Computador

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O Computador e a Computação

Como funciona o computador?

Um computador é um dispositivo de uso geral que pode ser programado para realizar um conjunto de operações aritméticas ou lógicas automaticamente. Uma vez que uma sequência de operações pode ser prontamente alterada, o computador pode resolver mais do que um tipo de problema.

Todos os computadores seguem uma mesma estrutura lógica e executam 5 operações básicas, com 5 componentes, para a conversão de dados brutos de entrada em informações úteis para seus usuários. A CPU é composta da unidade de controle, ALU e registradores construídos em um único circuito integrado (chip) chamado microprocessador. A figura abaixo ilustra o modelo básico do computador de Von Newman:

Veja abaixo a descrição das 5 operações básicas e o papel dos 5 componentes:

1 Receber dados É a interface entre usuário e computador para inserir dados e instruções no sistema informático. Traduzir a informação na linguagem do computador. Exemplos de dispositivos de entrada são: mouse, teclado e dispositivos de armazenamento secundário, como hard disk, pendrive.
2 Armazenar dados Salvar dados e instruções (números binários) na memória principal/interna/RAM para disponibilizar para processamento quando necessário. A CPU contém um conjunto especial de células de memória chamado “registros” que podem ser lidos e escritos muito mais rapidamente do que a área de memória principal e aumentar o desempenho do computador.
3 Processar dados A ALU (unidade aritmética e lógica) realiza operações aritméticas e lógicas de dados, para todas os tipos de operações de processamento de dados – armazenar dados, intermediar resultados e instruções de programas
4 Gerar informações A unidade de saída produz informações úteis ou resultados para o usuário. Traduz a linguagem do computador para a linguagem do usuário. Exemplos de dispositivos de saída são: impressoras, monitores e discos rígidos.
5 Controlar o fluxo de trabalho Controlar a forma e sequência de todas as operações e componentes do computador. Não processa ou armazena dados. Exemplos de funções: ler o código de uma instrução apontada pelo contador de programa, decodificar a instrução em um conjunto de comandos para os outros coponentes, incrementar o contador de programa, ler qualquer dado requerido da memória pela instrução, fornecer dados necessários para a ALU ou registro, interagir com outros hardwares, escrever os resultados da ALU para uma localização de memória, Saltar para o primeiro passo – leitura.

Observações:

  • O modelo de Von Newman data de 1945.
  • Essas 5 operações e componentes constituem a estrutura básica do computador e da computação desde a sua origem até os dias de hoje.

Até logo!

Características do Computador

Como podemos comparar computadores?

Uma primeira resposta é: “comparando características”.
Quais são essas características? Velocidade, precisão, consistênciaa, capacidade de armazenamento e versatilidade são algumas das principais características de um computador.
Uma breve descrição dessas características…
  • Velocidade – o computador pode processar dados muito rápido, a uma taxa de milhões de instruções por segundo. Alguns cálculos que levariam horas e dias para completar, podem ser completados em poucos segundos usando o computador. Por exemplo, cálculo e geração de folhas de salário de milhares de funcionários de uma organização, previsão de tempo que requer análise de uma grande quantidade de dados relacionada com a temperatura, pressão e umidade de vários lugares, etc.
  • Precisão – computador fornece um alto grau de precisão. Por exemplo, o computador pode dar com precisão, o resultado da divisão de quaisquer dois números, até 10 casas decimais.
  • Consistência – quando usado por um longo período de tempo, o computador não fica cansado. Pode realizar cálculos longos e complexos com a mesma velocidade e a precisão, desde o início até ao fim.
  • Capacidade de armazenamento – grandes volumes de dados e  informações podem ser armazenados no computador e também recuperados sempre que necessário. Uma quantidade limitada de dados pode ser armazenada, temporariamente, na memória principal. Dispositivos de armazenamento secundário, como disquete e disco compactos podem armazenar uma grande quantidade de dados permanentemente.
  • Versatilidade – o computador é versátil pela própria natureza. Ele pode realizar diferentes tipos de tarefas com a mesma facilidade. Em um momento você pode usar o computador para preparar um documento e no momento seguinte, você pode tocar música ou imprimir um documento.
  • Os computadores têm várias limitações também – só pode executar tarefas que ele fora programado para fazer. Ele executa instruções, conforme especificado pelo usuário e não toma suas próprias decisões. Bem, pelo menos até agora …

Até logo!

Hardware do Computador

Quais são os componentes do hardware do computador?

O hardware do servidor é formado pelos componentes físicos que formam o sistema de computador – são os mesmos para computadores clientes e servidores; a diferença está que nos servidores são usados componentes de maior desempenho e dispensam alguns componentes periféricos (impressoras, monitor, mouse).

