Informtica BsicaPrincipais componentes de um sistema informtico

SumrioEstrutura genricaA placa principal ou motherboardO processador ou unidade Central de processamentoMemrias primrias ROM e RAMO bus ou barramento de um sistema infomticoDispositivos de Entrada(Input) e Sada (output)Meios de armazenamento secundrioDispositivos de input/output

ObjectivosAps a concluso desta lio, os estudantes sero capazes de:Definir o que um computadorFuncionamento de um computadorEstrutura bsica de um sistema informticoDefinir hardware e softwareDefinir Memrias do computadorDefinir unidade de processamentoDefinir dispositivos de armazenamentoDefinir o que so perifricos

Estrutura bsica de um sistema informtico

Unidade Central de Processamento(CPU)Dispositivos de entrada( Input)Memrias ou dispositivos de armazenamentoDispositivos de sada( Output)FIG.1. estrutura bsica de um sistema informtico

Estrutura geral de um sistema informticoSistema informtico constituido por:Processador ou Unidade central de processamento (CPU).Dispositivos de entrada (input) e dispositivos de sada (output) ou simplesmente perifricos.Dispositivos de entrada: rato, teclado, scanners, etc.Dispositivos de sada: impressora, monitor de video, projector, etc.Dispositivos de entrada e sada: unidades de (drives) de discos, modems, placa de rede, etc

ComputadorFIG.2. Computador

O QUE UM COMPUTADOR ?Computar processar dados (Informao);

Da vem o nome computao, que o nome do nosso principal objecto de estudo o computador;

O computador uma mquina que computa, ou seja, processa dados, um conjunto de dispositivos mecnicos, eletrnicos e eletromecnicos;

FIG.3. principais componentes um sistema informtico

Estrutura bsica de um sistema Informtico, considerando o hardware e o softwareFIG. 4. estrutura bsica de um sistema informtico

Software de sistema: desempenha a funo fundamental de servir de intermdiario ( interface) entre o hardware e o utilizador e os seus programas de aplicao.Ex: Ms-Dos, windows, Linux, Mac, etc.Software de aplicao: engloba todos os programas de computador que permitem efectuar tarefas de aplicao com interesse para o utilizador.Ex: Folhas de clculo, bases de dados, processadores de texto, etc.

FIG.5. Interior de um PC

FIG.6. uma placa principal de um PC Placa principal ou Motherboard

Seces principais da motherboard CPU ou ProcessadorMemria RAM( Random Access Memory)Memria ROM( Ready Only Memory)Chips de controloSlots de expansoBus ou barramentoConectores

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (CPU)O CPU o circuito integrado constitudo por milhares de componentes electrnicos elementares.

Considerado o componente mais complexo de todo o sistema, tambm o fundamental, determina o funcionamento e o desempenho do computador.

Processador ou Unidade Central de Processamento (CPU)FIG.7. um processador intel e um processador Intel Core 2

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (CPU)Porqu o nome Unidade Central de Processamento ?

Unidade Central de Processamento

Porque apenasum componentePorque a unidadeFundamental de todo o sistema

Porque o elemento que realiza todo o processamentoFIG.8. Porqu o nome Unidade Central de Processamento

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (CPU)A velocidade de um processador, ou seja, a sua frequncia de operao, medida em megahertz (MHz) ou milhes de ciclos por segundo.

A estrutura de um CPU, para alm de complexa, pode variar de sistema para sistema.

Estrutura bsica de um microprocessador ou CPU

Seco de aquisio e descodificao de instrues recebe os sinais dos dispositivos ou memrias e descodifica para que a CPU possa determinar quais as operaes a realizar. (Aquisio e descodificao) Seco de execuo onde so processadas as instrues e onde os dados so recebidos. (Unidade de Controlo, ALU e Registos) Unidade de controlo determina quais as operaes a serem efetuadas em cada momento, comunicando com os outros componentes. Unidade lgica Aritmtica(ALU) Realiza operaes lgicas e aritmticas.Registos ou registers- Armazenam temporariamente dados com que a ALU trabalha.

