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Curso de hardware: BÁSICO I
Computador e microcomputador são máquinas eletrônicas capazes de processar dados. O computador de grande porte (main frame) utiliza um ou mais processadores. O computador de pequeno porte (microcomputador) utiliza um ou mais microprocessadores. Abaixo vemos o esquema básico de um computador:
No esquema acima, entenda Entrada como um meio de inserir informações no computador. Entenda Saída como um meio que o computador possui para apresentar informações já processadas ao usuário. CPU é, basicamente, o processador ou microprocessador. Memória é um meio qualquer para armazenar dados, mesmo que temporariamente. As linhas vermelhas com setas representam as linhas de controle de dados e as linhas pretas com setas representam as linhas de transmissão de dados. As linhas de controle de dados possibilitam que os dispositivos de entrada/saída possam coordenar com a CPU a troca de dados entre o dispositivo em questão e a memória. As linhas de transmissão de dados permitem a passagem de informações nos ramos dispositivo de entrada-memória-dispositivo de entrada, dispositivo de saída-memória-dispositivo de saída e CPU-memória-CPU. Quando um dispositivo de entrada é acionado, a informação que a ele chega vai para a memória, sob coordenação da CPU que, por sua vez, processa tal informação por partes. Após o processamento, um ou mais dispositivos de saída recebem os resultados. A CPU possui a capacidade de controle e trabalho; é como um gerente. A memória por sua vez é a área de trabalho da CPU; é como de fosse o seu caderno de anotações, onde são anotados os números que deverão ser somados, multiplicados, subtraídos ou divididos. Se eu lhe dissesse o seguinte: pegue o número 1, some 17, divida por 2, subtraia 3, multiplique por 5, subtraia 10 e divida por 4. Você seria capaz de realizar tal operação, se eu lhe ditasse rapidamente, sem a ajuda de um caderno ? Esse caderno é a sua memória. São dispositivos de entrada (símbolo E, de entrada, ou I, de input): o teclado, o mouse, o joystick, o scanner, o CD-ROM e o microfone. São dispositivos de saída (símbolo S, de saída, ou O, de output): o monitor de vídeo, a impressora e as caixas de som. São dispositivos de entrada e saída (E/S ou I/O): Os drives, o HD, o modem e o CD-R. Cabe ainda ressaltar que a memória pode ser do tipo principal (RAM) ou auxiliar (geralmente o Hard Disk). Na parte Conhecimentos Avançados há tópicos que falam mais sobre o assunto.
Bit (b) - é menor informação que um computador pode processar. Corresponde a um pulso elétrico. Se existe, tem valor 1 e, se não existe, tem valor 0. Isto forma o código binário (0-1). Por ser muito pequeno, não é utilizado para medir memória. No entanto, é a unidade de medida da capacidade de processamento dos computadores. Byte (B) - conjunto de 8 bits; representa um caractere. Kilobyte (KB) - conjunto de 1024 Bytes. Megabyte (MB) - conjunto de 1024 KB ou 1 048 576 Bytes. Gigabyte (GB) - conjunto de 1024 MB ou 1 048 576 KB ou 1 073 741 824 Bytes.
A capacidade de processamento de um computador consiste na quantidade de bits que este pode processar ao mesmo tempo, dentro do microprocessador (capacidade interna) ou entre o microprocessador e a memória (capacidade externa). Não deve ser confundida com velocidade de processamento, ou seja, o clock. Contudo, a capacidade de processamento é um dos fatores de velocidade do micro, como um todo. Veja no quadro abaixo as diversas capacidades de processamento dos diversos processadores:
Quando falamos que um computador é de 32 bits, queremos dizer que a sua capacidade interna de processamento é de 32 bits, ou seja, que o processador desse computador tem a propriedade de processar 32 sinais ao mesmo tempo. Alguns afirmam erroneamente que num computador de 32 bits um byte tem 32 bits. ERRADO ! Um byte sempre terá 8 bits. Em conseqüência, um computador de 32 bits tem a capacidade de processar 4 bytes ao mesmo tempo. A isso chamamos de palavra. 4 bytes é o tamanho da palavra desse computador. Sei que uma pergunta deve ter ficado no ar: porque, segundo a tabela acima, após o lançamento de um determinado processador, foi lançado outro com menor capacidade de processamento ? Fácil de responder. Barateamento de custos. Quem produz um processador de 32 bits produz, com muito mais facilidade (e mais barato), um de 16 bits, por exemplo. Isso faz com que os preços sejam mais acessíveis a determinada faixa de usuários. Além disso, podemos constatar as seguintes diferenças entre os microprocessadores acima citados:
Clock de um computador é um pulso eletrônico gerado periodicamente por um oscilador, geralmente de cristal, usado para sincronizar o funcionamento dos diversos dispositivos e placas do sistema. Trocando em miúdos, é a velocidade de funcionamento geral do sistema.. Geralmente é medido em MHz (1 Hz = 1 ciclo/seg | 1 KHz = 1 000 Hz | 1 MHz = 1 000 KHz = 1 000 000 Hz). Existem dois tipos de clocks: o clock interno e o clock externo. O clock interno é aquele que regula a freqüência de trabalho do microprocessador; o clock externo regula a freqüência da placa mãe e dos periféricos. Até o momento, ainda não foi possível fazer com que uma placa mãe funcionasse corretamente com um clock superior a 100 MHz. Isso fez com que, em determinado momento da história, o processador e a placa mãe viessem a funcionar em velocidades diferentes. Na verdade, o clock interno é o resultado da multiplicação do clock externo por um fator. Cabe ressaltar o seguinte:
O exemplo mais evidente de clock interno e externo foi o lançamento do 486 DX2 50. Porque DX2 ? Porque tinha um clock interno de 50 MHz e um externo de 25 MHz. Ou melhor: clock externo 25 MHz, multiplicado pelo fator 2, resultando em 50 MHz internos. Mas nem sempre a coisa é assim. Houve um certo fabricante, que chamaremos de X que desenvolveu o 486 DX4 100. Clock interno de 100 MHz e clock externo de 25 MHz. Um outro determinado fabricante, o Y, anunciou que iria lançar um 486 DX4 100 mais rápido do que o lançado pelo X. Por incrível que pareça ele conseguiu. Tempos depois descobriu-se que, na verdade, o fabricante Y desenvolveu um não um DX4 100 e sim um DX3 100. Clock externo de 33 MHz, processamento externo mais rápido. Abaixo veremos uma tabela que mostra os diversos tipos de microprocessadores e seus clocks:
Obs: os dados acima podem variar em função do fabricante do processador, da placa mãe e do próprio avanço da tecnologia. Consulte o manual da placa-mãe e do processador.
