Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia de SergipePrograma de Bolsas de Iniciao Cientfica Jnior PBICJr

Museu Web de TecnologiaAntnio Vincius Menezes Medeiros

Orientador: Heli Henriques Alcantara Nascimento

ARACAJU SE

2009

ResumoEste trabalho apresenta os processadores para computadores pessoais baseados no IBM PC, seus componentes, seu funcionamento, suas caractersticas e sua evoluo. O trabalho apresentado tem como objetivo principal auxiliar a compreenso do funcionamento dos componentes do computador, em especial do processador, e esclarecer as diferenas entre as tecnologias que se encontram hoje disponveis no mercado. So colocadas consideraes referentes s caractersticas, inovaes e funcionamento dos processadores, de modo que seja possvel compar-los em termos de avano tecnolgico, desempenho e custo-benefcio.

Sumrio1 O Computador 1.1 Hardware 1.1.1 Processador 1.1.2 Placa-me 1.1.3 Memria 1.1.3.1 Memria principal 1.1.3.2 Memria secundria 1.1.3.3 Bits e Bytes 1.1.3.4 Medidas de Armazenamento 1.1.4 Perifricos (Dispositivos de Entrada e/ou Sada) 1.1.4.1 Dispositivos de Entrada 1.1.4.2 Dispositivos de Sada 1.1.4.3 Dispositivos de Entrada e Sada 1.1.5 Interfaces 1.1.6 Barramentos 1.1.6.1 Outra classificao para os barramentos 1.1.7 Outros Componentes 1.1.7.1 Gabinete 1.1.7.2 Fonte de Alimentao 1.1.7.3 Cooler 1.1.7.4 Estabilizador de tenso / No-break / Filtro de Linha 1.2 Software 1.2.1 Tipos de Software 1.2.2 Arquivos e pastas 2 O Processador (Unidade Central de Processamento) 2.1 Componentes de um Processador 2.1.1 Unidade Aritmtica e Lgica (UAL) 2.1.1.1 Co-processador matemtico 2.1.2 Registradores 2.1.3 Unidade de Controle (UC) 2.1.4 Relgio ou Clock 2.1.5 Decodificador de Instruo (DI) 2.1.6 Registradores com funo de controle 2.1.6.1 Registrador de Instruo (RI) 2.1.6.1 Contador de Instruo (CI) 2.1.6.1 Registrador de Endereos de Memria (REM) e Registrador de Dados de Memria (RDM) 2.2 Instrues de Mquina 2.3 Funcionamento da UCP (Ciclo da Instruo) 2.3.1 Exemplo de funcionamento da UCP 2.3.1.1 Ciclo da instruo LDA Op. 2.3.1.2 Ciclo da instruo ADD Op. 3 Principais Caractersticas de um Processador 3.1 Palavra 3.2 Largura do barramento de dados 1 3 3 5 6 6 8 9 11 12 12 16 18 29 30 32 32 32 34 34 35 36 37 38 40 42 44 46 46 50 51 53 54 55 55 55 58 60 61 64 67 71 71 72

3.3 Largura do barramento de endereos 3.4 Capacidade de endereamento 3.5 Clock interno e externo 3.6 Memria cache 3.6.1 O Princpio da Localidade e o funcionamento da memria cache 3.6.2 Nveis e evoluo da memria cache 3.7 Nmero de registradores 3.8 Co-processador matemtico 3.9 Execuo de instrues em paralelo 3.9.1 Metodologia Tipo Linha de Montagem ou Pipelining 3.10 Anlise de desempenho (benchmark) 4 A Evoluo dos Processadores Referncias bibliogrficas

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Captulo 1 O ComputadorEsta introduo se baseia no que foi visto em [LVC] e [MON01]. Como diz Monteiro [MON01], Computar significa calcular, realizar clculos matemticos. O primeiro computador foi criado para facilitar operaes matemticas, fornecendo os resultados das mesmas com rapidez e preciso. a mquina que mais evoluiu desde a sua criao, adquirindo vrias outras utilidades ao longo do seu desenvolvimento. Os computadores de hoje em dia servem no s para realizar clculos matemticos, eles podem fazer quase tudo que se possa imaginar para uma mquina fazer: textos, imagens, vdeos, msicas, jogos, aplicaes multimdia, pesquisas, comunicao instantnea com qualquer lugar do mundo a qualquer dia e qualquer hora; tudo isso possvel fazer com um apenas um aparelho chamado computador. Pode-se definir computador como uma mquina que trabalha com grande quantidade de informaes, capaz de receber, processar, armazenar e transmitir dados. H muito tempo atrs os computadores eram feitos de grandes empresas para grandes empresas. Eram mquinas enormes, que ocupavam muito espao (logo os primeiros ocupavam uma biblioteca inteira), tinham funcionamento complexo e custavam muito caro. No eram mquinas que podiam ser usadas por qualquer pessoa. Ao longo da histria dos computadores estes foram tornando-se menores, mais baratos e foram surgindo vrias facilidades no uso, como o sistema operacional, a interface grfica e o mouse, que possibilitaram sua popularizao, principalmente aps a inveno dos primeiros computadores pessoais na dcada de 70, como o Altair e o Macintosh.

Figura 1.1. O Altair 8800 (1975, esquerda) foi o primeiro computador pessoal comercializado. J o Macintosh (1984) foi o primeiro computador a usar interface grfica e mouse. Imagens retiradas da Internet. Disponveis em e . Acesso em 21/07/2007. Na dcada de 80 a IBM, a maior empresa de informtica da poca, que ainda hoje uma das lderes de mercado, lanou seu modelo de computador pessoal, o IBM PC, que at hoje o padro dos computadores pessoais, com vrios aperfeioamentos claro. A sigla PC vem do ingls Personal Computer, que significa Computador Pessoal. 1

Figura 1.2. IBM PC (1981). Em pouco tempo ele se tornou o padro para a criao de novos computadores pessoais. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 27/06/2007. H muito tempo a IBM j no mais a nica empresa a fabricar PCs. Esses computadores adotaram padres para a fabricao de suas peas e hoje qualquer pequena empresa pode desenvolver produtos para serem utilizados nesses computadores ou mesmo fabricar computadores. Muitas pessoas que possuem conhecimento tcnico sobre o assunto tambm montam seus prprios PCs (a expresso montar um computador utilizada para indicar que uma pessoa escolheu no mercado as peas de sua preferncia, comprouas, e montou seu prprio equipamento. Empresas que no fabricam computadores tambm podem vender computadores montados com peas de outras empresas). Diferentemente do IBM PC, o Macintosh (tambm chamado por seus usurios de MAC) continuou sendo fabricado e desenvolvido exclusivamente pela sua fabricante, a Apple. Somente ela fabrica hardware e software para esses computadores (ou se alguma outra empresa fabrica, faz isto sobre o controle da Apple). Assim, a Apple desenvolve uma arquitetura fechada, pois os usurios de seus computadores s podem comprar os produtos da fabricante e as pessoas no podem montar seus prprios computadores baseados nessa arquitetura.

Figura 1.3. Um PC e um MAC atuais. Imagens retiradas da Internet. Disponveis em e . Acesso em 21/07/2007.

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Este trabalho se concentra exclusivamente nos computadores de arquitetura aberta, que so os mais usados atualmente, baseados no IBM PC. Nessa primeira parte, sero vistos os componentes que formam esses computadores. Eles podem ser divididos em dois grandes grupos: hardware e software.

1.1 HardwareHardware um termo em ingls que no tem uma traduo especfica, deriva da palavra hard em ingls, que significa duro. usado para definir todos os componentes fsicos (mecnicos, magnticos e eletrnicos) de um computador, ou seja, a mquina propriamente dita, formada pelo microcomputador e seus perifricos (impressoras, monitores de vdeo, scanners, mouses, entre outros). [VIP], [MON01] O hardware de um computador pode ser dividido em quatro categorias funcionais: processador (ou UCP), placa-me, memria e perifricos (tambm chamados de dispositivos de entrada e sada). Existem ainda alguns componentes que no se encaixam em nenhuma dessas categorias funcionais e, no entanto, continuam sendo componentes fsicos do computador. Estes sero vistos em Outros componentes.

Figura 1.4. Alguns componentes de um computador: Monitor (1), placa-me (2), processador (3), memria RAM (4), placas de expanso (5), fonte de alimentao (6), unidade de CD/DVD (7), disco rgido (8), teclado (9) e mouse (10). Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007.

1.1.1 Processador [LVC02], [MICPROC], [MOR02], [EMER03]Tambm chamado de UCP (Unidade Central de Processamento, do ingls Central Processing Unit), o processador o principal componente eletrnico de um computador. Ele fica acoplado na placa-me e passa o tempo todo executando instrues e processando dados.

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Figura 1.5. Intel 386 (1988). Esse foi o primeiro processador de 32 bits para PCs. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 01/07/2007. O processador quem efetivamente executa todas as operaes no computador, sendo considerado o crebro da mquina. Essas operaes so muito simples, consistem basicamente em operaes matemticas e lgicas, alm de operaes de busca, leitura e gravao de dados na memria. No entanto, tudo o que o computador faz (como j foi mencionado na introduo, acesso Internet, edio de textos, imagens, jogos, etc.) se resume basicamente a essas operaes (isso ser explicado com mais detalhes no tpico de Software). A velocidade do processador um fator determinante no desempenho geral do computador. Tanto que muitas pessoas descrevem o computador que usam se referindo ao modelo e velocidade do processador que ele possui (por exemplo, eu uso um Athlon 64 ou eu uso um Pentium 100 MHz). Grosso modo, pode-se dizer que um processador que opere a 100 MHz, como o Pentium do exemplo, realiza 100 milhes de operaes por segundo. Essa a forma como medida a velocidade de um processador: atravs da quantidade de operaes que ele consegue realizar em um segundo. A unidade utilizada para essa medida o MHz (Megahertz ou milhes de ciclos por segundo) ou em GHz (Gigahertz ou bilhes de ciclos por segundo) nos processadores mais novos. Vale ressaltar que outro computador equipado com um processador idntico a este pode apresentar um desempenho diferente, isso porque existem outros fatores que influenciam na velocidade do processamento, como por exemplo, a qualidade da placa-me ou a velocidade de acesso memria. Essa descrio (eu uso um Pentium 100 MHz) no precisa (e muito menos tcnica) e no pode ser usada em situaes que exijam mais preciso nos dados. Ela pode ser usada, por exemplo, por duas pessoas menos entendidas que pretendem comparar o desempenho de seus computadores, s a ttulo de informao. Se o computador da primeira pessoa possui um processador 800 MHz e o da segunda possui um processador 400 MHz, com certeza o primeiro computador mais rpido. Os processadores esto se tornando mais velozes a cada dia que passa. Existem no mercado diversos modelos de processadores, cada um com suas caractersticas prprias. Os dois principais fabricantes de processadores para PCs so a Intel (que ficou famosa pelos processadores Pentium 4, Pentium III e Celeron) e a AMD (K6-2, Athlon e Duron).

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Figura 1.6. Processadores da Intel e da AMD. Imagens retiradas da Internet. Disponveis em , , e . Acesso em 01/07/2007.

