Redes de computadores

Componentes básicos dos computadores

(hardware e software)

Organização dos computadores

A arquitetura básica de qualquer computador, seja um PC, um

Macintosh ou mesmo um computador de grande porte, é

formado por 5 componentes básicos: o processador, a memória

RAM,o disco rígido, dispositivos de entrada e saída e software.

Software: As partes lógicas, a parte de programação

(algoritmos e sua representação computacional [programas])

Hardware: Os dispositivos físicos, o que podemos tocar

(circuitos integrados, placas de circuito impresso, cabos,

fontes de alimentação, memórias,dispositivos de entrada

e saída (I/O).

“Meios de interconexão. Estabelecem a comunicação entre

componentes através de barramentos sob seu controle. Um problema

crítico na utilização dos meios de interconexão é a contenção, a

disputa pelo uso simultâneo de recursos compartilhados”.

“Memórias. Incluem dois subsistemas principais, memória principal e

memória secundária. O custo associado à memória está diretamente

relacionado à sua capacidade de armazenamento e à sua velocidade

de operação”.

“Processadores. Contemplam componentes tais como CPU, controladores e co-processadores. Têm um conjunto de instruções (de propósito geral para a CPU, especializado para co-processadores) operando sobre instruções e dados (obtidos e armazenados externamente) organizados em palavras”.

Conceitos teóricos

A Organização de Computadores está focada na forma com que os componentes de hardware estão interconectados para formar um sistema computacional.

Posteriormente, será abordada a unidade central de processamento, com a organização interna dos seus registradores, instruções, transferência e manipulação de dados, controle de programa e arquiteturas RISC. A organização do sistema de entrada e saída é também discutida, citando dispositivos periféricos, interfaces, modos de transferência de dados, interrupções, acesso direto à memória, processador de E/S, comunicação serial e paralela, entre outros.

A Arquitetura de Computadores preocupa-se com a estrutura e comportamento dos vários módulos funcionais de um computador, e como eles interagem para atender às necessidades de processamento do usuário.

Barramento local

Processador (CPU) Ponte norte

Barramento AGP

drivers DVD/CD-ROM

Disco rígidoPonte sul

Memória RAM

Barramento PCI

1. Portas Seriais

2. Porta Paralela

3. Disquete

4. Portas USB

5. Portas Sata

6. Portas de Rede

7. Outros padrões e formatosMemória ROM Barramento X

Placa de vídeo AGP

Monitor

Slot PCI

Slot ISA

Placas PCI

Placas ISA

Barramento ISA

Portas IDE

Para realizar estas tarefas é necessário um meio qualquer que faça esta comunicação homem-máquina. Da mesma forma que se necessita de comunicação com a máquina, também é preciso comunicação no sentido contrário (máquina-homem), de modo que o usuário possa entender os resultados de um processamento. Os dispositivos responsáveis pela entrada/saída são também denominados de periféricos (instalados fora do núcleo principal CPU/MP ficam na maioria das vezes próximos, na periferia).

Para que se possa desfrutar da rapidez e flexibilidade de um computador, não basta saber que ele pode armazenar na memória os programas e dados que desejamos processar e nem que ele pode executar mais de um milhão de instruções por segundo. É preciso que o programa que temos escrito, por exemplo, em uma folha de papel e os dados a serem manipulados por ele sejam inseridos no sistema, caractere a caractere, incluindo os espaços em branco, sinais de pontuação e símbolos de operações matemáticas.

As portas seriais realizam a comunicação serial, enviando os dados bit a bit ao invés de palavra por palavra. Isso faz com que a comunicação seja mais lenta e propensa a erros, por outro lado, menos fios são necessários para ligar transmissor e receptor e a distância entre eles pode ser grande. Existem dois tipos de comunicação serial: síncrona e assíncrona. No primeiro tipo há um canal para transmissão de dados e um para o sincronismo, que mostra ao receptor onde começa e termina cada conjunto de dados que está sendo transmitido no canal de dados. Na comunicação assíncrona, utilizada nos computadores, o mesmo canal que transmite os dados é responsável pelo sincronismo, enviando sinais de início e fim do conjunto de dados.

