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Escola de Engenharia de Piracicaba

MecatrônicaInformática Industrial

Aula 2 – O COMPUTADOR

Wladimir da Costa

Computação

2. A estrutura computacional

Informação Automação+

Tratamento dos dados em informação por meios automáticos

Dispositivos eletrônicos

Aplicados em Computadores, Tecnologia da Informação e

Sistema de Informação

Figura Adaptada de Philippe Dreysfus, 1962

2. A estrutura computacionalO Computador HARDWARE

SOFTWARE

COMPUTADOR

PERIFÉRICOS

+

SISTEMA OPERACIONAL

LINGUAGEM

APLICATIVOS E UTILITÁRIOS

+

+Hardware: são todos componentes físicos (“peças”) que fazem parte do equipamento ou aqueles que estejam conectados ao mesmo.

Software: são os elementos virtuais (programas) que garantem a funcionalidade e a flexibilidade dos processos no computador. O software é responsável por criar a interface de comunicação entre o usuário e a máquina.

2. A estrutura computacionalO Computador – TIPOS

Grande PorteSupercomputadores

Mainframe

São os mais rápidos e complexos que processam as informações em BIPS (bilhões de informações por segundo). São utilizados em investigações científicas

Também são computadores de grande porte, porém menores que os Supercomputadores, processam as informações em MIPS (milhões de informações por segundo). São utilizados em meios industriais, comerciais e bancários.

Médio PorteMinicomputadores

Workstation

São computadores de médio porte com poder de processamento com 1 ou mais processadores,e estão próximos ao Mainframe. Sua utilização é para fins genéricos. Como exemplo podemos citar os tradicionais Servidores Corporativos.

São computadores com alto poder de processamento, que podem ou não ter mais de um processador. Geralmente são utilizados em ambientes gráficos - Apple.

2. A estrutura computacionalO Computador – TIPOS

Pequeno PorteMicrocomputadores

Notebook

Correspondem aos computadores tradicionais (Computador Pessoal – PC). Esses computadores são identificados como sendo computadores de mesa, onde diversos periféricos são conectados pelos seus usuários.

São semelhantes aos Microcomputadores, porém é um computador portátil/móvel . Esse hardware é a tendência dos próximos anos, devido a Internet móvel.

TabletSão “os livros de bolsos” digitais. Esses dispositivos são geralmente utilizados por funcionários externos corporativos, como por exemplos vendedores, estudantes entre outros.

Celulares São os verdadeiros “computadores e televisores” de bolso.


CPU - Unidade Central de ProcessamentoCPU - Unidade Central de Processamento

SaídaUnidade

deControle

(UC)

Unidade Lógico-Aritmética (ULA)

Memória PrincipalRandomAccessMemory (RAM)

ReadOnly

Memory (ROM)

Entrada

Memória SecundáriaMídias magnéticas,

ópticas, ...

1a. Geração

2a. Geração

3a. Geração

4a. Geração

5a. Geração

Cartões de Papel Perfurados

Cartões Perfuradose fitas magnéticas

Disco

Teclado, Código de Barras,Touch Screen

Reconhecimentode Voz e Biometria

1. Histórico

Tendências em Tecnologia de Entrada

Fita Papel Perfurado

Fita Magnética

Disco Magnético, Núcleo Magnético

Disco Magnético, Pen Drives

1a. Geração

2a. Geração

3a. Geração

4a. Geração

5a. Geração

1. Histórico

Tendências em Tecnologia de Saída

Celular, TV Digital,Internet


A CPU (Central Processing Unit) é o cérebro que comanda os processamentos e periféricos do computador, através de softwares que estão ativos na memória principal;

A UAL (Arithmetic Logical Unit) é a parte do processador responsável por fazer todas as operações do tipo aritmética e lógica;

A UC (Unit Control) tem por funções a busca, interpretação e controle de execução das instruções, e o controle dos demais componentes do computador ;

O principal componente da CPU é o PROCESSADOR que é o “motor” que coloca tudo a trabalhar a partir do momento, que o computador é ligado.

Hardware – Arquitetura - Processadores

2. A estrutura computacionalHardware - Arquitetura

O computador digital consiste de um sistema interligado de processador, memória e dispositivos

de entrada/saída. Também existem barramentos internos (liga componentes da CPU) e externo (liga

CPU com dispositivos de E/S)

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura - Barramentos

O barramento é uma via de comunicação pelo qual o processador se comunica com a memórias, periféricos, e outros dispositivos, podendo ainda ser definido como um

conjunto de sinais elétricos transmitidos através das trilhas ou vias da placa mãe.