FIG.9. Estrutura bsica de um CPU ou Microprocessador

Quadro resumo da evoluo dos processodores x86/PentiumFIG.10. Quadro resumo da evoluo dos processodores Pentium

AnoProcessadorTransstoresVelocidade(megahertz)Bus de endereosBus de dadosRegisters(tamanho)Caches1978808629 mil4,7520 bits16 bits16 bits_1982286134 mil6- 2524 bits16 bits16 bits_1985386275 mil16- 4024 bits32 bits32 bits_19894861,2 milhes25- 10032 bits32 bits32 bits1 nvel1993Pentium3,1 milhes60- 23332 bits64 bits32 bits1 nvel

1995Pentium Pro5,5 milhes150- 20032 bits64 bits32 bits1 e 2 nvel

1997Pentium 27,5 milhes233- 45036 bits64 bits32 bits1 e 2 nvel

1999Pentium 315 milhes450- ...36 bits64 bits32 bits1 e 2 nvel

Evoluo dos processadores ou CPUAumentou o numero de componentes (transistores e outros ) integrados no chips,Velocidade de funcionamento em numero de ciclos ( hertz ou megahertz) por Segundo;Tamanho dos registers ;Largura do bus- quer ao nivel do bus de enderecos ou bus de enderecos;Incluso de novas seces ou componentes, ex: memria cache internas , multiplas unidades de clculos, etc;Desempenho global em MIPS( milhes de instruces por Segundo).

MEMRIASUma caracterstica importante de um sistema informtico , sem dvida, a sua capacidade de armazenamento de informao ou seja, a memria.

A memria de um computador um dispositivo que permite ao computador armazenar dados por certo tempo.

Estrutura bsica de um sistema informtico considerando as suas memriasFIG.11. Estrutura bsica de um sistema informtico

Classificao dos diferentes tipos de memrias de um sistema informticoFIG.12. Classificao dos diferentes tipos de memrias

MEMRIAS (Cont.) importante distinguir dois tipos de memrias:

a memria principal ( central ou primria) e, a memria secundria ( auxiliar ou de massa).

A memria principal aquela acessada directamente pela ALU (unidade lgico-Aritmtica )por meio de um barramento ou canal de dados.

MEMRIAS (Cont.)Actualmente o termo geralmente usado para definir as memrias volteis, como a RAM (Random Access Memory), mas o seu conceito primordial tambm aborda memrias no volteis, como a ROM (Ready only memory).

MEMRIAS (Cont.)Tradicionalmente estas memrias podem ser de leitura e escrita ( RAM) ou s leitura ( ROM).

Nos computadores modernos, cada endereo da memria configurado para armazenar grupos de oito bits (chamados de um byte ).

Cada byte consegue representar 256 nmeros diferentes, ( de 0 a 255 ou -128 a +127)

MEMRIAS (Cont.)A memria RAM tem como funo guardar temporariamente as vrias informaes do sistema (instrues que o processador vai executar, dados a processar, bem como os resultados intermedirios e finais do processamento) para consulta posterior.O tamanho da memria RAM condiciona o tamanho e o nmero de programas que podem ser executados num dado momento.A sua capacidade e medida em mltiplos de bytesFIG. 13. tabela de medida de capacidade da memria RAM

1 byte8 bits1 KB( quilobyte)1024 bytes1 MB (megabyte)1024 KB1 GB (gigabyte)1024 MB1 TB (terabyte)1024 GB

MEMRIAS (Cont.)Tendo em ateno a tecnologia de fabrico e a arquitectura interna, existem vrios tipos de memria RAM: SRAM e DRAM.

FIG.14. DDR 2 e DDR3 RAM

MEMRIAS (Cont.)A memria ROM(Read Only Memory) uma memria que unicamente pode ser lida.

Sobre ela, o processador pode efectuar operaes de leitura mas nunca de escrita,

utilizada para guardar alguns programas e informao responsveis pelo funcionamento interno do computador.