1.1.2 Placa-me [LVC02], [MOR02], [EMER05]A placa-me (do ingls Motherboard), tambm chamada placa de CPU por ser a placa que acomoda o processador, ou ainda mainboard, por ser a principal placa do computador, a responsvel pela interconexo de todos os dispositivos que formam o computador. Se o processador o crebro do computador, pode-se dizer que a placa-me o sistema nervoso.

Figura 1.7. Placa-me. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 01/07/2007.

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Ela no apenas o componente mais complexo, mas tambm o que mais influencia a estabilidade e as possibilidades de expanso do sistema. Portanto, usar uma placa de CPU de baixa qualidade (e em conseqncia, de baixa confiabilidade) coloca a perder toda a confiabilidade e desempenho do computador. Na placa-me h encaixes para todos os componentes do computador. O processador fica encaixado em um soquete prprio para ele (nesse modelo de placame ele possui cor branca, est na parte superior). Os pentes de memria so encaixados ao lado do processador (nos soquetes azuis e pretos). As placas de expanso so encaixadas nos slots mais embaixo. H tambm um bloco de conectores para os perifricos (todos esses componentes sero vistos com detalhes mais adiante). No mercado existem placas-me de vrias marcas e modelos, com preos e qualidades diferentes. Algumas das marcas mais conhecidas so: Asus, Abit, Gigabyte, Soyo, PC Chips, MSI, Intel e ECS.

1.1.3 MemriaO estudo dos diferentes tipos de memria que compem um computador se baseia em [LVC02], [EMER04], [EMER07], [MICMEMO], [INFO] e [VIP]. Em informtica, fazem parte da memria de um computador todos os dispositivos que so usados para armazenar dados e instrues, seja de forma temporria ou permanente. Pode-se dizer que depois da UCP, a parte mais importante de um computador a memria. Em um mesmo computador existem vrios tipos de memrias, organizadas hierarquicamente de acordo com trs caractersticas: custo, velocidade de acesso (a velocidade com que os dados armazenados na memria so acessados pelo processador) e capacidade de armazenamento (a quantidade de informaes que a memria pode armazenar). Pode-se dividi-las em dois grandes grupos principais de memria: a memria principal e a memria secundria.

1.1.3.1 Memria principalA memria principal aquela que acessada diretamente pelo processador e armazena os dados de forma eletrnica. formada por diversos tipos de memrias, entre as quais as to faladas memrias RAM e ROM. Se o processador o principal componente de qualquer computador, a memria RAM a sua principal ferramenta de trabalho. A memria RAM (do ingls Random Access Memory Memria de Acesso Aleatrio) armazena as informaes que esto sendo utilizadas pelo processador. Este tipo de memria permite tanto a leitura como a gravao e a regravao de dados. Os mdulos, tambm chamados de "pentes", de memria RAM so encaixados na placa-me por meio de conectores chamados soquetes, assim como o processador. A razo da existncia e importncia da memria RAM est na sua velocidade de leitura dos dados, que muito grande. Todas as informaes que esto contidas nela podem ser acessadas de maneira mais rpida do que as informaes que esto no disco rgido, no disquete ou no CD-ROM, que so consideradas tipos de memrias secundrias. Os programas e os dados que esto gravados no disco (o termo disco neste caso foi usado no sentido de generalizar, pode ser um disco rgido, disquete ou outro meio de armazenamento), enquanto esto sendo utilizados pelo processador, so transferidos para a memria RAM. Com isso, consegue se agilizar o acesso aos dados e o trabalho do processador, que perde menos tempo acessando dados na memria.

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A quantidade de memria RAM de um computador um fator bastante importante. Quanto mais RAM o computador possuir, mais rpido ser o seu funcionamento e mais facilmente ele suportar a execuo de vrios programas ao mesmo tempo, do mesmo jeito que quanto mais avanados (ou pesados, como os usurios dizem) so os programas que queremos utilizar, mais memria RAM ser necessria. Outra caracterstica da RAM a sua volatilidade, ou seja, ela precisa ser constantemente reenergizada para conservar os dados gravados. Quando o computador desligado, todos os dados armazenados na memria RAM so apagados. Por essa razo, antes de desligar o computador, se o usurio no quiser perder seus dados, necessrio que ele os guarde ("salve") em um disco, que uma forma de memria permanente.

Figura 1.8. Pente de memria RAM. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 21/07/2007. A capacidade da memria RAM medida em megabytes (MB) ou gigabytes (GB), no caso das memrias RAM mais novas (MB e GB so duas medidas de capacidade, elas sero explicadas mais adiante). Pode-se encontrar no mercado mdulos de memria com capacidades variadas, que vo de 32 MB at 2 GB. Mdulos com menores capacidades esto obsoletos, sendo bastante difceis de encontrar. No incio dos anos 80, 1 MB de memria era uma capacidade extremamente elevada para os programas simples que eram usados. Os programas atuais so muito mais complexos e exigem computadores que possuam no mnimo 256 MB ou mais de memria. A memria ROM (Read Only Memory memria somente para leitura) um tipo de memria que, em uso normal, aceita apenas operaes de leitura, no permitindo a realizao de escritas. Ela responsvel por armazenar as instrues de inicializao do computador. A memria ROM uma memria no voltil: ela armazena os dados de forma permanente, diferente do que acontece na memria RAM. Suas informaes so gravadas pelo fabricante uma nica vez e aps isso no podem ser alteradas ou apagadas, somente acessadas. Com a evoluo da ROM, seu nome perdeu sentido, pois hoje ela j pode ser gravada e regravada. No entanto, ela no utilizada para gravao com freqncia, como a memria RAM ou unidades de disco (disco rgido, disquete, etc.). Atualmente, usa-se um tipo diferente de memria ROM, chamada de FlashROM, que aceita operaes de escrita, possibilitando a atualizao da BIOS (um dos programas que esto dentro da memria ROM, que acionado logo ao ligar o computador). 7

A atualizao da BIOS feita atravs de programas apropriados, usando comandos de hardware especiais, por meio de disquete ou at mesmo pelo sistema operacional, dependendo dos recursos disponibilizados pelo fabricante da placa-me em questo. No s o computador que possui memria ROM. Vrios aparelhos, como leitores de DVD, tocadores de MP3, placas de computador, taxmetros, celulares tambm possuem memria ROM. Dentro da memria ROM destes aparelhos, gravado um software necessrio ao seu funcionamento, chamado de firmware. Ele , para o aparelho, o que um sistema operacional para um computador e, assim como a BIOS gravada na ROM do computador, pode ser atualizado caso seja necessrio.

Figura 1.9. Um chip de memria ROM na placa-me. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 04/07/2007. A placa de UCP contm quase toda a memria de um PC, mas outras placas tambm podem conter memrias do tipo RAM e do tipo ROM. Por exemplo, as placas de vdeo contm uma ROM com o seu prprio BIOS, e contm uma RAM chamada de memria de vdeo, que armazena os caracteres e grficos que so mostrados na tela. O processador tambm possui suas prprias memrias internas, que so os registradores e a memria cache. Estas sero apresentadas nos prximos captulos. Por enquanto o essencial saber apenas que elas fazem parte da memria primria e, portanto, so acessadas diretamente pelo processador e armazenam os dados de forma eletrnica, assim como as memrias ROM e RAM.

1.1.3.2 Memria secundriaAlm da memria principal, existe tambm a memria secundria ou memria de massa, que uma memria no voltil, tem uma alta capacidade de armazenamento e um custo muito mais baixo que o da memria principal. usada para gravar grande quantidade de dados por um perodo longo de tempo. So exemplos de memria de massa o disco rgido e mdias removveis como as unidades de fita, os disquetes, os discos ticos (CD-ROM e DVD) e os pen drives. A memria secundria no acessada diretamente pela UCP, como a memria primria, mas sim por meio de dispositivos de entrada e sada. Os disquetes, por exemplo, so acessados pelo processador atravs da unidade de disquete, que um dispositivo de entrada e sada fixado no gabinete do computador. Ele responsvel pela leitura e gravao dos disquetes. 8

A memria de massa no formada por chips, e sim por dispositivos que utilizam outras tecnologias de armazenamento. Os discos rgidos, assim como os disquetes e as unidades de fita, usam a tecnologia magntica para armazenar dados, e por isso so classificados como discos magnticos. Os discos ticos usam tecnologia tica. As unidades de memria de massa, por serem tambm consideradas dispositivos de entrada e sada de dados, sero vistas com mais detalhes em Unidades de Armazenamento.

1.1.3.3 Bits e BytesOs seres humanos esto acostumados a utilizar o sistema decimal de numerao, que usa 10 algarismos para formar todos os nmeros: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, e 9. Esse sistema de numerao usa exatamente 10 algarismos devido ao fato dos seres humanos terem 10 dedos. Historicamente o nmero 10 foi escolhido, pois os nmeros eram usados na vida cotidiana para contar. Contar carneiros, bois, pes, pessoas, etc. Nada mais natural que contar com os dedos. Se uma pessoa perguntar a uma criana de trs anos a sua idade, ela ver que a criana responde mostrando trs dedos da mo.

Figura 1.10. O sistema de numerao decimal foi adotado pelos seres humanos por facilitar a contagem. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 05/07/2007. Os computadores podem receber valores decimais via teclado e mostr-los no monitor, por exemplo. Mas internamente, os valores so trabalhados em outro sistema, mais adequado aos circuitos do computador. Trata-se do sistema binrio. Enquanto no sistema decimal usa-se dez algarismos (de 0 a 9) para formar todos os nmeros, no sistema binrio, s so utilizados dois algarismos para representar qualquer valor: 0 e 1. Por exemplo, o nmero 13, que no sistema decimal representado apenas com dois dgitos (1 e 3), no sistema binrio representado com 4 dgitos, na forma: 1011. A razo pela qual os computadores usam esse sistema porque ele torna mais fcil a implementao da tecnologia eletrnica atual. Os computadores trabalham internamente apenas com dois nveis de tenso: ou ligado ou desligado, que so representados pelos nmeros 1 e 0, respectivamente. Assim torna-se fcil representar qualquer informao com esses dois dgitos. A cada um desses impulsos eltricos, d o nome de Bit (do ingls Binary digit, ou seja, dgito binrio). Portanto, o bit a menor unidade de informao. 9

Sempre que um processador, uma memria ou outro chip qualquer precisar receber ou transmitir dados, esses dados so representados na forma de bits. Entretanto, um bit muito pouco, j que pode representar apenas dois valores. Os computadores trabalham com agrupamentos de bits. Nos PCs, os bits so transmitidos em grupos de 4, 8, 16, 32 ou 64 bits simultneos. Quando se diz que um computador possui processador 32 bits, significa dizer que dentro dele trafegam 32 bits de uma s vez. Logo, esse processador mais rpido que outro processador de, por exemplo, 16 bits.

