Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
18/09/2017 1 TÉCNICAS DE INFORMÁTICA Hardware Aula 03 O que é um Computador? � O Computador nada mais é do que um aparelho (ferramenta) que executa tarefas repetitivas que sabemos como fazer e armazena uma grande quantidade de dados. � No sentido mais amplo, um computador é qualquer equipamento ou dispositivo capaz de armazenar e manipular, lógica e matematicamente, quantidades numéricas representadas fisicamente. Computador: - Máquina composta de um conjunto de partes eletrônicas e eletromecânicas, com capacidade de coletar, armazenar, manipular dados , e fornecer informações, tudo isso de forma automática. entrada saída O Conceito de Sistema de Computador Um computador é mais do que um conjunto de dispositivos eletrônicos realizando um multiplicidade de tarefas de processamento de informações. É um sistema, uma combinação de componentes inter- relacionados que desempenham as funções básicas do sistema, ou seja, entrada, processamento, saída e armazenamento, fornecendo assim aos usuários finais uma poderosa ferramenta de processamento de informações. Compreender o computador como um “sistema de computador” é vital para o uso eficaz e produtivo dos recursos de sistemas de computadores. O Conceito de Sistema de Computador Entrada = introduzem dados e instruções na CPU: ⇒ teclado, mouse, tela de contato, scanner ótico, reconhecimento de voz Saída = comunica e registra informações: ⇒ unidade de exibição visual, impressora, resposta de áudio, dispositivo de controle físico Armazenamento Primário = memória principal, armazena dados e instruções durante o procemanento Armazenamento Secundário = armazena dados e programas para processamento: ⇒ undades de disco e fita magnéticos, discos óticos CPU = Unidade Central de Processamento ⇒ unidade de controle, interpreta e dirige o processamento ⇒ unidade lógico-aritmética (ULA), realiza operações aritméticas e faz comparações O que é Hardware? � Hardware é a parte física do computador � O conceito do Hardware do computador é dividido a partir de sua CPU (Central Processing Unity) ou UCP (Unidade Central de Processamento), que é o processador e ele está contido na placa mãe que está interna a um gabinete, que é a carcaça do computador, tudo aquilo que está fora do processador (da CPU) é chamado de Periférico, está entorno, envolta. 18/09/2017 2 Categorias de Sistemas de Computadores • Mainframes Sistemas empresarias, superservidores, processadores de transações, supercomputadores, etc. • Computadores de Médio Porte Servidores de rede, minicomputadores, servidores de internet, sistemas para múltiplos usuários, etc. • Microcomputadores Computadores pessoais, computadores de rede, estações técnicas de trabalho, organizadores pessoais digitais, etc. O que é CPU? � CPU (Central Processing Unity) ou UCP (Unidade Central de Processamento), que é o processador e ele está contido na placa mãe. � Também chamamos de CPU o gabinete, que é a carcaça do computador. O que são Periféricos? � É qualquer dispositivo e ou interface que esteja fora do CPU (UCP) é chamado de Periférico. � Estes ainda são subdivididos em Periféricos Internos e Periféricos Externos. Porque Internos e Externos? � Todos os dispositivos que estão fora do processador e dentro do Gabinete são considerados Periféricos Internos. � Tudo aquilo que está fora CPU (gabinete) é chamado de Periférico Externo, está entorno, envolta.então o gabinete é a referencia de periférico externo e interno. Que são os dispositivos de entrada, saída e os híbridos? � Os Periféricos ainda se subdividem em: � Periféricos de Entrada, - nos permitem adentrar dados, programas, informações. � Periféricos Saída – externam a conclusão ou status do processamento e ou do micro. � Periféricos Híbridos – São os que simultaneamente são de entrada e saída, ou seja permitem entrada de dados e recebem os resultados após algum processamento. Ex: 18/09/2017 3 Organização básica (Von Neumann) Uma arquitetura de computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, nesta forma podendo manipular tais programas. Conceito de Sistemas de Computadores Unidade