01 - Montador e Reparador - Conceitos Básicos.pdf

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Conceitos Básicos
• Um computador é uma máquina composta de partes eletrônicas e
eletromecânicas (circuitos e componentes eletrônicos);
• Ele sistematicamente coleta, manipula e fornece os resultados da manipulação de
dados para um ou mais objetivos;
• Um computador pode ser considerado um equipamento de processamento
eletrônico de dados;
• O processamento de dados (manual ou automático) resulta em um produto
acabado: a informação;
• Assim, os dados precisam ser processados para que algum resultado tenha
significado para alguém ou para o próprio computador.

Conceitos Básicos
• O computador processa os dados, orientado por um conjunto de instruções, para
produzir resultados completos com um mínimo de intervenção humana.
• Entre seus vários benefícios, podemos citar:
• Velocidade no processamento e disponibilização de informações;
• Precisão no fornecimento das informações;
• Adequação para execução de tarefas repetitivas;
• Redução de custos operacionais;
• Compartilhamento de dados.

Computadores: Hardware e Software
• Um sistema baseado em computador é composto por hardware e software.
• Hardware: parte física do computador.
• Tudo que se pode tocar: mouse, teclado, caixas de som, placas, fios, HD, fonte,
placa de memória, entre outros.
• Software: parte lógica do computador, ou seja, os programas que dão “vida” ao
computador.
• Sem um software adequado às suas necessidades, o computador, por mais
bem equipado e avançado que seja, é completamente inútil.

Computadores: Hardware e Software

Organização de Computadores
• A organização de hardware de um sistema de computador se refere ao arranjo e à
interconexão de diferentes componentes de hardware para garantir um
funcionamento eficiente;
• Envolve projetar a arquitetura, selecionar os componentes apropriados e integrá-
los em um sistema coeso.
• Os principais aspectos incluem: a unidade central de processamento (CPU),
memória, dispositivos de armazenamento, dispositivos de entrada/saída e o
barramento do sistema;
• Além do desempenho, deve-se considerar: compatibilidade, consumo de energia
e gerenciamento de calor são cruciais na organização de hardware;
• Um sistema de computador bem organizado garante uma operação suave, alta
confiabilidade e desempenho ideal.

Organização de Computadores

Unidade Central de Processamento (UCP)
• A CPU (Central Processing Unit ou Unidade Central de Processamento),
microprocessador ou processador é a parte do computador que interpreta e
executa as instruções contidas no software.

Unidade Central de Processamento (UCP)
• O ciclo básico de execução de qualquer CPU é:
• Buscar a primeira instrução da memória;
• Decodificá-la para determinar seus operandos e qual operação executar com os
mesmos;
• Executá-la e então buscar, decodificar e executar a instrução subsequente.
• A UCP é constituída pelos seguintes componentes:
• UC (Unidade de Controle);
• ULA (Unidade de Lógica e Aritmética);
• Registradores.

Unidade de Controle (UC)
• A unidade de controle é responsável por:
• Gerenciar o fluxo de dados e instruções dentro da CPU;
• E entre a CPU e outros componentes do sistema de computador.
• Ela busca instruções da memória, decodifica-as e direciona as ações necessárias
para executá-las;
• Ela também controla o tempo e a sincronização de diferentes operações dentro
da CPU;
• Garante que as instruções sejam executadas na sequência correta e que os dados
sejam processados com precisão, garantindo a eficiência geral do sistema de
computador.

Unidade Lógica Aritmética (ULA)
• A Unidade Lógica Aritmética realiza operações aritméticas e lógicas exigidas pelas
instruções do programa;
• Ela pode realizar adição, subtração, multiplicação, divisão e operações
lógicas como AND, OR e NOT.
• A ULA recebe dados da memória ou registradores, realiza as operações
necessárias e armazena o resultado na memória ou registradores;
• As operações da ULA são controladas pela unidade de controle, que envia sinais
para a ULA para realizar operações específicas.

Registradores
• Unidades de memória de alta velocidade localizadas dentro da CPU;
• Eles são usados para armazenar dados, instruções, endereços e resultados
intermediários durante a execução de um programa;
• A CPU busca dados dos registradores muito mais rápido do que pode acessar
dados da memória principal, o que melhora a velocidade de processamento;
• Um tipo de registrador especial é o contador de programa, que contém o
endereço de memória da próxima instrução que a CPU vai buscar;
• Assim, esse registrador vai ser atualizado para conter sempre o endereço da
próxima instrução a ser processada.