O desempenho do barramento é medido pela sua largura de banda (quantidade de bits que podem ser transmitidos ao mesmo tempo), geralmente potências de 2:

8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits

O Barramento pode ser do tipo Interno ou Externo.

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura - Barramentos

CPU Memória Principal

Barramento

Periféricos Periféricos Periféricos

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS

Barramento Interno: é aquele que realiza a comunicação dos disposisitivos essenciais da placa mãe (memória, processador, cachê, etc.)

Barramento de dadosNas trilhas de circuito impresso, que compõem este barramento, só trafegam dados, isto é, neste barramento só há dados sendo transportados de um dispositivo para outro

Barramento de endereçoIndica qual é o endereço de memória que o processador deve acessar para retirar ou enviar dados.

Barramento de controleTem a função de controlar os barramentos anteriores,controlando as solicitações e confirmações.

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS

Barramento Externo

É o barramento I/O ou E/S, responsável pela comunicação das diversas interfaces e periféricos ligados à placa-mãe, possibilitando a instalação de novas placas, os mais conhecidos são: PCI, AGP

e USB.

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura – Barramento Externo

• O USB (Universal Serial Bus) é um barramento para periféricos, onde através de um único plugue na placa-mãe, outros periféricos externos podem se conectar ao computador – conectar – ligar – usar - Revolução na Instalação das Placas; História das Versões

•USB 0.7: Lançado em novembro de 1994.•USB 0.8: Lançada em dezembro de 1994.•USB 0.9: Lançada em abril de 1995.•USB 0.99: Lançado em agosto de 1995.•USB 1.0: Lançado em janeiro de 1996.•USB 2.0: Lançado em abril de 2000.•USB 3.0: Lançado em setembro de 2009.

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura – Barramento Externo

Barramento USB (Universal Serial Bus)

• É possível conectar até 127 dispositivos diferentes a cada porta USB;

• Os dispositivos podem ser conectados no computador, sem que o mesmo seja desligado

• É composto por 4 fios, dois para dados, um para alimentação (5v) e um para aterramento;

• Há três versões :

• USB 1.1 com taxa de transferência de até 12 MB

• USB 2.0 com taxa de transmissão de 480 MB.

• USB 3.0 com taxa de transmissão de 4,8 GB (600 MB por seg) - full duplex


Hardware – Arquitetura - Barramento

C U I D A D O

O USB 3.0 é compatível com o 1.1 e 2.0, porém cuidado ao misturar periféricos USB 3.0 com USB 1.1 e 2.0 em um mesmo barramento . Se isso ocorrer a taxa

de transmissão será na velocidade .........


Hardware – Arquitetura - Barramento

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura - Placa Mãe

Não é preciso descrever em muitos detalhes a importância da placa mãe em um PC, pois é nela que o processador, memória, placa de vídeo e demais periféricos são conectados. Desta forma podemos afirmar que a Placa Mãe influência diretamente no desempenho do PC.

Além das Placas Mães dos fornecedores de 1ª linha (Intel, Foxconn, etc) uma placa mãe bastante utilizada no mercado é do fabricante ASUS.

O que é CHIPSET



O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma placa-mãe, dividindo-se entre "ponte norte" (northbridge, controlador de memória, alta velocidade) e "ponte sul" (southbridge, controlador de periféricos, baixa velocidade). A ponte norte faz a comunicação do processador com as memórias, e em alguns casos com os barramentos de alta velocidade. A ponte sul, controla HDs, portas USB, paralela, PS/2, serial entre outras.

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura - Placa Mãe - Chipset


2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura - Placa Mãe - Chipset




CMOS (BIOS)

Socket de memória 168 vias (SDRAM)Socket de memórias 72 vias

(DRAM)

Socket do processador

ChipsetSlots 16 bits (ISA/EISA)

Slots 32 bits (PCI)

Bateria (alimentação do CMOS/BIOS)

IDE (HDD, CDR/RW...)

ParalelaSeriais (COM1 e

COM2)Seriais USB

Alimentação AT


Motherboard ASUSpara processador de 64bits

Serial ATA (SATA)


Hardware – Arquitetura - Memória

A memória serve para guardar as instruções que são fornecidas ao processador, e para armazenar informação de uma determinada operação. A memória do computador está dividida em duas partes: memória principal (volátil e não volátil) e auxiliar/secundária.