Porta paralela permite que dados saiam do micro diretamente para um dispositivo externo byte a byte. Ela utiliza a comunicação paralela, que apesar de ser extremamente rápida e segura, está sujeita a ruídos; deste modo não pode usada para comunicar dispositivos muito longe um do outro. A porta paralela tradicional é unidirecional, permitindo apenas que dados sejam enviados pelo micro ao periférico.

Grande parte das placas-mãe dos microcomputadores atuais incorporam os circuitos de controle dos principais periféricos de entrada e saída, porém ainda encontram-se casos que os mesmos são ligados a placas auxiliares (conectadas em slots do barramento de expansão). A conexão com o teclado, por exemplo, é diretamente na placa-mãe há muito tempo, enquanto que o controle de vídeo passou há pouco tempo ser incorporado, porém, pode-se ainda instalar uma placa auxiliar de vídeo em slots.

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• As principais conexões de entrada e saída do micro são o monitor, teclado, porta paralela e portas seriais. Cada um destes possui uma especificação diferente de pinos e conectores específicos, sendo neles ligados os mais diversos periféricos. O mouse, que não é considerado periférico padrão de entrada, há muito tempo vem sendo utilizado, portanto, deve-se saber como e onde podemos conectá-lo.

O teclado ainda é o periférico de entrada mais utilizado. Desde o início de sua utilização em micros, o número de teclas vem aumentando, começando pelo teclado do PC original com 84 teclas até os dias de hoje com 101teclas ou mais. Utilizam em sua maioria o padrão QWERTY US-Internacional, porém a ABNT já padronizou um layout de teclas (baseado no QWERTY, porém com caracteres a mais como a cedilha e uma melhor posição dos acentos gráficos) para ser usado com palavras da língua brasileira.

Todo o micro necessita de um sistema de vídeo para que se possa monitorar sua operação, ver o que se digita ou carrega, acompanhar o andamento de cálculos e verificar os resultados.

Os monitores usados com micros hoje em dia são geralmente coloridos e possuem características como a resolução máxima, freqüência de varredura e o dot pich.

Os monitores são ligados a placas de vídeo, que têm algumas características básicas: quantidade de memória, modelo do chipset (controlador) e tipo de barramento utilizado (ISA, VESA, PCI, AGP, ...).

Algumas placas-mãe possuem controlador de vídeo integrado (on-board), porém mesmo nestes micros pode-se instalar outra placa de vídeo.

Principais componentes

Como o próprio nome sugere, é a principal placa no computador onde todos os dispositivos são conectados. Ela pode possuir dispositivos onboard (modem, placa de vídeo, placa de som ...) ou não (fazendo com que você tenha de comprar placas individuais para cada uso).

Onboard - Denominação dada a placas que ficam "dentro" da placa mãe e não podem ser retiradas;

Offboard - Oposto de Onboard, são as placas que não estão diretamente na placa mãe e devem ser encaixadas na mesma (no slot adequado para isso).

O processador (CPU) é o componente vital de um sistema de computação, responsável pela realização das operações de processamento (cálculos matemáticos, entre outros) e de controle durante a execução de um programa

Buscar uma instrução na memória, uma de cada vez - fase de leitura;

Interpretar a instrução - decodificar;

Buscar os dados onde estiverem armazenados, para trazê-los a CPU;

Executar a operação com os dados;

Guardar, se for o caso, o resultado no local definido na instrução;

Reinicia o processo, apanhando nova instrução.

• RAM é um tipo de memória. Para que um programa

possa ser executado, ele

precisa inicialmente ser carregado na memória.

• Os dados que esses programas

manipulam (por exemplo, textos e imagens) também

precisam estar na memória.

•O tipo de memória usada em larga escala nos

computadores é chamada de RAM.

Uma das partes mais importante do computador é a memória. O processador apenas recebe dados e os processa segundo alguma pré-programação, logo após devolvendo-os, não importando de onde vem e para onde vão. Os programas a serem executados e os dados a serem processados (inclusive os que já o foram) ficam na memória, visto que a área para armazenamento de dados do processador é pequena.