Central de Processamento Dispositivos de Armazenamento Secundário Unidade de Controle ULA Unidade de Armazenamento Primário Dispositivos de Entrada Dispositivos de Saída Componentes básicos de um computador � O processador (ou microprocessador) é responsável pelo tratamento de informações armazenadas em memória (programas em código de máquina e dos dados). � A memória é responsável pela armazenagem dos programas e dos dados. � Periféricos, que são os dispositivos responsáveis pelas entradas e saídas de dados do computador, ou seja, pelas interações entre o computador e o mundo externo. Exemplos de periféricos são o monitor, teclados, mouses, impressoras, etc. � Barramento, que liga todos estes componentes e é uma via de comunicação de alto desempenho por onde circulam os dados tratados pelo computador Memória Processador Periféricos Barramento Arquitetura de um Computador • Como conversar com uma máquina? - através de sinais elétricos • A linguagem de máquina é visualizada como um conjunto de números na base 2: números binários. Cada um é um digito binário, ou bit. 1000110010100000 • Instrução: conjunto de bits inteligíveis pelo computador, que pode ser associado a números. “O uso de números binários para representar instruções e dados é a base da teoria computacional” Linguagem de montagem: linguagem simbólica, obriga o programador a pensar como a máquina. � Se o programador consegue escrever um programa que traduz a linguagem de montagem para instruções binárias, o que impede de escrever um programa que traduza uma linguagem de mais alto nível para notação binária? � Surgiu o Compilador. Os programadores de hoje devem sua alta produtividade ao sucesso de projeto de tradutor de alto nível. Alto nível linguagem de montagem linguagem binária A + B � compilador� add A,B � montador 1000110010100000 � A vantagem da linguagem de alto nível é que o programador raciocina de maneira mais natural 18/09/2017 4 � Dispositivos de entrada clássicos: teclado , mouse. Alimentam o computador com informações � De saída: vídeo, áudio. Disponibilizam o resultado do processamento para o usuário. DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA � Nas placas encontramos os dispositivos responsáveis pelo constante desenvolvimento da tecnologia, os chamados circuitos integrados ou chips � Placa-Mãe: É constituída de três partes: a parte que conecta os dispositivos de entrada e saída, a memória e o processador Abrindo o Gabinete � Memória: local onde os programas ficam armazenados enquanto estão sendo processados; lá também ficam guardados os dados necessários à execução dos programas. � Processador: é o cérebro do micro, encarregado de processar a maior parte das informações Abrindo o Gabinete HISTÓRIA DOS COMPUTADORES Tendências nas Capacidades dos Sistemas de Computadores Primeira Geração Segunda Geração Terceira Geração Quarta Geração Quinta Geração . anos 50 Tubos a Vácuo . anos 60 Transistores estado sólido . anos 70 Circuitos Integrados (maior capacidade, S.O.) . anos 80 e 90 Micropro- cessadores em chips (PC’s, redes cliente/servidor) Maior Potência, Menor Tamanho Tendência: Menores, Mais Rápidos, Mais Confiáveis e Mais Baratos Tendência: De Fácil Aquisição e Manutenção Ábaco, a primeira calculadora da história, de origem chinesa século V a.C História dos computadores Em 1642, o matemáticofrancês Bleise Pascal desenvolveu o que pode ser chamado da primeira calculadora mecânica da história, a máquina de Pascal 18/09/2017 5 • 1801, o costureiro Joseph Marie Jacquard: Tear Programável, pois aceitava cartões perfuráveis com entrada do sistema. • 1822: Charles Babbage - Máquina de Diferenças capaz de calcular funções de diversas naturezas (trigonometria, logaritmos). • 1837: Babbage - Engenho Analítico (Máquina Analítica). Ela aproveitava todos os conceitos do Tear Programável, como o uso dos cartões. História dos computadores • 1ª Geração (1946 - 1959) : válvula � ENIAC(Eletronic Numerical Integratorand Computer) � John Mauchly &John Presper Eckert, Universidade da Pensilvânia,1946 � Resposta às necessidades dos EUA � Possuía uma massa igual a 30T � Ocupava o espaço de aproximadamente 