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura - Memória

Memória Principal: é uma memória temporária que mantém informações durante um período de trabalho do computador.

Memória Secundária: é um dispositivo para armazenamento de dados por tempo indeterminado, porém toda memória secundária possui uma capacidade para armazenar informações. Ex.: disquete, HD, pen drive, MP5, outros.


A Memória Principal pode ser do tipo ROM (Read Only Memory) ou RAM (Random Access Memory).

ROM (Read Only Memory): é uma memória somente de leitura, onde os dados gravados nelas são estáticos, ou seja, não pode ser alterado (não volátil), mesmo que o computador seja desligado. Essas memórias estão nos computadores e dispositivos eletrônicos que possuem softwares básicos dos fabricantes para iniciar o funcionamento do produto.

RAM (Random Access Memory) são memórias de acesso aleatórios, ou seja, onde se grava, altera ou deleta dados. Essa memória é do tipo volátil, ou seja, quando o computador for desligado o conteúdo é perdido.

OBS.: Quando falamos da capacidade de memória de um computador, estamos falando de qual tipo de memória?


Voltagem

Em comparação com outros itens de um computador, as memórias são os componentes que menos consomem energia. O interessante é que esse consumo diminuiu com a evolução da tecnologia.

- Módulos de memória antigos exigiam cerca de 5 V

- Módulos de memória DDR2 exigem entre 1,7 V e 2,5 V.

- Módulos de memória DDR3 consome 1,5 V.

2. A estrutura computacionalHardware – Arquitetura - MemóriaMódulos de Memória

Entende-se como módulo ou pente uma pequena placa onde são instalados os encapsulamentos de memória. Essa placa é encaixada na placa-mãe por meio de encaixes (slots) específicos para isso.

O número de vias de um módulo é a quantidade de conexões que ela possui para poder se comunicar com o processador. As vias são as extremidades, geralmente banhadas a ouro. A DDR3 possui 240 vias.


Técnologia de Memória – destaque

- DDR3 SDRAM

PC Notebook


Nome Velocidade interna

Tempo de acesso Velocidade do barramento

Transferência de dados por segundo (MTS)

Nome comercial do módulo

Taxa de transferência máxima teórica

DDR3-800 100 MHz 10 ns 400 MHz 800 milhões PC3-6400 6400 MB/s

DDR3-1066 133 MHz 7,5 ns 533 MHz 1066 milhões PC3-8500 8533 MB/s




Tecnologia de Memória – Secundária

- As memórias secundárias armazenam grande quantidades de dados. Atualmente as que se destacam são os HDs portáteis, pen drive, celulares entre outros.

1.5 TB 64 GB


Hardware–Arquitetura-Dispostivos de Entrada e Saída

Os periféricos são os “acessórios” que fazem parte do computador, tanto a nível interno como externo, ou seja, são os dispositivos para intercambiar (entrada e saída) de dados no Computador. Os periféricos podem ser de entrada, de saída, e misto entrada/saída.

Entrada

•Teclado

• Mouse

• Drive CD R

• Drive DVD R

• Scaner

• Leitores Ópticos

Saída

• Impressora• Plotter• Canhão multimídia

Entrada e Saída

• HD

• Pen drive

• Celular

• CD rw

• DVD RW

• Placas de rede

• Modem

• Monitor, etc


Hardware–Arquitetura-Dispostivos de Entrada e Saída

Periféricos de Entrada Periféricos de SaídaPeriféricos de

Entrada e Saída

O que há de errado no desenho abaixo?


Software – Arquitetura

.

Software realizam as operações executadas pelo hardware, também chamadas de programas. É a parte lógica do Computador.


Software – Arquitetura

.

Software Livre x Software Proprietário.


Software – Arquitetura - TIPOS

.

Hardware

Software

Usuário

SO

Linguagem

Aplicativo

2. A estrutura computacional - Prática

Software – Arquitetura – TIPOS – SISTEMA OPERACIONAL

O Sistema Operacional é o software básico de um computador, ou seja, o primeiro software a ser carregado (executado). Ele é responsável pelo gerenciamento de recursos físicos (hardware: memória, disco e outros) e dos demais softwares (aplicativos, utilitários, banco de dados, etc), voltados a uma mesma plataforma operacional.

