Versão online do trabalho da equipe dois

Versão final do trabalho apresentado pela equipe em sala de aula.

ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES


Arquiteturas de computadores

Como o tema abordado é Organização e Arquitetura de Computadores, deve-se primeiramente diferenciar os termos organização e arquitetura.

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

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.

A organização de computadores está envolvida com a forma com o que o hardware do computador opera e a forma com o que os seus dispositivos são interconectados para formar o sistema computacional. Supõe-se que os vários componentes estão nos seus devidos lugares, e a tarefa é investigar a estrutura organizacional a fim de se verificar que as partes do computador operam conforme deveriam.

• O projeto de computadores está envolvido com o projeto do hardware de um computador propriamente dito. Uma vez que a especificação do computador é formulada, é tarefa do projetista desenvolver o hardware para o sistema.

• O projeto de computadores está preocupado com a determinação de qual componente de hardware deve ser utilizado, e como as suas partes devem ser conectadas. Este aspecto do hardware de computadores é algumas vezes chamado de implementação de computadores.

Dispositivos de Entrada e Saída

Características dos principais periféricos de I/O

Barramentos

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.

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).



Conexões de periféricos de entrada e saída padrões

Porta paralela

Modelo de conexão de Porta paralela

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 ser 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.

Portas seriais

Portas seriais

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.

Conexões de periféricos de entrada e saída padrões

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.

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.

Monitor

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.

Teclado

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. Utiliza 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.

Código de Barras para Livros
Para utilizar código de barras para em livros é necessário registro junto a Fundação Biblioteca Nacional e adquirir meio de criação e impressão de código de barras junto a LinhaBase.

1 - Registro
A Fundação Biblioteca Nacional irá fornecer ao editor o código ISBN para identificação de sua publicação. Esta identificação segue as determinações da Agência Internacional do ISBN e no Brasil a identificação de livros é obrigatória pela chamada Lei do Livro (Lei 10.753 de 30 de outubro de 2003).

Componentes básicos dos computadores (hardware e software)

Principais componentes de um computador atualmente

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).

Unidade Principal de processamento

Processador

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.

Memória

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):

ROM (Read-Only Memory)

Memória ROM

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.

RAM (Read-Only Memory)

Memória RAM

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.

Cabos e configurações físicas

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

Cabo Flat ou IDE

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

Cabo Serial ATA

Unidades de disquetes

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.

H.D.s

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.

Unidades de discos e discos removíveis

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.

Programas essenciais para o funcionamento de um computador

• Programas Bios (Gerenciamento imput/output);

• Sistema Operacional;

• Drivers;

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

Software Essenciais Para o Funcionamento do Computador

Gerenciador de boot

Bios (Basic Imput / Output System, Sistema Básico de entrada/ saída)

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.

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.


Principais pacotes de aplicativos

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;

Ambientes de Rede

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

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.

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.

Serviços de rede

1. Troca de mensagens

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.

2. Compartilhamento de arquivos

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.

3. Comunicação multimídia

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.

4. Comunicação on-line

Uma alternativa interessante de comunicação é apresentada em um serviço de comunicação dita on-line, que se estabelecem 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.

Estrutura física da rede

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.

1. Protocolos de rede

Os protocolos

Assim 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).

IP – 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.

TCP – Transmission Control Protoco

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.

Outros protocolos

Telnet

É 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

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.

FTP – File Transfer Protocol

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.