Sem memória não há computador. Este é um fato que já foi evidente no item 1. desta página. Agora veremos mais a fundo a idéia sobre memória. Em primeiro lugar, vamos rever o esquema de funcionamento de um computador:
Como já falamos, as informações que entram no computador são armazenadas na memória. Momentos depois, a informação segue por partes à CPU para ser processada, podendo seguir para um dispositivo de saída ou retornar para a memória. Veja a importância dessa memória. Dizemos que a CPU faz uma troca dinâmica com a memória. E o que se entende por memória ? Simples: é qualquer modo de armazenamento de dados. São os seguintes, os tipos mais usuais de memória:
A memória DRAM (Dynamic RAM) é a memória mais conhecida no computador. Muitas vezes, quando dizemos que o nosso computador tem 16 ou 32 MB de memória ou de RAM, na verdade estamos nos referindo à DRAM. A DRAM é uma memória relativamente rápida e que tem o objetivo de armazenar o maior volume de dados na troca dinâmica CPU-Memória. A memória SRAM (Static RAM), também conhecida como cache, é uma memória bem mais rápida do que a DRAM. Na verdade, ela está antes da DRAM, no caminho CPU-Memória, com o objetivo de absorver rapidamente as informações fornecidas pela CPU e transferi-las para a DRAM. Isso faz com que a CPU fique "livre" mais rapidamente. Tal memória localiza-se na placa mãe (cache externo). Os processadores 486, 586 e Pentium possuem uma pequena quantidade de memória cache internamente, dentro do próprio chip. Isso aumenta mais ainda a velocidade de troca de informações. Abaixo vemos um quadro que mostra a quantidade de memória SRAM que cada tipo de sistema possui:
Obs: *varia de acordo com o fabricante da placa mãe Sei que você deve estar se perguntando: Por que não usar somente SRAM, já que ela é bem mais rápida ? Simples: porque ela é cerca de 10 a 15 vezes mais cara. Imagine que com o valor de 3 MB SRAM você pode comprar cerca de 32 MB DRAM. Explicado ? E o HD ? Durante o processamento, é o último argumento. Utilizado quando não há mais RAM (DRAM e SRAM). Bem, veja como se processa o armazenamento de dados:
O armazenamento de dados ocorre, de acordo com a figura acima, da seguinte maneira:
Cabe ressaltar que a SRAM somente serve como passagem rápida de dados. Ela agiliza o sistema, mas não armazena por grandes períodos, como a DRAM e o HD. Nesse processo o HD é utilizado para auxiliar a memória DRAM. Imagine que você precisa cozinhar 1 kg de feijão e só dispõe de uma panela de ½ kg e um tabuleiro. Com base nisso, cozinharíamos o feijão por um sistema de trocas entre a panela e o tabuleiro. Colocaríamos ½ kg de feijão na panela para cozinhar. Depois de cozido, o depejaríamos no tabuleiro e cozinharíamos mais ½ kg. No final deste segundo cozimento, o primeiro ½ kg já estaria frio, necessitando ser esquentado. Pronto. Neste exemplo, a panela representa a DRAM, e o tabuleiro, o HD. O processo é lento ? Sim. Se cozinhássemos o feijão de uma só vez, gastaríamos menos da metade do tempo. Para isso, ou compramos uma panela maior ou aumentamos o tamanho da DRAM. Conclusão: memória também é velocidade. Como exemplo, posso citar uma situação ocorrida comigo. Há alguns anos atrás, quando utilizava o Corel Draw 5.0 no meu antigo 486 DX2 66, com 8 MB DRAM, notei que durante uma determinada operação o meu HD piscava incessantemente. O tempo total da referida operação era de cerca de 1 min e 40 seg. Tempos depois, ao adicionar mais 8 MB, notei que ao realizar a mesma operação o HD sequer piscava e o tempo de processamento caira para 25 seg. Foi impressionante ! Veja mais sobre memória em target=meio>Básico III
Qual é o computador mais rápido ? Um de 40 MHz ou um de 50 MHz ? Você deve ter respondido 50 MHz, certo ? ERRADO. Depende de muitos fatores. Digamos que você tenha que transportar 20 pessoas. O que é mais rápido: levar de 5 em 5 num automóvel a 100 Km/h ou levar as 20 num caminhão a 70 Km/h ? Logicamente que a segunda opção é a mais rápida. Imagine os seguintes computadores:
No caso acima, o que é mais rápido ? Processar de 8 em 8 bits a 50 MHz ou de 32 em 32 a 40 MHz ? Eu fico com a segunda opção. Sendo assim, podemos afirmar que a velocidade de um computador depende, principalmente, dos fatores abaixo:
Podemos definir como principais limites atuais da microinformática:
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