Figura 1.11. Toda informao colocada dentro do computador representada por uma seqncia de 0s e 1s. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 05/07/2007. Quanto forma como so armazenados os dados dentro de um computador, eles no so armazenados em bits, mas em conjuntos de bits, chamados bytes (l-se bites). Quando os primeiros computadores foram projetados, surgiu a necessidade de se estabelecer meios de representar os dados, as informaes que seriam trabalhadas pelo computador (isso inclui todas as letras, maisculas e minsculas, nmeros, sinais de pontuao, acentos, sinais especiais e quaisquer outros tipos de dados que possam ser armazenados ou processados em um computador), atravs de combinaes de bits. Percebeu-se que 256 diferentes combinaes de bits conseguiriam representar todos esses dados. Assim, os bytes so formados por 8 bits. Basta fazer os clculos: como um bit representa dois valores (0 ou 1) e um byte representa 8 bits, tem-se que 28 = 256. Cada caractere no computador corresponde a um cdigo formado por 8 bits, que ficaro armazenados na memria do computador, ocupando exatamente 1 byte. A correspondncia de cada byte com o smbolo que ele representa estabelecida por uma tabela presente em todos os computadores: a tabela ASCII (sigla do ingls American Standard Code for Information Interchange). Para o teclado transmitir a letra T ao processador, por exemplo, ele usa a seguinte combinao de bits: 01010100. Outros exemplos de representaes na tabela ASCII: 01000001 A 01000010 B 01001010 L 00100011 #

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Por isso bytes so considerados unidades completas de informao. Com eles possvel representar uma informao completa (seja ela uma letra, um nmero, etc.). Com um bit ainda no possvel representar nenhuma informao. importante ressaltar que existem outras tabelas de codificao de caracteres, como o BCD, a EBCDIC, a UNICODE, no entanto a tabela ASCII ainda a mais utilizada nos computadores de hoje. Pode-se fazer uma analogia do conceito de bits e bytes com o conceito de letras e palavras, que so usadas pelos seres humanos. curioso notar que na informtica tambm surgiu o conceito de palavra, no entanto este bastante diferente do conceito de palavra para a linguagem humana. um conceito muito importante para o estudo dos processadores e suas caractersticas. Segundo Monteiro [MON01], pode-se definir a palavra como um conjunto de bits que representa uma informao til para os computadores. Desse modo, uma palavra estaria associada ao tipo de iterao entre memria principal e UCP, que individual, informao por informao. Ou seja, a UCP processa instruo por instruo (cada uma estaria associada a uma palavra), armazena ou recupera nmero a nmero (cada um estaria associado a uma palavra), e assim por diante. Tem-se o exemplo do processador de 32 bits citado anteriormente. A palavra desse processador de 32 bits e, com isso, ele consegue processar 32 bits de uma vez s.

1.1.3.4 Medidas de ArmazenamentoEm Informtica muito importante considerar a capacidade de armazenamento, j que quando se faz algo no computador, trabalha-se com arquivos que ocupam certo espao em disco. Assim como a gua medida em litros ou o acar medido em quilos, os dados de um computador so medidos em bits e bytes. E assim como o litro, o grama e qualquer outra medida, o byte tambm possui seus mltiplos. Resumidamente, tem-se: 1 bit (ou b) a menor unidade de informao, que corresponde a um dgito binrio (0 ou 1) 1 Byte (ou B) = 8 bits 1 Kilobyte (ou kB) = 1024 bytes = 210 bytes 1 Megabyte (ou MB) = 1024 kilobytes = 210 . 210 bytes = 220 bytes 1 Gigabyte (ou GB) = 1024 megabytes = 220 . 210 bytes = 230 bytes 1 Terabyte (ou TB) = 1024 gigabytes = 230 . 210 bytes = 240 bytes 1 Petabyte (ou PB) = 1024 terabytes = 240 . 210 bytes = 250 bytes 1 Exabyte (ou EB) = 1024 petabytes = 250 . 210 bytes = 260 bytes 1 Zettabyte (ou ZB) = 1024 exabytes = 260 . 210 bytes = 270 bytes 1 Yottabyte (ou YB) = 1024 zettabytes = 270 . 210 bytes = 280 bytes

importante notar que 1 kB no representa mil, mas sim 1024 bytes. Pela mesma razo que se escolheu o sistema binrio ao invs do sistema decimal para ser trabalhado no computador, o nmero 1024 foi o escolhido para representar o k da computao: simplificao de hardware. Normalmente, o k vale 1000 (1 km = 1000 metros, 1 kg = 1000 gramas). Entretanto, na informtica, como so usados mltiplos de bits, o multiplicador k vale 1024. A representao binria do nmero 1024 muito mais simples que a representao do nmero 1000 (1000 em decimal = 01111101000 em binrio, 1024 em decimal = 10000000000 em binrio).

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Da mesma forma, o multiplicador M, que normalmente vale 1.000.000, na computao vale 1.048.576. Somente para efeitos prticos, pode-se dizer que 1 kB aproximadamente mil bytes. De qualquer forma o uso incorreto dessas medidas pode causar muita confuso. Um exemplo cotidiano ocorre quando o usurio vai comprar um HD. Est escrito na embalagem que sua capacidade de 80 gigabytes, quando na verdade ele um pouco menor. Isso ocorre porque os fabricantes entendem 1 gigabyte como 1 bilho de bytes, quando o correto seria 1.073.741.824 bytes. Essa pequena diferena faz com que o disco rgido tenha uma capacidade aproximadamente 6,87% menor do que a anunciada na embalagem, ou seja, um suposto disco rgido de 80 gigabytes possui na verdade 5,5 gigabytes a menos do que a capacidade anunciada. Os bytes e seus mltiplos so associados capacidade de armazenamento de dados (exemplo: um disco rgido com capacidade de 20 gigabytes). J na transmisso de dados entre computadores, geralmente usa-se medies relacionadas a bits e no a bytes (as medidas de fluxo de dados). Assim, um modem 14400 bps, por exemplo, transmite dados a uma velocidade de 14400 bits por segundo. Existem tambm para essas medidas os mltiplos do bit: 1 Kilobit (ou Kb) = 1024 bits 1 Megabit (ou Mb) = 1024 Kilobits 1 Gigabit ou (Gb) = 1024 Megabits

Notar que quando a medio feita em bytes, o B da sigla maisculo, como ocorre, por exemplo, em gigabytes (GB); quando a medio feita em bits, o B da sigla fica em minsculo, como em gigabits (Gb).

1.1.4 Perifricos (Dispositivos de Entrada e/ou Sada)Para permitir a comunicao entre o processador e os demais componentes do computador, assim como entre o computador e o meio externo (entre os computadores e os usurios ou outros computadores), temos os Dispositivos de Entrada e Sada, tambm chamados de perifricos. O termo Entrada e Sada costuma ser abreviado por E/S ou, para quem preferir a lngua inglesa, I/O, sigla de Input/Output. Podem ser considerados os olhos, ouvidos e boca do processador, pois so todos os componentes acessrios (aparelhos ou placas) que so conectados placame e que enviam ou recebem informaes do processador. De acordo com a funo que desempenham no processamento dos dados, os perifricos podem ser classificados em: dispositivos de entrada, sada ou de entrada e sada. O estudo dos dispositivos de entrada e/ou sada se baseia em [LVC02], [MOR02], [MICES], [GIAN05], [DIM97], [VIP]

1.1.4.1 Dispositivos de EntradaQuando um dispositivo recebe um dado e o transmite para a UCP diz-se que se trata de uma operao de entrada de dados (Input). Logo, os dispositivos de entrada so os dispositivos que do a entrada dos dados, ou seja, eles so os dispositivos que enviam dados ao processador. Os dispositivos de entrada convertem a informao recebida do exterior (pode ser do usurio ou ento de outro computador) em dados que possam ser interpretados pelo processador. So exemplos comuns de dispositivos de entrada: o teclado, o mouse, o microfone, o scanner, a webcam (ou cmera digital), o joystick (ou controle de jogo), entre outros. 12

1.1.4.1.1 TecladoTodos os teclados modernos so derivados do IBM Enhanced Keyboard, lanado nos anos 80. Semelhante ao de uma mquina de escrever, com algumas teclas adicionais necessrias ao computador, o teclado usado para dar a entrada manual nas informaes. Possui pouco mais de 100 teclas, entre letras, nmeros, smbolos especiais e funes, que possibilitam no s a escrita de textos, como tambm o controle das funes de um computador e seu sistema operacional. Alguns teclados possuem ainda botes para controle de udio, acesso Internet e ainda botes para ligar, desligar e ativar o modo de espera do computador. So chamados de teclado multimdia, ou teclados para Internet.

Figura 1.12. Um teclado comum ( esquerda) e um teclado multimdia ( direita). Imagens retiradas da Internet. Disponveis em , e . Acesso em 22/07/2007. As teclas de um teclado so altamente sensveis e respondem ao menor toque dos dedos. Elas so ligadas a um chip dentro do teclado que converte a seqncia de impulsos eltricos em sinais digitais e os transfere para o processador. O teclado vem se adaptando com a tecnologia e um dos perifricos que mais se destacam na computao.

1.1.4.1.2 MouseO termo mouse vem da lngua inglesa, quer dizer rato. uma aluso feita sua aparncia e movimento. O mouse tem como funo movimentar um cursor (que geralmente possui forma de seta) na tela do computador. Ele facilita a interao do usurio com o computador, especialmente em programas com interface grfica, onde os objetos ou comandos devem ser selecionados sem usar o teclado (escolher as funes desejadas dentro de um programa, fazer grficos ou desenhos, etc.). O usurio desliza o mouse sobre uma superfcie plana e o movimento reproduzido na tela pelo cursor. A ativao feita quando ele pressiona um dos botes do mouse, produzindo o que chamamos de clique. Existem modelos simples, custando em torno de 10 reais, e modelos sofisticados, chegando a mais de 100 reais. Mesmo os modelos simples so suficientes para o uso normal do computador. Os modelos mais caros apresentam algumas comodidades, como por exemplo, ligao ao computador por raios infravermelhos, dispensando o uso de fios. 13

Figura 1.13. Um mouse comum ( esquerda). Ele movimenta um cursor na tela do computador e permite selecionar comandos na tela ( direita). A imagem do mouse foi retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007.

1.1.4.1.3 MicrofoneO microfone converte ondas sonoras em dados digitais que o computador capaz de processar. utilizado, por exemplo, para gravao de documentos multimdia, em conversas on-line, e para partidas de jogos on-line. Em computadores mais modernos, os microfones so embutidos nos fones de ouvido. Nos modelos mais antigos so separados e ficam em cima da mesa, juntamente com outros dispositivos de entrada e sada.

Figura 1.14. Um microfone. Permite a entrada de dados em forma de sons. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007.

1.1.4.1.4 Digitalizador (ou scanner) um dispositivo de entrada que usa sensores de luz, responsvel por digitalizar (capturar) imagens, textos e fotos de qualquer material impresso para o computador, permitindo, com uso de software adequado, a manipulao e o tratamento dessas imagens e dados. 14

Figura 1.15. Um scanner. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007. Uma fotografia em papel, por exemplo, pode ser digitalizada, passando a poder ser exibida na tela, enviada a outras pessoas pela Internet ou duplicada em uma impressora. Alm disso, existem programas para scanners que tm um sistema de reconhecimento tico de caracteres, que permite ao programa reconhecer os caracteres impressos e escritos e transferi-los para o computador na forma de texto, chamado de OCR (sigla de Optical Character Recognition).

