1. Funcionamento básico de um computador Computador e microcomputador são máquinas electrónicas 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. A esquerda (fig.1) vemos o esquema básico de um computador: No esquema, 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 accionado, 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 lhe perguntarem rapidamente: ao número 232, some 426, divida por 2, subtraia 48, multiplique por 6, subtraia 12 e divida por 5. Você seria capaz de realizar tal operação escrever num papel? Esse papel 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 O disco rígido, chave USB, etc.). 2. Bit, Byte, Kilobyte, Megabyte e Gigabyte Bit (b) - é menor informação que um computador pode processar. Corresponde a um pulso eléctrico. 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 carácter. 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. 3. Capacidade de processamento 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 (velocidade relógio). Contudo, a capacidade de processamento é um dos factores de velocidade do micro. Veja no quadro abaixo as diversas capacidades de processamento dos diversos processadores: Microprocessador | Ano de Fabricação | Capacidade Interna | Capacidade Externa | | 80386 SX | 1988 | 32 bits | 16 bits | | 80486 DX e SX | 1989 | 32 bits | 32 bits | | 80486 DLC/SLC | 1990 | 32 bits | 16 bits | | Pentium | 1993 | 32 bits | 64 bits | | 80586 | 1994 | 32 bits | 32 bits | | Pentium II | 1997 | 32 bits | 64 bits | | Pentium III | 1999 | 32 bits | 64 bits |
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 consequência, 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: 80386 DX e 80386 SX - Os dois possuíam uma capacidade de processamento interna de 32 bits. O primeiro tinha uma capacidade de processamento externa de 32 bits e o segundo de apenas 16 bits. Nenhum dos dois tinham coprocessador aritmético interno. Esse coo processador tinha por finalidade realizar funções complementares e auxiliar o processador na realização de cálculos avançados. 80486 DX e 80486 SX - Os dois possuíam capacidade de processamento interna e externa de 32 bits. O segundo não possuía coprocessador aritmético interno. 80486 DLC/SLC - Similar ao 80486 SX, era o único 486 que tinha uma capacidade de processamento externa de 16 bits, além de outras reduções, o que o tornava pequeno e ideal para notebooks. Também possuía um consumo reduzido e um cache interno menor. 4. Clock (relógio) Clock de um computador é um pulso electrónico 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 frequência de trabalho do microprocessador; o clock externo regula a frequência da placa mãe e dos periféricos. Até o momento, ainda não foi possível fazer com que uma placa mãe funcionasse correctamente 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 factor. Cabe ressaltar o seguinte: - - Estão submetidas ao clock interno as seguintes operações: cálculos matemáticos, compactação e descompactação de arquivos, execução de programas, dentre outros.
- - Estão submetidas ao clock externo as seguintes operações: operações de I/O como leitura e gravação no HD, envio de dados à impressora e ao vídeo, troca de informações entre placas e periféricos em geral.