MEMRIAS (Cont.)Ao contrrio da memria RAM, a ROM no perde a informao quando o computador desligado ou numa situao de falha de corrente elctrica.Tendo em ateno a tecnologia de fabrico e a arquitectura interna, existem vrios tipos de memrias ROM: PROM, EPROM e EEPROM

Fig. 15.Memria ROM BIOS

MEMRIAS (Cont.)A memria cache utilizada para o armazenamento dos dados mais requisitados pelo processador, evitando, assim, ler ou escrever directamente na memria RAM.Apesar de a sua capacidade de ser bastante reduzida (16 KB e 128KB ), a cache uma memria de acesso bastante rpido, que se coloca entre a RAM e o processador.FIG.16.Memria cache

Memrias secundrias, auxiliaresAs memrias secundrias, auxiliares ou de massa podem ser vistas como um complemento memria primria do computador.

Isto porque, frequentemente, surge a necessidade de guardar programas e informao com carcter permanente.

Memrias secundrias, auxiliaresFIG.17. Memrias secundriasDisco rigidoDisquetesDiscos pticos Bandas magnticas e tapes

Classificao dos meios armazenamento secundrioFIG.18. Classificao dos meios armazenamento secundrio

Suportes magnticosSuportes pticosSuportes-magnto

Discos rgidos(hard disks)CD (compact Disks): CD-ROM; CD-R(gravvel);CD-RW(regravvel).DVD (Digital Versatile Disks): DVD-ROM;DVD-R;DVD-RAM(RW)Discos de Bernoulli

DVD-RAM(RW)Disquetes: HD(31/4-1.44MB)Bandas magnticas: cassetes(tapes), bobinas,Cartridges.

Vantagens dos dispositivos de armazenamentosPermitem armazenar grandes quantidades de informao numa pequena poro de espao;

Podem ser facilmente transportados para outros computadores;

A informao nos disco pticos tem uma durabilidade e fiabilidade.

Disco rgidoFIG.19. Disco duro

O Discos duros so os dispositivos mais utilizados para a leitura e escrita de informao.

Devido sua estrutura rgida e fixa, permitem ler e armazenar mais informao ( na ordem de vrios GB) a velocidades mais elevadas do que qualquer outro dispositivo de armazenamento.Disco rgido(cont)

Disco rgido(cont)Um disco duro composto por um conjunto de pratos metlicos sobrepostos, com as faces revestidas por uma substncia magntica, onde gravada a informao.

As cabeas de leitura, suportadas por braos mecnicos, so usadas para o registo da informao em cada superfcie do disco duro.

Disco rgido(cont)A informao organizada em cilindros, pistas e sectores.Parmetros que nos permitem classificar as memrias:

tempo de acesso tempo que o processador demora a aceder memria ( ler e gravar informao);capacidade de endereamento nmero de bits que podem ser lidos ou escritos simultaneamente.Tamanho - quantidade de informao que a memria permite armazenar;tipo de acesso sequencial ou aleatrio;Capacidade de leitura e escrita;Volatilidade.

Memria VirtualMemria Virtual: ou mais prpriamente armazenamento virtual( VS- virtual Storage), uma tecnica que utiliza hardware e software especiais, para fazer uso dos recursos do sistema em particular o (CPU ou UCP unidade central de processamento).

MAS, AFINAL, COMO CIRCULAM OS DADOS NO PROCESSADOR ?Para tal, existe um sistema de comunicao interno, normalmente designado por barramento ou bus.O barramento ou bus constitui o caminho por onde a informao circula entre os diversos componentes do sistema informtico(CPU, Memria e Perifricos)FIG.20. Exemplo de bus de um sistema informtico

MAS, AFINAL, COMO CIRCULAM OS DADOS NO PROCESSADOR ?FIG. 21.Interligao do bus com os diferentes componentes na placa me

Podemos distinguir trs tipos de barramentos:

Barramento de Controlo- canais que sinalizam e controlam as operaes em curso no sistema;Barramento de dados- canais por onde circulam os dados( as instrues dos programas e os dados com que essas instrues operam) entre o processador e a memoria principal (RAM) ou dispositivos I/O;Barramento de endereos- canais atravs dos quais so indicadas as posies da memoria RAM ou dos dispositivos I/O onde se encontram as instrues e os dados com destino a CPU ou para onde so enviados os dados resultantes do processamento.

