6. Conhecendo Redes de Computadores

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FBV CURSOS
CURSO DE APERFEIÇOAMENTO
Operador de Micro Computador - Básico e Avançado
Jan Pierre André Lima de Souza
João Pessoa – PB
Julho/2014
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1. A evolução da microinformática
Muitos autores consideram que os computadores entraram na chamada quarta geração ou era
da microinformática a partir de 1975. De lá até hoje, a microinformática tem evoluído bastante nas
últimas décadas. Hoje podemos dizer que a sociedade moderna é dependente dos computadores.
A década de 70 marcou o surgimento da linguagem de programação Basic para
microcomputadores bem como da primeira rede de computadores comercial que era equivalente a
ARPANET. Em 1976 surgia o primeiro microcomputador feito a ser vendido em grande escala, o
Apple I.
A década de 80 foi marcada pela construção do primeiro Hard Disk para microcomputadores
e capaz de armazenar cinco megabytes de dados. Nessa década também surgiu o primeiro
computador portátil é lançado, o Osborne I. Em 1984, a Apple desenvolve o primeiro computador
com mouse e interface gráfica, o Macintosh [1].
As três últimas décadas foram marcadas pelo aperfeiçoamento e pela evolução dos
componentes dos microcomputadores. Os processadores e as memórias se tornaram mais rápidos,
os discos rígidos atingiram capacidades de armazenamento antes nem sequer imaginadas, as
sistemas operacionais se tornaram extremamente melhorados e intuitivos para os usuários.
2. Elementos do microcomputador: hardware e software
Os computadores são compostos por dois elementos principais:

Hardware

Software
O Hardware é todo elemento físico que compõe um computador enquanto o software é todo
elemento lógico. O software é a parte lógica, o conjunto de instruções e dados processado pelos
circuitos eletrônicos do hardware. Toda interação dos usuários de computadores modernos é
realizada através do software, que é a camada colocada sobre o hardware que transforma o
computador em algo útil para o ser humano [2]. Os principais itens de hardware são: CPU,
memória, disco rígido, placa mãe, periféricos de entrada e saída. Os principais itens de software
são: sistema operacional e programas diversos utilizados pelos usuários.
Os computadores trabalham utilizando o Sistema Binário, o que significa que só reconhecem
dois níveis de tensão: 0(zero) e 1(um).
3
2.1
Sistemas de Informação
Sistemas de Informação é a expressão utilizada para descrever um Sistema seja ele
automatizado (que pode ser denominado como Sistema Informacional Computadorizado), ou seja
manual, que abrange pessoas, máquinas e/ou métodos organizados para coletar, processar,
transmitir e disseminar dados que representam informação para o usuário e/ou cliente [3].
Todo Sistema de informação que manipula dados e gera informação, usando ou não recursos
de tecnologia em computadores, pode ser genericamente considerado como um sistema de
informação. Por exemplo, o sistema de informação organizacional pode ser conceituado como a
organização e seus vários subsistemas internos, contemplando ainda o meio ambiente externo [3].
2.2
Memórias e Periféricos
Um computador possui dois tipos de memória: a principal e a secundária. A memória
principal trabalha em conjunto com a unidade central de processamento (CPU). É uma memória de
acesso aleatório (Random Access memory ou RAM) que armazena as informações somente
enquanto o computador estiver ligado, ou seja, são memórias voláteis. Os principais tipos de
memórias RAM são:

DDR2

DDR3

DDR4(em testes)
A memória secundária é não volátil, ou seja, armazena as informações de forma
“permanente”. Um dos principais tipos de memória secundária é a memória somente leitura ou
ROM. Essas por sua vez se dividem nos seguintes tipos [4]:

PROMs (Programmable Read-Only Memory) podem ser escritas com dispositivos
especiais mas não podem mais ser apagadas ou modificadas

EPROMs (Erasable Programmable Read-Only Memory) podem ser apagadas pelo
uso de radiação ultravioleta permitindo sua reutilização

EEPROMs (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) podem ter seu
conteúdo modificado eletricamente, mesmo quando já estiver funcionando num
circuito eletrónico

Memória flash semelhantes às EEPROMs são mais rápidas e de menor custo.
Um outro tipo de memória secundária, mas que não pode ser considerado uma memória de
somente leitura, é o disco rígido ou HD. Esses são discutidos detalhadamente no próximo
subtópico.
4
Além das memórias, existem outros periféricos que são utilizados num computador. Entre
esses podemos destacar a placa de vídeo, a placa mãe e a placa de som.
2.3
Dispositivos de entradas e Armazenamento
O principal dispositivo de armazenamento de um computador é o Disco Rígido(HD). Os
HDs sem dúvida são componentes muito conhecidos dos usuários. Nesses dispositivos estão
armazenados todos os arquivos dos usuários bem como o sistema operacional. Os discos rígidos
podem ser dos seguintes tipos [5]:

ATA: O HD ATA (Advanced Technology Attachment) também conhecido por IDE
(Integrated Drive Eletronic) é o tipo de interface mais antigo e é utilizado quando
não se exige muito desempenho, pois sua taxa de transferência é muito baixa.

