Escola de Engenharia de Piracicaba
Mecatrônica
Informática Industrial
Aula 2 – O COMPUTADOR
Wladimir da Costa
2. A estrutura computacional
Computação
Informação
+
Automação
Tratamento dos dados em informação por meios automáticos
Dispositivos eletrônicos
Aplicados em Computadores,
Tecnologia da Informação e
Sistema de Informação
Figura Adaptada de Philippe Dreysfus, 1962
2. A estrutura computacional
O Computador
HARDWARE
COMPUTADOR
+
PERIFÉRICOS
SOFTWARE
SISTEMA
OPERACIONAL
+
LINGUAGEM
+
Hardware: são todos componentes físicos (“peças”) que fazem
APLICATIVOS E
parte do equipamento ou aqueles que estejam conectados ao
UTILITÁRIOS
mesmo.
Software: são os elementos virtuais (programas) que garantem a funcionalidade e a
flexibilidade dos processos no computador. O software é responsável por criar a
interface de comunicação entre o usuário e a máquina.
2. A estrutura computacional
O Computador – TIPOS
Supercomputadores
Grande Porte
Mainframe
Também são computadores de grande porte, porém menores que os
Supercomputadores, processam as informações em MIPS (milhões de
informações por segundo). São utilizados em meios industriais, comerciais
e bancários.
Minicomputadores
Médio Porte
Workstation
São os mais rápidos e complexos que processam as
informações em BIPS (bilhões de informações por segundo).
São utilizados em investigações científicas
São computadores de médio porte com poder de processamento
com 1 ou mais processadores,e estão próximos ao Mainframe.
Sua utilização é para fins genéricos. Como exemplo podemos
citar os tradicionais Servidores Corporativos.
São computadores com alto poder de processamento, que podem ou não
ter mais de um processador. Geralmente são utilizados em ambientes
gráficos - Apple.
2. A estrutura computacional
O Computador – TIPOS
Microcomputadores
Pequeno Porte
Notebook
Tablet
Celulares
Correspondem aos computadores tradicionais (Computador
Pessoal – PC). Esses computadores são identificados como
sendo computadores de mesa, onde diversos periféricos são
conectados pelos seus usuários.
São semelhantes aos Microcomputadores, porém é um
computador portátil/móvel . Esse hardware é a tendência dos
próximos anos, devido a Internet móvel.
São “os livros de bolsos” digitais. Esses dispositivos são
geralmente utilizados por funcionários externos corporativos,
como por exemplos vendedores, estudantes entre outros.
São os verdadeiros “computadores e televisores” de bolso.
2. A estrutura computacional
CPU - Unidade Central de Processamento
Entrada
Unidade
de
Controle
(UC)
Unidade LógicoAritmética (ULA)
Memória Principal
Random
Read
Access
Only
Memory
Memory
(RAM)
(ROM)
Memória Secundária
Mídias magnéticas, ópticas, ...
Saída
1. Histórico
Tendências em Tecnologia de Entrada
5a. Geração
4a. Geração
Reconhecimento
de Voz e Biometria
Teclado, Código de Barras,
Touch Screen
3a. Geração Disco
2a. Geração
1a. Geração
Cartões Perfurados
e fitas magnéticas
Cartões de Papel Perfurados
1. Histórico
Tendências em Tecnologia de Saída
Celular, TV Digital,
5a. Geração
Internet
Disco Magnético,
4a. Geração Pen Drives
3a. Geração Disco Magnético, Núcleo Magnético
2a. Geração
1a. Geração
Fita Magnética
Fita Papel Perfurado
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Processadores
 A CPU (Central Processing Unit) é o cérebro que comanda os
processamentos e periféricos do computador, através de softwares que
estão ativos na memória principal;
 A UAL (Arithmetic Logical Unit) é a parte do processador
responsável por fazer todas as operações do tipo aritmética e lógica;
 A UC (Unit Control) tem por funções a busca, interpretação e controle de
execução das instruções, e o controle dos demais componentes do computador ;
 O principal componente da CPU é o PROCESSADOR que é o “motor”
que coloca tudo a trabalhar a partir do momento, que o computador é
ligado.
2. A estrutura computacional
Hardware - Arquitetura
O computador digital consiste de um sistema
interligado de processador, memória e dispositivos
de entrada/saída. Também existem barramentos
internos (liga componentes da CPU) e externo (liga
CPU com dispositivos de E/S)
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Barramentos
O barramento é uma via de comunicação pelo qual o
processador se comunica com a memórias, periféricos, e
outros dispositivos, podendo ainda ser definido como um
conjunto de sinais elétricos transmitidos através das trilhas
ou vias da placa mãe.