140m2 � Continha mais de 18mil válvulas � Consumia140KW � Capaz de executar 5mil adições por segundo História dos computadores ENIAC ENIAC ENIAC ENIAC 18/09/2017 6 1949 - EDVAC • Carregar e modificar um programa no ENIAC era extremamente tedioso • O processo seria extremamente facilitado se um programa pudesse ser armazenado na memória juntamente com os dados • Com esse conceito de programa armazenado, surgiu o EDVAC(Eletronic Discrete Variable Computer), proposto por John von Neumman EDVAC 1946: IAS •Em1946, von Neumann e seus colegas começaram o projeto de um novo computador de programa armazenado •Por ter sido construído no Instituto de Estudos Avançados, em Princeton, esse computador é conhecido como IAS(Institute for Advanced Studies) •Embora construído em1952, o IAS constituio protótipo de todos os computadores de propósitos gerais subseqüentes. IAS IAS Estrutura contém: -Uma Memória Principal,que armazena dados e instruções – Uma Unidade Lógica e Aritmética (ULA),capaz de realizar operações com dados binários – Uma Unidade de Controle (UC),que interpreta e executa instruções armazenadas na memória – Dispositivos de Entrada e Saída(E/S), operados pela unidade de controle UNIVAC – 1952 : Eckert e Mauchly fundaram a Eckert- Mauchly Computer Corporation. - Sua primeira máquina de sucesso foi o UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer), usado no censo de 1950 - Com maior capacidade de memória e melhor desempenho, o UNIVACII foi lançado no final dos anos 50 IBM – 1953: lançou seu primeiro computador eletrônico de programa armazenado, o IBM-701, voltado para processamento científico. • 1956: IBM-702 • 1956: IBM-704 • 1958: IBM-709 A IBM lançou o sistema /360 Computadores Comerciais 18/09/2017 7 UNIVAC I UNIVAC II • 2ª Geração (1959 - 1964) : transistores A segunda geração de computadores é marcada pela introdução dos transistores, em detrimento das válvulas IBM 1401 IBM 7094 Os primeiros computadores a se utilizarem totalmente de transistores foram o IBM 1401 e IBM 7094 que juntos, venderam mais de 10.000 unidades, reafirmando mais uma vez a demanda por um indústria mundial de computadores. � 3ª Geração (1964 – 1970) : circuitos integrados Foi inventado o circuito integrado, que revolucionou o processo de fabricação de todos os equipamentos eletrônicos IBM 360 � 4ª Geração (1970 até hoje): COMEÇOU A ERA DOS CHIPS... * quarta geração é conhecida pelo advento dos microprocessadores e computadores pessoais, com a redução drástica do tamanho e preço das máquinas. Altair 8800 Lançado em 1975, revolucionou tudo o que era conhecido como computador até aquela época. Com um tamanho que cabia facilmente em uma mesa e um formato retangular, também era muito mais rápido que os computadores anteriores. O projeto usava o processador 8080 da Intel. 18/09/2017 8 Apple I - 1976 - Steve Jobs primeiro computador pessoal, pois acompanhava um pequeno monitor gráfico que exibia o que estava acontecendo no PC. Foram os primeiros a usarem o Mouse e possuírem a interface gráfica como nós conhecemos hoje em dia, com pastas, menus e área de trabalho. Não se atribui a ninguém em especial o crédito pela introdução do conceito de computador pessoal, mas o computador elaborado por Steve Jobs passou a ser um padrão para a industria de computadores pessoais. Apesar de estar quatro anos a frente, a Apple ficou em segundo lugar, depois que a IBM lançou seu primeiro modelo de computador pessoal em 1981, que fez da Intel a maior e mais conhecida indústria de circuitos integrados, e fez da Microsoft uma das maiores empresas do mundo, a partir de seus sistemas Operacionais. IBM PC Primeira Geração Segunda Geração Terceira Geração Quarta Geração Quinta Geração Cartões Perfurados Fita de Papel Cartões Perfurados Tecla para Fita/Disco Entrada de Dados pelo Teclado, Dispositivos de Indicação, Escaneamento Ótico Reconhecimento de Voz, Dispositivos de Fala e Sensíveis ao Toque, Reconhecimento de Caligrafia Tendência: Rumo a Dispositivos de Entrada Direta que São Mais Naturais e Fáceis de Utilizar Tendências em Tecnologia de Entrada Tendências em Tecnologia de Saída Primeira Geração Segunda Geração