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Introdução às TIC
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Susana Cascais
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Aplicações Informáticas e Sistemas de Exploração - 1.º Capítulo
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Introdução às TIC
1.
Curso Profissional
Técnico de Informática de Gestão AISE – Aplicações Informáticas e Sistemas de Exploração 10.º Ano – Módulo 1 Componentes Informáticos Professora Susana Cascais Notas Explicativas 2007/2008
2.
Introdução às Tecnologias
de Informação e Comunicação Índice 1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................................4 2 CONCEITOS BÁSICOS...................................................................................................................5 2.1 TECNOLOGIA.........................................................................................................................................5 2.1.1 TÉCNICAS............................................................................................................................................5 2.1.2 TIPOS DE TECNOLOGIAS........................................................................................................................5 2.2 INFORMAÇÃO.........................................................................................................................................6 2.2.1 O QUE É A INFORMAÇÃO?......................................................................................................................6 2.2.2 TIPO DE INFORMAÇÃO...........................................................................................................................7 2.2.3 CARACTERÍSTICAS................................................................................................................................7 2.2.4 TRATAMENTO DA INFORMAÇÃO..............................................................................................................7 2.3 COMUNICAÇÃO......................................................................................................................................8 2.3.1 TELECOMUNICAÇÕES.............................................................................................................................9 2.3.1.1 Meios de Transmissão à distância...............................................................................................9 2.3.1.2 Aplicações das Telecomunicações............................................................................................10 2.4 TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO (TIC)........................................................................10 2.4.1 TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO............................................................................................................10 2.4.2 TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO....................................................................................10 2.4.3 PRINCIPAIS ÁREAS DAS TIC.................................................................................................................11 3 APLICAÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO.....................12 3.1 INFORMÁTICA......................................................................................................................................12 3.1.1 O QUE É INFORMÁTICA?.............................................................................................................12 3.1.2 ÁREAS DE APLICAÇÃO........................................................................................................................12 3.1.3 CÓDIGO BINÁRIO...............................................................................................................................13 3.1.3.1 Medidas mais frequentes..........................................................................................................13 3.2 BURÓTICA...........................................................................................................................................14 3.3 TELEMÁTICA.......................................................................................................................................14 3.3.1 SERVIÇOS DISPONÍVEIS........................................................................................................................15 3.4 CONTROLO E AUTOMAÇÃO ..................................................................................................................16 3.4.1 TECNOLOGIAS MAIS CONHECIDAS..........................................................................................................17 3.4.1.1 Sistema de Aquisição e Tratamento de Dados (SATD’s) ........................................................17 3.4.1.2 Controlo de Processos por Computador (CPC).........................................................................17 3.4.1.3 Computer Assisted Design (CAD)............................................................................................17 3.4.1.4 Computer Aided Manufacturing (CAM)...................................................................................18 3.4.1.5 Computer Integrated Manufacturing (CIM)..............................................................................18 3.4.1.6 Robótica....................................................................................................................................18 3.4.2 CONSEQUÊNCIAS DA UTILIZAÇÃO DE TECNOLOGIAS DE CONTROLO............................................................18 4 ESTRUTURA BÁSICA DE UM COMPUTADOR.......................................................................20 4.1 DEFINIÇÃO DE COMPUTADOR................................................................................................................20 4.2 HARDWARE VERSUS SOFTWARE.............................................................................................................20 4.2.1 FUNÇÕES PRINCIPAIS DO HARDWARE.....................................................................................................20 4.2.2 EXEMPLOS DE HARDWARE E SOFTWARE................................................................................................21 4.2.3 TIPOS DE SOFTWARE...........................................................................................................................21 Índice SRCC© 2
3.
Introdução às Tecnologias
de Informação e Comunicação 4.2.3.1 Software de Sistema.................................................................................................................21 4.2.3.2 Software de Aplicação..............................................................................................................22 4.3 CONSTITUIÇÃO DE UM COMPUTADOR.....................................................................................................23 4.3.1 DISPOSITIVOS DE ENTRADA E DE SAÍDA.................................................................................................23 4.3.1.1 Dispositivos de Entrada............................................................................................................24 4.3.1.2 Dispositivos de Saída................................................................................................................27 4.3.1.3 Dispositivos Mistos..................................................................................................................35 4.4 A CAIXA “CHASSIS” DO HARDWARE ....................................................................................................36 4.4.1 O STANDARD ATX...........................................................................................................................37 4.4.1.1 Circulação de Ar numa caixa ATX...........................................................................................37 4.4.2 FONTES DE ALIMENTAÇÃO...................................................................................................................38 5 ESTRUTURA GERAL DE UM SISTEMA INFORMÁTICO.....................................................39 5.1 CPU – UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO....................................................................................39 5.1.1 ORGANIZAÇÃO INTERNA DA CPU.........................................................................................................40 5.1.2 CRITÉRIOS DE CARACTERIZAÇÃO..........................................................................................................41 5.2 MEMÓRIAS..........................................................................................................................................41 5.2.1 PARÂMETROS DE CLASSIFICAÇÃO DAS MEMÓRIAS...................................................................................42 5.2.2 TIPOS DE MEMÓRIA............................................................................................................................42 5.2.2.1 Memórias Primárias .................................................................................................................43 5.2.2.2 Hierarquia das Memórias..........................................................................................................50 5.2.2.3 Memórias Secundárias..............................................................................................................51 5.2.2.4 Relação Velocidade/Preço das Memórias de Armazenamento.................................................61 5.3 MOTHERBOARD (PLACA-MÃE, PLACA PRINCIPAL).................................................................................61 5.3.1 DEFINIÇÃO........................................................................................................................................61 5.3.2 CONSTITUIÇÃO DE UMA PLACA-MÃE.......................................................................................................62 5.3.3 EXEMPLO ILUSTRATIVO DE UMA PLACA-MÃE...........................................................................................62 5.3.3.1 Secções.....................................................................................................................................63 5.4 SLOTS DE EXPANSÃO E ARQUITECTURA DE BUS....................................................................................63 5.4.1 