Há basicamente dois tipos de memória:

ROM (Read-Only Memory):

RAM (Random Access Memory):

O computador possui também uma memória chamada ROM (Read Only Memory), onde são guardadas informações para iniciar o computador, ativando o sistema operacional;

Esta memória e não volátil, é em geral gravada pelo fabricante e com pequena capacidade de armazenamento. Geralmente, depois de gravada a ROM não pode ser mais gravada pelo usuário.

Unid. de disquetesCabos e configurações físicas

Existem disquetes com diferentes tamanhos físicos e capacidades. Existem disquetes de 5¼” de 360KB e 1,2MB e de 3½” de 720KB, 1,44MB e 2,88MB. É comum encontrar unidades de 5¼”que aceitem 360KB e 1,2MB, assim como unidades de 3½” que aceitam 720KB e 1,44KB,. Os disquetes de 2,88MB e suas unidades são difíceis de encontrar.

Existem outro padrão usado atualmente , o Serial-ATA, com capacidade de transmissão de dados maior se comparado ao IDE.

“Para a ligação entre as unidades de disco e sua controladora utiliza-se um cabo plano e flexível, chamado flat cable.

O disco rígido (H.D.) é uma das melhores formas de armazenamento de grandes quantidades de dados para uso posterior. A idéia é simples, são vários discos magnéticos (semelhantes a disquetes, porém mais confiáveis e com maior precisão) empilhados um sobre o outro, com várias unidades de leitura (geralmente 2 para cada disco). A caixa preta que os envolve compõe o H.D.

H.D.s

Como a memória RAM se apaga quando desligamos o micro, devemos ter outros meios de armazenar dados e programas, de forma que eles possam ser utilizados no futuro. Dados e programas devem estar armazenados em memória secundária, geralmente discos magnéticos (disquetes e H.D.) ou ainda meios óticos, disponíveis em CD ou DVD.

Dessa forma, temos praticamente 2 tipos de memória no micro: a principal RAM e a secundária,formada por unidades de disco. Por vezes ainda existe uma referência a memória terciária, composta de mídias de cópias de segurança (discos óticos, fitas ...).

A quantidade de unidades de discos presente num micro comum é limitada pelas suas conexões nas controladoras na placa-mãe, pelo número de extensões de fonte de alimentação e pelo endereçamento de cada unidade. Usualmente, podemos ter até 2 unidades de disco flexível (disquete, floppy, ...) e até 4 unidades de H.D. (contando junto às unidades de CD-ROM e DVD).

Programas essenciais para o funcionamento de um computador

• Programas Bios (Gerenciamento input/output);

• Sistema Operacional;

• drivers;

• Programas opcionais, tais como pacotes Office, antivírus, multimídia, utilitários, etc.........

BIOS significa “Basic Input Output System”, ou, em Português, “sistema básico de entrada e saída”.

O BIOS é a primeira camada de software do sistema, um pequeno programa que tem a função de “dar a partida” no micro.

Durante o processo de inicialização, o BIOS fica encarregado de reconhecer os componentes de hardware instalados, dar o boot, e prover informações básicas para o funcionamento do sistema.

Gerenciador de boot

O BIOS é gravado em um pequeno chip instalado na placa mãe. Cada modelo de BIOS é personalizado para um modelo específico de placa, não funcionando adequadamente em nenhum outro.

Assim como o cartão de crédito e a escova de dentes, o BIOS é “pessoal e intransferível”.

Quando inicializamos o sistema, o BIOS conta a memória disponível, identifica dispositivos plug-and-play instalados no micro e realiza uma checagem geral dos componentes instalados.

Inicializa o hardware do computador;

Fornece rotinas básicas para controle de dispositivos;

Fornece gerência, escalonamento e interação de tarefas;

Mantém a integridade de sistema.

Núcleo (Kernel em inglês - também conhecido como "executivo");

Gerenciador de processo;

Escalonador (Schedule, em inglês);

Gerenciador de arquivo.