SATA: O HD SATA (Serial AT Attachement) surgiu após o ATA com a
implantação da transferência de dados em série, e não mais de forma paralela. O
SATA é o HD mais usado em computadores domésticos, ele faz ligação direta entre
o controlador e o dispositivo de armazenamento. Ele faz uso de conectores de 70
mm, um cabo de dados com sete condutores e tensões de 3,3 V, 5 V e 12 V. Como
vantagem ele possui grande velocidade de transferência de dados.
 SAS: O HD SAS (Serial Attached SCSI), ou SCSI com Serial Anexado é um novo
padrão SCSI, porém com comunicação em série, não paralela. O diferencial dele é
permitir a ligação dos HDs com extensores a uma única porta SAS. A comunicação
SAS é feita através da transmissão serial, full-duplex, taxa de transmissão máxima de
3 Gbps (375 MB/s), frequência máxima de 3.0 GHz, comprimento de cabo de no
máximo 8 metros, suporta hot-plug. Além disso, permite 4 dispositivos por cabo,
cabo de 32 pinos e o consumo de 800mV. O SAS de modo geral é usado em
servidores, e não em computadores pessoais.
Em um computador moderno existem diversos dispositivos de entrada de dados. O teclado é
o principal deles. Além do teclado, outro dispositivo de entrada que se destaca é o mouse. A função
deles é introduzir dados nos sistemas de informação.
2.4
Sistemas Operacionais
Um sistema operacional (SO) é uma coleção de programas que inicializam o hardware do
computador. Fornece rotinas básicas para controle de dispositivos. Fornece gerência, escalonamento
e interação de tarefas. Mantém a integridade de sistema [6].
5
O sistema operacional tem a função principal de fazer a intermediação entre os usuários e o
hardware. Existem diversos sistemas operacionais atualmente no mercado. Dentre esses se
destacam o Microsoft Windows, que possui versões para desktop e para servidor. E o Linux que
possui como principal característica ser um software livre, com código fonte aberto. Outros
sistemas operacionais importantes são o Mac OS, Unix e Android (para dispositivos móveis).
2.4.1 A importância do Sistema Operacional
O sistema operacional é o principal software de um computador. Sem um sistema
operacional um computador seria somente uma máquina sem muita utilidade. Sem um sistema
operacional, o usuário não seria capaz de utilizar um computador moderno com conjuntos de instruções ou
comandos .
A atuação do sistema operacional envolve administrar todos os recursos de hardware,
abstraindo esses aspectos físicos do usuário. Ele também fornece a base para que outros programas
(também chamados de softwares aplicativos, como, por exemplo, os editores de texto e os
navegadores da Internet) possam ser executados [7].
2.4.2 Algumas funções do Sistema Operacional
Um Sistema Operacional executa basicamente duas funções principais

Facilita o acesso as recursos do sistema

Compartilha de forma organizada e protegida os recursos do sistema
Além dessas funções principais seguem outras funções de um SO [8]:

Inicializa o hardware do computador

Fornece rotinas básicas para controle de dispositivos

Fornece gerência, escalonamento e interação de tarefas

Mantém a integridade de sistema
3. Banco de Dados
Um banco de dados (sua abreviatura é BD, em inglês DB, database) é uma entidade na qual
é possível armazenar dados de maneira estruturada e com a menor redundância possível. Estes
dados devem poder ser utilizadas por programas, por usuários diferentes. Assim, a noção básica de
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dados é acoplada geralmente a uma rede, a fim de poder pôr, conjuntamente, estas informações, daí
o nome banco [9].
Um banco de dados permite pôr dados à disposição de usuários para uma consulta, uma
introdução ou uma atualização, assegurando-se dos direitos atribuídos a estes últimos. Isso é ainda
mais útil quando os dados informáticos são cada vez mais numerosos [9].
4. Softwares de Segurança
Existem diversos softwares de segurança que podem ser usados na informática. O principal
deles é o antivírus que tem como função proteger os PCs de softwares maliciosos. Além desses
sistemas de segurança existem aqueles que são usados para proteger a rede, a saber, os firewall, IDS
e IPS.
Uma boa solução de segurança envolve uma combinação desses diversos software de
segurança.
5. Processador
O processador ou unidade central de processamento é o mais importante componente de um
computador.
Atualmente os processadores possuem a capacidade de trabalhar com vários processos ao
mesmo tempo. Essa capacidade é chamada de multiprocessamento.
Os principais fabricantes de processadores da atualidade são Intel e AMD que possuem
diversos modelos para diferentes necessidades.
5.1
Estrutura Interna de um processador
Os processadores modernos são compostos por diversos componentes, entre eles
registradores, memória cache, ULA e UC. Os mesmos são detalhados abaixo [10].
 Registrador: O registrador é um dispositivo de armazenamento de dados existente dentro
do processador. O tamanho do registrador é medido em bits, variando de 32 a 256 bits nos
processadores atuais. O conjunto de todos os registradores forma uma memória interna do
processador, de alta velocidade, mas de baixa capacidade se comparada com outras
memórias (cache, principal, disco rígido, CD). O registrador é a memória mais rápida da
hierarquia de memória do computador; é possível ler e escrever rapidamente nele [10].
 Memória Cache: A memória cache é uma memória intermediária entre a memória principal
e os registradores do processador. Ela é dividida em níveis LX ( level X), onde X é um
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número natural. É bastante comum haver CPUs com 2 níveis de cache: cache L1 e cache L2,
mas há CPUs com 3 níveis: L1, L2 e L3. Geralmente as caches L1 e L2 estão embutidas no
chip do processador. Nos computadores antigos, era possível encontrar a cache L2 fora do
chip da CPU, pois isso reduzia o custo de fabricação do processador [10].
 ULA: A Unidade Lógica e Aritmética (ULA) é um dos núcleos de processamento do
processador. A ULA processa os dados dos registradores para gerar outros dados que são
resultados de uma operação. A ULA realiza operações aritméticas (soma, subtração,
multiplicação, divisão) e operações lógicas (AND, OR, XOR, NOT, SHIFTS, ROTATES)
[10].
 UC: A Unidade de Controle (UC) é um componente do processador responsável por gerar
sinais elétricos que controlam outros componentes, como a ULA e os registradores. Os
sinais são gerados com base na instrução que está sendo processada. A ULA recebe esses
sinais para saber qual operação executar (soma, divisão, AND, OR...), quais registradores
fornecerão dados de entrada para ULA e qual será o registrador que armazenará o resultado
da operação [10].
5.2
A importância da CPU
Ele é responsável por todo o processamento da máquina e, em geral, a sua velocidade é
usada para medir o desempenho do computador.
Um projeto de computador que deve ter um bom desempenho obrigatoriamente deverá
incluir um bom processador.
6. Conhecendo Redes de Computadores
Rede de computadores pode ser definida como um conjunto de computadores autônomos
interconectados por uma única tecnologia. Dois computadores estão interconectados quando podem
trocar informações e compartilhar recursos entre eles [11].
A conexão existente nas redes de computadores não precisa ser feita por um fio de cobre;
também podem ser usadas fibra ópticas, microondas, ondas de infravermelho e satélites de
comunicações. Existem redes em muitos tamanhos, modelos e formas.
6.1
Uso das Redes de Computadores
As redes de computadores possuem diversas aplicações comerciais e domésticas. No âmbito
de um ambiente doméstico, as pessoas usam as redes para diversos fins, entre eles:
8

Acesso a informações remotas

Comunicação entre pessoas

Entretenimento interativo

Comercio eletrônico
Já no ambiente empresarial/comercial, as redes de computadores proporcionam:
6.2

Compartilhamento de recursos: impressoras, licenças de software, etc.

Maior confiabilidade por meio de replicação de fontes de dados

Economia de dinheiro: telefonia IP (VoIP), vídeo conferência, etc.

Meio de comunicação entre os empregados da empresa: e-mail, redes sociais, etc.

Comércio eletrônico
Tipos de Redes de Computadores
Atualmente, as redes de computadores alcançam grandes infra-estruturas globais, compostas
por potencialmente milhares de componentes complexos de hardware e software espalhados por
uma grande área geográfica. O número e o tamanho das redes de computadores crescem à medida
que a quantidade de informação e de usuários que precisam dessas informações aumenta.
Existem redes de diversos modelos e tamanhos, cada uma com uma aplicação específica.
Não existe nenhuma taxonomia de aceitação geral na qual todas as redes de computadores possam
ser classificadas, mas duas dimensões se destacam das demais: a tecnologia de transmissão e a
escala.
Segundo a tecnologia de transmissão, as redes são classificadas em [12]:
 Redes de difusão
 Redes ponto-a-ponto
Segundo a escala, as redes são classificadas em:
 Redes pessoais (PAN)
 Redes locais (LAN)
 Redes metropolitanas (MAN)
 Redes a longas distâncias (WAN)
 Redes interligadas