DEFINIÇÃO........................................................................................................................................63 5.4.1.1 O que é o BUS (Barramento)?..................................................................................................64 5.4.2 TIPOS E ARQUITECTURAS.....................................................................................................................64 6 DECISÕES: O QUE ADQUIRIR/REMODELAR?......................................................................69 6.1 O QUE LEVAR EM CONSIDERAÇÃO?.......................................................................................................69 6.1.1 MOTHERBOARD..................................................................................................................................69 6.1.2 PROCESSADOR....................................................................................................................................70 6.1.3 MEMÓRIA RAM ..............................................................................................................................70 6.1.4 CAPACIDADE E VELOCIDADE DE DISCO RÍGIDO......................................................................................70 6.1.5 PLACA GRÁFICA................................................................................................................................70 6.1.6 PLACA DE SOM..................................................................................................................................70 7 BIBLIOGRAFIA.............................................................................................................................71 Índice SRCC© 3
4.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração 1 Introdução Neste documento serão apresentados conteúdos – conceitos introdutórios – relacionados com a disciplina de as TECNOLOGIAS de INFORMAÇÃO e COMUNICAÇÃO (TIC): – Conceitos Básicos – Tecnologia – Informação – Comunicação – Tecnologias de Informação e Comunicação – Áreas de Aplicação das TIC – Informática – Burótica – Telemática – Controlo e Automação – Estrutura Básica de um Computador – Noções básicas de funcionamento de um computador Estrutura Geral de um Sistema Informático 4 ©SRCC
5.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração 2 Conceitos Básicos 2.1 Tecnologia Tecnologia deriva de duas palavras gregas: Donde derivou a palavra Significa CONHECIMENTO ORGANIZADO TÉCNICA que significa e que deu origem à terminação de muitas disciplinas SABER FAZER científicas (p.e. Biologia, Geologia, Ecologia, Arqueologia, Sociologia, Teologia, Antropologia – estas 3 últimas não são tecnologias porque são teóricas e não práticas) Conhecimento voltado para a prática (Saber Fazer), adquirido e organizado em relação a uma determinada área de intervenção do ser humano na realidade que o rodeia 2.1.1 Técnicas Ténicas são: Meios e processos de actuar sobre objectos reais, com base em conhecimentos adequados (geralmente fundamentados na ciência). Enquanto as TÉCNICAS são os meios e os processos de actuar na realidade, as TECNOLOGIAS são os conhecimentos em que esses meios e processos de actuação se baseiam. 2.1.2 Tipos de Tecnologias Tecnologias repartem-se por áreas muito diversificadas. Estrutura Geral de um Sistema Informático 5 ©SRCC
6.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração Produção de substâncias químicas, máquinas e utensílios, meios energéticos Transformação de produtos minerais Joalharia, Vidreira, Cerâmica, Técnicas: éolica, hidroeléctrica, solar, Serralheira nuclear Tecnologias relacionadas com a medicina ou produção de alimentos, electrodomésticos ou obras de transformação da natureza e da paisagem, etc. As Tecnologias relacionadas com a informação estão voltadas para um plano menos material do que as anteriores, pois orientam-se para um plano simbólico, de códigos ou sinais com significado, plano esse inteiramente criado e manipulado pelo ser humano. No entanto, estas tecnologias da informação têm como suportes de desenvolvimento certos meios materiais ou físicos produzidos com base em algumas das tecnologias referidas em primeiro lugar, nomeadamente certo tipo de equipamentos electrónicos. Orientam-se para um: 2.2 Informação 2.2.1 O que é a Informação? Provém da palavra italiana Informatióne, que significa Informar. É tudo o que recebemos através dos meios de comunicação: rádio, jornais, televisão, internet, vídeos, fotografias, etc. Significa o conhecimento acerca de um indivíduo, facto ou objecto. Estrutura Geral de um Sistema Informático 6 ©SRCC
7.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração “É um conjunto de dados articulados entre si, devidamente ordenados e organizados de forma a terem significado.” Designações de entidades (objectos, pessoas, etc.), factos, valores numéricos, representações simbólicas de entidades, “É tudo o que é alvo de conhecimento humano e, como tal, pode ser comunicado, tratado e armazenado/guardado.” 2.2.2 Tipo de Informação Visual (Texto e Imagem, gráficos, cores) Audição (Som) Palativa/Oral (Som/Fala e Paladar/Sabor) Olfacto (Cheiro) Tacto (Gestos e Sensações. P.e. texturas) Num computador apenas temos Texto, Som e Imagem (Gráficos e Cores) 2.2.3 Características Toda a informação deve ser: Útil – importante, necessária para a nossa vida, para o nosso trabalho, dá para utilizarmos; Actual – corresponde aos dias de hoje, não é antiga, é recente; Precisa e Clara – simples, não pode ser complicada e difícil de explicar; Exacta – corresponde à verdade. 2.2.4 Tratamento da Informação O TRATAMENTO de Informação tem os seguintes passos: Estrutura Geral de um Sistema Informático 7 ©SRCC
8.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração – Tomar conhecimento dos dados Um dado é todo e qualquer conhecimento sobre um objecto, acontecimento ou indivíduo – Transformar os dados (cálculos, análise de dados, estatísticas, interpretação, sínteses,...) – Comunicar os resultados dessa transformação O Tratamento da Informação pode ser um de 3 tipos: o Automático (o utilizado em Informática) o Mecânico (exemplo: fazer contas com um ábaco) o Manual 2.3 Comunicação A Comunicação é: – O acto de transmitir informação A COMUNICAÇÃO de Informação pode ser entre: – Homens – Homens e Máquinas – Máquinas Estrutura Geral de um Sistema Informático 8 ©SRCC
9.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração Prefixo de origem grega que exprime Acto de transmitir informação a ideia de ‘longe’, ‘ao longe’ ou ‘à distância’ “Serviço de transmissão de informação à distância” que envolve a integração de sistemas, tais como: televisão, vídeo, linhas telefónicas, satélites, etc. 2.3.1 Telecomunicações 2.3.1.1 MEIOS DE TRANSMISSÃO À DISTÂNCIA – Linha telefónica convencional Sinal analógico (X.25). Em termos de velocidade de transmissão, atinge aproximadamente 54 Kbits/segundo. – RDIS – Rede Digital com Integração de Serviços Linha digital que proporciona comunicações telefónicas com maior qualidade, rapidez e fiabilidade. Velocidade de transmissão de 64 Kbits/segundo, permitindo o acesso à Internet a uma velocidade superior à analógica. – Cabo de fibra óptica Segurança e Capacidade de transmissão fazem deste meio de transmissão o preferido para a comunicação a longa distância ou que requeira grandes taxas de transmissão. – ADSL – Asymmetric Digital Subscriber Line Nova tecnologia de transmissão de dados em banda larga sobre as linhas telefónicas convencionais que permite transmitir e receber sinais digitais em alta velocidade. – FWA – Fixed Wireless Access Acesso via rádio a uma rede de telecomunicações. Acesso aos clientes sem ser necessária a construção de infra-estruturas de subsolo, diminuindo o tempo de instalação da rede. Estrutura Geral de um Sistema Informático 9 ©SRCC
10.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração Particularmente utilizado nos telefones celulares e nos sistemas de captação de rádio dos automóveis. – Satélite Utiliza ondas aéreas para efectuar uplinks (emissões da Terra para o satélite) e downlinks (recepções na Terra vindas do satélite) através de antenas parabólicas e de satélites. O canal mais rápido e dispendioso. 2.3.1.2 APLICAÇÕES DAS TELECOMUNICAÇÕES – EDI – Electronics Data Interchange Redes de telecomunicações entre empresas Permitem a comunicação de computador a computador Aumento da Rapidez e Precisão das trocas de informação – Videoconferência Sistema interactivo de comunicação áudio e vídeo, em tempo real Numa videoconferência, os participantes comunicam entre si como se estivessem numa mesma mesa de reuniões ou sala de conferências, apesar de situados em locais geograficamente distintos. Podem ver e ouvir os seus interlocutores, intervir em qualquer momento, partilhar documentos de trabalho, projectar apresentações, etc. 2.4 Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) 2.4.1 Tecnologias de Informação Processos de Tratamento, Controlo e Comunicação (transmissão) de Informação, Baseados fundamentalmente em meios electrónicos, portanto, computadores ou sistemas informáticos. 2.4.2 Tecnologias de Informação e Comunicação Processos de Tratamento, Controlo e Comunicação (transmissão) de Informação, Recorrendo aos meios de comunicação à distância (telecomunicações). Estrutura Geral de um Sistema Informático 10 ©SRCC
11.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração 2.4.3 Principais áreas das TIC Principais áreas de aplicação das Tecnologias de Informação são: Informática; Burótica; Telemática; Controlo e Automação Estrutura Geral de um Sistema Informático 11 ©SRCC
12.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração 3 Aplicação das Tecnologias de Informação e Comunicação 3.1 Informática Tratamento e Transmissão da Informação Por Meios Automáticos Dispositivos Electrónicos Computadores Sistemas Informáticos 3.1.1 O que é INFORMÁTICA? Deriva das 2 palavras: 3.1.2 Áreas de Aplicação A Informática é uma área bastante extensa, podendo ser subdividida em áreas mais específicas, nomeadamente: – Concepção e implementação dos componentes de hardware (componentes electrónicos, circuitos, etc.); – Desenvolvimento de aplicações informáticas; – Aplicação de sistemas informáticos para o tratamento e transmissão da informação de uns locais para outros; – Etc. Com o surgimento das áreas referidas, também surgiram áreas profissionais para cada uma delas. Assim temos: – Engenharia de Hardware; Estrutura Geral de um Sistema Informático 12 ©SRCC
13.
Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração – Engenharia de Software; – Engenharia de Redes; – Gestão e implementação de sistemas informáticos; – Etc. 3.1.3 Código Binário Toda a Informação, qualquer caracter (algarismo, letra, sinais, pontuação, etc.) em Informática é definida/convertida por uma codificação binária (em 0 e 1) para ser interpretada pelo computador. – O registo deste codificação binária, no seu elemento mais simples, é o BIT - Bynary Digit – quer isto dizer que assume um de 2 valores: ZERO ou UM. – No entanto, como podem verificar um 0 ou um 1 somente não daria para codificar muita informação. Então foi criado o BYTE que é um conjunto de 8 bits (permite codificar 2 8, isto é, 1024 combinações diferentes de 0 e 1 logo 1024 é medida utilizada para definir as unidades informáticas). Cada caracter na linguagem informática é representado por 8 bits. Por exemplo, quando vocês escreverem um E (maiúsculo), o computador irá ler a combinação 01000101. 3.1.3.1 MEDIDAS MAIS FREQUENTES As medidas mais frequentes são: o BYTE – 8 Bits o KBYTE (KiloByte ou KapaByte) – 1024 Bytes A informação é representada no PC em 1024 Bytes o MBYTE (MegaByte) – 1024*1024 Bytes ou 1024 KBytes A informação é representada no PC em 1024 Kbytes (mais ou menos 1 milhão de bytes) o GBYTE (GigaByte) – 1024*1024*1024 Bytes ou 1024 MBytes A informação é representada no PC em 1024 Mbytes (mais ou menos 1 bilião de bytes) o TBYTE (TeraByte) – 1024*1024*1024*1024 Bytes ou 1024 Gbytes Estrutura Geral de um Sistema Informático 13 ©SRCC
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Sistemas de Exploração Sendo a relação entre medidas a seguinte: 3.2 Burótica Com a crescente necessidade de optimização do tratamento da informação nos escritórios, também a estes chegou a informática. Assim, a utilização dos sistemas informáticos no tratamento, armazenamento e transmissão dos dados dentro de um escritório chamamos Burótica, ou escritório electrónico. Deriva da seguinte palavra francesa: Designa a aplicação de meios informáticos no tratamento e circulação da informação num escritório. Também conhecido por Escritório Electrónico. Escritório Trata-se de conceber, adaptar e utilizar meios informáticos, devidamente articulados, em escritórios de instituições (empresas, departamentos da Administração Pública, etc.). Estas instituições necessitam de montar redes de computadores, instalar e articular devidamente o software necessário para manipulação da informação em questão, utilizar modems, faxes ou modem-faxes para trocar informação com o exterior, etc. 3.3 Telemática Deriva da conjunção de duas palavras: Estrutura Geral de um Sistema Informático 14 ©SRCC
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Sistemas de Exploração A Telemática conjuga os meios informáticos (computadores, modems, etc.) com meios de comunicação à distância ou telecomunicações (linhas telefónicas, satélites, etc.) A forma mais simples de efectuar uma comunicação telemática é utilizar um modem, ligando um computador pessoal à rede telefónica; assim, pode-se entrar em contacto com outro computador igual ao nosso ou com um sistema informático diferente. Para que seja possível colocar dois sistemas informáticos a comunicar à distância, necessitamos de uma linha telefónica e de dois modems, um em cada lado da linha. O modem é o dispositivo de hardware que é colocado entre o computador e a linha telefónica. Este dispositivo tem como função transformar os sinais digitais do computador em sinais analógicos possíveis de transmitir pela linha telefónica e vice-versa. O browser é o programa (software) que permite aceder à informação disponível na web. Actualmente, existem redes de computadores que nos permitem entrar em contacto com vastas áreas geográficas onde existem sistemas apropriados para tal. O caso mais conhecido é o da Internet, uma rede de âmbito mundial. 3.3.1 Serviços Disponíveis A grande variedade de serviços disponibilizados faz com que a Internet seja um meio versátil de divulgação e acesso a todo o tipo de informação e um óptimo exemplo da aplicação das TIC à área da Comunicação. Nos últimos tempos, graças principalmente ao desenvolvimento das Redes Digitais com Integração de Serviços (RDIS) e às chamadas ‘Auto-estradas electrónicas’, encontram-se em grande expansão outros tipos de serviços telemáticos, tais como: – www (world wide web), – e-mail (correio electrónico) e v-mail (video mail), – listas de correio (mailing lists), – ftp (file transfer protocol, transferência de ficheiros), – news (fóruns telemáticos de discussão), – teletexto, videotexto, televisão digital, telefone 3G (3.º Geração), – video-conferência, Estrutura Geral de um Sistema Informático 15 ©SRCC
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Sistemas de Exploração – GPS (Global Positioning System), – etc. 3.4 Controlo e Automação As Tecnologias de Controlo (mecânica, indústria) estão directamente relacionadas com as Tecnologias de Informação, visto que cada vez mais se utilizam os sistemas informáticos para o controlo de mecanismos e processos industriais, tais como: – Controlo de Sistemas, – Controlo de Processos Químicos, – Autómatos Programáveis, – Domótica, – Robótica, – Instrumentação Industrial, – Instrumentação Analítica, – Instrumentação de Teste e Medida, – Instrumentação em Rede, – Sistemas de Treino (simuladores), – Processamento de Sinais e – Processamento de Imagem. Automatização dos processos industriais e/ou mecânicos. Estrutura Geral de um Sistema Informático 16 ©SRCC
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Sistemas de Exploração 3.4.1 Tecnologias mais Conhecidas Isto permite: MELHORAR a PRODUTIVIDADE e a QUALIDADE do PRODUTO final. Dos anteriormente mencionados, os mais conhecidos são os seguintes: Normalmente, os softwares utilizados são bastantes exigentes, quer em termos de espaço em disco, quer em termos de memória disponível para serem executados. Daí que os computadores utilizados para este tipo de trabalhos tenham características especiais. 3.4.1.1 SISTEMA DE AQUISIÇÃO E TRATAMENTO DE DADOS (SATD’S) Sistemas constituídos por sensores e outros dispositivos electrónicos que captam dados do mundo exterior e canalizam-nos para computadores, onde determinados programas fazem o tratamento desses dados. Exemplos: Via Verde, Sistemas de Alarme ligados a centrais de segurança 3.4.1.2 CONTROLO DE PROCESSOS POR COMPUTADOR (CPC) Sistemas também baseados em sensores, mas em que intervêm outros dispositivos capazes de controlar processos de produção industrial (p.e. um dispositivo típico usado nesta área é o PLC – Programme Logic Controler – Controlador de Programação Lógica). Exemplos: Engarrafamento ou Embalagem de Vinho 3.4.1.3 COMPUTER ASSISTED DESIGN (CAD) Projecto ou desenho realizado com a utilização de computadores e softwares específicos. Estrutura Geral de um Sistema Informático 17 ©SRCC
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Sistemas de Exploração Exemplos: arquitectura, cozinhas Míele 3.4.1.4 COMPUTER AIDED MANUFACTURING (CAM) Sistemas de fabrico (normalmente de peças) controlados por computador (por vezes fala-se de CAD/CAM, referindo-se a sistemas de conjugação de desenho e fabrico baseados em computador). Fabrico personalizado. Exemplo: um móvel feito à medida de acordo com os desenhos do CAD. 3.4.1.5 COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING (CIM) Nível mais avançado de fabrico baseado em computadores com total integração dos processos de produção, graças aos sistemas informáticos. Fabrico em série. Exemplo: linha de montagem de um automóvel 3.4.1.6 ROBÓTICA Área que estuda o desenvolvimento de sistemas electromecânicos (robôs) nos quais intervêm meios e processos informáticos. Revelou-se muito importante sempre que surge a necessidade de: – Realizar tarefas com o máximo de eficiência e precisão – Aceder a lugares onde a presença humana se torna difícil, arriscada e até mesmo impossível. Por exemplo: ida a Marte. Exemplo: linha de montagem de um automóvel 3.4.1.6.1 Tipo de Robôs Diferenciam-se pelas suas aplicações e formas de trabalhar: – Inteligentes o Manipulados por sistemas multifuncionais e controlados por computador. o Capazes de interagir com o ambiente através de sensores e de tomar decisões em tempo real. – Controlo por Computador o Semelhantes aos inteligentes mas não têm a capacidade de interagir com o ambiente. Actualmente, intensificam-se esforços no sentido de desenvolver o robô inteligente. 3.4.2 Consequências da Utilização de Tecnologias de Controlo Estrutura Geral de um Sistema Informático 18 ©SRCC
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Sistemas de Exploração Utilização de Sistemas Informáticos no controlo de processos industriais. Maior dependência das tecnologias Estrutura Geral de um Sistema Informático 19 ©SRCC