O desempenho do barramento é medido pela sua largura de
banda (quantidade de bits que podem ser transmitidos ao
mesmo tempo), geralmente potências de 2:
8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits
O Barramento pode ser do tipo Interno ou Externo.
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Barramentos
CPU
Memória Principal
Barramento
Periféricos
Periféricos
Periféricos
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS
Barramento Interno: é aquele que realiza a comunicação dos
disposisitivos essenciais da placa mãe (memória, processador, cachê,
etc.)
Barramento de dados
Nas trilhas de circuito impresso, que compõem este barramento, só trafegam
dados, isto é, neste barramento só há dados sendo transportados de um
dispositivo para outro
Barramento de endereço
Indica qual é o endereço de memória que o processador deve acessar para
retirar ou enviar dados.
Barramento de controle
Tem a função de controlar os barramentos anteriores,controlando as
solicitações e confirmações.
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS
Barramento Externo
É o barramento I/O ou E/S, responsável pela
comunicação das diversas interfaces e periféricos
ligados à placa-mãe, possibilitando a instalação
de novas placas, os mais conhecidos são: PCI,
AGP e USB.
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura – Barramento Externo
• O USB (Universal Serial Bus) é um barramento para periféricos, onde através de um
único plugue na placa-mãe, outros periféricos externos podem se conectar ao
computador – conectar – ligar – usar - Revolução na Instalação das Placas;
História das Versões
•USB 0.7: Lançado em novembro de 1994.
•USB 0.8: Lançada em dezembro de 1994.
•USB 0.9: Lançada em abril de 1995.
•USB 0.99: Lançado em agosto de 1995.
•USB 1.0: Lançado em janeiro de 1996.
•USB 2.0: Lançado em abril de 2000.
•USB 3.0: Lançado em setembro de 2009.
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura – Barramento Externo
Barramento USB (Universal Serial Bus)
• É possível conectar até 127 dispositivos diferentes a cada porta USB;
• Os dispositivos podem ser conectados no computador, sem que o mesmo seja
desligado
• É composto por 4 fios, dois para dados, um para alimentação (5v) e um para
aterramento;
• Há três versões :
• USB 1.1 com taxa de transferência de até 12 MB
• USB 2.0 com taxa de transmissão de 480 MB.
• USB 3.0 com taxa de transmissão de 4,8 GB (600 MB por seg) - full duplex
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Barramento
CUIDADO
O USB 3.0 é compatível com o 1.1 e 2.0, porém
cuidado ao misturar periféricos USB 3.0 com USB 1.1 e
2.0 em um mesmo barramento . Se isso ocorrer a taxa
de transmissão será na velocidade .........
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Barramento
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Placa Mãe
Não é preciso descrever em muitos detalhes a importância da
placa mãe em um PC, pois é nela que o processador,
memória, placa de vídeo e demais periféricos são
conectados. Desta forma podemos afirmar que a Placa Mãe
influência diretamente no desempenho do PC.
Além das Placas Mães dos fornecedores de 1ª linha (Intel,
Foxconn, etc) uma placa mãe bastante utilizada no mercado é do
fabricante ASUS.
O que é CHIPSET
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Placa Mãe - Chipset
O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma
placa-mãe, dividindo-se entre "ponte norte" (northbridge,
controlador de memória, alta velocidade) e "ponte sul"
(southbridge, controlador de periféricos, baixa velocidade). A
ponte norte faz a comunicação do processador com as
memórias, e em alguns casos com os barramentos de alta
velocidade. A ponte sul, controla HDs, portas USB, paralela,
PS/2, serial entre outras.
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Placa Mãe - Chipset
2. A estrutura computacional
Socket do processador
Hardware – Arquitetura - Placa Mãe
CMOS (BIOS)
Socket de memória 168 vias (SDRAM)
Socket de memórias 72 vias (DRAM)
Chipset
Alimentação AT
Seriais USB
Slots
Slots1632bits
bits(ISA/EISA)
(PCI)
IDE (HDD, CDR/RW...)
Bateria (alimentação do
CMOS/BIOS)
Paralela
Seriais (COM1 e COM2)
ASUS
2.paraAMotherboard
estrutura
computacional
processador de 64bits
Hardware – Arquitetura - Placa Mãe
Serial ATA (SATA)
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Memória
A memória serve para guardar as
instruções que são fornecidas ao
processador, e para armazenar
informação de uma determinada
operação. A memória do computador
está dividida em duas partes: memória
principal (volátil e não volátil) e
auxiliar/secundária.
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Memória
Memória Principal: é uma
memória temporária que
mantém
informações
durante um período de
trabalho do computador.
Memória Secundária: é
um
dispositivo
para
armazenamento de dados
por tempo indeterminado,
porém
toda
memória
secundária possui uma
capacidade
para
armazenar
informações.