Terceira Geração Quarta Geração Quinta Geração Cartões Perfurados, Relatórios e Documentos Impressos Cartões Perfurados, Relatórios e Documentos Impressos Relatórios e Documentos Impressos, Exibições em Vídeo Exibições em Vídeo, Respostas de Áudio, Relatórios e Documentos Impressos Exibições em Vídeo, Respostas de Voz, Documentos em Multimídia com Hiperlinks Tendência: Rumo a Métodos de Saída que se Comuniquem Natural, Rápida e Claramente Primeira Geração Segunda Geração Terceira Geração Quarta Geração Quinta Geração Tambor Magnético Núcleo Magnético Núcleo Magnético LSI Chips de Memória Semicondutora VLSI Chips de Memória Semicondutora Tendência: Rumo a Grandes Capacidades Utilizando Circuitos Microeletrônicos Menores Tendência: Rumo a Enormes Capacidades Utilizando Mídias Magnéticas e Óticas Principais Tendências em Meios de Armazenamento Primário e Secundário Fita Magnética Tambor Magnético Fita Magnética Disco Magnético Disco Magnético Fita Magnética Disco Magnético Disco Ótico Fita Magnética Disco Ótico Disco Magnético Armazenamento Primário Armazenamento Primário ArmazenamentoArmazenamento Secundário Opções em Mídias de Armazenamento Memória Semicondutora Discos Magnéticos Fita Magnética Discos Óticos Armazenamento Primário Armazenamento Secundário 18/09/2017 9 HD – Disco Rígido Disco Rígido � Os Discos Rígidos possuem dois tipos de componentes: internos e externos. Os componentes externos estão localizados na placa de circuito impresso chamada placa lógica, enquanto que os componentes internos estão localizados em um compartimento selado chamado HDA ou Hard Drive Assembly. Fundamentos do Armazenamento em Computadores Os dados são processados e armazenados em um sistema de computador, por meio da presença ou ausência de sinais eletrônicos ou magnéticos nos circuitos do computador ou na mídia que ele utiliza (representação binária). O menor elemento dos dados é chamado de bit, ou digito binário, que pode ter o valor “zero” ou “um”. A capaci- dade dos chips de memória é normalmente expressa em termos de bits. Um byte é um agrupamento básico de “8 bits” que o computador opera como uma unidade singular, ou um caracter. Capacidades de Armazenamento Como um “bit” possui dois estados possíveis, e como um “byte” é formado por 8 bits, então um byte possui 28 = 256 estados, ou códigos, possíveis. As capacidades de armazenamento são freqüentemente medidas em kilobytes (KB), megabytes (MB), gigabytes (GB)ou terabytes (TB). Embora kilo signifique 1.000 no sistema métrico, a indústria de computadores utiliza K para representar 1.024 (ou 210) posições de armazenamento. Portanto, uma capacidade de 10 megabytes, por exemplo, na verdade é 10.485.760 (10 * 1024 * 1024) posições de armazenamento, e não 10 milhões de posições. Memória Principal (1/3) O armazenamento primário de seu computador consiste em chips microeletrônicos de memória. A memória principal mantém a CPU abastecida com dados e instruções. Parte dos principais atrativos da memória é seu pequeno porte e grande velocidade. Uma das principais desvanta- gens é sua volatilidade. Elas precisam de fornecimento ininterrupto de energia elétrica, caso contrário, o conteúdo da memória será perdido. Tipos básicos de memória: . memória de acesso aleatório (RAM) . memória de leitura somente (ROM) Memória Principal (2/3) RAM- Random Access Memory, memória de acesso aleatório. Esses chips de memória são o meio de armazenamento primário mais amplamente utilizado. Cada posição de memória tanto pode ser detectada (lida) como alterada (gravada)- memória de leitura/gravação. Ela é uma memória volátil. Os termos acesso direto ou acesso aleatório descrevem o mesmo conceito. Significam que um elemento de dados ou instruções pode ser diretamente armazenado e recuperado por meio de escolha e uso de uma das posições no meio de armazenamento. Também significa que cada posição de armazenamento (1) possui um único endereço e (2) pode ser acessado individual- mente quase ao mesmo tempo, sem ter de procurar outras posições de armazenamento. 