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Sistemas de Exploração 4 Estrutura Básica de um Computador 4.1 Definição de Computador É um conjunto de objectos físicos (dispositivos mecânicos, electromecânicos e electrónicos) ligados entre si que permitem o processamento (tratamento automático) da informação, isto é, capaz de aceitar dados e instruções, executar essas instruções para processar os dados e apresentar os resultados. PC (computador pessoal) 4.2 Hardware versus Software Qualquer sistema informático resulta, obrigatoriamente, da interacção entre 2 – Hard componentes fundamentais – Hardware e Software. ware Refere-se aos dispositivos físicos (electrónicos, mecânicos e electromecânicos) que constituem um sistema informático (computadores e outros dispositivos relacionados). Mas o Hardware ou dispositivos físicos de um sistema informático por si só são – Softw incapazes de comunicar, pelo que se torna necessária a intervenção de uma are componente lógica – o Software. Programas de computador, ou seja, conjuntos de instruções, escritos em diversas linguagens de programação, que determinam a actividade e o comportamento de um sistema informático desde os dados a serem processados até ao funcionamento de um periférico. Permitem colocar todos os componentes do hardware em funcionamento com um objectivo previamente definido, sob uma intervenção mais ou menos activa (ou interactiva) do utilizador. 4.2.1 Funções Principais do Hardware O hardware é responsável pelas 4 funções principais do computador: o Entrada de Dados (input): o Comunicação (aceitação) dos dados e dos programas a serem processados. o Responsabilidade: dispositivos de entrada. o Processamento: o Manipulação dos dados para obter informação. o Responsabilidade: processador (CPU). Estrutura Geral de um Sistema Informático 20 ©SRCC
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Sistemas de Exploração o Armazenamento: o Armazenamento de informação para posterior reutilização e transporte. o Responsabilidade: memórias e dispositivos de armazenamento. o Saída de Dados (output): o Visualização e obtenção da informação produzida. o Responsabilidade: dispositivos de saída. 4.2.2 Exemplos de Hardware e Software Hardware Software Teclado MS-DOS Rato Windows NT Placa-Mãe MS-Word Placa de Vídeo Corel Draw Monitor Turbo C++ 4.2.3 Tipos de Software O software subdivide-se em 2 categorias fundamentais: Software de Sistema e 4.2.3.1 S Software de Aplicação O F TWARE DE SISTEMA Consiste numa 1ª camada de software ou conjunto de instruções que transformam o hardware ou a máquina num sistema funcional, ou seja, com o qual o utilizador pode efectuar determinadas tarefas ou fazer funcionar os seus programas. Conjunto de programas fundamentais para o funcionamento do computador. Essencialmente é o sistema operativo. 4.2.3.1.1 O que é um Sistema Operativo? Desempenha a função fundamental de servir de intermediário (ou interface) entre o hardware e o utilizador e os seus programas de aplicação. Permite a comunicação entre os diversos componentes físicos do computador. Estrutura Geral de um Sistema Informático 21 ©SRCC
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Sistemas de Exploração 4.2.3.1.2 Exemplos Sistemas Operativos e Interfaces Gráficos: o MS-Dos, o Unix, o Linux, o MS-Windows 4.2.3.2 SOFTWARE DE APLICAÇÃO Engloba todo o tipo de programas de computador com que o utilizador pode realizar determinadas tarefas específicas ou genéricas, como: processar documentos, efectuar cálculos, criar ou consultar bases de dados, elaborar e manipular desenhos ou imagens, etc. Estes programas, por vezes, são designados apenas por aplicações. 4.2.3.2.1 Exemplos Consoante o objectivo a atingir, podemos utilizar diferentes Aplicações Informáticas: Processamento de texto - MS-Word, MS-Outlook (email) Folhas de cálculo - MS-Excel, FrontPage (páginas Internet) Criar e gerir apresentações - MS-PowerPoint, Calculadora (fazer cálculos) Criar e gerir bases de dados - MS-Access, Paint (fazer desenhos) Tratamento de imagem – CAD Estrutura Geral de um Sistema Informático 22 ©SRCC
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Sistemas de Exploração 4.3 Constituição de um Computador Placas de Memória RAM 4.3.1 Dispositivos de Entrada e de Saída A entrada e saída de informação efectuam-se através de dispositivos específicos, externos ou periféricos ao sistema. Existem vários dispositivos que veiculam a comunicação entre o computador e o utilizador. Estes dispositivos podem ser agrupados em três grandes grupos: - Dispositivo de Entrada o Sistema que permite introduzir dados do exterior num sistema informático. - Dispositivo de Saída o Sistema que permite ao computador disponibilizar informação para o exterior, para que a possamos utilizar. - Dispositivo Misto o Dispositivo que é simultaneamente um sistema de entrada e saída de informação no/do computador. Estrutura Geral de um Sistema Informático 23 ©SRCC
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Sistemas de Exploração 4.3.1.1 DISPOSITIVOS DE ENTRADA Convertem a informação introduzida pelo utilizador em sequências próprias de bits, capazes de serem interpretadas pelo processador. Exemplos: o Teclado o Rato o Scanner o Canetas ópticas o Leitor de códigos de barras o Câmaras digitais (fotográficas e de filmar) o Joystick 4.3.1.1.1 Teclado É um periférico de entrada INDISPENSÁVEL num computador, pois é principalmente através dele que os utilizadores podem introduzir informação (dados) no sistema. 4.3.1.1.1.1 Secções O teclado encontra-se dividido em algumas secções: o Secção Principal: Constituída pelas teclas de letras e números, sinais de pontuação, barra de espaços, etc. o Secção de teclas de função: Podem ser utilizadas para funções específicas, dependendo do sistema operativo utilizado e/ou dos ambientes de trabalho dos programas. As teclas F1, F2, etc. o Secção de teclado numérico: Estrutura Geral de um Sistema Informático 24 ©SRCC
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Sistemas de Exploração Teclas que facilitam a introdução de dados numéricos. o Secção de teclas de navegação: Setas; teclas Home, End, Page Up, Page Down, etc. 4.3.1.1.1.2 Teclas com Funções Especiais Existem ainda algumas teclas com funções especiais, nomeadamente: o Caps Lock – escrever sempre em maísculas ou em mínusculas o Shift – actua em conjunto com outra tecla. Para tal prime-se a tecla shift e, sem largar, prime-se a outra tecla. Se utilizada com uma tecla que tenha uma letra, desempenha uma função semelhante à da tecla Caps Lock, escrevendo em maísculas ou mínusculas. Se utilizada com uma tecla que tenha um símbolo na parte superior, é assumido o símbolo da respectiva tecla. o Ctrl – tem uma função diferente quando accionamos juntamente com outra tecla e depende do programa que se está a utilizar. É muitas vezes utilizado para accionar atalhos de comandos dos programas. o Alt – utilizada em combinação com outras teclas, permite, p.e., aceder a menus de certos programas. o Backspace – para apagar caracteres da direita para a esquerda. o Enter – utilizada para confirmar uma instrução ou ordem ou, p.e., para seleccionar opções de um menu. Quando utilizada num processador de texto, representa muitas vezes a mudança de linha num texto. o Tab – em ambiente Windows permite a movimentação entre opções de janela. No entanto, a sua função pode variar conforme o programa que se está a utilizar. o Esc – normalmente é utilizada para cancelar uma ordem dada. o Alt Gr – permite aceder aos terceiros caracteres das teclas (identificados no canto inferior direito). 4.3.1.1.1.3 Tipos de Teclado Existem os dois tipos de teclados: o Regular/Normal – o já demonstrado. o Ergonómico – actualmente é o mais indicado para trabalhar, pois não são tão cansativos e previnem lesões por esforços repetitivos (doença conhecida por LER). No entanto, é mais caro que o Regular e difícil de encontrar no mercado. 4.3.1.1.2 Rato Em ambientes gráficos, como o Windows, o rato é um dispositivo fundamental pois permite: o Controlar o cursor no ecrã, Estrutura Geral de um Sistema Informático 25 ©SRCC
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Sistemas de Exploração o Marcar pontos (pointing device) ou o Executar comandos. Normalmente tem dois botões. Contudo, os mais recentes têm também um botão de rodar, que se destina a movimentar mais facilmente janelas ou páginas de texto com barras de rolamento (scrolling). Nos portáteis existem dispositivos de apontar com funções idênticas às de um rato mas com um formato bastante diferente, incorporado no próprio portátil e que pode assumir a forma de touch point, track ball ou touch pad. 4.3.1.1.3 Scanner Também chamado de digitalizador. Faz a leitura óptica de um documento, tal como uma fotocopiadora mas com ajuda de um software, criando uma imagem digital – ‘mapa de pontos de cor’ (ou de graus/tons de cinzento) – correspondente à imagem observada. Esta leitura é visualizada no monitor, podendo ser ou não gravada num ficheiro. 4.3.1.1.3.1 Tipos de Scanner Os scanners mais comuns são: o De mão – que devem ser deslocados manualmente pelo utilizador ao longo da imagem que pretende digitalizar; o De mesa – onde a página a ser digitalizada é colocada sobre uma superfície transparente e a leitura ou varrimento (scan) da imagem é feita pelo próprio scanner. 4.3.1.1.4 Leitor de Código de Barras Tem um funcionamento semelhante ao do scanner. Usado, geralmente, em pontos de venda, a sua utilização é muito simples e substitui, em muitas situações, o próprio teclado. Pode ter vários formatos: o Caneta o Pistola o Ecrã – o mais sofisticado pois lê códigos em diversas posições devido ao uso de espelhos e vários feixes emissores. 4.3.1.1.5 Joystick Tem um funcionamento semelhante ao de um rato. Serve essencialmente como um dispositivo de indicação. Estrutura Geral de um Sistema Informático 26 ©SRCC