Um Sistema Operacional pode ter as seguintes características:

Quanto ao processamento: Monotarefa ou Multitarefa

Quanto a utilização: Monousuário ou Multiusuário

Principais SO InterfaceComando de linha: MS-DOS, UNIX e Linux

Gráfico: Windows, Mac OS e Linux



.

Hardware

Software

Usuário

SO

Linguagem

Aplicativo


Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

Há dois tipos de línguagem:

• Líguagem de Alto Nível

• Línguagem de Montagem - Assembler



Exemplo: Pascal, C, C++



- O código fonte é convertida em linguagem intermediária (específica de cada línguagem) e será interpretada pela máquina virtual.

Exemplo: Java, C#, Phyton, etc.



Software de Desenvolvimento: são as linguagens de programação utilizadas pelos profissionais de informática para produzir um Sistema de Informação: Ex.: Java, PHP, ASP, Delphi, C, etc

Sistema de Informação: São os “programas” utilizados pelos diversos usuários dos departamentos de uma empresa, ou seja, é a ferramenta utilizada para resgatar ou gravar uma informação corporativa. Ex.: SI de Estoque, SI de Vendas, etc.





.

Hardware

Software

Usuário

SO

Linguagem

Aplicativo


Software – Arquitetura – TIPOS – APLICATIVO

Software Aplicativo é um programa de computador que tem por objetivo realizar as tarefas específicas de índole prática, em geral ligadas ao processamento de dados, como o trabalho em escritório ou empresarial. A sua natureza é, portanto, diferente da de outros tipos de software, como sistemas operacionais e sistema de informação corporativo - “Programa”. São utilizados em: automação industrial; automação comercial; automação de escritórios; apoio educacional; segurança, etc.

MS-Office

AutoCad

Anti vírus


Software – Arquitetura – TIPOS – APLICATIVO

Para atender a necessidade básica de um usuário, quais são os softwares que devem

estar em seu computador?

3. Linguagem de MontagemSoftware – Montagem Baixo Nível- Assembler

Características:

• É uma linguagem na qual cada declaração produz exatamente uma instrução na máquina – um para um;

• É utilizada para melhorar o desempenho e acesso da máquina com baixo custo (ex. pequenos dispositivos eletrônicos – BIOS – celulares – drives,etc.) – máquina muito mais rápida – 90% mais rápida que a línguagem de alto nível;

• Acessa diretamente o hardware;

• Cada fabricante difine “propriedades” particulares na sua construção.

Objetivo: é realizar uma instrução específica em uma é realizar uma instrução específica em uma máquinamáquina.

3. Linguagem de MontagemSoftware – Montagem - AssemblerFormato da declaração da línguagem de montagem

É constituída de 4 partes: Etiqueta, Operadores (opcode), Operandos e Comentários;

• Etiqueta: determina nomes simbólicos para endereços de memória –são necessárias em declarações executáveis (acionamentos) e variávies de dados – sempre inicia na coluna 1;

• Opcode: contém uma abreviatura da instrução a ser realizada;

• Operandos: especifica os endereços e registradores utilizados na instrução da máquina;

• Comentários: comentários de como funciona o programa.Obs.: Os processadores só conseguem manipular os dados que estão vinculados

a um registrador – Definidos nos OPERADORES

3. Linguagem de MontagemSoftware – Montagem - Assembler

Formato da declaração da línguagem de montagem

Instruções Aritméticas:

Adição: ADD, ADC, INC, XADD, AAA e DAA;

Subtração: SUB, SBB, DEC, AAS e DAS; Multiplicação: MUL, IMUL e AAM;

Divisão: DIV, IDIV e AAD.


Exemplo: Assembler da Intel

Etiqueta Opcode Operadores Comentários

FORMULA: MOV EAX, I ; registrador EAX = I

ADD EAX, J ; registrador EAX = I + J

MOV N, EAX ; N = I + J

I DD 3 ; reserva 4 bytes com valor inicial 3

J DD 4 ; reserva 4 bytes com valor inicial 4

N DD 0 ; reserva 4 bytes com valor inicial 0


Exemplo: Assembler da Motorola

Etiqueta Opcode Operadores Comentários

FORMULA MOVE.L I, DO ; registrador DO = I

ADD.L J, DO ; registrador DO = I + J

MOVE.L DO, N ; N = I + J

I DC.L 3 ; reserva 4 bytes com valor inicial 3

J DC.L 4 ; reserva 4 bytes com valor inicial 4

N DC.L 0 ; reserva 4 bytes com valor inicial 0

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