Os componentes típicos de um servidor são:

  • Placa Mãe. É a placa de circuito impresso que interconecta todos os componentes do computador. Pode suportar uma ou mais CPUs, memória RAM (Random Access Memory), memória ROM (Read Only Memory)., chips de controle, slots de expansão, interfaces de entrada e saída.
  • Processador. A CPU é o cérebro do computador e principal responsável pelo desempenho do computador. Cada placa mãe é projetada para suportar um tipo de processador. A velocidade de “clock” mede a velocidade de processamento, mas não é o único componente para comparar velocidades efetivas entre CPUs. O número de processadores de núcleo é um outro parâmetro importante e limitado em capacidade pela placa mãe.
  • Memória. Existem  vários tipos e capacidades que devem ser suportados pela placa mãe. É o dispositivo para armazenar informação para uso imediato, também chamado de memória principal. Existem dois principais tipos de memória de semicondutor, volátil e não volátil. Exemplos de memória não volátil são as memórias flash  (usada como memória secundária) e os tipos ROM, PROM, EPROM e EEPROM (usadas para firmware, tais como BIOS). Exemplos de memórias voláteis são as memórias primárias, tipicamente RAM e DRAM e memória cache  (tipicamente RAM e SRAM)
  • Disco Rígido. A maioria dos computadores clientes usam discos rígidos, de baixo custo, do tipo SATA (Serial Attachment – uma interface de transferência de dados dentro ou entre computadores). Para maior desempenho é utilizada a interface SCSI (Small Computer System Interface) para transferir dados entre computadores e periféricos.
  • Conexão de rede. NIC – Network Interface Card. É uma das partes mais importantes do servidor. Pode ser um cartão com adaptador em separado que se encaixa num “slote” da placa mãe, ou embutido na placa mãe. A maioria, suporta velocidades de 1 Gbps e se ajustam à menores velocidades. O NIC trabalha nas camadas 1 e 2 do modelo OSI. Contêm o endereço MAC, único, definido por fábrica. Redes de fibra óptica exigem NICs específicos.
  • Vídeos. Nem sempre necessários, para um servidor.
  • Fonte de alimentação. Servidores podem necessitar de maior potência, tipicamente 600 Watts.

Até logo!

Utilização da memória pelo computador

Como o sistema de memórias é utilizado pelo computador ?

O computador usa o sistema de memórias desde o momento em que o computador é ligado, até o momento em que é desligado. Os passos que o computador executa a partir do momento que é ligado, são:

  • O computador carrega o BIOS – Basic Input Output System – a partir da ROM. É um tipo de firmware usado para realizar a inicialização do hardware durante o processo de inicialização em computadores. Entre outras funções o papel mais importante do BIOS é o carregamento do sistema operacional. Quando o computador é ligado e o microprocessador tenta executar sua primeira instrução, e ele tem que obtê-la de algum lugar. Não é possível obter essa instrução do sistema operacional, pois esse se localiza no disco rígido, e o microprocessador não pode se comunicar com ele sem que algumas instruções o digam como fazê-lo. É o BIOS o responsável por fornecer essas instruções.A BIOS fica gravada em uma memória ROM, impedindo-a de ser desinstalada.[2]
  • O computador carrega o sistema operacional a partir do disco rígido para a RAM do sistema. A CPU tem acesso imediato ao sistema operacional com as partes críticas do sistema operacional mantidas na RAM enquanto o computador está ligado. Isto melhora o desempenho e funcionalidade de todo o sistema.
  • Após isso, o sistema está pronto para uso.
  • Quando carregamos ou abrimos um aplicativo, ele é carregado na RAM. Uma vez que a CPU procura por informações na RAM, todos os dados e instruções que são necessários para o processamento (ler, escrever ou atualização) é trazido para a RAM. Todos os arquivos que são abertos para uso no aplicativo também são carregados para a RAM.
  • A CPU solicita os dados de que necessita a partir da RAM, processa e grava novos dados de volta para a RAM em um ciclo contínuo. O intercâmbio de dados entre a CPU e RAM acontece milhões de vezes a cada segundo.
  • Quando você salva um arquivo e fecha o aplicativo, o arquivo é escrito para a memória secundária, conforme especificado por você. A aplicação e outros arquivos relacionados geralmente são apagados da memória RAM para criar espaço para novos dados.
  • Se os arquivos não são salvos em um dispositivo de armazenamento antes de serem fechados, eles serão perdidos.

Às vezes, quando você escreve um programa e a energia é desligada, o programa é perdido. Isso ocorre porque o programa estava na RAM e não foi salvo na memória secundária; o conteúdo da RAM é apagado quando a energia é desligada.

