Estrutura e Funcionamento dos Computadores (Conceitos Básicos)

Estrutura e Funcionamento dos Computadores
(Conceitos Básicos)
 Sistema Computacional
Peopleware
(usuário)
Software
(programas)
Hardware
(máquina)
 Hardware
Corresponde à parte material, aos componentes físicos do sistema. É
o computador propriamente dito.
 Software
Conjunto de programas (instruções arranjadas logicamente) e sua
documentação.
 Estrutura de um computador digital
Unidade Central de Processamento
Unidade
Lógica e
Aritmética
Unidade de
Controle
Memória
Principal
Memória
Secundária
Interfaces
Unidades
de
Entrada
Unidades
de
Saída
Periféricos
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Algoritmos
Professor: Pa ulo Renato
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 Unidades de Entrada
Pen drive, fitas magnéticas, mouse, joystick, microfone, scanners, CDROM, sensores, etc ...
 Unidades de Saída
Vídeo, impressora, caixas de som, etc...
 Unidade Central de Processamento (CPU)
Também chamada de microprocessador, é responsável pelo
gerenciamento de todas as funções do sistema;
A CPU distingue somente dois estados físicos, representados pelos
números 0 e 1 – dígitos binários;
É dividida em:
 Unidade Aritmética e Lógica
É encarregada de realizar operações aritméticas e lógicas
elementares.
 Unidade de Controle
É encarregada de coordenar os diversos componentes.
 Memória Principal (RAM – Random Access Memory)
É a unidade encarregada de armazenar os dados recebidos das
unidades de entrada para imediato processamento pela CPU.
Um dado a ser processado pela CPU do computador pode ser
colocado na memória na hora de se executar as ações de
transformação.
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Um resultado de uma transformação realizada pela CPU pode também
ser armazenado na memória antes que passe para as unidades de
saída.
Memória
Principal
CPU
A memória é considerada um meio temporário de armazenamento de
dados, que permanecem ali durante o tempo em que estiverem sendo
processados.
 Memória Secundária (ou Auxiliar)
A memória secundária pode ser composta por vários dispositivos
capazes de ampliar a capacidade de armazenamento da memória
principal;
Estas memórias auxiliares podem armazenar grandes quantidades de
dados e programas, permitindo que sejam solicitados diretamente pela
memória principal quando necessários;
Exemplos mais comuns: disco rígido (ou winchester), pen drive e fitas
magnéticas.
A memória secundária é um tipo de memória não volátil, teoricamente
permanente e mais lenta;
CPU
Memória
Principal
Memória
Secundária
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Outra função da memória secundária é oferecer uma expansão virtual
da memória principal – Memória Virtual.
Memória Virtual
Memória
Principal
Memória
Secundária
CONCEITOS IMPORTANTES
 Bit (“Binary DigiT” – dígito binário)
Unidade de Informação, tem somente os valores “0” ou “1”;
 Byte (“BinarY Term” – termo binário)
Conjunto de 8 bits, com o qual pode-se representar os números, as
letras, os sinais de pontuação, etc...
 Palavra (Word)
É a quantidade de bits que a CPU processa por vez.
CPU ou micro de:
8 bits
16 bits
32 bits
64 bits
128 bits
Palavra de:
8 bits = 1 byte = 1 caractere
16 bits = 2 bytes = 2 caracteres
32 bits = 4 bytes = 4 caracteres
64 bits = 8 bytes = 8 caracteres
128 bits = 16 bytes = 16 caracteres
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Exemplo: se a palavra (texto) PESQUISA tiver sido transferida da
memória para uma CPU de:
8 bits <= este precisará de 8 operações para processá-la;
16 bits <= este precisará de 4 operações para processá-la;
32 bits <= este precisará de 2 operações para processá-la;
64 bits <= este precisará de uma operação para processá-la;
 Interface
Representa o meio de comunicação entre duas partes do sistema.
Exemplo: disco e computador, teclado e computador, computador e
impressora.