1.1.4.1.5 Webcam uma cmera de vdeo simples, de baixo custo, que capta imagens, transferindo-as de modo quase instantneo para o computador. usada em vrios aplicativos, tais como videoconferncia, editores de vdeo, editores de imagem, entre outros. Ela mais usada sobre o monitor, para captar a imagem do rosto do usurio. Geralmente possui baixa qualidade de imagem e no capta sons (embora existam alguns modelos que possuam um microfone embutido).

Figura 1.16. Uma webcam. Geralmente ela colocada sobre o monitor. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007.

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1.1.4.1.6 JoystickO joystick desempenha uma funo semelhante a do mouse, porm usado principalmente para melhorar o desempenho do usurio em jogos: ele permite movimentar de forma mais eficiente as imagens dos objetos na tela e acionar efeitos especiais dos jogos (giros, tiros, etc.). Faz lembrar um controle de videogame e tem o mesmo funcionamento deste. Existem joysticks especiais com formato de volante de carro e de manche de avio.

Figura 1.17. Vrios tipos de joystick. Da esquerda para a direita: o joystick do videogame Playstation 2, um joystick de computador, um volante e um manche. Imagens retiradas da Internet. Disponveis em , , e . Acesso em 22/07/2007.

1.1.4.2 Dispositivos de SadaQuando um circuito transmite um dado dizemos que se trata de uma operao de sada de dados (Output). Aps o processamento dos dados, a UCP precisa enviar uma mensagem para o usurio, precisa dar a sada dos dados processados. Essa tarefa realizada pelos dispositivos de sada. Entre eles podemos citar o monitor, a impressora, as caixas de som, os fones de ouvido, etc.

1.1.4.2.1 MonitorUm monitor de vdeo, ou simplesmente monitor, o dispositivo de sada de dados mais usado. Ele utiliza uma tela semelhante de TV como meio de permitir a visualizao das informaes processadas pelo computador de uma forma mais visual e rpida. Existem duas tecnologias de monitores disponveis, em relao constituio de suas telas de imagem: CRT e LCD. A maioria dos monitores utiliza a tecnologia CRT (sigla de Cathodic Ray Tube, que significa tubo de raios catdicos, em ingls), a mesma usada nos televisores. Porm, essa tecnologia tem alguns inconvenientes, como o tamanho do tubo de imagem (que implica num tamanho maior do monitor), a perda de qualidade de imagem nas extremidades da tela e a radiao emitida. 16

Figura 1.18. Um monitor CRT ( esquerda) e um monitor LCD ( direita). Imagens retiradas da Internet. Disponveis em , . Acesso em 22/07/2007. A tecnologia LCD (Liquid Cristal Display, tela de cristais lquidos) mais usada em microcomputadores portteis (laptops, notebooks, hand-helds, etc) e apresenta vantagens como uma imagem estvel, que cansa menos a viso, e no emite radiao. Entretanto, a sensibilidade, o ngulo de viso, a reproduo de cores e o tempo de vida de um LCD ainda podem ser inferiores a diversos monitores CRT. Os monitores LCD ainda so muito caros, mas nos prximos anos tendero a substituir os monitores convencionais CRT, devido ao seu design mais elegante e menor consumo de energia na maioria dos computadores de mesa. Outro fator importante quando se compara monitores o tamanho da tela. Em um passado recente, eram comuns os monitores com telas de 14 (l-se 14 polegadas). Atualmente os modelos de 15 tm preos bastante acessveis, e esto substituindo os modelos de 14. J os modelos de 17 ainda so um pouco caros, mas so indicados para aplicaes profissionais.

1.1.4.2.2 Impressora

Figura 1.19. Vrios tipos de impressoras. Da esquerda para direita: Uma impressora a jato de tinta, uma impressora a laser (otimizadas para impresso de texto) e uma impressora Plotter (especializada em desenho vetorial). Imagens retiradas da Internet. Disponveis em , e . Acesso em 22/07/2007.

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Uma impressora ou dispositivo de impresso serve para registrar a sada dos dados de forma permanente, em papel, imprimindo textos, grficos, fotos ou qualquer outro resultado de uma aplicao. Herdando a tecnologia das mquinas de escrever, as impressoras sofreram vrias mudanas ao longo dos tempos. Tambm, com o evoluir da informtica, as impressoras foram-se especializando, adquirindo as mais diversas funes. Assim, encontram-se impressoras de todos os tipos: especializadas em desenho vetorial (Plotters), em impresso de cupons fiscais e extratos bancrios (impressoras trmicas), otimizadas para impresso de texto (impressoras laser), entre outras.

1.1.4.2.3 Caixa de Som / Fone de OuvidoAmbos servem para dar a sada dos dados em forma de som. So dispositivos que com o passar do tempo tm se sofisticado bastante. Existem atualmente diversos tipos de caixas de som, com 2, 4, 6 ou at 8 canais de udio. O fone de ouvido apresenta uma vantagem especial sobre a caixa de som em conversas pela Internet: ele torna a conversa mais privada. Inclusive, existem fones de ouvido que j trazem o microfone acoplado, propiciando mais conforto ao usurio, que conversa da mesma forma como se estivesse ao telefone.

Figura 1.20. Da esquerda para a direita: uma caixa de som simples, um fone de ouvido simples e um fone de ouvido com microfone embutido. Imagens retiradas da Internet. Disponveis em , e < http://www.link.estadao.com.br/index.cfm?id_conteudo=5894>. Acesso em 22/07/2007.

1.1.4.3 Dispositivos de Entrada e SadaSo os dispositivos que realizam tanto a entrada quanto a sada dos dados, ou seja, que emitem informaes do usurio para o computador e do computador para o usurio, como as placas e unidades de armazenamento.

1.1.4.3.1 Placas de ExpansoO estudo das placas de expanso se baseia em [EMER4], [EMER5], [EMER6], [CLA07], [AISA99], [SOS04], alm das fontes j citadas no incio do tpico Perifricos. 18

A princpio, as placas de expanso so aquelas que expandem as possibilidades do computador, como o prprio nome sugere. Elas conectam os dispositivos de entrada e sada ao processador. Assim, o monitor ligado em um conector na placa de vdeo. Quando o processador quer enviar um texto ou uma imagem para ser exibida na tela, ele envia placa de vdeo. Esta vai processar as informaes e envi-las ao monitor que, finalmente, exibe o contedo desejado na tela. Elas so encaixadas nos slots na placa-me. Existem, no entanto, placas de expanso que j se tornaram quase indispensveis para o funcionamento do computador, como a placa de vdeo e a placa de som. Com o passar do tempo, os circuitos dessas placas passaram a ser incorporados na placa-me, dispensando o uso dessas placas. Diz-se ento que a placa-me possui dispositivos onboard (o termo onboard significa na placa). A vantagem de se utilizar placas-me onboard a reduo de custo do computador, uma vez que se deixa de comprar determinados dispositivos porque estes j esto includos na placa-me. Por outro lado, o desempenho de placas onboard geralmente menor, uma vez que o processador acaba tendo que executar tarefas que at ento eram destinadas aos dispositivos em questo. Placa de Vdeo uma placa responsvel por gerar as imagens que aparecem na tela do monitor. Normalmente possui memria e processador prprios, liberando assim o processador do trabalho relacionado com a produo de imagens. Existem placas de vdeo com diferentes graus de sofisticao. As placas de vdeo modernas so inclusive capazes de gerar imagens tridimensionais e algumas tm sada de vdeo para televiso.

Figura 1.21. Uma placa de vdeo com acelerao 3D. O conector azul onde conectado o monitor. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 04/07/2007. Em muitos computadores de baixo custo, os circuitos de vdeo esto incorporados na placa-me, dispensando o uso de uma placa de vdeo. Diz-se ento que a placa-me possui "vdeo onboard". Normalmente as placas de vdeo avulsas apresentam desempenho maior que o oferecido pelo vdeo onboard, pois o mesmo no possui memria prpria, e por isso utiliza um espao da memria RAM (inclusive, um espao significativo) que deveria ser utilizado pelo sistema, tornando o computador mais lento. 19

Se o desempenho grfico no for muito importante e o custo baixo for uma necessidade, o vdeo onboard a melhor opo. Os PCs destinados a aplicaes simples, como edio de texto e acesso Internet, podem funcionar bem com circuitos de vdeo de baixo desempenho, sem comprometer a sua funcionalidade. Se o desempenho grfico for uma necessidade, a exemplo de um computador que vai ser usado para aplicaes grficas profissionais, jogos ou qualquer tipo de programa que gere imagens complexas, preciso usar uma placa de vdeo avulsa. Placa de Som uma placa de circuito capaz de gerar e captar diversos tipos de sons, tornando possvel assim a sada (atravs de caixas de som, fones de ouvido, headphones ou outros meios) e a entrada (microfone e outros) de udio no computador. So inmeras as suas aplicaes: graas a ela podemos ouvir msica pelo computador, ter jogos sonorizados, gravar nossa voz para reproduzir posteriormente, comandar um computador atravs de voz, ouvir e transmitir sons atravs da Internet. Todos os computadores atuais utilizam sons, portanto a placa de som indispensvel para que se tenha um mnimo de qualidade no som emitido e tambm para gravao e edio de udio.

Figura 1.22. Uma placa de som com suporte para 2, 4 e at 6 canais de udio. A funo dos conectores varia de acordo com o nmero de canais utilizado. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007. O mais comum se utilizar alto-falantes estreo com 2 canais. Portanto, os conectores mais usados nas placas de som a entrada de linha (conector azul, tambm chamado de Line IN, que recebe som de outros aparelhos, como TV, vdeo cassete e aparelhos de som), microfone (rosa), alto-falantes (verde). O conector de joystick (o maior) opcional e no aparece em todas as placas. Existem muitas placas-me com som onboard, ou seja, circuitos de som embutidos na prpria placa me, que dispensam o uso de uma placa de som avulsa. Hoje at difcil encontrar uma placa-me nova que no tenha um circuito de som onboard. Os circuitos de som onboard tm desempenhos aceitveis, mesmo nas placas de menor custo. Cabe ao usurio decidir se quer ou no comprar uma placa de som adicional.

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Placa de Rede Permite que vrias mquinas trabalhem interligadas, trocando dados entre si, atravs de um cabo apropriado, formando assim uma rede local de computadores, tambm chamada de LAN (sigla de Local Area Network). muito til interligar vrios computadores prximos, principalmente em empresas ou escritrios. Desta forma os computadores podem trocar dados entre si e compartilhar recursos. Por exemplo, uma impressora cara pode ser compartilhada entre vrios computadores, o que a torna economicamente vivel. Para permitir a formao de redes, os computadores precisam ter uma placa de rede, que vai controlar todo o envio e recebimento de dados atravs da rede.

Figura 1.23. Uma placa de rede. As mais comuns apresentam somente um conector, que recebe o cabo de rede. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007. Placa de Fax/Modem O modem permite ao computador transmitir e receber informaes para outros computadores, atravs de uma linha telefnica ou cabo de fibra ptica. So muito usados para acessar Internet, a rede mundial de computadores, atravs de linhas telefnicas, permitindo a comunicao com computadores distantes.