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 factor 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, não um DX4 100 mas 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: Microprocessador | Clock interno (MHz) | Clock externo (MHz) | Factosres | | 8086 | 4.77, 8 e 10 | 4.77, 8 e 10 | 1 | | 8088 | 4.77, 7.16, 8, 10 e 12 | 4.77, 7.16, 8, 10 e 12 | 1 | | 80286 | 16, 20 e 25 | 16, 20 e 25 | 1 | | 80386 SX | 16, 20, 25, 33 e 40 | 16, 20, 25, 33 e 40 | 1 | | 80386 DX | 25, 33 e 40 | 25, 33 e 40 | 1 | | 80486 DLC/SLC | 25, 33 e 40 | 25, 33 e 40 | 1 | | 80486 SX | 25, 33 e 40 | 25, 33 e 40 | 1 | | 80486 DX | 25, 33, 40 e 50 | 25, 33, 40 e 50 | 1 | | 80486 DX2 | 50, 66 e 80 | 25, 33 e 40 | 2 | | 80486 DX4-75 | 75 | 18.75, 25, 30 e 37.5 | 2, 2.5, 3 e 4 | | 80486 DX4-100 | 100 | 25, 33, 40 e 50 | 2, 2.5, 3 e 4 | | 80486 DX4-120 | 120 | 40 | 3 | | Pentium | 75 | 50 | 1.5 | | Pentium | 90, 120, 150 e 180 | 60 | 1.5, 2, 2.5 e 3 | | Pentium | 100, 133, 166 e 200 | 66 | 1.5, 2, 2.5 e 3 | | Pentium | 233 | 66 | 3.5 | | 80586 | 120 | 40 | 3 | | 80586 | 100 e 133 | 33 | 3 e 4 |
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. 5. Memória: tipos e funcionamento Sem memória não há computador. Este é um facto que já foi evidente no item 1. desta página. Agora veremos mais a fundo a ideia sobre memória. Em primeiro lugar, vamos rever o esquema de funcionamento de um computador: Como já falamos (fig 1), 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: - Principal: divide-se em dois tipos - a RAM e a ROM.
- RAM (Random Access Memory ou Memória de Acesso Randónia): divide-se em DRAM e SRAM. É a memória principal do computador.
- ROM (Read Only Memory ou Memória Apenas Leitura): é uma memória fixa, onde não há variação dos dados. É responsável por armazenar pequenas rotinas e instruções essenciais ao computador.
- Memória auxiliar: geralmente o HD.
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 objectivo 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 objectivo 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: Microprocessador | Cache interno | Cache externo* | | 80386 DX | não possui | 8, 16, 32, 64 ou 128 KB | | 80486 SLC/DLC | 1 KB | 128 ou 256KB | | 80486 DX/DX2/SX | 8 KB | 128 ou 256 KB | | 80486 DX4 | 8 ou 16 KB | 128 ou 256 KB | | Pentium | 16 KB | 256 ou 512 KB | | 80586 | 16 KB | 128, 256 ou 512 KB | | Pentium II | 32 KB | 128, 256 ou 512 KB |
Obs: *varia de acordo com o fabricante da placa mãe 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 à esquerda, da seguinte maneira: - O dispositivo/CPU envia os dados para a SRAM, que os absorve rapidamente.
- A SRAM envia os dados para a DRAM.
- Caso a DRAM não seja suficientemente grande para armazenar os dados, envia-os para o HD, que possui um espaço reservado para servir de memória temporária.
- A informação retorna, quando necessário, realizando o caminho inverso.
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 batatas e só dispõe de uma panela de ½ kg e um prato. Com base nisso, cozinharía as batatas por um sistema de trocas entre a panela e o prato. Colocaría ½ kg de batatas na panela para cozinhar. Depois de cozidas, punha-as noutro no prato e cozinharía mais ½ kg. No final deste segundo cozido, o primeiro ½ kg já estaria frio, necessitando ser aquecido. Pronto. Neste exemplo, a panela representa a DRAM, e o prato, o HD. O processo é lento? Sim. Se cozinhássemos as batatas 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 Excel 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 somente piscava e o tempo de processamento caíra para 25 seg. Foi impressionante ! Veja mais sobre memória em Básico III 6. Velocidade do computador Qual é o computador mais rápido? Um de 40 MHz ou um de 50 MHz? Você deve ter respondido 50 MHz. ERRADO. Depende de muitos factores. 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: a. Clock: 40 MHz. Capacidade de processamento: 32 bits. b. Clock 50 MHz. Capacidade de processamento: 8 bits. 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 factores abaixo: - Clock interno e externo - Capacidade de processamento interno e externo - Tamanho do cache (memória SRAM) - Quantidade de memória DRAM - Espaço de troca em HD NOTA: Os processadores estão sempre a evoluir. Por esta razão, o desempenho e velocidade são hoje maiores. No entanto o principio resta o mesmo. |
