Informática - Video Aula 3 - Computadores: hardware
20/09/2014 22:58Video Aula 3 - Computadores: hardware
Hardware
Podemos definir Hardware como: conjunto de circuitos eletrônicos que faz com que os computadores funcionem, ou seja, o hardware do computador é tudo aquilo que o compõe fisicamente. Constituí-se em hardware o próprio gabinete do computador e seus periféricos.
Gabinete
Contêm a fonte, placa mãe, dispositivos de armazenamento, placas de expansão, Memória, etc... Existem vários modelos de designes e tamanhos variados. Também exigem compatibilidade com o tipo de fonte e, em alguns casos, com a placa mãe.
A placa mãe
(motherboard), é possivelmente a parte mais importante do computador. Ela gerencia toda a transação de dados entre a CPU e os periféricos. Ela define a arquitetura do seu computador. Componentes da Placa Mãe: Chipset, BIOS, Barramentos,Slots.
Microprocessador
O microprocessador é uma CPU inteira dentro de um único chip. É o cérebro do computador.
Circuitos eletrônicos
Circuitos eletrônicos é um conjunto de dispositivos que se combinam para realizar uma função, por exemplo: amplificador de áudio.
Circuitos eletrônicos digitais
Estes estão presente nos computadores e neste caso utiliza os bits como sinal de voltagem onde o 1 significa alta e o 0 significa baixa. Exemplo: inverter o sinal de entrada trocando o 1 onde está 0 e colocando 0 onde está 1.
Células de memória (DRAM) memória dinâmica armazenam mais dados e são mais baratas, no entanto, são mais lentas e precisam de energia o tempo todo para manter os dados.
Células de memória (SRAM) memória estática é mais rápida, não precisa de energia para manter os dados, mas é mais cara além de ter uma menor capacidade de armazenamento.
ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA
Como o valor de um bit tem pouco significado, as memórias são estruturadas e divididas em conjuntos ordenados de bits, denominados células, cada uma podendo armazenar uma parte da informação. Se uma célula consiste em k bits ela pode conter uma em 2k diferente combinação de bits, sendo que todas as células possuem a mesma quantidade de bits.
Cada célula deve ficar num local certo e sabido, ou seja, a cada célula associa-se um número chamado de seu endereço. Só assim torna-se possível a busca na memória exatamente do que se estiver querendo a cada momento(acesso aleatório). Sendo assim, célula pode ser definida como a menor parte de memória endereçável.
Se uma memória tem n células o sistema de endereçamento numera as células sequencialmente a partir de zero até n-1, sendo que esses endereços são fixos e representados por números binários. A quantidade de bits em um endereço está relacionado a máxima quantidade de células endereçáveis. Por exemplo, se um endereço possui m bits o número máximo de células diretamente endereçáveis é 2m.
A maioria dos fabricantes de computador padronizaram o tamanho da célula em 8 bits(Byte). Bytes são agrupados em palavras, ou seja, a um grupo de bytes(2,4,6,8 Bytes) é associado um endereço particular. O significado de uma palavra é que a maioria das instruções operam em palavras inteiras.
Os bytes em uma palavra podem ser numerados da esquerda para direita ou da direita para esquerda. O primeiro sistema, onde a numeração começa no lado de alta ordem, é chamado de computador big endian, e o outro de little endian. Ambas representações são boas mas quando uma máquina de um tipo tenta enviar dados para outra, problemas de posicionamento podem surgir. A falta de um padrão para ordenar os bytes é um grande problema na troca de dados entre máquinas diferentes.
Dados de entrada e de saída
Unidade Central de Processamento
A Unidade Central de Processamento, também conhecida pela sigla inglesa CPU (Central Processor Unit), é o componente vital do sistema de computação, responsável pela realização das operações de processamento (cálculos matemáticos, cálculos lógicos, etc) e de controle, durante a execução de um programa. A função da CPU consiste em:
1. Buscar uma instrução na memória, uma de cada vez - fase de leitura;
2. Interpretar a instrução - decodificar;
3. Buscar os dados onde estiverem armazenados, para trazê-los a CPU;
4. Executar a operação com os dados;
5. Guardar, se for o caso, o resultado no local definido na instrução;
6. Reinicia o processo, apanhando nova instrução.
Para efetuar tais procedimentos a CPU é composta por vários componentes:
Unidade Aritmética e Lógica - ALU: Responsável por realizar as operações matemáticas com os dados;
Registradores: Utilizados para o armazenamento temporário de dados;
Unidade de Controle - UC: É o dispositivo mais complexo da CPU, responsável pela busca de instruções na memória principal e determinação de seus tipos, controla a ação da ALU, realiza a movimentação de dados e instruções de e para a CPU;
Relógio: Dispositivo gerador de pulsos cuja duração é chamada de ciclo. A quantidade de vezes em que este pulso se repete em um segundo define a unidade de medida do relógio, denominada de frequência. A unidade de medida usual para a frequência dos relógios da CPU é o Hertz (HZ), que significa um ciclo por segundo. Como se trata de frequência elevadas, abreviam-se os valores usando-se milhões de Hertz, ou ciclos por segundo – MHz.
Portas Lógicas e Circuitos Integrados Digitais
As funções lógicas podem ser implementadas de maneiras diversas, sendo que no passado, circuitos com relés e válvulas a vácuo foram utilizados na execução destas funções. Atualmente, circuitos integrados (CIs) digitais funcionam como portas lógicas. Esses CIs contêm circuitos formados por resistores, diodos e transistores miniaturizados, diferenciando-se dos circuitos integrados ditos analógicos pelo fato de que nos digitais os transistores só possuem dois modos estáveis de operação (corte e saturação), ficando muito pouco tempo nas regiões de transição. Dizemos, idealmente, que os transistores operam como chaves.
Atualmente a unidade lógica aritmética está inteira dentro de um chip.
Lei de Moore
A lei de Moore surgiu em 1965 através de um conceito estabelecido por Gordon Earl Moore. Tal lei dizia que o poder de processamento dos computadores (entenda computadores como a informática geral, não os computadores domésticos) dobraria a cada 18 meses. Esta lei se mantém válida até hoje e atualmente os chips continuam crescendo em poder de processamento em computadores mais modernos tem até 5 bilhões de transistores dentro de um chip.
A arquitetura dos processadores tem se mantido essencialmente a mesma desde o tempo em que os circuitos eram construídos com componentes discretos.
O principal fator de evolução dos processadores tem sido a ampliação do número de componentes nos circuitos integrados.
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