Existem dois tipos de interface:
- serial: os dados são enviados um bit de cada vez (cabos com um
único fio);
- paralela: um byte de cada vez (cabos com 8 fios);
 Unidades de Medida (Kilo, Mega, Giga, Tera)
Unidades
Kilo (K)
Mega (M)
Giga (G)
Tera (T)
Usual
103
106
109
1012
Informática
210
220
230
240
Exemplo: Qual a quantidade exata de bits que os dispositivos de
memória auxiliar abaixo possuem ?
a-) Disquete de 1,44 MB
1,44 MB = 1,44 * 220 * 8 = 12079595,52 bits
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b-) Winchester de 3,1 Gb
3,1 Gb = 3,1 * 230 * 8 = 26628797235,2 bits
 Linguagens de Programação
Para que um algoritmo possa ser executado pelo computador, é
necessário que ele seja programado, isto é, que ele seja transcrito
para uma linguagem que o computador possa “entender”, direta ou
indiretamente.
 Tradutor
Os computadores só podem executar diretamente os algoritmos
expressos em linguagem de máquina (que é um conjunto de
instruções capazes de ativar diretamente os dispositivos eletrônicos do
computador).
Um tradutor é um programa que traduz um algoritmo que está escrito
em uma determinada linguagem de programação em linguagem de
máquina.
Programa
Fonte
Algoritmo ou
programa escrito em
uma determinada
linguagem de
programação
Tradutor
Algoritmo ou
programa
Programa
traduzido para
Objeto
linguagem de
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máquina
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O processo de tradução pode ser feito por:
 Compilação
Lê, analisa e traduz todos os comandos do programa fonte, criando o
programa objeto.
 Interpretação
Traduz ou interpreta cada comando ao executá-lo.
Tradutor
Linguagem de
Alto Nível
Compilador
Programa
Fonte
Interpretador
Linguagem de
Máquina
Execução
Programa
Objeto
Execução de
todo o programa
Executa um
comando e volta
A compilação é ideal para quando o programa estiver na sua forma
definitiva ou for reutilizado com freqüência. É mais rápida na execução
que o modo interpretado. A grande desvantagem do programa objeto
é não ser possível modificá-lo. Para tal é necessário retomar o fonte,
fazer as alterações e compilar tudo de novo. Ideal para
comercialização de programas.
A interpretação implica em mais tempo de execução. Evita, a cada
alteração do fonte, traduzir tudo de novo. Ideal para a fase de
desenvolvimento do programa ou uso interativo.
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 Sistema Operacional (SO)
É um programa especial que controla e coordena todas as operações
básicas de um computador.
É um software básico que controla a execução de outros programas e
pode proporcionar funções como:
- controle de entrada e saída de dados;
- alocação de memória;
- gerenciamento de dados, etc ...
Exemplo: Quando se pressiona uma letra no teclado, o SO executa
centenas de operações muito elementares, que genericamente
poderiam ser:
-
manter a atenção no teclado;
quando for pressionada alguma tecla, calcular sua posição;
verificar se a tecla shift está apertada;
sendo uma tecla de controle, executar a operação desejada; não
sendo, determinar a posição na tela onde está o cursor e ali gerar a
imagem correspondente ao símbolo digitado.
Os programas que compõem os SOs são, na maioria dos casos,
escritos em linguagens de nível mais baixo, fazendo com que eles
sejam mais rápidos e eficientes no gerenciamento de recursos do
hardware.
Exemplos mais comuns de SOs: DOS, Windows2007, Linux, etc.
Os SOs podem ser classificados em:
 Monosusuário: somente um usuário pode processar dados por vez
na CPU;
 Multiusuário: vários usuários podem acessar “ao mesmo tempo” a
CPU de um sistema;
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 Monotarefa: somente um programa de cada vez é executado pela
CPU.
 Multitarefa: vários programas podem ser executados de maneira
concorrente pela CPU (eles concorrem pela mesma CPU).
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