Até logo!

Memória Primária do Computador

Como o computador organiza a sua memória?

O computador organiza a sua memória de forma hierárquica, de modo a prover maior velocidade de acesso e maior capacidade de memória. A Memória é fundamentalmente de dois tipos:
  • Memória Interna – dentro do processador, são acessadas diretamente pelo processador, sem as quais o computador não pode funcionar,contêm informações necessárias para o computador funcionar, num dado momento, para executar um programa, RAM, ROM, Registradores e memória cache, são componentes da memória principal.
  • Memória Externa – ou memória secundária, armazenam os dados permanentemente (não voláteis). Não são endereçadas diretamente pelo computador, não são estritamente necessárias, a informação precisa antes passar pela memória principal para ser acessada pelo computador. São exemplos, o disco rígido, CDs, DVDs, Blu-Rays, disquetes, fitas magnéticas.
A Organização das memórias com respeito à CPU segue a seguinte hierarquia: registros são colocados no interior da CPU, a memória cache está colocada no interior da CPU, a memória primária é colocada próxima na hierarquia, e a memória secundária é a mais distante da CPU.
  • A memória interna tem capacidade limitada de armazenamento, permite o armazenamento temporário, tem acesso rápido, os dados e instruções armazenados nele são utilizados pela CPU durante a execução, e é mais cara do que a memória secundária.
  • Os Registros são áreas de armazenamento de alta velocidade, localizados dentro da CPU. Registros são manipuladas diretamente pela unidade de controle da CPU, durante a execução de instruções.
  • A Memória Cache é uma memória rápida colocada entre a CPU e a RAM. O conteúdo da memória RAM é armazenada na memória cache. Isso reduz o tempo de espera do processador e aumenta a velocidade de processamento.
  • A memória RAM armazena dados e instruções durante o funcionamento do computador. A RAM é uma memória volátil de acesso aleatório com tamanho limitado devido ao seu alto custo. A RAM afeta a velocidade e a potência do computador.
  • Os Chips de memória RAM são de dois tipos – DRAM (Dynamic Random Access Memory) e SRAM (Static Random Access Memory). DRAM é usada como memória principal, já que é pequena e barata. O chip de SRAM é usado na memória cache, devido à sua alta velocidade.
  • A ROM é uma memória primária não volátil que armazena os dados necessários para o arranque do computador. Instruções para inicializar diferentes dispositivos conectados ao computador são armazenados em ROM. PROM, EPROM e EEPROM são algumas das ROMs.

Até logo!

Memória Secundária do Computador

Quais são os principais tipos de memória secundária?

A Memória externa ou memória secundária, tem capacidade de armazenamento muito elevada, é não-volátil, a menos que seja apagada pelo usuário, têm acesso lento, armazena os dados e instruções que não estão sendo utilizados pela CPU. São as memórias mais baratas :

  • A memória flash é um tipo de memória não-volátil regravável, à base de semicondutores, regravável. Ela é usada na câmera digital, telefone celular, impressora, computador portátil e MP3 players.
  • As fitas magnéticas são baratas, podem armazenar uma grande quantidade de dados, são fáceis de transportar, são dispositivo de acesso lento, e são adequados para o armazenamento de back-up.
  • Discos magnéticos são dispositivo de armazenamento barato, podem armazenar uma grande quantidade de dados, são fáceis de transportar, são adequados para a frequência dados de leitura / gravação e são dispositivo de acesso rápido. O tempo de acesso do disco é a soma do tempo de busca, o tempo de latência e tempo para a transferência de dados.
  • Disquete é um, disco único plano redondo, dentro de um invólucro. É portátil, pequeno, barato e mais lento do que acessar o disco rígido. Ele vem em dois tamanhos-básica 5 ¼ polegadas e 3-½ polegada.
  • O disco rígido é um disco fixo e pode armazenar muito mais dados do que o disquete. O disco rígido é o dispositivo de armazenamento secundário chave do computador.
  • Disco óptico é constituído por uma única faixa em espiral que começa a partir da borda para o centro do disco. Ele pode armazenar grande quantidade de dados no espaço pequeno.
  • CD-ROM é um disco óptico que só pode ser lido e não pode ser escrito. Ele tem alta densidade de armazenamento e é um dispositivo de baixo custo em comparação com disquete e disco rígido.
  • DVD-ROM é um dispositivo de armazenamento de alta densidade, que armazena os dados em ambos os lados do disco. Ele é utilizado para armazenar um filme de longa-metragem, por exemplo.
  • Discos ópticos graváveis ??são CD-R, CD-RW e DVD-R.