O sistema operacional é uma coleção de programas que: Microsoft Windows;

Macintosh;

Linux

Principais sistemas operacionais:

Principais características

A conseqüência por ser o mais popular, também o coloca como o sistema operacional mais atacado por hacker, vírus e outros programas maléficos;

Necessita ser constante atualizado para a correção de falhas de segurança;

Em algumas versões, os preços são bastante elevados, chegando a custar o preço de um carro popular usado com alguns anos de uso.

Por ser o mais popular dos sistemas operacionais, possui um número maior de programas para as mais diversas finalidades;

Vastas documentação explanando os mais diversos problemas e soluções para este sistema;

Preços que vão decrescendo com o passar dos anos;

Pacote de programas voltados para atividades bussines e de escritório, como o Microsoft Office e outros.

Principais características

Inicialmente, por possuir uma arquitetura fechada, impossibilitou sua popularização em outros países fora dos Estados Unidos;

O preço é alto para os padrões médios aquisitivo do brasileiro, podendo um PC da Apple chegar á custar mais de R$ 7.000,00 reais em razão dos impostos de importação;

Possui a desvantagens de não possuir a mesma quantidade de software que existe para o Windows.

Por ser baseado em sistemas Unix, é muito robusto e estável;

Com o passar dos anos, foi aperfeiçoado para uso de profissionais na área de comunicação visual;

Atualmente foi adaptado para ser instalado em computadores com arquitetura x86, que permitirá se popularizar com o decorrer dos anos;

É relativamente bastante resistente a ação de vírus.

Principais características

É um sistema operacional em fase de maturação, muitas configurações ainda são feitos em linha de comando, exigindo do usuário, maior nível de

conhecimento técnico se comparado com o Windows;Por estarmos aculturado com o sistema da Microsoft, há uma dificuldade inicial de se fazer uso do sistema;

A principal dificuldade atual encontrada por seus usuários, é a falta de drivers, uma vez que os fabricantes de hardware não têm dado a mesma ênfase ao Linux da mesma forma que dão ao Windows em relação aos seus produtos.

Sistema operacional inicialmente desenvolvido como base do sistema Unix por um estudante finlandês chamado Linux Torvalds;

Ambiente seguro, isento da quase a totalidade de vírus que ataca o sistema Windows;

Eficaz para ambientes de rede, sendo empregado em larga escala;

Vem paulatinamente ganhando espaço em ambientes desktop;

Possui ampla gama de software equivalentes em suas funções, existentes no ambiente Windows;

Baseado na licença Gnu/Linux, tornando-o gratuito para o uso.

A principal suíte de aplicativos utilizado depois do sistema operacional é o pacote de suíte Office da Microsoft, que não é grátis, possuindo seu equivalente gratuito que é o Open Office da Sun, também disponibilizado para ambientes Linux, uma ótima alternativa ao pago;

Outros softwares de relevância, são os aplicativos de gravação de DVD/CD-ROM, os antivírus, aplicativos de manipulação de arquivos multimídia, de banco de dados, ambientes de rede e conforme as necessidades e objetivos ficam inviáveis mencioná-los um a um;

+

Serviços e protocolos

O que é uma rede de computadores?

Isso foi possível porque no UNIX existe o conceito de driver de dispositivo (comum hoje em vários outros

sistemas operacionais). No UNIX um driver é um arquivo que só tem uma função: trocar dados entre um

dispositivo e a CPU do computador. Então eles implementaram a construção da placa de rede,

escreveram o driver para a placa e conseguiram compartilhar uma parte de uma das máquinas - no caso,

uma UNIDADE DE FITA.

Os computadores foram pensados, antes de serem construídos, como máquinas que seriam conectadas

entre si para um uso compartilhado de seus recursos. Nos primeiros computadores, entretanto, o conceito

de compartilhamento estava longe de estar implementado. As máquinas eram isoladas, com um poder de

processamento bom (para época) mas incapazes de compartilhar qualquer recurso que fosse. Em

meados de 1973, enquanto desenvolviam uma versão do UNIX para rodar em uma máquina da Digital, os

pesquisadores da Bell Labs perceberam que o UNIX poderia ser o Sistema Operacional onde o conceito

de Rede poderia ser implementado.

