurados. Um exemplo dessa primeira geração seria o ENIAC com 17.468 válvulas.
Segunda Geração de computadores: De 1955 a 1964, de válvulas para transistores, eles eram muito menores do que a válvula e não precisavam de pré-aquecimento para funcionar. Outras evoluções seriam a linguagem Assembly em substituição à linguagem de maquina, e em seguida das linguagens Fortran e Pascal e o surgimento do armazenamento em disco e fita magnética.
Terceira Geração de computadores: De 1964 a 1977, a principal evolução seria os circuitos integrados, chamados assim porque integravam milhares de transistores em um único componente eletrônico, reduzindo o tamanho da maquina e aumentado o processamento, eles também foram chamados de microchips. E a outra evolução é que eles passam a ser programados com linguagem Cobol e Fortran.
Quarta Geração de computadores: Entre 1977 a 1991, trouxe o processador, que é um chip dotado de unidade de processamento. Foram criados Sistemas Operacionais como Unix, MSDOS e o Apple Macintosh, linguagens como C e C++ foram desenvolvidas e equipamentos como disco rígidos, impressoras e teclados.
Quinta Geração de computadores: De 1991 até os dias atuais, os computadores estão em sua quinta geração. Eles trouxeram o processador de 64 bits, discos rígidos, memorias de trabalho e processamento bem mais rápido entre outros dispositivos. É marcada também por sua grande capacidade de conexão à internet. 
2.2 A Estrutura básica de um computador
Arquitetura de Von Neumann: Diz que um maquina digital vai armazenar os programas e os dados no mesmo espaço de memoria e eles serão processados na unidade de processamento central (CPU), composta pela unidade de controle e uma unidade aritmética e logica (ULA). E eles serão fornecidos através de dispositivos de entrada e retornados através dos dispositivos de saída. 
As funções básicas do computador foram pensadas a partir dessa arquitetura. Abaixo elas serão faladas.
Unidade Central de Processamento (CPU): ou Central Processor Unit em inglês, é composta por uma unidade lógica aritmética, a unidade de controle, que controla as unidades de memoria e os dispositivos de e/s do pc.
Ela é responsável por carregar e executar os programas no mesmo espaço de memoria, criada entre a década de 1960 e 1970. 
No livro em modo KLS trata sobre a evolução dos processadores. Posso resumir essa evolução desse modo (eles vão de 1970 até 2006): 
-A Família x86 de 16 bits
-Processadores de 32 bits.
-Processadores de 64 bits.
-Processadores Multicore.
-Intel Core.
A CPU organiza as informações na memoria principal, permite as condições necessárias para o processamento dos dados e seu retorno e, também é responsável por controlar todos os demais componentes, a placa-mãe, os dispositivos que nela estiverem independentes se exercem funções de e/s. Bem dizer, ele é o cérebro do computador.
A CPU é formada de algumas unidades que tem suas funções definidas para proporcionar o processamento de informações no computador, ela possui uma ULA (Unidade Logica Aritmética) e uma unidade de controle, cada uma delas tem sua função:
ULA (Unidade Logica Aritmética): Responsável por executar os cálculos matemáticos utilizados para processar os dados dentro do computador.
UNIDADE DE CONTROLE: Coordena e direciona as principais funções de um computador, visto que o processador enviará e receberá os dados para as memórias. 
Um processador executa varias instruções, quanto menor esse conjunto de instruções for mais rápido se torna um processador. Partindo deste princípio, os processadores têm dois tipos de arquiteturas empregadas pelos seus fabricantes
- A arquitetura CISC (Complex Instruction Set Computers)- Sistema com um conjunto de instruções complexo, atualmente utilizado pelos processadores de computadores pessoais.
- A arquitetura RISC (Reduced Instuction Set Computer) – Sistema com um conjunto de instruções reduzido, que é empregado nos processadores ARM utilizados pelos smartphones e tablets atuais.
Entrada e Saída: Funcionam em conjunto com os processadores.
Os equipamentos criados para funcionar em tecnologia 64 bits muito provavelmente não funcionarão em computadores de processadores de 32 bits devido a seus barramentos.
Barramentos são as vias por onde passam os dados e permitem a transmissão de informação entre CPU, os dispositivos de e/s e as unidades de memoria. A quantidade de barramento aumenta de acordo com a geração do computador.
Existem três tipos de barramentos:
De dados
De endereços
De controle.
Barramento de Dados: Liga a CPU à memória; Ele determina o desempenho do sistema, pois quanto maior o numero de vias de comunicação maior o numero de bits transferido e consequentemente, maior a rapidez com que os dados serão processados. 
Barramento de Endereço: Liga a CPU à memóriafazendo seu endereçamento e tem o numero de vias correspondentes à tecnologia de bits do processador.
Barramento de Controle: Liga a CPU à Unidade de Controle aos componentes e dispositivos de um computador, componentes de e/s, memorias auxiliares e de armazenamento entre outras. Por trabalhar com componentes externos é também chamado de Barramento externo.
Interconexão: Começou em 1990 marcando o inicio de uma nova geração de maquinas e programa com capacidade de acessar a rede, de se trocar informações. Essa capacidade é chamada de interconexão e antes era permitido apenas aos mainframes. 
3.Unidade 2
 A seção 2.1 do livro vai falar mais aprofundada sobre a CPU e os três tipos de barramentos, portanto eu acrescentei o assunto na unidade 1 desse resumo para ficar melhor de estudar.
Então, para falar dessa parte do resumo vou mostrar as memorias do computador. (Na unidade 1 do livro fala um pouco da memoria RAM, mas vou colocar o assunto nessa parte do resumo). 
 