Figura 1.24. Uma placa de fax/modem ( esquerda) e um modem externo ( direita). As placas de fax/modem geralmente possuem, alm da entrada para linha telefnica, uma sada para o telefone. Existem modems externos tanto para acesso discado quanto para acesso banda larga. Imagens retiradas do livro Hardware Total (esquerda) e da Internet (direita). Disponvel em . Acesso em 22/07/2007.

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A palavra modem a juno da abreviatura de "modulator" com "demodulator", ou codificador e decodificador. O modem converte as mensagens emitidas do sinal digital (linguagem do computador), transformando-as em sinais analgicos, que podem ser transportados por um sistema de telecomunicao. Na chegada, outro modem converte os sinais analgicos, da linha telefnica, em digitais, fazendo-os retornar sua forma original, que pode ser entendida pelo computador que os recebe. Os primeiros modems eram aparelhos externos. Hoje mais comum encontrar os modems internos, que so na verdade placas de fax/modem, que so usadas para acesso discado. O prefixo Fax se deve ao fato de que muitos dos modems tambm servem para transmitir e receber fax atravs do computador. Ainda podemos encontrar modems externos atualmente, como os usados para acesso em banda larga. Eles diferem dos modems para acesso discado porque no precisam converter o sinal de digital para analgico e de analgico para digital, porque o sinal transmitido sempre em digital, permitindo uma transmisso de dados mais rpida. Placa de Captura uma placa opcional, que serve para assistir e gravar programas da TV no computador ou capturar imagens de outro dispositivo externo, como uma cmera filmadora, um vdeo cassete, etc. Depois de importado o vdeo para o computador, ele pode ser editado com um programa especial e ganhar vrias aplicaes, assim como a imagem digitalizada pelo scanner. Essa placa permite, por exemplo, passar vdeos de uma fita VHS para um disco de DVD.

Figura 1.25. Uma placa de captura. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007.

1.1.4.3.2 Unidades de ArmazenamentoO estudo das unidades de armazenamento se baseia em [DIM97], [GIAN2], [GAB97], [EMER7], [EMER8], [EMER9], [EMER10], [EMER11], [MICHD], [ALEX04], [WAL98], [ROD06], [EST06] e [IOM], alm das fontes j citadas no incio do tpico Perifricos. A memria principal armazena os dados resultantes de um processamento (textos, planilhas, bancos de dados, desenhos, etc.) de forma temporria, pois se trata de uma memria voltil. Para guard-los para uma eventual consulta posterior, devese recorrer a uma unidade de armazenamento que possa guardar esses dados de forma permanente em um disco, formando um arquivo. (mais detalhes sobre arquivos sero vistos mais adiante, na parte de Software). 22

H vrios tipos de unidades de armazenamento: discos rgidos, disquetes, discos ticos (CDs e DVDs), ZIP Drives, Pen Drives e outros. Existem, portanto, diferentes mtodos de armazenamento, cada um com suas prprias caractersticas. Eles diferem em relao velocidade de leitura e gravao, portabilidade, capacidade de armazenamento, durabilidade e custo. Essas diferenas fazem com que cada dispositivo tenha uma indicao de uso. Assim, um disquete barato e pode ser levado a qualquer lugar, mas no possui grande capacidade de armazenamento. Por outro lado, um disco rgido (ou "winchester") pode guardar uma grande quantidade de informaes, mas, por ficar conectado ao computador, perde em portabilidade. Esto comeando a aparecer no mercado alternativas para facilitar o transporte de maior volume em discos, a custo mais acessvel. Agora sero vistos os principais dispositivos de armazenamento de dados. Disquetes (Discos Flexveis) Das principais formas de armazenamento que se encontram atualmente em uso, o disquete, aps o disco rgido, a mais antiga. Tambm conhecido por floppy disk ou disco flexvel, o disquete funciona como uma unidade de armazenamento externa. Praticamente todos os computadores possuem uma unidade de disquete fixa no gabinete, na qual os disquetes so inseridos, e so lidos por uma cabea (ou cabeote) que realiza tanto a leitura quanto a gravao de dados.

Figura 1.26. Um disquete e sua unidade de leitura. Imagens retiradas da Internet. Disponveis em e . Acesso em 22/07/2007. Apesar de serem considerados obsoletos em meio tecnologia atual, os disquetes ainda so muito usados devido ao seu preo e pequeno tamanho. Eles tambm tm a vantagem de ser removveis e transportveis, ou seja, o usurio pode remov-los a qualquer momento da mquina e transportar suas informaes para outros computadores ou t-las como cpia de segurana (backup). Sua principal desvantagem com relao s outras mdias a capacidade de armazenamento. Ela muito pequena (situa-se abaixo dos 2 MB, normalmente 1.44 MB nos disquetes mais novos) e, portanto, no permite realizar o transporte ou o backup de uma grande quantidade de dados. Outros dos inconvenientes dos disquetes so a sua flexibilidade (que oferece o risco de perda de informaes gravadas no disco, caso ele seja amassado) e sua velocidade de acesso lenta. 23

Discos Rgidos (Hard Disks ou HDs) Em contraposio ao disquete (disco flexvel), o disco rgido ou HD (do ingls Hard Disk) feito de um material mais resistente, geralmente vidro ou de alumnio. Nele se encontra a maior parte da memria secundria de um computador. O disco rgido no visvel nem transportvel como o disquete, pois instalado dentro do gabinete. Em contrapartida, ele permite um acesso mais rpido s informaes, possui uma grande capacidade de armazenamento (atualmente varia de dezenas at centenas de gigabytes) e pode ser regravado inmeras vezes, sendo por isso o dispositivo de armazenamento mais usado nos computadores, destinado a armazenar tanto os arquivos do usurio e do sistema operacional como tambm os programas enquanto eles no estiverem sendo utilizados pelo processador.

Figura 1.27. O que se pensa ser o disco rgido ( esquerda) na verdade uma "caixa", dentro da qual est protegido o disco rgido ( direita). Ela rigorosamente fechada, a fim de impedir que qualquer partcula de poeira proveniente do meio externo entre em contato com os discos, j que estes so bastante sensveis. Assim, um disco rgido nunca deve ser aberto sem o uso de equipamentos apropriados. Se uma pessoa abrir um disco rgido sem o uso dos devidos equipamentos, certamente ele j estar inutilizvel. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007. Os discos rgidos so considerados bem mais rpidos que os demais perifricos e, juntamente do processador e da memria RAM, influenciam diretamente o desempenho do computador, pois seu desempenho determina o tempo gasto nas operaes de transferncia dos programas e arquivos para a memria, para poderem ser utilizados posteriormente pelo processador. Discos ticos (Unidades de CD/DVD) Assim como os disquetes, os discos ticos so tidos como unidades de armazenamento externas e so muito usados devido ao seu preo e pequeno tamanho, mas apresentam outras vantagens, como a durabilidade e fidelidade dos dados, uma maior capacidade de armazenamento e podem ser utilizados tanto para leitura como para gravao de informaes, dependendo do disco e da unidade em questo permitirem ou no operaes de gravao (em outras palavras, se o usurio possui uma mdia que possa ser gravada e uma unidade que possa fazer isto). Alm disso, os discos ticos possuem outra vantagem em relao aos discos magnticos em geral: para a manipulao dos dados utilizado um feixe de raio laser ao invs de uma cabea. Como o dispositivo que faz as operaes de leitura e 24

gravao (nesse caso, o laser) no fica muito prximo da superfcie do disco, no h o risco dele tocar a superfcie do disco causando danos ao mesmo. Os CDs (sigla de Compact Discs) foram desenvolvidos em conjunto pelas empresas Sony e Philips no incio da dcada de 80 com o objetivo de substituir os antiquados discos de vinil e fitas cassete como mdia para armazenamento de msica. No entanto, devido a sua grande capacidade de armazenamento (80 minutos de msica ou 700 MB, uma capacidade equivalente de mais de 400 disquetes) acabaram sendo usados tambm para gravar dados. Surge ento o CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory ou Disco Compacto Somente para Leitura, em portugus) para armazenamento de dados. Na informtica, ele ganhou vrias utilidades, como por exemplo, armazenar programas, jogos, enciclopdias, livros, backups, etc. Assim como as unidades de disquete, os leitores de CD-ROM (que tambm reproduzem os CDs de msica) so instalados no gabinete e parafusados. Rapidamente eles se tornaram indispensveis em qualquer computador.

Figura 1.28. Da esquerda para a direita: o logo do CD, um CD-ROM e sua unidade de leitura. Imagens retiradas da Internet. Disponveis em , e . Acesso em 22/07/2007. Um CD-ROM, no entanto, como o prprio nome sugere, no permite gravar dados. Esse disco apenas para leitura, seus dados j vm gravados pelo fabricante e, uma vez gravados, no permitem a regravao de informaes. Existem outros tipos de CDs que permitem gravaes, tanto de dados quanto de msica, mas que necessitam de um drive prprio para isso. So eles: os discos virgens (CD-R, Compact Disc Recordable ou Disco Compacto Gravvel) e os discos regravveis (CDRW, Compact Disc Rewritable, Disco Compacto Regravvel). As unidades de CD-RW, naturalmente, substituram as unidades de CD-ROM. O que se observa atualmente, entretanto, que, com os custos cada vez menores dos gravadores e mdias, as unidades de CD-RW esto sendo substitudas pelas unidades de DVD, que podem, alm de utilizar qualquer tipo de CD, acessar tambm discos DVD. E j existem tambm drives que lem CD-ROM, gravam CD-R e CD-RW e reproduzem DVD, mais conhecidos como drives combo. As principais diferenas entre esses tipos de CD so apresentadas na tabela a seguir.

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Disco

Informaes sobre o disco

Capacidade

Compatibilidade Todos os drives de leitura de CD.

CD-ROM Conhecido como disco somente para 650 MB leitura o formato utilizado por programas vendidos comercialmente. No pode ter seu contedo alterado. CD-R

Pode ser gravado uma nica vez. 650 e 700 MB Maioria dos Pode ter vrias sesses, permitindo gravadores de utilizar parte do disco e gravar outro CD. contedo depois, porm no pode ter seu contedo apagado. Pode ser gravado e apagado vrias vezes. 650 e 700 MB Maioria dos gravadores de CD.

CD-RW

Tabela 1.1. Principais diferenas entre as mdias de CD. Tabela retirada da Internet. Disponvel em < http://superdownloads.uol.com.br/materias/dvd-rw-dvdrw-dvdxrw/286,1.html>. Acesso em 13/09/2007

Figura 1.29. Um CD-RW ( esquerda) e uma unidade de CD-RW ( direita). Imagens retiradas da Internet. Disponveis em e . Acesso em 22/07/2007. O DVD (sigla de Digital Video Disc) surgiu em meados da dcada de 90, mas, assim como o CD, no surgiu com a inteno de ser uma mdia para armazenamento de dados. Seus fabricantes (um grupo de grandes empresas entre elas a Toshiba, Sony, Pioneer, Philips e Panasonic liderado pela Warner Bros) o projetaram para que ele substitusse as fitas VHS em aplicaes multimdia. Ele s comeou a ser usado para armazenar dados depois, com o surgimento do DVD-ROM que, assim como o CD-ROM, j vem com seu contedo gravado de fbrica. Com mais essa utilidade (armazenar dados), o DVD passou ento a ser chamado de Digital Versatile Disc (Disco Verstil Digital). Assim como o CD, o DVD um disco tico cujas operaes de leitura e gravao so feitas por um laser dentro de uma unidade de leitura e/ou gravao. A grande diferena entre o CD e o DVD a capacidade de armazenamento. Os DVDs mais simples so capazes de armazenar at 4,7 GB de dados (que equivale a um filme de 2 horas com udio digital).