A necessidade de compartilhar recursos (impressoras, discos rígidos,etc)

Como os SOs se comunicamMas como acontece o uso da rede? Tudo fica bem escondido do usuário final (que, como nós, precisa

saber como usar e não como funciona). Mas é interessante fazer, pelo uma vez, esta viagem. Cada vez

que usamos um programa, este é controlado pelo Sistema Operacional (que na verdade é quem executa

todos os acessos aos meios físicos – discos rígidos, memórias, placas, etc.), o programa é um solicitante

de serviços ao Sistema Operacional. O SO é o executor destes pedidos.

O que é uma rede de computadores?

Nesta última forma, o nosso cérebro trabalha recebendo uma montanha de informação e “selecionando” o

que é de seu interesse. Imagine agora que nosso cérebro esteja fazendo este filtro, mas com uma

diferença.... ele vai identificar a origem e destino de cada mensagem e decidir se a mensagem é dele ou

não. É EXATAMENTE assim que trabalha a comunicação entre SOs. Eles estão conectados fisicamente,e

existe um programa de computador que envia e recebe. Este programa estabelece a forma como os

computadores trocam os dados entre si. Este programa é o protocolo de comunicação.

Existem várias formas de acontecer à comunicação entre computadores. De modo semelhante aos

modos como nós (humanos) nos comunicamos (pensando somente na fala e na audição como meios –

transporte – da informação), podemos estar em uma conversa entre duas ou mais pessoas onde,

enquanto uma delas fala, as outras permanecem quietas, é o caso de uma palestra. Outra forma seria

alternar entre as pessoas um tempo que permite que elas falem, enquanto as outras se calam. Podemos

ainda ter o pequeno “caos” de várias pessoas falando e ouvindo ao mesmo tempo.

A necessidade de compartilhar recursos (impressoras, discos rígidos,etc)

Os SOs usam estes programas para enviar e receber dados entre os computadores que estão

interconectados. O SO acessa este programa quando é solicitado por um outro programa,chamado

aplicativo, para enviar uma mensagem ou receber uma mensagem. Este conjunto de programas

aplicativos serão chamados de Serviços.

Troca de mensagens Compartilhamento de

arquivos

Comunicação

multimídia Existem Serviços

especializados em cada

modalidade de comunicação

entre as pessoas usando o

computador como meio.

Podemos escrever uma

mensagem e esta mensagem

ficar aguardando até que o

destinatário da mensagem

conecte o computador em uma

rede e receba a mensagem. De

modo análogo como funciona o

nosso Correio do mundo real, o

Correio Eletrônico funciona

com mais potencial de

transmitir mensagens, pois tem

a rapidez como maior

qualidade.

Existem situações onde

desejamos que um arquivo

que está em nosso disco

rígido seja acessado por

mais de uma pessoa, mas

não temos como deixar

nosso computador

conectado 24 horas por dia

em uma rede. Para estas

situações, pode ser

interessante deixar nosso

arquivo em algum

computador que esteja

conectado

permanentemente na rede.

E deste computador

disponível, podemos

disponibilizar nossos

arquivos.

O avanço dos computadores permitiu a

combinação de uma

infinidade de formatos de

arquivos, com finalidades

diferentes e se

apresentando de várias

formas. Sons, imagens em

movimento ou em fotos,

tudo pode ser visto em uma

telinha de computador.

Estas formas tentam

aproximar o computador da

forma como nos

comunicamos, usando

todos os nossos sentidos.

Comunicação on-line Estrutura física da

redeUma alternativa interessante

de comunicação é apresentada

em um serviço de comunicação

dita on-line, que se estabelece

quando dois ou mais usuários

estão conectados em uma rede

e usam um serviço de

comunicação on-line, onde eles

podem “conversar” via teclado

(utilizando caracteres ASC II).

Existe uma infinidade de

serviços que realizam esta

função, entre eles os mais

consagrados são o ICQ e o

MSN.

A estrutura física de uma

rede depende de muitos

fatores, desde a localização

dos equipamentos, distância

ente um ponto e outro, até o

volume de

dados/informações que irá

transitar por esta rede. De

um modo geral, podemos

dizer que são necessários

os seguintes itens:

computadores, cabos,

placas, modems, linhas

telefônicas, hub, protocolos

de dados, etc.........