Memórias: Ela é tão importante quanto a CPU e é onde os dados e os programas são armazenados, de forma temporária ou permanente.
Sem ela o próprio conceito de um computador digital não pode ser implementado, sendo assim sem uma memoria um computador não tem como funcionar.
Existem dois tipos de memorias: a volátil e a não volátil, a primeira requer energia para poder funcionar e armazenar os dados, quando o computador é desligado os dados nelas são apagados, em geral são memorias de processamento. A segunda grava os dados de forma permanente em seus dispositivos, não sendo apagada quando se desliga o computador e seus dados são recuperados quando for necessário.
Dentro desses dois tipos existem quatro memorias: A principal, a segundaria, a cache e os registradores da CPU.
Memoria Principal: 	Em conjunto com o processador, se tornam elementos de extrema importância para o computador, um depende do outro para funcionar. Ela é chamada de memoria RAM (Randon Access Memory) – Memoria de acesso aleatório, que faz o armazenamento dos dados inseridos no computador, dos programas e os próprios programas. Ela é aleatória, pois escolhe um bit diferente para armazenar os dados evitando os que já foram usados. 
Ela permite ao processador ter acesso às memorias secundarias e é do tipo volátil. É conhecida por DRAM (Dynamic RAM) RAM dinâmica, ela tem a necessidade de refrescamento de memoria, um recurso que realimenta de energia as memorias e mantem os dados armazenados enquanto o computador estiver ligado.
Por serem constantemente refrescadas, elas consomem muito mais processamento e muito mais energia que outros tipos de memorias, o que a torna mais lenta, porem tem seu custo menor e uma maior capacidade de armazenamento. 
A memoria ROM-Ready Only Memory, também faz parte da memoria principal do computador, mas com função apenas de leitura, onde seu conteúdo é gravado apenas uma vez e não é alterado. Esta memora é não volátil, ou seja, não é apagada quando desligamos o computador. Nela são gravados os programas de inicialização que são chamado se “FirmWare” (BIOS-POST-SETUP, explicação no livro pg.82).
Registrador: Locais de memoria onde os dados ficam armazenados para que o processamento aconteça. É um tipo de memoria volátil. Por estar dentro do processador, proporciona uma velocidade e transferência alta e a capacidade de armazenamento é baixa pelo fato de dividir espaço com outros elementos do processador.
Memoria Chache: Tem função de criar condições que aumentem a velocidade de comunicação entre a memoria principal e o processador, aumentando a velocidade final do processamento. Este tipo de memoria também é volátil e apaga-se quando o computador é desligado.
3.1 Memória Secundária 
São responsáveis por armazenar as informações para uso posterior, pois elas não se apagam quando o computador é desligado, são do tipo não volátil, e também onde são alteradas e regravadas quantas vezes for necessário.
Estão na categoria de memorias segundarias os discos rígidos, CDs, DVDs, pen drives entre outros dispositivos. Ela também é chamada de memoria de massa, por possuir uma capacidade de armazenamento muito maior do que as outras.
Os discos rígidos são os mais usados e existem conectores que fazem eles se comunicarem com o computador, são eles: Padrão SCSI, IDE/ATA, SATA, SATA II, SATA III. E existem os SSD que seria outro tipo de armazenamento de dados e podem substituir os HDs se necessário, com a vantagem de ocupar menos energia que eles.
4.Sistemas numéricos: conceitos, simbologia e representação de base numérica.
Existem quatro tipos de sistemas numéricos que foram estudados: o decimal, binário, octal e hexadecimal.
Decimal: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. São de fácil entendimento, pois se trada do nosso sistema numérico.
Binário: 0 e 1. Utilizado no meio computacional. Toda informação que entra é convertida para binário para que assim o processamento seja feito.
Octal: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Foi usado na computação como uma maneira de reduzir um numero binário. Hoje, ele é mais utilizado por circuitos eletrônicos.
Hexadecimal: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F (onde A=10, B=11, C=12, D=13, E=14 e F=15). É o mais usado nos computadores, pois ele representa os números binários de uma forma mais compacta, utilizando tamanhos bem menores comparados ao binário.
4.1 Conversão entre bases numéricas: decimal.
Conversão de base nada mais é do que alguns cálculos (kkkk) que deve ser feito para achar o valor de um sistema de numeração para outro. 
Decimal -> Binário
Binário -> Decimal
Decimal -> Hexadecimal
Hexadecimal -> Binário 
Divide o número decimal por 2 que seria a base binaria. O resultado sempre será 0 ou 1. A conta vai apara depois que o quociente for menor que o divisor. Para saber o resultado da conversão, pegam-se os restos de baixo para cima, da direita para a esquerda. 
Separe os números binários e multiplique pela base 2 na potencia de 0, 1, 2 ... Até o ultimo elemento binário. Some o resultado da multiplicação para chegar ao resultado decimal.
O mesmo processo que o nº 1, só que divide por 16, pois é a base Hexadecimal. Quando os valores estiverem entre 10 e 15 substitui-se pelas letras. 
O mesmo processo do nº 2, porem multiplique pela base 16, substituindo as letras pelos seus números. 
Abaixo de todo o resultado deve-se colocar a base em que eles se encontram, se um numero decimal foi convertido para binário, coloca-se o resultado e em baixo dele coloca o numero 2 que seria a base binaria. 
 