Até logo!

Rede de Computadores

Como funciona uma rede de computadores?

Uma rede de computadores são 2 ou mais computadores conectados por cabos, fibras ópticas ou wireless, para trocar informações e compartilhar recursos, como espaço de armazenamento em disco, impressoras, serviços, e assim por diante. Hoje o suporte de rede está embutido em todos os sistemas operacionais Windows, Macintosch e Linux. Uma rede pequena é composta de computadores, com placas de rede, um cabo para cada computador e um “comutador de rede” (switch) para todos os computadores se conectarem via cabo. Redes de maior porte adicionam outros componentes, como roteadores, repetidores, serviços de rede, e assim por diante. Diante disso, uma rede é composta dos seguintes módulos funcionais:

  • Computadores Clientes – os computadores que acessam os recursos na rede. Muitas vezes referidos como workstation (estações de trabalho).
  • Computadores Servidores – os computadores que fornecem recursos compartilhados. Podem rodar diferentes sistemas operacionais, como Windows Server, NetWare ou Linux. E diferentes serviços, como o Microsoft Exchange para serviços de e-mail e o Apache Web Server (Linux) para serviços de páginas web.
  • Interface de Rede – chamada de NIC – Network Interface Card.Todas implementam o padrão Ethernet.
  • Cabeamento – tipicamente cabos de pares trançados ou 10BaseT são os mais utilizados. Cat5e e Cat6, são as categorias para suportar as redes atuais, para velocidades de até 1 Gbps.
  • Redes Wireless – substituição de cabos, à luz dos tradeoffs GEEDDS: Gestão x Economia x Escalabilidade x Disponibilidade x Desempenho x Segurança.
  • Switches – para conexão e comutação entre computadores da rede. Tipicamente apresentam de 8 a 16 portas.
  • Software de Rede – suportar o funcionamento do trabalho de computadores em rede. Computadores servidores tipicamente usam um sistema operacional de rede especial para realizar funções eficientemente. Computadores clientes necessitam ter suas funcionalidades de rede adequadamente configuradas para acessar a rede. Uma das escolhas mais importantes a serem feitas é qual sistema operacional usar nos servidores de rede. A maioria das atividades de implantação e administração de rede, são configuradas e mantidas nos servidores de rede.

Até logo !

Computador Servidor e Computador Cliente

Qual a diferença entre um computador servidor e um computador cliente?

Podemos classificar os computadores em computadores servidores e computadores clientes. Os computadores clientes são as estações de trabalho ou desktops (computadores de mesa). Os servidores são computadores especialistas, gerenciam e compartilham os recursos da rede, tais como armazenamento de arquivos, base de dados, e-mail, serviços web, e assim por diante.

Apenas as redes muito pequenas não exigem pelo menos um servidor dedicado, tal como, na rede doméstica ou no pequeno escritório, que normalmente adota uma rede “peer to peer”, onde cada computador compartilha os seus recursos, como arquivos e impressoras, e, … funciona muito bem.

Até logo!

Sistema Operacional – SO

O que é um sistema operacional?

Um sistema operacional (SO) é o programa que, depois de ser inicialmente carregado no computador por um carregador de programa, gerencia todos os outros programas de um computador. Os outros programas são chamados de aplicações ou programas aplicativos. Os programas aplicativos usam o sistema operacional, fazendo pedidos de serviços através de uma interface de programação de aplicativo (API). Além disso, os usuários podem interagir diretamente com o sistema operacional através de uma interface de usuário, como uma linguagem de comando ou de uma interface gráfica do usuário (GUI). Um sistema operacional executa os seguintes serviços para aplicações:

  • Em um sistema operacional multitarefa, onde vários programas podem ser executados “ao mesmo tempo”, o sistema operacional determina quais aplicativos devem executar em que ordem e em quanto tempo.
  • Gerencia o compartilhamento de memória interna entre vários aplicativos.
  • Trata operações de entrada e saída de/para dispositivos de hardware conectados, como discos rígidos, impressoras e portas dial-up.
  • Envia mensagens para cada aplicativo ou usuário interativo (ou a um operador do sistema) sobre o status da operação e quaisquer erros que possam ter ocorrido.
  • Pode assumir a gestão dos jobs em lotes (por exemplo, impressão) para liberar as aplicações desse trabalho.
  • Em computadores que podem fornecer processamento paralelo, o sistema operacional pode gerenciar como dividir o programa para que ele seja executado em mais de um processador de cada vez.

Todas as principais plataformas de computador (hardware e software) requerem e algumas vezes incluem um sistema operacional.

Até logo!