.

Os protocolos IP – Internet Protocol TCP – Transmission

Control ProtocoAssim como temos nossas

regras sociais de comunicação

(por exemplo, em uma palestra

somente uma pessoa fala; em

uma assembléia, são várias as

pessoas que falam e, mesmo

assim, uma pessoa fala por

vez), também os computadores

precisam de algumas regras

para trocar informações. No

caso da Internet, essas regras

básicas estão reunidas no

conjunto de protocolos

chamados TCP/IP

(Transmission Control Protocol

/ Internet Protocol).

Na Internet cada

computador tem um número

IP próprio, assim como cada

casa tem um endereço

único. Quando fazemos

acesso à Internet através de

um provedor, usamos o que

se chama acesso discado, e

nossa conexão com a

Internet em geral ganha

números IP diferentes a

cada acesso. Mesmo assim,

quando nosso computador

se conecta ao provedor, o

número IP atribuído a ele é

único em uma rede.

Suponhamos que em dado

computador existem vários

programas se comunicando

através da rede em um

mesmo instante - por

exemplo, uma página da

Rede sendo carregada

enquanto se verifica a caixa

postal. Como o computador

"sabe" que a página da

Rede deve ir para o

navegador e os e-mails para

o programa que lê e-mails?

Isso é possível porque no

caso de programas que se

comunicam pela Internet,

esse endereço é o número

TCP.

Telnet HTTP FTP – File Transfer

ProtocolÉ um protocolo que permite o

logon em máquinas remotas.

Você passa a utilizar a

máquina remota para realizar o

processamento. No Windows

existe o RAS (Remote Access

Service,- Serviço de Acesso

Remoto), atualmente este

serviço é conhecido Área de

Trabalho Remota.

HTTP significa HyperText Transfer

Protocol - Protocolo de

Transferência de Hipertexto. O

HTTP é o protocolo usado para a

transmissão de dados no sistema

World-Wide Web. Cada vez que

você aciona um link, seu navegador

realiza uma comunicação com um

servidor da Web através deste

protocolo.

O FTP ou Protocolo de

Transferência de Arquivos é um

aplicativo tradicional para

receber ou enviar arquivos pela

Rede. Ele permite apenas a

troca de arquivos entre

computadores, ou seja, você

não consegue executar

aplicativos no computador

conectado (diferentemente do

Telnet). O FTP utiliza programas

cliente-servidor para

comunicação.

É importante salientar que, para cada tipo de recurso disponível pela Internet, também existe um protocolo de comunicação específico,

além do TCP/IP.

Conexão Cabeadas Wi-Fi Outros métodos

Em 1990 um Inglês chamado

Tim Berners-Lee, que

trabalhava num laboratório de

pesquisas nucleares,

desenvolveu uma interface

gráfica para uso através da

Internet chamada World Wide

Web. Seguindo as origens sem

fins lucrativos da Internet,

Berners-Lee não patenteou sua

idéia. Ele facilitou ao máximo o

acesso de todos à nova

tecnologia. Hoje, a WWW é de

longe o segmento com o maior

crescimento na Internet. World-

Wide Web é um sistema de

informações organizado de

maneira a englobar todos os

outros sistemas de informação

disponíveis na Internet.

HTTP significa HyperText

Transfer Protocol - Protocolo de

Transferência de Hipertexto. O

HTTP é o protocolo usado para

a transmissão de dados no

sistema World-Wide Web. Cada

vez que você aciona um link,

seu navegador realiza uma

comunicação com um servidor

da Web através deste

protocolo.

O FTP ou Protocolo de

Transferência de Arquivos é um

aplicativo tradicional para

receber ou enviar arquivos pela

Rede. Ele permite apenas a

troca de arquivos entre

computadores, ou seja, você

não consegue executar

aplicativos no computador

conectado (diferentemente do

Telnet). O FTP utiliza programas

cliente-servidor para

comunicação.

É importante salientar que, para cada tipo de recurso disponível pela Internet, também existe um protocolo de comunicação específico,

além do TCP/IP.

Referências Bibliográficas

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