Ex.: disquete, HD, pen
drive, MP5, outros.
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Memória
A Memória Principal pode ser do tipo ROM (Read Only Memory) ou
RAM (Random Access Memory).
ROM (Read Only Memory): é uma memória somente de leitura, onde
os dados gravados nelas são estáticos, ou seja, não pode ser
alterado (não volátil), mesmo que o computador seja desligado. Essas
memórias estão nos computadores e dispositivos eletrônicos que
possuem softwares básicos dos fabricantes para iniciar o
funcionamento do produto.
RAM (Random Access Memory) são memórias de acesso
aleatórios, ou seja, onde se grava, altera ou deleta dados. Essa
memória é do tipo volátil, ou seja, quando o computador for
desligado o conteúdo é perdido.
OBS.: Quando falamos da capacidade de memória de um computador,
estamos falando de qual tipo de memória?
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Memória
Voltagem
Em comparação com outros itens de um computador, as
memórias são os componentes que menos consomem energia. O
interessante é que esse consumo diminuiu com a evolução da
tecnologia.
- Módulos de memória antigos exigiam cerca de 5 V
- Módulos de memória DDR2 exigem entre 1,7 V e 2,5 V.
- Módulos de memória DDR3 consome 1,5 V.
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Memória
Módulos de Memória
Entende-se como módulo ou pente uma pequena placa onde são
instalados os encapsulamentos de memória. Essa placa é
encaixada na placa-mãe por meio de encaixes (slots) específicos
para isso.
O número de vias de um módulo é a quantidade de conexões
que ela possui para poder se comunicar com o processador.
As vias são as extremidades, geralmente banhadas a ouro. A
DDR3 possui 240 vias.
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Memória
Técnologia de Memória – destaque
- DDR3 SDRAM
PC
Notebook
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Memória
Nome
Velocidade
interna
Tempo de acesso
Velocidade do
barramento
Transferência de
dados por
segundo (MTS)
Nome comercial
do módulo
Taxa de
transferência
máxima teórica
DDR3-800
100 MHz
10 ns
400 MHz
800 milhões
PC3-6400
6400 MB/s
DDR3-1066
133 MHz
7,5 ns
533 MHz
1066 milhões
PC3-8500
8533 MB/s
DDR3-1333
166 MHz
6 ns
667 MHz
1333 milhões
PC3-10600
10667 MB/s
DDR3-1600
200 MHz
5 ns
800 MHz
1600 milhões
PC3-12800
12800 MB/s
2. A estrutura computacional
Hardware – Arquitetura - Memória
Tecnologia de Memória – Secundária
- As memórias secundárias armazenam grande quantidades de dados. Atualmente as
que se destacam são os HDs portáteis, pen drive, celulares entre outros.
1.5 TB
64 GB
2. A estrutura computacional
Hardware–Arquitetura-Dispostivos de Entrada e Saída
Os periféricos são os “acessórios” que fazem parte do computador, tanto a
nível interno como externo, ou seja, são os dispositivos para intercambiar
(entrada e saída) de dados no Computador. Os periféricos podem ser de
entrada, de saída, e misto entrada/saída.
Entrada
•Teclado
• Mouse
Saída
• Impressora
• Plotter
• Canhão multimídia
Entrada e Saída
• HD
• Pen drive
• Celular
• Drive CD R
• CD rw
• Drive DVD R
• DVD RW
• Scaner
• Placas de rede
• Leitores Ópticos
• Modem
• Monitor, etc
2. A estrutura computacional
Hardware–Arquitetura-Dispostivos de Entrada e Saída
O que há de errado no desenho abaixo?
Periféricos de Entrada
Periféricos de Saída
Periféricos de
Entrada e Saída
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura
Software realizam as operações executadas pelo
hardware, também chamadas de programas. É a
parte lógica do Computador.
.
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura
Software Livre x Software Proprietário.
.
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura - TIPOS
Aplicativo
Linguagem
.
SO
Hardware
Software
Usuário
2. A estrutura computacional -
Prática
Software – Arquitetura – TIPOS – SISTEMA OPERACIONAL
O Sistema Operacional é o software básico de um
computador, ou seja, o primeiro software a ser carregado
(executado). Ele é responsável pelo gerenciamento de
recursos físicos (hardware: memória, disco e outros) e dos
demais softwares (aplicativos, utilitários, banco de dados, etc),
voltados a uma mesma plataforma operacional.
Um Sistema Operacional pode ter as seguintes características:
 Quanto ao processamento: Monotarefa ou Multitarefa
 Quanto a utilização: Monousuário ou Multiusuário
Principais SO
Interface
Comando de linha: MS-DOS,
UNIX e Linux
Gráfico: Windows, Mac OS e Linux
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura - TIPOS
Aplicativo
Linguagem
.