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Sistemas de Exploração Existem vários modelos onde são incorporados diversos botões, de uso simples e intuitivo. Geralmente são utilizados em softwares de diversão (jogos). 4.3.1.1.5.1 Joystick como dispositivo misto O Joystick poderá ser considerado um dispositivo misto quando, além da introdução de informação no computador, este tem feedback (recebe informação do computador), quando o utilizador sente resposta do computador no joystick como por exemplo vibrações. Alguns desses joysticks são representados por comandos, volante e pedais, etc. 4.3.1.1.6 Câmara Fotográfica Digital Permite a captura digital de imagens. Possui as características de uma máquina fotográfica normal mas também incorporam hardware que lhes permite digitalizar as imagens capturadas, armazenando-as em dispositivos amovíveis (p.e. Cartões de memória). Posteriormente, as imagens podem ser transferidas para o computador através desses dispositivos amovíveis. Não é considerado também um dispositivo de saída visto que as câmaras fotográficas digitais não reconhecem os ficheiros de imagem que saem do computador. 4.3.1.1.6.1 Cartões de Memória como dispositivos mistos No entanto, os cartões de memória alimentados por este tipo de câmaras são considerados dispositivos mistos pois conseguem armazenar os ficheiros digitais gravados pela câmara fotográfica digital e ficheiros de imagem retirados do computador. 4.3.1.2 DISPOSITIVOS DE SAÍDA É através destes dispositivos/periféricos que os dados processados são transmitidos para o exterior. Exemplos: o Monitor o Impressora o Plotters o Colunas de Som o Projector de Imagem/Vídeo 4.3.1.2.1 Monitor Ecrã, é o principal meio de comunicação entre o computador e o utilizador. Transmite visualmente a informação do computador. 4.3.1.2.1.1 Interior de um Monitor Estrutura Geral de um Sistema Informático 27 ©SRCC
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Sistemas de Exploração Interior de um Computador e esquema dos seus principais componentes: 4.3.1.2.1.2 Dimensão do Ecrã A dimensão do ecrã do monitor é definida pela diagonal da tela (do canto superior esquerdo ao contado inferior direito do ecrã), representada em polegadas (14”, 15”. 17”, 19”, 21”). 4.3.1.2.1.3 Placa Gráfica/Vídeo Ligada à motherboard existe uma placa, chamada placa gráfica/vídeo: - Traduz a informação vinda do CPU ou da RAM e envia-a, de forma perceptível, para o monitor (É o dispositivo que permite visualizar as imagens no monitor, convertendo os sinais digitais em sinais analógicos interpretados pelo monitor através do chip DAC – Digital to Analog Converter). - Resolução gráfica da imagem que sai do monitor é definida: • Pelo n.º de pontos (píxeis) no ecrã – A unidade mais pequena que pode ser criada e visualizada num monitor dá-se o nome de pixel e é esta a unidade utilizada para definir a resolução. “Tamanho dos pontos (Dot Pitch) Se examinarmos com uma lupa o ecrã vemos que a imagem é formada por pontos verdes, azuis e vermelhos. Cada conjunto de três pontos é chamado píxel. A distância medida na diagonal entre dois pontos da mesma cor é designada por dot pitch. O mais comum é encontrarmos monitores com dot pitch de 0,29mm.”1 1 In http://hugojcb.no.sapo.pt/conteudos/monitor.pdf, página 2 Estrutura Geral de um Sistema Informático 28 ©SRCC
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Sistemas de Exploração – Actualmente todos os monitores suportam uma resolução de 1024x768, o que significa suportar 1024 píxeis na horizontal e 768 na vertical. 1024 píxeis Pixel 768 píxeis – Se o ecrã tiver uma resolução gráfica de 800x600 pixéis não deverá ter uma placa gráfica superior, por exemplo, com uma resolução gráfica mínima de 1024x768. • Pela velocidade de reposição da imagem (frequência de varrimento medida em MHz - Megahertz) . “Taxa de actualização (Refresh Rate) A taxa máxima de actualização da imagem é a frequência da actualização da imagem. A imagem no monitor não é toda formada em simultâneo, mas por um varrimento na superfície do ecrã, linha a linha. A velocidade de varrimento é medida em hertz (Hz) ou em número de vezes que é realizado o varrimento ou o refrescamento da imagem por segundo. Actualmente, a maioria dos monitores têm taxas na ordem dos 60 Hz a 85 Hz. Quanto maior a velocidade de refrescamento, maior a estabilidade da imagem. A frequência de refrescamento desejável para se obter uma boa imagem deve ser de pelo menos 75 Hz. Se aumentarmos a resolução do monitor, poderá acontecer que o monitor ou a placa gráfica não consigam manter o refrescamento, isto é, a variação do refrescamento altera os limites da resolução e vice-versa. Para se conseguir tirar partido de todas as características de um bom monitor temos que ter uma placa gráfica de igual qualidade.” 2 Resolução gráfica da imagem tem evoluído bastante pelo que temos monitores: – MDA (Monochrome Display Adapter) – Não dispõe de recursos gráficos e funciona apenas com uma cor (Sistema monocromático) que suporta 25 linhas e 80 colunas num total de 2000 caracteres por ecrã. 2 In http://hugojcb.no.sapo.pt/conteudos/monitor.pdf, página 2,3 Estrutura Geral de um Sistema Informático 29 ©SRCC
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Sistemas de Exploração – CGA (Color Graphics Adapter) – a mais antiga para monitores policromáticos. Suporta gráficos e tem uma resolução de 320 colunas e 200 linhas. O número de cores é de 16, mas só suporta 4 cores em simultâneo. – EGA (Enhanced Graphics Adapter) - Suporta a exibição de gráficos com resolução até 640x350, com a exibição de 16 cores diferentes em simultâneo, que poderiam ser seleccionadas num conjunto de 64 cores diferentes. – VGA (Video Graphics Array) – memória de 256 KBytes, permite uma resolução de 640x480 pixéis e 16 cores ou 320x200 pixéis e 256 cores. – SVGA (Super VGA) – permite resoluções acima dos 800*600 pixéis, sendo o normal com memória de 32 Mbytes para placas 3D e 60 MHz de velocidade. Este tipo de monitor pode ultrapassar bastante a resolução de 1024x768 pixéis. Este é a resolução mais actual. 4.3.1.2.1.4 Tipos de Monitores Podem ser definidos pela sua cor: o Monocromáticos – só com uma cor (branco, verde, âmbar, etc.) sobre um fundo preto (os chamados preto e branco) o Policromáticos – com várias cores Mas, essencialmente, existem dois tipos de monitores, definidos pelo tipo de ecrã que apresentam: o CRT – Monitores de Raios Catódicos - Do mesmo género dos aparelhos de televisão o Ecrã Plano – os vulgares TFT ou LCD (Monitores de Cristais Líquidos) - Mais caro que um CRT - São menos cansativos para a vista que um CRT - Ocupam menos espaço que um CRT pois é relativamente fino. Podemos agrupar os monitores da seguinte forma: Estrutura Geral de um Sistema Informático 30 ©SRCC
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Sistemas de Exploração 3 4.3.1.2.1.4.1 Monitor CRT vs LCD “Existem maus monitores LCD e bons CRT, pelo que é importante consultar as especificações na base de dados Energy Star. No entanto, os monitores LCD (ecrã de cristais líquidos) consomem, em média, 50% a 70% menos energia do que os monitores convencionais CRT (tubo de raios catódicos). Um recente estudo LBNL sobre uma amostra de novos monitores e computadores pessoais revela que os monitores LCD de 15'' consomem 30% da energia dos monitores CRT de 15'' e que os LCD de 17'' consomem aproximadamente 50% dos CRT de 17''. A vantagem tende a reduzir-se com o aumento das dimensões dos ecrãs LCD. Dimensão do ecrã E tenha em atenção que as dimensões de um monitor nem sempre são o que parecem. Um ecrã LCD de dimensão nominal 16'' tem aproximadamente a mesma superfície útil de um CRT de dimensão nominal 17''. Se compararmos os CRT e os LCD em modo de desligado (quando o interruptor apenas desliga o aparelho da fonte de alimentação), verificamos que o consumo de energia é semelhante: cerca de 2 W (máximo de 15 kWh/ano; ver também fontes de alimentação). No entanto, muitos CRT têm a vantagem de possuir um interruptor que desliga a fonte de alimentação da rede, enquanto na maioria dos LCD a fonte de alimentação é externa. No modo de latência, o estudo LBNL constatou que o consumo de energia é idêntico - cerca de 2 W - no LCD e no CRT. Em suma, com uma média de 8 horas de trabalho por dia, a poupança de energia obtida ao escolher um monitor LCD em vez de um CRT de igual dimensão deverá ser superior a 100 kWh/ano. A poupança Dependendo da sua tarifa local de electricidade, isto pode representar uma poupança de até 20 euros/ano em energia e de até 100 euros durante toda a vida útil do produto. Se a esta juntarmos outras vantagens - economia de espaço, maior estabilidade de imagem e, eventualmente, economia no ar condicionado - o 3 In http://hugojcb.no.sapo.pt/conteudos/monitor.pdf, página 3 Estrutura Geral de um Sistema Informático 31 ©SRCC
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Sistemas de Exploração monitor LCD pode ser, portanto, não só a opção mais ecológica mas também a mais económica, em termos de utilização a longo prazo, para trabalhadores de escritório e consumidores domésticos de energia. Especialmente agora, após a eliminação de alguns dos pontos fracos da tecnologia LCD, dificilmente haverá algum aspecto em que esta fique a perder: a última geração de monitores LCD pode agora igualar e muitas vezes superar as especificações do CRT em termos de luminosidade, brilho, etc.” 4 4.3.1.2.2 Impressora Indispensável sempre que se quiser passar para o papel a informação do computador. Existem 3 tipos de impressoras: - Matriciais (ou Agulhas) - Jacto de Tinta - Laser 4.3.1.2.2.1 Impressora Matricial (ou de Agulhas) Funcionam através de uma cabeça que contém um conjunto de agulhas (9 ou 24, conforme a qualidade da impressora) – são essas agulhas que imprimem pontos contra o papel, através de uma fita impregnada de tinta. Cada letra é impressa com 24 ou 9 pontinhos (matriz de pontos). Estas impressoras são lentas e muito ruidosas, tendo caído em desuso. A sua principal vantagem é a de conseguirem os mais baixos custos por folha impressa, graças ao preço baixo das fitas e à possibilidade de poderem imprimir muitas folhas com a mesma fita. 4.3.1.2.2.2 Impressora Jacto de Tinta Funciona com base num dispositivo que projecta jactos de tinta contra a folha de papel, através de uma cabeça com um circuito electrónico específico. 4 In “http://eu-energystar.org/pt/pt_023c.shtml” Estrutura Geral de um Sistema Informático 32 ©SRCC