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Figura 1.30. Da esquerda para a direita: o logo do DVD, um DVD-ROM e sua unidade de leitura. Imagens retiradas da Internet. Disponveis em , e . Acesso em 22/07/2007. Outra semelhana entre os CDs e os DVDs que estes tambm possuem mdias gravveis. So elas: o DVD-R, que permite somente uma gravao e pode ser usado para gravar filmes ou dados, e o DVD-RW, que pode ser usado da mesma forma que o DVD-R, mas permite ser regravado.

Disco DVDROM

Informaes sobre o disco

Capacidade

Compatibilidade Todos os drives de DVD. Maioria dos gravadores de DVD. Maioria dos gravadores de DVD.

Mesma coisa que o CD-ROM, porm 4,7 GB necessita hardware diferente e possui uma capacidade muito maior. 4,7 GB

DVD-R e Similar ao CD-R, porm com DVD+R capacidade superior. DVD-RW Similar ao CD-RW, porm com e capacidade superior. DVD+R W DVDRAM

4,7 GB

Pode ser gravado e apagado diversas 2.6, 4.7, 5.2 e Necessita leitor e vezes. Pode ter apenas alguns 9.4 GB gravador arquivos apagados e o espao especializado. liberado ser utilizado para novos arquivos. Num modo bem bsico, se assemelha ao HD.

Tabela 1.2. Principais diferenas entre as mdias de DVD. Tabela retirada da Internet. Disponvel em < http://superdownloads.uol.com.br/materias/dvd-rw-dvdrw-dvdxrw/286,1.html>. Acesso em 13/09/2007 ZIP Disks Os ZIP Disks so unidades de armazenamento externas produzidas pela Iomega desde 1995. Eles tm aproximadamente o tamanho de um disquete de 3, 27

possuem uma unidade de leitura e gravao e so mdias removveis, assim como os disquetes. No entanto, sua capacidade de armazenamento muito maior: eles foram introduzidos no mercado com uma capacidade de 100 megabytes (o equivalente a 70 disquetes). Atualmente existem tambm ZIP Disks de 250 MB e de 750 MB. Outra vantagem do ZIP Disk em cima do disquete que existem modelos de sua unidade de leitura (tambm chamada ZIP Drive) tanto internos, instalados no interior do gabinete, quanto externos. Alm disso, os ZIP Disks tambm so muito mais rpidos (em termos de velocidades eles s no competem com os discos rgidos) e apresentam um custo benefcio bem maior. No entanto, seu custo atualmente j considerado alto, uma vez que as mdias de CD e DVD gravveis esto bem mais acessveis.

Figura 1.31. Um ZIP Disk ( esquerda) e um sua unidade de leitura ( direita). Imagens retiradas da Internet (direita) e do livro Hardware Total (esquerda). Disponvel em . Acesso em 22/07/2007. Pen Drives Os Pen Drives, tambm conhecidos por USB Flash Drives, so discos removveis conectados a porta USB de um computador. Eles foram criados nos laboratrios da IBM em 1998, como uma alternativa aos leitores de disquete. Sua principal vantagem a facilidade que eles oferecem no transporte de dados. Eles so pequenos, do tamanho de um chaveiro ou isqueiro, e possuem um chip de memria interna com grande capacidade de armazenamento. Uma vez encaixados na porta USB, so reconhecidos pelo computador como uma nova unidade de armazenamento pronta para ser utilizada. Portanto, apresentam outra vantagem com relao s demais mdias, que a ausncia de uma unidade de leitura e gravao. Outras caractersticas que tornam os pen drives excelentes meios de transportar dados so: preo acessvel, durabilidade, altas velocidades de leitura e gravao, confiabilidade dos dados, grande capacidade de armazenamento e possibilidade de serem apagados e regravados inmeras vezes. Por isso, so usados por muitas pessoas como um HD externo, onde elas guardam seus arquivos pessoais e os transportam consigo, tendo em mos seus arquivos a qualquer hora que precisarem em qualquer computador que estejam utilizando. Os modelos de pen drives mais comuns no mercado possuem capacidades de 128 MB, 256 MB, 512 MB e 1 GB. Existe tambm modelos de pen drives um pouco mais caros que podem reproduzir msica em formato MP3, sintonizar rdio FM e gravar voz. So chamados de MP3 Player e so muito populares atualmente. 28

Figura 1.32. Um MP3 Player. Funciona tambm como Pen Drive. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 22/07/2007.

1.1.5 InterfacesO texto a seguir retirado de [LVC02]. Interfaces so circuitos capazes de controlar dispositivos de hardware. O processador no consegue enviar dados diretamente para uma impressora, para o vdeo, para um disco rgido, nem consegue receber dados diretamente do teclado, do mouse ou de um disquete, por exemplo. Ele precisa contar com a ajuda das interfaces, que so circuitos que fazem este trabalho. Cada interface especializada no tipo de dispositivo que controla. No poderamos, por exemplo, usar uma interface de vdeo para enviar dados para uma impressora, nem receber caracteres de um teclado atravs de uma interface de mouse. Algumas interfaces ficam embutidas na placa de UCP. Outras ficam embutidas em outras placas. Certas placas possuem uma nica interface (ex: placa de video), outras podem possuir duas ou mais interfaces (por exemplo, as placas de som, alm de todas as suas entradas e sadas sonoras, possui uma interface para joystick). Interfaces que controlam dispositivos externos possuem conectores na parte traseira do computador, para a ligao desses dispositivos. So os casos das interfaces de teclado, mouse, impressora, vdeo, joystick, alto falantes, microfone, USB, etc. Outras interfaces controlam dispositivos internos, e por isso seus conectores no ficam vista, e sim localizados na parte interna do computador. So os casos das interfaces para drives de disquetes, disco rgido e drive de CD-ROM, por exemplo. H muitos anos atrs, a maioria das interfaces no ficava na placa de UCP, e sim em placas de expanso. Vrios motivos levaram os fabricantes a transferi-las para a placa de UCP. Reduo de custos e aumento de desempenho so as principais. Uma interface IDE localizada na placa de UCP, por exemplo, tem condies de transferir dados mais rapidamente que uma interface equivalente porm localizada em uma placa de expanso. Outra questo a simplicidade. Interfaces seriais, paralelas e a interface para drives existentes nos PCs atuais no so muito diferentes das existentes nos PCs de 10 anos atrs. Com a miniaturizao dos componentes eletrnicos, tornou-se bastante vivel faz-las em pequeno tamanho, todas dentro de um nico e minsculo chip, dispensando assim o uso de uma placa de expanso.

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1.1.6 BarramentosUm barramento (bus, no ingls) um conjunto de linhas de comunicao atravs das quais o processador pode comunicar-se com o seu exterior, ou seja, com os demais componentes do micro, como a memria, a placa-me e outros perifricos. O texto que se segue baseado em [MON01]. Um exemplo de barramento pode ser um cabo de ligao entre um perifrico e um processador, constitudo de diversos fios paralelos bem prximos uns dos outros, cada um conduzindo um bit da informao que est sendo transferida. Um dos aspectos fundamentais de um barramento sua capacidade de compartilhamento pelos diversos componentes interconectados. Para entender o seu funcionamento, preciso enfatizar esse aspecto de compartilhamento, ou seja, como um barramento interliga diversos componentes. Em um barramento que interliga CPU, memria e perifricos, por exemplo, v-se que todos esses elementos compartilham o mesmo caminho e, por essa razo, somente um conjunto de bits pode passar de cada vez, seno haver coliso entre os sinais eltricos e o resultado ser ininteligvel, qualquer que seja o destinatrio. A programao e sincronizao desse processo crucial para o correto funcionamento do sistema. Em outras palavras, se a memria principal est enviando dados para a memria secundria (componente de E/S, como um disco magntico, por exemplo), os demais componentes tm que esperar a liberao do barramento para utiliz-lo. As diferentes caractersticas entre os diversos componentes, principalmente perifricos (a velocidade de uma transferncia de dados de um teclado muitas vezes menor que a velocidade de transferncia de dados de um disco magntico), levaram os projetistas de computadores a criarem diversos tipos de barramento, cada um com taxas de transferncia de bits diferentes e apropriadas s velocidades dos componentes interconectados. Atualmente os computadores possuem trs diferentes tipos de barramento: 1. Barramento local o barramento de maior velocidade de transferncia de dados, funcionando normalmente na mesma freqncia do processador. Este barramento costuma interligar o processador aos dispositivos de maior velocidade (para no atrasar as operaes do processador), que so a memria cache e a memria principal. 2. Barramento do sistema alguns fabricantes adotam o modelo em que o barramento local interliga o processador memria cache e esta se interliga aos mdulos de memria principal (RAM) por outro barramento denominado barramento do sistema, de modo a no permitir acesso do processador diretamente memria principal. Uma interface de controle sincroniza o acesso entre as memrias. 3. Barramento de expanso onde se interligam os diversos dispositivos de E/S, como discos magnticos, vdeos, impressoras, DVDs, CD-ROMs, etc. Este barramento se conecta ao barramento do sistema por interfaces de controle (costumam ser conhecidas como pontes ou bridges), que sincronizam as diferentes velocidades dos barramentos. Devido s diferentes e acentuadas velocidades de funcionamento dos dispositivos atuais de E/S, os fabricantes de sistemas de computao tm criado alternativas para aumentar o desempenho nas transferncias de dados, separando o barramento de expanso em dois, um de mais alta velocidade, para dispositivos de E/S rpidos (mquinas SCSI, redes, placas grficas), e outro de menor velocidade para os modems e dispositivos seriais, como o teclado e mouse.