SO
Hardware
Software
Usuário
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM
Há dois tipos de línguagem:
• Líguagem de Alto Nível
• Línguagem de Montagem - Assembler
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM
Exemplo: Pascal, C, C++
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM
- O código fonte é convertida em linguagem intermediária
(específica de cada línguagem) e será interpretada pela
máquina virtual.
Exemplo: Java, C#, Phyton, etc.
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM
Software de Desenvolvimento: são as linguagens de
programação utilizadas pelos profissionais de
informática para produzir um Sistema de Informação:
Ex.: Java, PHP, ASP, Delphi, C, etc
Sistema de Informação: São os “programas” utilizados
pelos diversos usuários dos departamentos de uma
empresa, ou seja, é a ferramenta utilizada para
resgatar ou gravar uma informação corporativa. Ex.: SI
de Estoque, SI de Vendas, etc.
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura - TIPOS
Aplicativo
Linguagem
.
SO
Hardware
Software
Usuário
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura – TIPOS – APLICATIVO
Software Aplicativo é um programa de computador que
tem por objetivo realizar as tarefas específicas de índole
prática, em geral ligadas ao processamento de dados, como
o trabalho em escritório ou empresarial. A sua natureza é,
portanto, diferente da de outros tipos de software, como
sistemas operacionais e sistema de informação corporativo “Programa”. São utilizados em:
 automação industrial;
MS-Office
 automação comercial;
AutoCad
 automação de escritórios;
 apoio educacional;
Anti vírus
 segurança, etc.
2. A estrutura computacional
Software – Arquitetura – TIPOS – APLICATIVO
Para atender a necessidade básica de um
usuário, quais são os softwares que devem
estar em seu computador?
3. Linguagem de Montagem
Software – Montagem Baixo Nível- Assembler
Objetivo: é realizar uma instrução específica em uma
máquina.
Características:
• É uma linguagem na qual cada declaração produz exatamente uma
instrução na máquina – um para um;
• É utilizada para melhorar o desempenho e acesso da máquina com
baixo custo (ex. pequenos dispositivos eletrônicos – BIOS – celulares
– drives,etc.) – máquina muito mais rápida – 90% mais rápida que a
línguagem de alto nível;
• Acessa diretamente o hardware;
• Cada fabricante difine “propriedades” particulares na sua construção.
3. Linguagem de Montagem
Software – Montagem - Assembler
Formato da declaração da línguagem de montagem
É constituída de 4 partes: Etiqueta, Operadores (opcode), Operandos e
Comentários;
• Etiqueta: determina nomes simbólicos para endereços de
memória
–são
necessárias
em
declarações
executáveis
(acionamentos) e variávies de dados – sempre inicia na coluna 1;
• Opcode: contém uma abreviatura da instrução a ser realizada;
• Operandos: especifica os endereços e registradores utilizados na
instrução da máquina;
• Comentários: comentários de como funciona o programa.
Obs.: Os processadores só conseguem manipular os dados que estão vinculados
a um registrador – Definidos nos OPERADORES
3. Linguagem de Montagem
Software – Montagem - Assembler
Formato da declaração da línguagem de montagem
Instruções Aritméticas:
Adição: ADD, ADC, INC, XADD, AAA e DAA;
Subtração: SUB, SBB, DEC, AAS e DAS;
Multiplicação: MUL, IMUL e AAM;
Divisão: DIV, IDIV e AAD.
3. Linguagem de Montagem
Software – Montagem - Assembler
Formato da declaração da línguagem de montagem
Exemplo: Assembler da Intel
Etiqueta
Opcode
Operadores
Comentários
MOV
EAX, I
; registrador EAX = I
ADD
EAX, J
; registrador EAX = I + J
MOV
N, EAX
;N=I+J
I
DD
3
; reserva 4 bytes com valor inicial 3
J
DD
4
; reserva 4 bytes com valor inicial 4
N
DD
0
; reserva 4 bytes com valor inicial 0
FORMULA:
3. Linguagem de Montagem
Software – Montagem - Assembler
Formato da declaração da línguagem de montagem
Exemplo: Assembler da Motorola
Etiqueta
FORMULA
Opcode
Operadores
Comentários
MOVE.L
I, DO
; registrador DO = I
ADD.L
J, DO
; registrador DO = I + J
MOVE.L
DO, N
;N=I+J
I
DC.L
3
J
DC.L
4
; reserva 4 bytes com valor inicial 4
N
DC.L
0
; reserva 4 bytes com valor inicial 0
; reserva 4 bytes com valor inicial 3