Unidade 1: Fundamentos

1 - Introdução ao Computador

Conceitos básicos e Terminologias

O computador é uma máquina eletrônica capaz de realizar uma grande variedade de tarefas com alta velocidade e precisão, desde que receba as instruções adequadas.

As tarefas são realizadas a traves da execução de operações lógicas /aritméticas e tomada de decisões.
As instruções adequadas constituem os programas que dirigem o funcionamento do computador.

Computador = parte física (hardware) + parte lógica (software).

Hardware é o conjunto de todos os elementos físicos que compõe o computador (o equipamento propriamente dito).
Software é o conjunto de instruções que controla e orienta (instrui) o computador para execução de tarefas.

Toda máquina é um sistema. O que é um sistema?

Sistema é um conjunto de componentes que realiza as seguintes funções:

Organização e funcionamento do computador

Sistema de computação realiza processamento eletrônico de dados.

Um sistema de computação também realiza as três funções básicas: entrada, processamento e saída.
A entrada de um sistema de computação corresponde ao conjunto dos dados necessários para a realização de uma tarefa.
O processamento refere-se às modificações realizadas sobre os dados de entrada e à elaboração dos resultados.
A saída corresponde ao conjunto de dados resultantes obtidos.

Um sistema de computação está organizado em 2 componentes: o hardware e o software.

HARDWARE - é a parte física que está dividida em 5 partes funcionais: unidades de entrada, unidades de saída, memória principal, memória secundária e unidade central de processamento (UCP). A UCP (ou processador) é composta da unidade de controle (UC) e da unidade lógica e aritmética (ULA).
SOFTWARE: é o conjunto de programas

O software é classificado em dois tipos: o software aplicativo e o software básico.

Por dentro do computador: hardware

Os componentes de hardware interligam-se à placa-mãe, como mostra a figura a seguir:

Unidades de entrada: permitem a recepção de dados e programas pelo computador, obtendo as informações através dos diversos dispositivos de entrada (input devices).

Dispositivos de entrada mais conhecidos: teclado e mouse.

Unidades de saída: permitem a exportação de dados do computador, enviando as informações para os dispositivos de saída (output devices).

Dispositivos de saída mais conhecidos: monitor e impressora.

Memória principal: armazena os dados e programas enquanto estão sendo processados; armazena os dados intermediários resultantes das operações lógicas e aritméticas – todos os dados que entram e que saem do computador passam pela memória principal.
Unidade Central de Processamento – UCP (ou Processador): contém a inteligência da máquina; realiza cálculos, operações lógicas, toma decisões e coordena as ações das outras partes funcionais.

A UCP (ou processador) é composta da unidade de controle (UC) e da unidade lógica e aritmética (ULA).

Memória secundária: armazena as informações que não estão sendo usadas ativamente por outros dispositivos; possui grande capacidade de armazenamento.

A memória secundária é também chamada de memória auxiliar, funcionando como meio de armazenamento permanente de informações (dados/programas) no computador.
Exemplos: disco rígido (HD), unidade de disquetes, unidade de CD-ROM, etc.

A figura a seguir descreve a comunicação entre os componentes de hardware do computador:

Conhecendo um pouco mais sobre o sistema de processamento MP/Processador

A memória principal (MP):

Função da memória principal (MP) é armazenar os programas e dados temporariamente, enquanto estão sendo processados.
É importante lembrar que um programa só será executado pelo processador se estiver armazenado na MP, juntamente com seus respectivos dados.
A MP é comumente chamada de RAM (Random Access Memory - Memória de Acesso Aleatório).
A localização de informações na MP é feita a partir de endereços associados à área da memória onde tais informações foram gravadas.
A MP é organizada como um conjunto de células (áreas de memória), onde cada célula é identificada por um endereço único e armazena dados ou instruções de programas.
A MP pode ser de dois tipos (quanto às operações suportadas):

1. RAM de leitura/escrita - a memória de trabalho do processador (normalmente referenciada como memória RAM). Esta memória RAM é volátil, isto significa que quando o computador é desligado ou reinicializado, as informações na MP desaparecem.

2. RAM só de leitura - memória utilizada para guardar informações sobre a inicialização do computador (normalmente referenciada como memória ROM - Read Only Memory). Quando desligamos o computador o que está armazenado na memória ROM, permanece.

O computador é uma máquina digital binária: só trabalha com dois digitos: 0 e 1 (chamados de bits – binary digits).

Toda informação manipulada pela máquina é representada internamente como um conjunto de 0s e 1s.
O caractere é a menor informação que precisamos representar internamente e um bit não é suficiente para tal. Assim, utiliza-se o byte (um conjunto de 8 bits).
1 byte corresponde ao espaço de memória necessário para guardar 1 caractere, portanto, pode ser definido como a menor unidade de informação endereçável da memória.

A capacidade de armazenamento da MP é medida em bytes. Mais especificamente, em termos dos múltiplos do byte: Kbyte (2¹⁰ bytes), Mbyte (2²⁰ bytes), etc. Exemplos: 32 Mbyte, 64 Mbyte...

O processador (UCP):

A unidade central de processamento (UCP) ou processador é também conhecida como CPU (Central Processing Unit) e sua função é controlar o funcionamento do computador e a execução de programas.
Mais especificamente, a CPU é responsável pela entrada de dados, saída de resultados, cálculos, comparações, tomada de decisões, emissão de sinais de controle para controlar o processamento do computador e a comunicação entre este e os seus periféricos (dispositivos de entrada e saída)
Principais componentes da CPU:

Unidade de Controle (UC) – é a parte coordenadora do computador, responsável pela supervisão do funcionamento das demais partes (componentes funcionais) do computador. A UC analisa e interpreta cada instrução de programa e ordena a cada parte funcional envolvida que execute sua tarefa na execução daquela instrução.
Unidade Lógica e Aritmética (ULA) – responsável pelas funções de processamento, ou seja, execução das instruções - executa operações aritméticas (cálculos), comparações entre itens da memória, movimentos de dados na memória, tomada de decisões, etc.

Para executar uma instrução, a CPU realiza as seguintes operações que caracterizam o ciclo de instrução:

Todo computador possui um relógio (system clock), que é utilizado para cronometrar as operações realizadas pelo processador, ou seja definir o tempo de início da execução de cada instrução.
A velocidade de processamento depende da velocidade do relógio (clocks)

Cada operação de processamento demora um ciclo de relógio para ser executada.
Hertz (Hz) é uma medida de ciclos de relógio por segundo.
Mhertz (MHz) significa "milhões de ciclos por segundo".
Ghertz (MHz) significa "bilhões de ciclos por segundo".
Hoje, os computadores operam em velocidades superiores a 1 GHz.

Por dentro do computador: Software

"É o software que dá vida à máquina".

Os programas que compõem o software da máquina são instruções eletrônicas que informam ao computador como realizar determinadas tarefas.

Existem duas classes de software:

Software básico.
Software aplicativo.

Os programas aplicativos se concentram na solução de algum tipo de problema específico, utilizando o computador como ferramenta (o foco está na aplicação).

exemplos: jogos, planilhas eletrônicas e aplicações gráficas.

O software básico têm como objetivo possibilitar a operação e o uso do computador, seja qual for a aplicação (o foco está na máquina) – o software básico se concentra na necessidades gerais de grande parte dos usuários.

exemplos: sistemas operacionais, compiladores, editores de texto, etc.

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