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Figura 1.33. Modelo aperfeioado de barramento (mais recente e de maior desempenho). Imagem retirada do livro Introduo Organizao de Computadores. Esta caracterstica de compartilhamento do barramento (um caminho para vrios usurios) tambm implica a necessidade de definio de regras bem explcitas de acesso ao barramento por um usurio (quando acessar, como acessar, como terminar) e de comunicao entre eles (como interrogar um componente destinatrio, que resposta deve ser enviada, quanto dura a comunicao, etc.). Estas regras costumam ser denominadas protocolos, sendo, no caso, protocolos do barramento, os quais so usualmente implementados atravs de sinais de controle e exata sincronizao entre eles. Assim, o barramento no se constitui to-somente na fiao j mencionada, mas tambm na unidade de controle do barramento, que administra o acesso e as transferncias (implementao do protocolo adotado). Para evitar que cada fabricante de UCP crie seu prprio protocolo de barramento com caractersticas diferentes dos demais (e, com isso, componentes fabricados por terceiros tenham dificuldade de se conectar UCP), os prprios fabricantes tm procurado criar uma padronizao na definio de protocolos (embora o sucesso total ainda esteja longe um s padro em todo o mercado). Ao longo do tempo vrios protocolos de barramento de expanso tm sido definidos; alguns tiveram pouca aceitao, outros no, alguns so proprietrios (so definidos por uma nica empresa que cobra royalties pelo seu licenciamento de uso) e outros no. Entre os mais conhecidos tem-se: ISA Industry Standard Adapter (definido pela IBM para o PC-AT e adotado por toda a indstria). Apesar de possuir uma taxa de transferncia baixa, tem ainda sido adotado para os barramentos de perifricos de baixa velocidade. Os sistemas atuais costumam empregar algumas portas para perifricos com O modelo ISA. 31

PCI Peripheral Component Interconnect desenvolvido pela Intel, tornando-se quase um padro para todo o mercado, como barramento de E/S de alta velocidade. Permite transferncia de dados em 32 e 64 bits a velocidades de 33 MHz e de 66 MHz, no mximo. Interconecta-se ao barramento local e a outro barramento, tipo ISA, atravs de um circuito para compatibilizar as diferentes caractersticas entre eles. Estes circuitos chamam-se pontes (bridges). USB Universal Serial Bus tem a particular funo de permitir a conexo de muitos perifricos simultaneamente (pode-se conectar at 127 dispositivos em um barramento USB) ao barramento e este, por uma nica tomada, se conecta placa-me. AGP Accelerated Graphics Port barramento desenvolvido por vrios fabricantes, porm liderados pela Intel, com o propsito de acelerar as transferncias de dados do vdeo para a memria, especialmente dados para 3D. Trata-se, pois, de um barramento especfico (para vdeo), no genrico, porm de alta velocidade de transferncia por ligar vdeo diretamente memria principal.

1.1.6.1 Outra classificao para os barramentosApesar de esta classificao no ser mais usada, para fins de estudo pode-se dividir os vrios barramentos existentes dentro de um computador em grupos, de acordo com o contedo que trafega por suas vias:

Barramento de dados: por onde trafegam dados (pode ser um nmero, uma instruo para a UCP, um dado para ser armazenado na memria, etc.); Barramento de endereos: por onde trafegam os endereos (um "endereo" a localizao de um dado no computador. Pode indicar uma posio de memria ou um dispositivo para o qual o processador enviar um dado); Barramento de controle: por onde trafegam sinais de controle emitidos pela UCP, que sincronizam o funcionamento dos dois barramentos anteriores. Mais informaes esses barramentos sero vistas nos prximos captulos.

1.1.7 Outros ComponentesAlm de todos componentes j apresentados, h outros que, apesar de serem considerados parte fsica do computador, e por isso serem chamados de hardware, no se enquadram em nenhuma das outras categorias de hardware, ou seja, eles no so processador, nem memria, nem placa-me, nem dispositivos de entrada e sada. Portanto, eles no participam do processamento dos dados, que a essncia do funcionamento do computador. Mesmo assim, eles so indispensveis para que o processamento dos dados acontea e que o computador se mantenha em perfeito estado. So eles o gabinete, a fonte de alimentao, o cooler e o estabilizador de voltagem. Este ltimo pode ser tambm um nobreak ou um filtro de linha e, apesar de ser um componente opcional do computador, ajuda a aumentar o seu desempenho.

1.1.7.1 Gabinete [LVC02], [MOR02], [MICGAB]O gabinete a caixa metlica que acomoda e protege os componentes internos do computador, como placa-me, processador, placas de expanso, disco rgido, unidades de disquete, CD, DVD, etc.

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Figura 1.34. Um gabinete por dentro e por fora. Imagem retirada da Internet. Disponvel em . Acesso em 13/07/2007. Alm disso, o gabinete possui mais uma funo: ele deve garantir uma melhor ventilao interna. Existem gabinetes de vrios tamanhos no mercado, mas o ideal que na hora da compra a pessoa opte por um gabinete que seja grande. O tamanho do gabinete medido pelo seu nmero de baias (espaos destinados ao encaixe das unidades de CD e DVD), localizadas na parte frontal do gabinete. Um gabinete considerado grande possui trs ou quatro baias. Um gabinete grande torna mais fcil a montagem do computador, permite a instalao de vrios drives, e tambm suporta os processadores mais velozes. Um processador muito veloz normalmente esquenta muito, e um gabinete maior acaba contribuindo para a reduo da temperatura do processador, j que fornece uma melhor ventilao. Gabinetes pequenos so indicados para PCs mais simples. Quanto ao tipo, o gabinete pode ser do tipo desktop (em cima da mesa, em portugus. Logo, esse termo caracteriza um computador de mesa, que usa um gabinete deitado, na horizontal, semelhante a um videocassete), torre ou mini-torre (gabinetes que ficam em ps, na vertical). Esse ltimo tipo o mais comum e mais barato e em geral possui apenas duas baias. Os gabinetes desktop geralmente possuem uma ou duas baias, semelhante aos gabinetes mini-torre.

Figura 1.35. Um gabinete mini-torre ( esquerda) e outro desktop ( direita). Imagens retiradas da Internet. Disponveis em e . Acesso em 13/07/2007.

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1.1.7.2 Fonte de Alimentao [LVC02], [MOR02]Todo aparelho eletrnico possui uma fonte de alimentao, e o mesmo se aplica a computadores. Localizada dentro do gabinete do computador, a fonte de alimentao recebe a energia da rede eltrica (que vem na tenso de 110 ou 220, volts em corrente alternada) e gera as tenses em corrente contnua para alimentar todos os componentes do computador. Assim, a fonte tambm serve para atenuar pequenas variaes de tenso, protegendo o equipamento.

Figura 1.36. Uma fonte de alimentao. Imagem retirada do livro Hardware Total. Os gabinetes so normalmente vendidos junto com a fonte de alimentao. A fonte j fixa ao gabinete, e possui diversas conexes para alimentar a placa de UCP, drives e demais dispositivos. J as placas de expanso no so ligadas fonte, recebem energia indiretamente, por meio da placa-me. Raramente elas precisam de um alimentador exclusivo. Outra caracterstica importante da fonte de alimentao a sua potncia, medida em Watts. Ela deve ser adequada capacidade dos componentes que se pretende instalar no computador. So comuns no mercado fontes de 200, 250, 300 e 350 watts. Quanto mais componentes se deseja instalar, e quanto mais recursos eles tiverem (por exemplo, processador veloz, placa de vdeo 3D) uma fonte de alimentao de maior potncia ser necessria.

1.1.7.3 Cooler [LVC02], [GAB01], [MOR02]Antigamente o processador e os demais componentes do micro no geravam tanto calor e, portanto, no havia uma preocupao especfica com a ventilao do micro. As fontes de alimentao j vinham com uma ventoinha (um mini ventilador), que era suficiente para ventilar corretamente o interior do micro. Os processadores atuais geram muito calor, com isso importante detalhes envolvendo a sua refrigerao, de forma que voc tenha o seu PC funcionando corretamente. Os processadores passaram a necessitar de um dissipador de calor com uma ventoinha acoplada instalada sobre eles, j que os processadores comearam a gerar muito calor. Se o calor do processador no for dissipado, pode at mesmo se queimar (seus minsculos circuitos se derretem internamente). Alm disso, atualmente no s o processador que uma grande fonte de calor no micro, Praticamente todos os componentes internos do micro em especial o chipset da placa-me, o processador da placa de vdeo e o disco rgido geram bastante calor, fazendo com que um cuidado especial com a ventilao interna do 34

micro seja necessria, de forma que o ar quente que gerado dentro do PC consiga sair, e o ar frio de fora do micro consiga entrar. Como foi visto, com a expanso da capacidade dos novos processadores e de outros componentes do computador, o gabinete ganhou uma nova funo que a de dissipar o calor gerado no seu interior, evitando assim super aquecimento e prolongando a vida til do equipamento. Um dos cuidados a serem tomados para aumentar a eficincia da refrigerao interna a escolha de um gabinete grande. Outro cuidado equipar os circuitos que esquentam mais com coolers (refrigeradores, em ingls), que nada mais so que pequenos ventiladores (tambm chamados de FAN, que significa ventilador em ingls, ou de CPU FAN, no caso do ventilador que fica sobre o processador) com um dissipador de calor acoplado (uma pea que transfere o calor de um circuito para o meio externo). Quanto menor for a temperatura na qual o processador se mantm, maior ser a vida til do mesmo. O cooler instalado sobre o processador dissipa o ar quente gerado por ele, ar que se espalha dentro do gabinete e acaba por aquecer os demais componentes e o prprio processador. a que entra a capacidade do gabinete em retirar o ar quente de dentro da caixa e fazer ar frio entrar. Quanto maior for esta capacidade, mais baixa ser a temperatura de funcionamento do seu processador, placa de vdeo, HD etc. e maior ser a vida til destes componentes. Outro ponto chave o aumento da estabilidade do micro, que esta ligada diretamente temperatura. Quanto mais baixa a temperatura, melhor.

Figura 1.37. Um cooler. Imagem retirada da Internet. Disponvel em: . Acesso em 22/07/2007.

1.1.7.4 Estabilizador de tenso / No-break / Filtro de Linha [LVC02], [GAB1], [MOR02]Esses dispositivos so opcionais e servem para melhorar a qualidade da energia que chega pela rede eltrica. Como j vimos, a corrente eltrica que chega ao computador uma corrente alternada, que precisa ser convertida em corrente contnua para que seus componentes possam ser alimentados. As fontes de alimentao j atenuam pequenas variaes de tenso, mesmo assim no dispensvel o uso de pelo menos um bom estabilizador de voltagem. O estabilizador de tenso um equipamento responsvel por manter a tenso eltrica em sua sada estvel, mesmo que haja variaes na rede eltrica. Assim, se a rede oferece picos ou est com a tenso acima (sobretenso) ou abaixo (subtenso) do valor ideal, esse equipamento oferece uma compensao e mantm a sua sada com um valor estvel, protegendo, assim, o seu equipamento. 35

O no-break mais caro que o estabilizador, no entanto, fornece uma proteo extra ao seu equipamento pois, alm de estabilizar a corrente eltrica, dispensando o uso de um estabilizador, continua alimentando o computador no caso de uma queda de energia. Essa alimentao provida por uma bateria, que fica sendo carregada enquanto a rede eltrica est funcionando corretamente. Essa bateria normalmente mantm o computador ligado entre 10 e 15 minutos, o tempo necessrio para que o usurio salve o seu trabalho, feche todas as aplicaes e desligue o computador seguramente. Quanto ao computador usar um filtro de linha, isso no necessrio. O papel desse tipo de equipamento filtrar rudos da rede eltrica, especialmente os gerados por motores, tais como liqidificadores, condicionadores de ar, geladeiras, etc. Acontece que, o componente eletrnico responsvel pela filtragem, chamado varistor, j est presente tanto dentro da fonte de alimentao dos micros, quanto dentro dos estabilizadores de tenso. Isso significa que voc no precisa gastar dinheiro toa com esse tipo de equipamento. A no ser que voc esteja precisando de mais tomadas para ligar os seus equipamentos ao estabilizador.