Registradores

Dispositivos de Entrada e Saída (E/S)
• Dispositivos de E/S são muito importantes em um computador, pois permitem a
interação entre o usuário e o sistema;
• Eles são constituídos, geralmente, de duas partes: o controlador e o dispositivo
propriamente dito;
• O controlador é um chip ou um conjunto de chips que controla fisicamente o
dispositivo:
• Ele recebe comandos do sistema operacional (software), por exemplo, para
ler dados dos dispositivos e para enviá-los.
• Os dispositivos de entrada permitem que os usuários insiram dados e comandos
no computador;
• Dispositivos de saída exibem exibem ou produzem os resultados do
processamento do computador para o usuário.

Dispositivos de Entrada e Saída (E/S)
• Existem também alguns dispositivos que podem ser classificados com ambas as
denominações, entrada e saída, por exemplo:
• Unidades de disco, unidades de armazenamento USB, telas touch screen,
entre outros.
• Os dispositivos de entrada e saída conectam-se à CPU por meio de várias
interfaces e barramentos.

Memória
• O computador deve ser dotado de alguma forma de armazenamento (temporário
ou permanente) para que os dados coletados ou processados possam ser
armazenados;
• A essa estrutura damos o nome genérico de memória;
• A memória armazena, essencialmente, os bits. A menor unidade de informação
em um computador é o bit, que pode assumir os valores 0 ou 1;
• Como um único bit é insuficiente para representar informações mais complexas,
eles são agrupados e combinados;
• Num primeiro agrupamento, são reunidos em conjuntos de oito bits, recebendo a
denominação de Byte.

Hardware: componentes do computador

Memória Primária
• A memória primária, também conhecida
como memória principal ou Random
Access Memory (RAM), é um componente
vital dos sistemas de computador;
• Ela é responsável por armazenar dados e
instruções que estão sendo
usados ativamente pela CPU durante a
execução do programa;
• A memória primária é composta de
células de memória que podem ser
acessadas aleatoriamente, permitindo
operações rápidas de leitura e gravação;
• O tamanho e a velocidade da memória
primária impactam significativamente o
desempenho e a capacidade de resposta
do sistema.

Memória Primária

Memória Cache
• A memória cache é um tipo de memória de alta velocidade usada para armazenar
dados e instruções acessados com frequência;
• Ela atua como um buffer entre a CPU e a memória principal, fornecendo acesso
mais rápido aos dados que provavelmente serão necessários novamente;
• A memória cache é dividida em diferentes níveis, com cada nível tendo diferentes
velocidades e capacidades;
• Quanto mais próxima a memória cache estiver da CPU, mais rápido será o tempo
de acesso;
• A memória cache desempenha um papel crucial na redução do tempo ocioso da
CPU e na melhoria do desempenho geral do sistema.

Memória Cache

Armazenamento Secundário
• Dispositivos de armazenamento secundários são usados para armazenamento de
longo prazo de dados e programas;
• Diferentemente da memória primária, o armazenamento secundário retém
dados mesmo quando a energia é desligada (não volátil);
• Dispositivos de armazenamento secundário comuns incluem unidades de disco
rígido (HDDs), unidades de estado sólido (SSDs), unidades ópticas, pen drives,
cartões de memória.

Unidades de Disco Rígido (HD – Hard Disk)
• Unidades de disco rígido são dispositivos de armazenamento magnético que
usam pratos giratórios e cabeças de leitura/gravação para armazenar e recuperar
dados;
• Elas oferecem grandes capacidades de armazenamento a um custo relativamente
baixo, tornando-as adequadas para armazenar grandes quantidades de dados;
• HDs têm tempos de acesso mais lentos em comparação à memória primária, mas
fornecem armazenamento de alta capacidade para sistemas operacionais,
software e arquivos de usuário.

Unidades de Estado Sólido (SSD)
• Unidades de estado sólido usam memória flash para armazenar dados, tornando-
as mais rápidas e duráveis do que HDs tradicionais;
• Elas não têm partes móveis, resultando em tempos de acesso mais rápidos e
melhor desempenho do sistema;
• SSDs estão se tornando cada vez mais populares devido à sua velocidade,
confiabilidade e menor consumo de energia.
• Eles são frequentemente usados como dispositivos de armazenamento primário
ou como um cache para dados acessados com frequência.

Hierarquia de Memória

Barramentos
• Barramentos são caminhos que permitem a transferência de dados e sinais entre
diferentes componentes do sistema de computador;
• Eles conectam a CPU, a memória e os dispositivos de entrada/saída, permitindo a
troca de informações.
• Existem diferentes tipos de barramentos, como o barramento de endereço, o
barramento de dados e o barramento de controle, cada um servindo a um
propósito específico na organização do hardware.

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