6.3
Redes de Difusão (Broadcast)
Nas redes de difusão, as máquinas compartilham um único canal de comunicação. A
comunicação ocorre através de pacotes de mensagens, que são enviados por uma máquina e
recebidos por todas as outras. Quando um pacote chega, a máquina receptora verifica se é
endereçado a ela, caso não seja, o pacote é ignorado [11].
9
6.4
Redes ponto a ponto
Redes ponto a ponto consistem em muitas conexões entre pares de máquinas individuais. É
uma arquitetura de redes de computadores onde cada um dos pontos ou nós da rede funciona tanto
como cliente quanto como servidor, permitindo compartilhamentos de serviços e dados sem a
necessidade de um servidor central.
6.5
Redes Pessoais – PAN
As redes pessoais (PAN - Personal Area Networks) permitem que dispositivos se
comuniquem pelo alcance de uma pessoa. São exemplos de redes pessoais:

Computador ligado aos seus periféricos

Fone ligado ao celular via Bluetooth
Considera-se uma rede PAN, uma rede onde os ativos estão localizados no mesmo metro
quadrado. O principal modelo de rede PAN são as redes de área pessoal sem fio (WPAN). WPAN é
uma rede de área pessoal usada para interligar dispositivos centrados na área de trabalho de uma
pessoa individualmente em que as conexões são sem fio. O PAN sem fio é baseado no padrão IEEE
802.15. Os dois tipos de tecnologias sem fio são utilizados para WPAN são o Bluetooth e o Infrared
Data Association.
6.6
Redes Locais – LAN
Redes locais são redes privadas contidas em um único edifício ou campus universitário com
até alguns quilômetros de extensão. As distâncias entre os ativos varia de 10m até 1km, geralmente.
As principais características que distinguem uma LAN de outros tipos de redes são:
1. O tamanho
2. A tecnologia de transmissão
3. A topologia
Atualmente as LANs cabeadas mais usadas usam o padrão IEEE 802.3 mais conhecido
como Ethernet. Para melhorar a eficiência, cada computador é ligado por um cabo a uma porta de
um comutador (switch). Dependendo do cabeamento e tecnologia usados, essas redes atingem
velocidades de 100Mbps(fast ethernet), 1Gbps(gigabit ethernet) ou até 10Gbps(10 gigabit ethernet).
Os computadores em uma rede Ethernet podem transmitir sempre que desejam; se dois ou mais
pacotes colidirem, cada computador aguardará um tempo aleatório e fará uma nova tentativa mais
tarde [11].
10
6.7
Redes Metropolitanas – MAN
Uma rede metropolitana abrange uma cidade. A distância entre os ativos é de geralmente
10km. Uma rede metropolitana (MAN - Metropolitan Area Network) é basicamente uma grande
versão de uma LAN onde a distância entre os equipamentos ligados à rede começa a atingir
distâncias metropolitanas (uma cidade). Exemplos de MANs são as redes de TV a cabo e as redes
IEEE 802.16 (WiMAX). Uma representação de uma está ilustrada na figura 1 abaixo.
6.8
Redes Geograficamente Distribuídas – WAN
Uma rede Geograficamente Distribuída geralmente abrange uma grande área geográfica,
com frequência um país ou continente. A distância entre os ativos é de geralmente 10.000km ou
mais a abrangência pode ser o planeta inteiro.
11
Referências Bibliográficas
[1]
http://historiadamicroinformatica.blogspot.com.br/. 4ª Edição. Rio de Janeiro: Elsevier,
2003
[2]
http://pt.wikipedia.org/wiki/Hardware acesso em 29 de julho de 2014.
[3]
http://pt.wikipedia.org/wiki/ Sistema_de_informação acesso em 29 de julho de 2014.
[4]
http://pt.wikipedia.org/wiki/Memória_somente_de_leitura acesso em 29 de julho de
2014.
[5]
http://www.oficinadanet.com.br/post/12615-qual-hd-devo-escolher-para-meu-pc
acesso em 29 de julho de 2014.
[6]
http://www.oficinadanet.com.br/artigo/851/o_que_e_um_sistema_operacional/ acesso
em 29 de julho de 2014.
[7]
http://www.metropoledigital.ufrn.br/aulas/disciplinas/sist_operacional/aula_01.html
acesso em 29 de julho de 2014.
[8]
http://www.oficinadanet.com.br/artigo/851/o_que_e_um_sistema_operacional acesso
em 29 de julho de 2014.
[9]
http://pt.kioskea.net/contents/65-bancos-de-dados-introducao acesso em 29 de julho de
2014.
[10]
http://crv.educacao.mg.gov.br/ acesso em 29 de julho de 2014.
[11]
TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. 4ª Edição. Rio de Janeiro: Elsevier,
2003
[12]
http://www.univasf.edu.br/~edmar.nascimento/redes/redes_20112_aula02.pdf acesso
em 29 de julho de 2014.
[13]
http://pt.wikipedia.org/wiki/Peer-to-peer acesso em 29 de julho de 2014.