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Sistemas de Exploração Cada letra é impressa com um pequeno jacto de tinta que pode ser mais ou menos forte mediante a resolução que se peça na impressão. Podem ser monocromáticas (só funciona com um tinteiro a preto) ou a cores (funciona com um tinteiro a preto e mais um com 3 cores). Quando uma das 3 cores do tinteiro a cores termina, a impressora deixa de imprimir determinadas tonalidades/cores, pelo que terá de se comprar um tinteiro novo, desperdiçando as 2 cores que sobram no tinteiro a cores desta impressora. A qualidade de impressão é muito boa (melhor que a da impressora matricial e inferior à do laser) e o ruído é bastante baixo. É mais barata que a impressora a laser quando falamos na impressão em série a preto. Quando pretendemos imprimir a cores, e frequentemente, um elevado n.º de folhas a cores deveremos investir numa impressora a laser. 4.3.1.2.2.3 Impressora a Laser Cada letra é impressa com um raio de laser de fraca potência que incide sobre a folha de papel e à sua passagem borrifa tinta em forma de pó. Estas impressoras funcionam com um tinteiro preto mais 3 tinteiros (1 Azul, 1 Amarelo e 1 Vermelho). Quando uma das cores termina basta comprar o tinteiro correspondente a essa cor, não havendo desperdício! Esta é uma das razões apontadas para se escolher uma impressora a laser em vez da jacto de tinta quando se pretende imprimir a cores e frequentemente um elevado n.º de folhas. Estrutura Geral de um Sistema Informático 33 ©SRCC
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Sistemas de Exploração A qualidade de impressão é óptima e o ruído é praticamente nulo. Embora possuam uma boa relação qualidade/preço e sejam muito rápidas, continuam a não ser acessíveis ao utilizador comum. São mais dispendiosas, quer no seu preço quer na manutenção e nos consumíveis que utilizam. Existem impressoras a laser a cores mas as monocromáticas são bastante mais acessíveis a nível monetário. 4.3.1.2.3 Plotter (Traçador Gráfico) Semelhante à impressora mas que se destina a imprimir desenhos de grandes dimensões, com elevada precisão e rigor. P.e. plantas arquitéctonicas, mapas cartográficos, etc. Existem 2 formatos: - Prancha rectangular – sobre a qual se desloca um braço mecânico com uma caneta na ponta, que efectua sobre o papel o traçado determinado pelo computador; - Suporte Vertical – no topo do qual desliza a folha de papel, sobre a qual se desloca, em sentido contrário a caneta que regista o traçado. 4.3.1.2.4 Colunas de Som É um periférico de saída do PC que nos permite ouvir o som que sai do PC. Em vez de colunas podemos ter o PC-Speaker que é um pequeno altifalante instalado na Mini-Tower do PC que tem uma fraca capacidade sonora. 4.3.1.2.4.1 Placa de Som A placa de som é uma componente que transforma a informação contida nos ficheiros digitais de música em som que é transmitido pelas colunas. É normalmente instalada na porta de expansão do PC designada por MIDI – Musical Instrument Digital Interface. 4.3.1.2.5 Projector de Imagem/Vídeo Um projector de imagem é um dispositivo que se liga ao computador através do mesmo conector do monitor, permitindo assim projectar o conteúdo do ecrã para uma tela proporcionando uma imagem de grandes dimensões. Estrutura Geral de um Sistema Informático 34 ©SRCC
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Aplicações Informáticas e
Sistemas de Exploração Serve para fazer a apresentação de um tema numa conferência ou numa aula, a exposição de um produto comercial, um projecto ou um protótipo, etc. 4.3.1.3 DISPOSITIVOS MISTOS Os dispositivos mistos, de entrada e saída (input/output), são aqueles que tanto permitem efectuar a entrada como, também, a saída de dados. São dispositivos capazes de canalizar informação do exterior para o interior do computador e vice-versa. Exemplos: Drives Modems Monitores Tácteis (Touch Screen) Placas de Rede 4.3.1.3.1 Modems Permite ligar um computador a outros através de um meio de comunicação não digital, como, p.e., a linha telefónica. 4.3.1.3.1.1 Funções do modem No emissor, a função é modelar, ou seja, é a de converter os sinais do computador (sinais digitais) em sinais que possam ser transmitidos pela linha telefónica normal (sinais analógicos). No receptor, a função é desmodelar, ou seja, é a de converter os sinais recebidos através de uma linha telefónica (sinais analógicos) em sinais que o computador reconheça (sinais digitais). 4.3.1.3.1.2 Tipos de modem Existem 2 tipos de modem: - Internos – sob a forma de placas que são encaixadas na motherboard; - Externos – como apresentado na figura que se segue. 4.3.1.3.2 Drives São os dispositivos responsáveis pela comunicação entre a CPU ou a RAM e os suportes de armazenamento externo (drives de disquetes, discos rígidos, portas USB, pens, gravadores CD/DVD, etc.). São consideradas periféricos porque são externas ao processador. 4.3.1.3.2.1 Drives de CD/DVD que são dispositivos apenas de entrada Estrutura Geral de um Sistema Informático 35 ©SRCC
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Sistemas de Exploração Quando estamos perante um leitor de CD/DVD que não permite gravar os respectivos CDs ou DVDs, em que apenas é permitido a leitura da informação que neles está armazenada, então estes leitores são apenas dispositivos de entrada. 4.3.1.3.3 Monitor Táctil (Touch Screen) Idêntico ao monitor que normalmente se utiliza, mas permite também a introdução de dados através de toques na área do ecrã. 4.3.1.3.4 Placa de Rede Permite ligar vários computadores em rede. Esta funcionalidade possibilita a partilha de recursos bem como a troca de informação entre os vários computadores que se encontram ligados entre si. 4.4 A Caixa “Chassis” do Hardware Uma caixa que acondiciona os principais componentes de Hardware de um sistema informático (Unidade de Comunicação, Tratamento e Armazenamento de Informação, é um conjunto de periféricos de saída e entrada do PC, assim como de outro tipo de objectos físicos). Ao ser rígida evita a torção das placas de circuito e o chocalhar solto das peças mecânicas. É constituída pelos seguintes dispositivos básicos: Processador; Placas Gráfica, de Som; Disco Rígido; Drives de Disquetes, CD-ROM, DVD; Motherboard; Placas de Memória RAM. Pode ser vertical (a mais comum e que usualmente é identificada por Torre) ou horizontal (frequentemente chamada de desktop). Caixa tipo “A caixa serve como um chassis que suporta todas as peças, tendo o seu design vindo a Torre normalizar-se. A única vantagem da normalização é a possibilidade de troca de peças ao escolher-se uma caixa do tipo-A7 (6 por 21 por 16,5 polegadas), obtém-se a maior escolha possível de Caixa tipo A7 ou fontes de alimentação e placas de sistema. As caixas mini-AT (6 por 19 por mini-AT 16,5 polegadas) mantêm a altura do AT para acomodar placas de expansão mais altas. Ambas as caixas podem acomodar 2 dispositivos de armazenamento lado a lado. Alguns dos grandes fabricantes de PC desenvolveram as suas próprias caixas estilizadas de menores dimensões – small fooprint cases (caixas de PC de pequenas dimensões) – que medem 6 por 16 por 16 polegadas ou menos; os sistemas de linha estreita (ou de baixo perfil) têm as mesmas dimensões reduzidas mas apenas 4 polegadas de altura. Esta linha estreita impõe a colocação na caixa de placas adaptadoras com a posição horizontal, com uma barra em forma de “T” ligada à placa de sistema. Ambos os tipos de sistemas poderão ter lugar para 3 dispositivos de armazenamento. As caixas do tipo torre (24 por 6 por 17 polegadas) (…) são essenciais para os que procuram um servidor de ficheiros. Muitas torres existentes no mercado utilizam fontes de alimentação e outros componentes normalizados, e podem frequentemente levar entre 8 a 10 dispositivos de armazenamento de meia altura e de 5,25 polegadas.”5 5 In “Hardware – PCs e Periféricos (Curso Completo)” de José Gouveia e Alberto Magalhães, FCA Editores, pág. 29-30 Estrutura Geral de um Sistema Informático 36 ©SRCC