Figura 1.38. Da esquerda para a direita: um estabilizador de tenso, um nobreak e um filtro de linha. Imagens retiradas da Internet. Disponveis em: , e . Acessadas em 22/07.2007.

1.2 Software [MOR02], [MON01]Em contraposio ao hardware, que so os equipamentos, o software, ou programa de computador, a parte lgica do computador, ou seja, o conjunto de dados e instrues passadas para os componentes fsicos de um computador para que ele possa executar uma determinada tarefa, para a qual foi projetado o software. Para que serviria todos os circuitos eletrnicos de um computador se no fosse possvel fazer nada com eles? Um computador, por mais avanado que seja, burro; pois no capaz de raciocinar ou fazer nada sozinho. Ele precisa ser orientado a cada passo. justamente a que entram os programas, ou softwares, que orientam o funcionamento dos componentes fsicos do micro, fazendo com que eles executem as mais variadas tarefas, de jogos a clculos cientficos. 36

Os programas instalados determinam o que o micro saber fazer. Se voc quer ser um engenheiro, primeiro precisar ir a faculdade e aprender a profisso. Com um micro no to diferente assim, porm o aprendizado no feito atravs de uma faculdade, mas sim atravs da instalao de um programa de engenharia, como o AutoCAD. Se voc quer que o seu micro seja capaz de desenhar, basta ensin-lo atravs da instalao um programa de desenho, como o Corel Draw e assim por diante. Portanto, o software tem a funo de facilitar a interao dos usurios com os computadores, transformando-os em algo realmente til. Ele a capacidade de raciocnio, ao qual se refere Morimoto, que falta no computador. Como vimos, o processador s faz basicamente operaes matemticas e lgicas, operaes relacionadas busca, leitura e gravao de dados na memria. um conjunto de operaes simples quando comparado ao que o usurio espera que o seu computador faa (acessar a Internet, visualizar imagens, editar textos, etc.), mas o suficiente para o computador atender todas as exigncias de seu usurio. Isso porque o software compatibiliza as instrues enviadas ao computador pelo usurio com as instrues que o processador entende. Computar significa calcular, realizar clculos matemticos. Os computadores so mquinas de computar, de realizar operaes matemticas. O primeiro computador, desenvolvido na dcada de 40, tinha o objetivo de acelerar clculos balsticos para o Exrcito americano. E da em diante, os computadores no pararam de evoluir tecnologicamente, mas continuaram sendo equipamentos para computar. Mesmo quando um processador est sendo usado para processar texto, ele o faz por meio de clculos matemticos; como tambm acontece quando ele realiza processamento grfico e outros mais. Software, assim como Hardware, um termo em ingls que no tem traduo (deriva da palavra soft em ingls, que significa mole). Esse termo surgiu na verdade como uma gria da informtica, sendo usado para fazer uma distino entre os componentes fsicos do computador, as ferragens nas quais podemos tocar (como j vimos, Hardware deriva da palavra hard, que significa duro), dos programas, os componentes lgicos do computador, os quais no podemos tocar.

1.2.1 Tipos de SoftwareOs softwares podem ser divididos em trs grupos de acordo com a importncia que eles possuem para o funcionamento da mquina e a sua utilidade: bsicos, aplicativos, utilitrios. Os softwares bsicos de um computador so aqueles essenciais ao seu funcionamento. Esto includos nesse grupo os programas fornecidos pelo fabricante junto com a mquina e o software operacional (tambm chamado de sistema operacional) que, como o prprio nome sugere, o software responsvel por operacionalizar a mquina, ou seja, tornar a mquina operacional. Ele gerencia a comunicao entre todos os componentes do computador, hardware e software, e entre o computador e o usurio, de forma a tornar o computador uma mquina funcional, capaz de atender as ordens de seu usurio. Ele tambm dispe de recursos para tornar mais fcil essas comunicaes, como a interface grfica. Assim como as interfaces de hardware, as interfaces grficas tambm foram projetadas para facilitar uma comunicao, nesse caso entre o computador e o usurio. Elas projetam na tela um ambiente operacional, ou seja, um ambiente para que o usurio se familiarize com os programas e o sistema operacional. Isso possvel atravs de uma associao de idias: os programas, os arquivos, os dispositivos, tudo na tela aparece associado a cones. Para que um usurio tenha acesso a um destes itens, basta que ele clique no cone correspondente na tela. 37

Alm disso, a interface grfica possui outros itens que facilitam essa associao, como: os botes, que executam os comandos (um boto associado a um comando e pode conter um texto ou um cone que demonstre essa associao. Quando o usurio d um clique em um boto executa um comando); as janelas, que separam os programas (cada programa em execuo ocupa um determinado espao na tela, limitado acima por uma barra que mostra o seu nome, a barra de ttulo, e pelos lados e abaixo por uma borda. Esse espao a janela daquele programa); o cursor, que j foi visto anteriormente, que permite a seleo dos comandos pelo mouse; etc. Os principais sistemas operacionais utilizados atualmente so o Windows e o Linux, dois sistemas antagnicos. No Windows no h distino entre o sistema e o ambiente operacional. O Windows j o prprio sistema e ambiente operacional. No Linux, o sistema (chamado de kernel) executado por baixo do ambiente operacional, que escolhido pelo usurio. Existem diversos ambientes operacionais no Linux, como o Gnome, o KDE, o Xfree86, e muitos outros. Os softwares aplicativos so programas desenvolvidos para auxiliar o homem na execuo de alguma tarefa ou na obteno da soluo para algum problema, ou seja, so softwares desenvolvidos para uma aplicao especfica, e por isso so chamados de softwares aplicativos. Quase todos os programas que no so softwares bsicos so softwares aplicativos. Exemplos: editores de texto, planilhas eletrnicas, navegadores (os programas que permitem o acesso a pginas da Internet), programas para gravar CDs e DVDs, entre outros. Os softwares utilitrios so programas que no so usados com muita freqncia como os aplicativos, mas desempenham papel fundamental na manuteno preventiva do computador. So exemplos de utilitrios os programas antivrus, responsveis pela segurana do sistema, e programas que realizam limpeza de disco, removendo arquivos que no so mais necessrios ao sistema, proporcionando assim um aumento no desempenho do mesmo. Alguns especialistas ainda propem uma quarta classificao para o software, que seria o grupo dos softwares integrados: programas que trabalham em conjunto com o objetivo de aumentar a produtividade de um determinado trabalho. So exemplos bastante conhecidos de softwares integrados os programas que fazem parte de um pacote para escritrio, como o Office da Microsoft ou o OpenOffice da Sun. Se o usurio quer, por exemplo, inserir uma planilha dentro de um texto, ele utiliza os programas Word (editor de textos) e Excel (planilha eletrnica) do Office ou o Writer e o Calc do OpenOffice em conjunto. O resultado um trabalho bem feito, desenvolvido em curto espao de tempo, graas ao conjunta desses programas.

1.2.2 Arquivos e pastas [LVC02]Tudo no computador armazenado sob a forma de arquivo, sejam os seus programas, o sistema operacional, os textos digitados, as imagens armazenadas etc. Arquivo nada mais que um conjunto de dados gravados na memria secundria (disco rgido, disquete, fita magntica, CDROM, etc). Os arquivos so uma forma de organizar os dados dentro da memria secundria. Se os dados estivessem todos espalhados, por exemplo, ao longo de um disquete, seu acesso seria extremamente complicado. Podemos fazer uma analogia entre dados, arquivos, casas e ruas. Os dados corresponderiam s casas, enquanto que os arquivos corresponderiam s ruas. Seria dificlimo localizar uma casa, sabendo apenas os nomes de seus moradores. Sabendo o nome da rua, o acesso bem mais imediato. Por essa razo, os dados so agrupados em arquivos. Sabendo o nome do arquivo, fica mais fcil localizar os dados. O nome de um arquivo dividido em duas partes, separadas por um ponto. A primeira delas, antes do ponto, o nome do arquivo, que definido por quem o criou 38

(o usurio ou algum programa) e pode ser mudado a qualquer momento com o comando de renomear. Aps o ponto, especificado o tipo de informao encontrada dentro do arquivo, atravs de uma combinao de geralmente trs ou quatro letras, chamada de extenso (ou tambm de tipo, formato ou ainda terminao de arquivo). A extenso DOC, por exemplo, indica que se trata de um documento de texto, JPEG um arquivo grfico, EXE um arquivo executvel (programa), MP3 um arquivo de som, AVI um arquivo de filme, e assim por diante. Alm de informar o tipo de informao, a extenso tambm informa qual programa usado para abrir o arquivo. O sistema operacional faz uma correspondncia entre os programas e as extenses, de modo que, quando o usurio queira visualizar ou editar um arquivo, o sistema saiba qual programa deve usar para tal. Para se trabalhar com um arquivo que possua a extenso DOC, por exemplo, pode ser usado o programa Microsoft Word, ou ento o OpenOffice Writer, a depender de qual programa esteja associado quela extenso pelo sistema. Arquivos CDR podem ser abertos pelo Corel Draw, arquivos PPT pelo Microsoft Power Point, e assim por diante. Como um computador possui muitos os arquivos, eles so organizados em diretrios (tambm conhecidos como pastas). Os diretrios so somente uma forma de agrupar arquivos afins, de forma a facilitar a tarefa do processador e a do prprio usurio na hora de localizar um arquivo. Dentro dos diretrios, podemos ter diretrios e arquivos. Portanto, dentro de uma unidade de disco, podemos ter vrios arquivos e diretrios, que podem conter mais arquivos e diretrios dentro deles, e assim por diante.

Figura 1.39. Os diretrios de uma unidade so mostrados pelo sistema como uma rvore de diretrios com vrias ramificaes. Note pelo destaque que dentro de um diretrio podemos ter tanto arquivos quanto outros diretrios. Os diretrios com um sinal de + do lado esquerdo contm outros diretrios. Para v-los, expandindo a rvore de diretrios e criando uma nova ramificao, basta clicar no sinal.

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Captulo 2 O Processador (Unidade Central de Processamento)A partir de agora ser estudado com mais detalhes o componente do computador que o enfoque desta pesquisa, o processador, tambm chamado de UCP (Unidade Central de Processamento, do ingls Central Processing Unit). Ele fica acoplado na placa-me e responsvel pela execuo, com auxlio dos dispositivos j vistos, tais como memrias e discos rgidos, de todas as operaes no computador. Esta introduo baseada no que foi visto em [GAB05], [MON01], [LVC02] e [MOR02]. Apesar de cada microprocessador ter seu prprio desenho interno, todos os microprocessadores compartilham do mesmo conceito bsico. Neste captulo sero vistos os principais componentes de um processador genrico, suas caractersticas e seu funcionamento para que se possa dar continuidade ao estudo dos processadores, se aprofundando nos processadores da Intel e da AMD, que so os dois principais fabricantes de processadores para PCs. Mas antes bom relembrar as caractersticas j vistas dos processadores, com mais alguns detalhes. Todo processador capaz de rec