Slots de expansoConjunto de encaixes de formato reactangular e relativamente alongado, onde se inserem placas que controlam a ligao dos prifericos ao processador.Ex: placas de som, grficas ou de rede.

FIG.22. Slot PCI

Arquitectura de barramentoISA- industry Standard Architecture;EISA- Extended ISA;MCA- Micro Channel Architecture;PCI(PCI-Ex)- Peripheral Component Interconnect;USB- Universal Serial Bus;AGP- Accelerated Graphics PortVL-Bus- VESA Local Bus;PC Card ou PCMCIA Personal Computer Module Cards International Association.

FIG.23. Arquitectura de barramentos

Caractersticas numa arquitectura de barramentoLargura do bus ou o nmero de canais para a circulao dos dados (bit);Velocidade a que os dados podem circular no bus medida em hertz (impulsos por segundo) ou bps (bit por segundo)

Ligaes de perifricos ou dispositivos I/OFIG. 24. Parte posterior de um PC

Representao esquemtica de uma transmisso em srieFIG. 25. Representao esquemtica de uma transmisso em srie

Quadro comparativo das caractersticas dos principais tipos de conectoresFIG. 26. Quadro comparativo das caractersticas dos principais tipos de conectores

Interface SrieParalelaSCSIUSBFireWireNormaRS232CIEEE 1284(vrios)USBIEEE 1394N Perifricos118/1612763Velocidade(por segundo)115 Kbit2 Mbit40/80 Mbyte12 Mbit12400 MbitConfigurao H/WH/WH/WAuto(PnP)Auto(PnP)

Classificao dos perifricos segundo as suas funes de I/OFIG. 27. Classificao dos perifricos segundo as suas funes de I/O

S de inputS de outputDe input/outputTecladoRatos e outros disp. De apontar;Scanners ou digitalizadores de imagens;Cmara digitais;Disp. De leitura ptica;Ecrs de toqueJoysticksMonitores (e respectivas placas grficas);Impressoras;Plotters;Projectores de vdeo e de imagens de computadores.Placa de som;Placas de captura de exibio de vdeoPlacas de redeModems;Drives de discos, de disquetes, de bandas magnticas, etc.

Dispositivos de inputDispositivos de entrada(input): Os dispositivos de entrada permitem que o utilizador envie informao para o computador.Ex: scanner, rato, teclado, etc.

FIG. 28. Teclado

Dispositivos de outputDispositivos de sada(output): Os dispositivos de sada permitem enviar informao do computador para o exterior .Ex: Projectores, monitores, impressoras, etc. FIG. 29.Tipos de impressora

impressorasUma impressora ou dispositivo de impresso um perifrico que, quando conectado a um computador ou a uma rede de computadores, tem a funo de dispositivo de sada, imprimindo textos, grficos ou qualquer outro resultado de uma aplicao.Tipos de impressoras:Matriciais: impresso atravs de impacto atravs de agulhas. (utilizadas para notas fiscais);Jatos de tinta: projectam jactos de tinta contra o papel, atravs de uma cabea;Laser: funcionam com base na tecnologia laser. (semelhante s fotocopiadoras).

MonitoresO monitor um dispositivo de sada do computador, cuja funo transmitir informao ao utilizador atravs da imagem.Existem monitores de dois tipos fundamentais:CRT (Cathodic Ray Tube), em ingls, sigla de (Tubo de raios catdicos) o monitor "tradicional", em que a tela repetidamente atingida por um feixe de eltrons, que atuam no material fosforescente que a reveste.LCD (Liquid Cristal Display, em ingls, sigla de tela de cristal lquido) um tipo mais moderno de monitor. Nele, a tela composta por cristais que so polarizados para gerar as cores.

Dispositivos de input/output

Permitem efectuar entradas como sadas de dados no computador.Ex: placa de som, placa de rede e modems.FIG. 30.Placa de som

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