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Sistemas de Exploração “Ao optar-se estritamente por uma caixa do tipo AT, proporciona-se o acesso a peças de substituição de baixo custo (incluindo fontes de alimentação e placas de sistema. ”6 Dimensões não normalizadas das caixas de pequenas dimensões e de linha estreita Vantagens: disponibilidade de dispositivos que poupam espaço. Desvantagens: complicação do processo de pesquisa e aquisição de fontes de alimentação normalizadas. Caixas do tipo Torre Vantagens: podem aumentar as opções de expansão, proporcionando mais espaço para a inclusão de ranhuras. Desvantagens: ocupam fisicamente mais espaço. Caixas feitas à medida “Os projectos exclusivos, por vezes, constituem escolhas atraentes porque proporcionam mais opções de instalação para diversos tipos de unidades ou um conjunto mais harmonioso e conveniente.”7 4.4.1 O Standard ATX O ATX é definido para abranger 4 áreas principais de aperfeiçoamento: facilidade de utilização, melhor suporte para I/O actuais e futuros, melhor suporte para processadores actuais e futuros e uma redução no preço total do sistema. Aqui o processador é colocado distanciado dos slots de expansão, permitindo que possam ser colocadas, em todos os slots, placas mais compridas (full lenght) e placas que incluam características multimédia. Também poderá albergar um maior n.º de dispositivos de I/O e posicionar melhor os conectores de disquetes e discos duros, permitindo a utilização de cabos mais curtos. Estes aspectos geram uma redução de custos significativa em cabos e placas. “Usando uma fonte de alimentação que foi especialmente optimizada para o ATX, é possível reduzir os custos de refrigeração e baixar o nível de ruído. Uma fonte de alimentação ATX tem uma ventoinha, montada lateralmente, o que permite o arrefecimento directo do processador e placas de expansão, tornando desnecessária a utilização de uma ventoinha secundária.”8 4.4.1.1CIRCULAÇÃO DE 4.4.1.1CIRCULAÇÃO AR NUMA CAIXA ATX A fonte de alimentação puxa o ar através das aberturas traseiras da caixa e empurra-o para o processador, o qual está colocado perto da 6 In “Hardware – PCs e Periféricos (Curso Completo)” de José Gouveia e Alberto Magalhães, FCA Editores, pág. 30 7 In “Hardware – PCs e Periféricos (Curso Completo)” de José Gouveia e Alberto Magalhães, FCA Editores, pág. 30 8 In “Hardware – PCs e Periféricos (Curso Completo)” de José Gouveia e Alberto Magalhães, FCA Editores, pág. 31 Estrutura Geral de um Sistema Informático 37 ©SRCC
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Sistemas de Exploração ventoinha. Seguidamente, o ar é empurrado para fora através das aberturas situadas à frente e aos lados da caixa. A combinação do dissipador com a ventoinha fornecidos com o CPU e a circulação consistente do ar das fontes ATX são uma óptima solução para a dissipação térmica. 4.4.2 Fontes de Alimentação “As fontes de alimentação convertem a corrente eléctrica alterna da rede de distribuição (AC) em corrente contínua utilizável pelos circuitos lógicos dos nossos PC. As fontes de alimentação estão normalizadas em 2 tamanhos físicos: 1 que se adequa ao chassis AT normal e outro que cabe numa caixa mini-AT. Algumas caixas, principalmente torres e computadores de pequenas dimensões usam fontes de alimentação com uma potência especialmente adequada. A desvantagem destas fontes é o preço da sua manutenção. A quantidade de potência que poderá necessitar depende de até que ponto se pretende expandir um sistema e/ou do próprio sistema já existente. (…) Por exemplo, um Pentium III não puxa mais do que 30W; a maior parte das placas de expansão normais e os modernos discos rígidos consomem menos de 10W. A não ser que se planeie adicionar vários dispositivos de armazenamento de grande capacidade, as fontes de alimentação de 200W ou 250 W incorporadas na maior parte dos PC e nas caixas comercializadas separadamente são bastante generosas, embora possam ir até 500W. A maior parte das fontes de alimentação inclui uma ventoinha que arrefece não apenas os dissipadores de calor existentes no interior da fonte de alimentação, como também activa a circulação do ar que baixa a temperatura interior do seu PC. Uma ventoinha de alto débito movimentará uma quantidade maior de ar e proporcionará um maior arrefecimento potencial. A ventoinha da fonte de alimentação, a parte mais barulhenta do PC, torna algumas destas máquinas tão ruidosas como aspiradores mal afinados. (…) A maior parte das fontes de alimentação utlizam um interruptor deslizante que acomoda tanto os 220/230 V usados ao longo da Europa, como os 110/117 V estilo EUA. As fontes de alimentação auto-ajustáveis que, como o nome indica, se ajustam sozinhas à tensão que recebem do sector, permitem-lhe ligar o seu computador sem problemas para onde quer que vá.”9 9 In “Hardware – PCs e Periféricos (Curso Completo)” de José Gouveia e Alberto Magalhães, FCA Editores, pág. 32-33 Estrutura Geral de um Sistema Informático 38 ©SRCC
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Sistemas de Exploração 5 Estrutura Geral de um Sistema Informático Dados Informação Informação (introduz dados no (recebe os dados PC que são do PC depois de enviados para a (armazenamento/depósito processados pela de informação) CPU) Entrada para o CPU 5.1 CPU – Unidade Central de Processamento “O processador é a componente mais importante da placa principal, fazendo o processamento da informação e determinando qual a capacidade do processamento de todo o sistema e a velocidade com que toda a informação é processada. É ele também que nos vai dizer que tipo de linguagem, ou melhor, que tipo de programas podemos utilizar no sistema.”10 10 In “Hardware – PCs e Periféricos (Curso Completo)” de José Gouveia e Alberto Magalhães, FCA Editores Estrutura Geral de um Sistema Informático 39 ©SRCC
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Sistemas de Exploração Também conhecida por processador, a CPU: – Central Processing Unity (Unidade Central de Processamento) – Unidade – porque é apenas um componente (chip) – Central – porque é a unidade fundamental e a mais complexa de todo o sistema – Processamento – porque é neste elemento que se realiza todo o processamento, funcionamento e desempenho do computador. Organiza, trata e faz a gestão da entrada e saída da informação do PC. Também é aqui que é guardada a informação dentro do PC (na memória). A memória interna do PC pode ser a ROM (Read Only Memory) e a RAM (Random Access Memory). A ROM é a memória só de leitura contém sempre a mesma informação que foi introduzida a 1ª vez que o PC foi ligado. A RAM é a memória temporária de leitura, escrita e de apagar que sempre que o PC é desligado é esvaziada/limpa. – Corresponde ao microprocessador nos computadores pessoais – Constitui o coração ou o cérebro do computador à volta do qual tudo o resto funciona 5.1.1 Organização interna da CPU A CPU tem uma organização interna muito complexa. – Unidade de Controlo – envia sinais aos diferentes componentes, controlando ou determinando as operações a realizar pela CPU. Assim, é responsável pela correcta indicação das instruções a executar, pela leitura/escrita da informação armazenada na memória, pela descodificação das instruções e pelo controlo de todos os outros dispositivos do computador. – Unidade Aritmética e Lógica (ALU) – ou Arithmetic and Logic Unit ou UAL, para além de um conjunto de tarefas específicas, é a responsável pela execução das operações aritméticas (adição, subtracção, multiplicação, etc.) e lógicas (‘e’ – and -, ‘ou’ – OR – lógicos). Estrutura Geral de um Sistema Informático 40 ©SRCC
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Sistemas de Exploração – Registos – componentes onde são armazenados temporariamente os dados intermédios do processamento efectuado pelo processador (pela ALU). Os registos encontram-se na unidade de controlo e na ALU e são designados conforme a sua utilização. – Unidade de Comunicação Interna – permite ligar os diferentes componentes internos do microprocessador aos componentes externos a este. Onde são recebidas as instruções provindas de outros componentes (memórias ou dispositivos de input) para, em seguida, serem descodificadas de modo a que a CPU possa determinar quais as operações a realizar. 5.1.2 Critérios de Caracterização O processador tem 3 critérios de comparação: – Velocidade de processamento, da transferência de dados entre o CPU e a memória externa ou os dispositivos de entrada/saída do PC, é efectuada em períodos de tempo bem determinados e designados como ciclos de máquina (temporizados pelo sinal de relógio do CPU). A rapidez com que funciona a máquina – definido por MHz que indica a rapidez com que funciona o ciclo de máquina, ou seja, o n.º de ciclos por segundo efectuados pelo CPU. O normal é 2400 MHz (2,4 MHz) ou mais. – Comprimento da palavra – nº de bits (corresponde ao nº de ligações em paralelo) passíveis de serem tratados em simultâneo. 32 bits é considerado o normal. – Capacidade de endereçamento – memória de massa. Definição da RAM é feita em Mbytes. O normal é 256 Mbytes. É a combinação destes critérios que distinguem os diversos modelos: 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV, etc. Os processadores da Intel são os mais utilizados no mercado português. Na década de 70 foi lançado o processador 8086 com um bus interno e um bus externo de dados de 16 bits e outro bus externo de endereços de 20 bits (1 Mbyte de posições de memória). Mas os processadores sofreram uma evolução ao longo dos anos e, nos dias de hoje, os mais comuns são da família do Pentium (capítulo 3 – Processadores e sua Tecnologia do livro “Hardware – PCs e Periféricos (Curso Completo)” de José Gouveia e Alberto Magalhães). 5.2 Memórias A Memória pode definir-se como capacidade de armazenamento de informação. É aqui que são armazenados: – Os dados para processamento, – Os dados intermédios do processamento, – Os resultados finais, – O programa que, num dado momento, está a ser executado, determinando o processamento. Estrutura Geral de um Sistema Informático 41 ©SRCC