18/09/2017 10 Memória Principal (3/3) ROM- Read Only Memory, memória de leitura somente. Chips de memória não-volátil de acesso alea- tório são utilizados para o armazenamento permanente. A ROM pode ser lida, mas não apagada ou regravada. Instruções de controle freqüentemente utilizadas na unidade e programas de controle no armazenamento primário (tais como parte do sistema operacional) podem ser permanentemente ativadas nas células de armaze- namento durante a fabricação. Isto é às vezes conhecido como firmware. As variações incluem a PROM (programmable read only memory, ou memória de leitura programável) e a EPROM (erasable programmable read only memory, ou memória de leitura apagável e progra- mável) que podem ser permanentemente ou tempora- riamente programadas após a fabricação. Características dos Discos Magnéticos Cilindros Mecanismo de Acesso Braços de Acesso Cabeças deLeitura/Gravação Discos Trilhas: Círculos Concêntricos para armazenar dados como bits magnetizados. Setores: Partes de uma trilha Trilha Tipos de Discos Magnéticos (1/2) Os discos flexíveis (FD), ou disquetes, consistem em dis- co de película de poliéster revestidos com um composto de óxido de ferro. Um único disco é montado e gira dentro de uma capa de plástico protetora, que possui aberturas de acesso para acomodar o cabeçote de leitura/gravação de uma unidade de disco. A versão mais utilizada são os FDs de 31/2 polegadas, com capacidade para 1,44 megabytes de armazenamento As unidades de disco rígido (HD) combinam discos mag- néticos, braços de acesso e cabeçotes de leitura/grava- ção em um módulo lacrado. Isto possibilita velocidades mais altas, maiores densidades de gravação de dados e menor margem de tolerância dentro de um ambiente lacrado e mais estável. As capacidades dos HDs variam em centenas de gigabytes de armazenamento. Tipos de Discos Magnéticos (2/2) RAID- Redundant Arrays of Independent Disks, ou arranjos redundantes de discos independentes), eles combinam de 6 a 100 pequenas unidades de disco rígido e seus microprocessadores de controle em um única unidade. As unidades RAID fornecem grandes capacida- des com altas velocidades de acesso já que os dados são acessados em paralelo ao longo de caminhos múlti- plos a partir de muitos discos. As unidades RAID também fornecem uma capacidade de tolerância a erros, já que seu desenho redundante ofere- ce múltiplas cópias de dados em diversos discos. Se um disco falhar, os dados podem ser recuperados a partir de cópias de reserva automaticamente armazenadas em outros discos. Armazenamento em Fita Magnética Nas unidades de fita magnética os cabeçotes de leitura/ gravação gravam dados na forma de pontos magnéticos na camada de óxido de ferro da fita plástica. Esses dispositivos fornecem armazenamento de custo mais baixo para complementar os discos magnéticos e atender depósitos de grandes massas de dados e outros requisitos de armazenamento online nas empresas. Outras importantes aplicações para a fita magnética são o armazenamento de reserva (back’up) para PCs e outros sistemas de computador. Armazenamento em Disco Ótico (1/2) Os discos óticos são um meio de armazenamento em rápido crescimento. A versão para uso em microcompu- tadores é chamada de CD-ROM (Compact Disk- Read Only Memory, ou memória de leitura em CD) e tem capa- cidade de armazenamento de aproximadamente 600 MB. CD-R (CD gravável) ou WORM são tecnologias de disco óticos que permitem que computadores com unidades apropriadas gravem seus próprios dados uma única vez em um CD, e depois possam ler indefinidamente esses dados. A maior limitação dessas tecnologias é que os dados gravados não podem ser apagados. 18/09/2017 11 Armazenamento em Disco Ótico (2/2) Atualmente são encontrados sistemas de discos óticos CD-RW (CD regravável) que gravam e apagam dados indefinidamente. As capacidades de potencialidades dos discos óticos aumentaram com o surgimento da tecnologia DVD. Um dos principais usos dos discos óticos em sistemas de mainframe e de computadores de médio porte está no processamento da imagem, onde deve ser mantido o armazenamento de acervos de longo prazo de arquivos históricos de imagens documentais. Jukebox = unidade de drive, ou caixa, com vários discos óticos.
Compartilhar