4.2 Conversão entre bases numéricas: Binário
Decimal -> octal.
Octal -> Decimal.
Binário -> Hexadecimal.
Hexadecimal -> Binário.
 Como no binário, deve-se fazer uma divisão, só que agora usando o divisor 8, pois queremos converter para octal. Os restos sempre serão 0 até 7. Quando o quociente chegar a -, pega-se os restos de baixo para cima. 
Mesma forma que convertemos de binário para decimal, somente trocando a base agora que é 8.
Nessa conversão existem dois métodos: 1º Método: converte-se do binário para o decimal e depois pegamos o decimal e convertemos para hexadecimal. 2º Método: Seria a conversão usando a tabela de valores; Separamos o numero binário em grupos de 4 bits, da direita para a esquerda; Se o ultimo grupo não tiver 4 dígitos, acrescente zeros a esquerda até formar o grupo; Cada grupo corresponde na tabela a um numero hexadecimal (lembre-se de substituir as letras pelos números); Procure cada grupo na tabela e terá o resultado.
Essa conversão também existe dois métodos: 1º Método: converta o hexadecimal para decimal e pegue o resultado do valor decimal e converte para binário. 2º Método: Conversão pela tabela de valores; Transforme os dígitos que são letras em números decimais de acordo com seu valor e pegue cada um em individual e procure na tabela. Lembre-se de que tem de ser sempre 4 dígitos. Se for preciso acrescente os zeros.
5. Álgebra Booleana e lógica Digital
George Boole se baseou nos estudos de Gottfriend Wilhelm Von Leibniz, paracriar a álgebra booleana.
Operações lógicas básicas conhecidas como AND, OR, NOT e sua simbologia:
	Op. Lógicas
	AND(E)
	OR(ou)
	NOT (não)
	Simbologia usada na matemática
	.
	
+
	
´
	Simbologia usada na computação 
	
^
	 A mesma flecha de and porem para baixo
	
! ou _
A partir das três operações lógicas temos:
AND -> produto lógico “E”.
OR -> Soma
NOT -> Nega
Existem tabelas-verdades dessas operações lógicas, porem não coloquei aqui no resumo por que tem um símbolos que não existe no teclado XD, mas elas podem ser encontradas no livro a partir da pagina 182 (método KLS). 
E as portas lógicas que são mais importantes, na minha opinião, se encontram a partir da pagina 203 (seção 4.3).
Espero que esse resumo ajude quem não esta conseguindo ler o livro antes das aulas presenciais, pois seria isso que o novo método de ensino quer que os alunos façam. Tentei resumir o máximo que pude, mas não é tão fácil resumir um livro com 4 seções. 
Fiz a prova dia 07-06-17, mas não vou colocar aqui, pois senão esse resumo não teria o porquê de existir (por favor, não insistam) e outra, as provas podem ser diferentes ;) o que eu posso fazer por vocês é dizer os conteúdos que caíram que pelo menos vocês tem uma base de estudo:
->Desenvolvimento Histórico.
->Conversões. (Gravem a tabela que já ajuda bastante) 
-> Estrutura básica do computador.
-> A Hierarquia de níveis de computador.
As dissertativas vão de cada polo ou tutor (sei lá) não posso garantir nada então não colocarei aqui. 
Tenham um ótimo estudo!!!