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Sistemas de Exploração 5.2.1 Parâmetros de Classificação das Memórias Os parâmetros que permitem classificar as memórias são os seguintes: – Tempo de acesso: tempo que o processador (CPU) demora a aceder à memória (ler ou gravar informação). – Capacidade de endereçamento: número de bits que podem ser lidos ou escritos, simultaneamente, num determinado instante na memória (medida em bits ou bytes). – Tamanho: espaço, quantidade de informação que a memória permite armazenar (medida em bits ou bytes). – Tipo/Modo de Acesso: sequencial (para aceder a uma posição de memória é necessário aceder a todas as posições anteriores) ou aleatório (o acesso é feito directamente à posição que se pretende aceder). – Capacidade de Leitura e Escrita: todas as memórias permitem que se leia o seu conteúdo, mas nem todas permitem a escrita. – Volatilidade: capacidade, ou não, de a memória reter a informação quando não é alimentada pela corrente eléctrica. É volátil quando perde a informação por não estar alimentada pela corrente eléctrica. 5.2.2 Tipos de Memória As memórias podem ser classificadas em: – Primária – Indispensável ao funcionamento de um sistema informático, é a memória que se encontra mais próxima do processador. – Existe sob a forma de circuitos eléctricos, onde estão armazenadas as instruções e os dados com que o processador vai trabalhar, bem como o resultado intermédio e final do processamento. – É Volátil - tem a necessidade de estar constantemente a ser alimentada de corrente eléctrica. Assim, quando o computador se desliga ou é desligado, todo o conteúdo desta memória é perdido. – Exemplos: RAM, ROM (não é volátil porque é alimentada pela bateria da motherboard) e Cache. – Secundária – Surge da necessidade de guardar os dados e a informação para além do tempo de permanência na memória principal. – Permite mudar de aplicação ou mesmo desligar o PC sem que a informação se perca. – Consiste nos dispositivos de armazenamento secundário, como um complemento à memória primária do computador. Estrutura Geral de um Sistema Informático 42 ©SRCC
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Sistemas de Exploração – Grande capacidade de armazenamento, frequentemente guarda programas e informação com carácter mais permanente e por isso não é Volátil. – Exemplos: disquetes, CDs, disco rígido, bandas magnéticas 5.2.2.1 MEMÓRIAS PRIMÁRIAS 5.2.2.1.1 RAM (Random Access Memory) “A memória principal do computador, ou RAM, é o sistema que vai fornecer ao processador toda a informação necessária para este executar os programas e aí armazenar os dados relativos a esse processamento. Quanto maior a memória residente num sistema, mais determinante vai ser o desempenho do processador.”11 Existem vários tipos de memória RAM (Random Access Memory): – RAM – é aqui que são guardadas temporariamente as várias informações do sistema (instruções que o processador vai executar, dados a processar, bem como os resultados intermédios e finais do processamento) para consulta posterior. O tamanho da RAM condiciona o tamanho e o número de programas que podem ser executados num dado momento. É uma memória de leitura e escrita onde o acesso à informação é feito aleatoriamente. – DRAM (Dynanimc RAM) – memória RAM constituída internamente por transístores e condensadores que lhe conferem maior capacidade de armazenamento. É a mais acessível em termos de preço, mas também é a mais lenta pois necessita de refrescamento de memória (memory refresh). 11 In “Hardware – PCs e Periféricos (Curso Completo)” de José Gouveia e Alberto Magalhães, FCA Editores Estrutura Geral de um Sistema Informático 43 ©SRCC
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Sistemas de Exploração – SRAM – funciona sem o refrescamento da memória, permitindo um tempo de acesso mais rápido. Por ser muito dispendiosa, é usada apenas como memória cache, estando integrada no processador (cache L1) ou na motherboard (cache L2) e com um tamanho reduzido. A necessidade dos computadores terem este tipo de memória vem do facto de que, quando o processador necessita de informação residente na memória principal, tem de esperar que esta lhe forneça os dados, pois a memória RAM é mais lenta que o processador. – RDRAM (Rambus Dynanimc RAM) – é desenvolvida pela empresa Rambus e é baseada numa nova interface eléctrica, o RSL (Rambus Signaling Level). Foi desenvolvida e testada para sistemas que funcionem a mais de 500 MHz. Os módulos de memória são superiores a 16 MBytes. – SDRAM (Static RAM) – memória Cache, constituída internamente por circuitos flip-flop, conferindo-lhe maior rapidez de funcionamento, mas menor capacidade de armazenamento que a DRAM. Actualmente, é a RAM mais cara e a mais rápida que existe no mercado, estando disponível apenas em formato DIMM. Inicialmente funcionava em sistemas a 66 MHz e a 5 V, passando em seguida para 3,3 V. Com o aparecimento das motherboards com bus externo de 100 MHz, estas memórias foram adaptadas para funcionarem e tirarem o melhor partido do barramento de 100 MHz. – VRAM – RAM de vídeo, é mais cara que a DRAM para operações de vídeo. Isto porque permite operações de leitura e escrita em simultâneo. A memória desta RAM varia entre os 512 KBytes até aos 16 MBytes. É utilizada nas placas gráficas e de vídeo, sendo independente da memória RAM do sistema. Quanto maior for a quantidade de VRAM, maior será o n.º de cores disponibilizado para uma determinada resolução da placa gráfica/vídeo. Para além desta memória, as placas gráficas suportavam SIMM de 30 contactos, desde que tivessem um adaptador próprio. Esta memória não ia aumentar a performance da placa mas sim o n.º de cores disponíveis. – WRAM (Windows RAM) – acrescenta um pequeno processador cuja função é a de permitir um mais rápido posicionamento dos gráficos no ecrã. – NVRAM – non-volatile RAM, também conhecida como Flash RAM ou ‘memória Flash’, é um tipo de memória RAM que não perde os dados quando desliga. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) – pequena memória RAM que mantém a informação sobre a configuração do computador (n.º e tipo de dispositivos de armazenamento externo, quantidade de memória, etc.), além da data e hora do sistema. Embora seja uma memória de leitura e escrita do tipo RAM, é não volátil, mantendo todo o seu conteúdo mesmo quando o computador é desligado da corrente eléctrica. Tem um consumo ínfimo de energia, o que permite que o seu conteúdo seja permanentemente alimentado por uma bateria incluída na motherboard. Também podemos tipificar as memórias RAM pela seguinte classificação: o DIMM (Dual In-line Module Memory) – suporte de 168 contactos, utilizada desde os Pentium II até aos primeiros Pentium 4. Encontra-se a cair em desuso. Estrutura Geral de um Sistema Informático 44 ©SRCC
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Sistemas de Exploração o DDR (Double Data Rate) – suporte de 186 pinos e pode funcionar até 533 MHz. Envia o dobro da informação das DIMM para o processador. Para a sua instalação devemos confirmar que o chipset da motherboard aceita este tipo de RAM. Necessita de 2,5 V para ser alimentada. o DDR2 – evolução da DDR. Tem algumas características novas que permitem atingir uma maior largura de banda e uma maior densidade de memória com um menor consumo de corrente. Suporte DIMM de 240 pinos (não sendo compatível nem com o chipset nem com os pinos das DDR). A velocidade de barramento é o dobro das DDR o que lhe permite efectuar operações de leitura e escrita 2 vezes mais rapidamente. A sua capacidade começa nos 256 MBytes, tendo módulos de 512 MBytes e 1 Gbyte, estando previsto capacidades até 4 Gbytes. Necessita apenas de 1,8 V para a sua alimentação, tornando-se muito interessante a sua utilização em portáteis devido ao seu significativo impacto positivo na quantidade de calor gerada pelas memórias durante o seu funcionamento. 5.2.2.1.1.1 DDR vs SDRAM A DDR é capaz de executar dois acessos durante um ciclo de máquina, enquanto a SDRAM consegue fazer apenas um, duplica a taxa de transferência de uma memória tipo SDRAM. A DDR trabalha sincronizada com o relógio do computador e pode fazer acessos tanto na subida como na descida do sinal da onda, enquanto as SDRAM normais acedem aos dados apenas uma vez por ciclo de relógio (na subida do sinal). 5.2.2.1.2 ROM (Read Only Memory) Existem vários tipos de memória ROM: – ROM – memória apenas de leitura utilizada para armazenar as instruções de configuração do sistema informático, vulgarmente designadas por BIOS. Sobre esta memória o processador pode efectuar operações de leitura mas nunca de escrita. Daí que seja utilizada para guardar alguns programas e informação responsáveis pelo funcionamento interno do computador. Ao contrário da RAM, a ROM não perde a informação quando o computador é desligado. o ROM-BIOS BIOS (Basic Input/Output System) – conjunto de instruções que constituem um programa armazenado em memória do tipo ROM. O BIOS determina a compatibilidade ao software por parte do hardware da placa de sistema. Embora alguns fabricantes, como a IBM e a Compaq (entre outros), fabriquem o seu próprio BIOS, a maior parte dos fornecedores vendem sistemas baseados em BIOS Award, AMI ou Phoenix. Estes BIOS podem ser facilmente actualizados pela substituição física do circuito integrado. Alguns PCs são construídos com memória flash ROM, o que permite a actualização do BIOS de sistema a partir de uma disquete (com vários ficheiros) fornecida pelo fabricante do Estrutura Geral de um Sistema Informático 45 ©SRCC