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Conhecimentos Básicos de
Computação e
Microinformática
Hardware, Software e outros conceitos
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3.1
Elementos Básicos• Hardware
Parte física do computador (CPU, Periféricos de entrada e saída).
• Software
Parte lógica do computador, refere-se aos programas responsáveis pelo funcionamento da máquina (Sistemas Operacionais, Aplicativos, Programas diversos).
• Firmware
É justamente a primeira camada de software do sistema, que fica gravada em um pequeno chip (ROM) na placa mãe.
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Tipos de Arquitetura
CISC (Complex Instruction Set Computer)
• Computador com conjunto de instruções complexas• Circuitos integrados (microprocessador) projetados com um
conjunto completo de instruções computacionais.
RISC (Reduced Instruction Set Computer)
• Computador com conjunto reduzido de instruções• Processador projetado com um conjunto menor de
instruções computacionais reduzindo assim o ciclo de operação da máquina (clock).
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Clock da máquina
ENTRADA DE DADOS
SAÍDA DE DADOSCAIXA PRETA
CLOCK
Pulsos quadrados periódicos enviados ao processador regendo a sincronização dos passos que serão executados internamente.
GHz
ENTRADA DE DADOS CAIXA PRETAENTRADA DE DADOS CAIXA PRETA
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Unidades de medidas• BIT (BInary digiT) – Dígito binário 0 e 1 – Linguagem Binária
• BYTE (BinarY TEam) – Conjunto de 8 bits – 1 Caracter
• 1.024 Bytes 1 KILOBYTE 1 KB ≡ Mil Caracteres
• 1.024 KBytes 1 MEGABYTE 1 MB ≡ Milhão de Caracteres
• 1.024 MBytes 1 GIGABYTE 1 GB ≡ Bilhão de Caracteres
• 1.024 GBytes 1 TERABYTE 1 TB ≡ Trilhão de Caracteres
• Linguagem binária – base 2 (0 e 1) 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024
• Linguagem decimal – base 10 (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9)
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Unidades de medidas (o futuro...)
• 1.024 Terabytes 1 PETABYTE (PB)
• 1.024 Petabytes 1 EXABYTE (EB)
• 1.024 Exabytes 1 ZETTABYTE (ZB)
• 1.024 Zettabytes 1 YOTTABYTE (YB)
•1.024 Yottabytes 1 BRONTOBYTE (BB)
•1.024 Brontobytes 1 GEOPBYTE (GB)
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Armazenamento x Transferência• B (Byte)
Atribuído normalmente a capacidade de armazenamento.
Exemplo: PENDRIVE 64 GB
• b (Bit)
Atribuído normalmente a taxa de transferência (velocidade).
Exemplo: INTERNET 5 Mbps
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Componentes do Computador
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CPU (Unidade Central de Processamento)
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A Placa Mãe (Componentes)
A placa mãe propriamente dita, não é formada por uma única placa de circuito impresso, sendo, na verdade, um sanduíche formado por sanduíche formado por várias placas prensadasvárias placas prensadas. Cada uma destas placas contém alguns dos contatos necessários para conectar todos os componentes, e em vários pontos temos contatos que fazem a comunicação entre elas.
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A Placa Mãe (Resfriamento)
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Componentes do Computador
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CPU (Unidade Central de Processamento)
• A CPU é o “cérebro”, ou o centro nervoso do computador, controla gerencialmente todas as suas operações, através da unidade lógica e aritmética, armazenando os dados e instruções na memória interna.
• Ela é classificada em 32, 64 ou 128 bits em função do número de registradores (conjunto de bits de alta velocidade) que existem em seu interior.
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UC (Unidade de Controle)
• A Unidade de Controle gerencia todas as operações executadas pelo computador, sob a direção de um programa armazenado.
• Primeiro ela determina que a instrução seja executada pelo computador, depois procura essa instrução na memória interna e a interpreta. A instrução é, então, executada por outras unidades do computador, sob sua direção.
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ULA (Unidade Lógica e Aritmética)
• A Unidade Lógica e Aritmética (ULA) executa as operações aritméticas e lógicas dirigidas pela Unidade de Controle. Operações lógicas são, de forma simples, a habilidade de comparar coisas para tomada de decisão.
• Essa habilidade para testar (comparar) dois números e ramificar para os diversos caminhos alternativos possíveis, dependendo do resultado da comparação, dá ao computador muita força e maleabilidade para atuar em diversos setores empresariais e pessoais.
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Componentes do ComputadorData Bus
Trafegam os
dados
Address Bus
Trafegam os
endereços de
memória
Control Bus
Sinais de controle que sincronizam as duas anteriores.
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Os BarramentosCENTRAL
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A Placa Mãe (Componentes)ChipsetDe modo geral é o cérebro da placa de circuitos integrados (placa mãe).
Estabelece a interface entre o barramento (caminho de dados) interno do processador com os outros barramentos e componentes da máquina.
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Chip SetPonte norte é o chip mais complexo
Barramentos rápidos e funções mais complexa.
Controladores de memória, as linhas do barramento PCI Express, ou o barramento AGP, além do chipset de vídeo onboard, quando presente.
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Chip SetA ponte sul é um chip menor e mais simples que o primeiro.
Ele incorpora os barramentos mais lentos, como o barramento PCI, portas USB, SATA e IDE, controladores de som e rede e também o controlador Super I/O, que agrupa portas "de legado", como as portas seriais e paralelas, porta para o drive de disquete e portas do teclado e mouse (PS/2).
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FSB (FRONT SIDE BUS)
Barramento Barramento ExternoExterno: é o caminho de comunicação do processador com o chipset da placa mãe, mais especificamente o circuito ponte norte.
Em geral este termo aparece quando há menção ao clock externo do processador. Por exemplo "FSB deFSB de 665665 MHzMHz" significa clock externo de 665 MHz.
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A Placa Mãe (Componentes)BIOS
BIOS significa “Basic Input Output Basic Input Output SystemSystem”, ou, em Português, “sistema básico de entrada e saída”. O BIOS é a primeira camada de software do sistema, um pequeno programa que tem a função de “dar a partida” no micro.
Durante o processo de inicialização, o BIOS fica encarregado Durante o processo de inicialização, o BIOS fica encarregado de reconhecer os componentes de hardware instalados, dar o de reconhecer os componentes de hardware instalados, dar o boot, e prover informações básicas para o funcionamento do boot, e prover informações básicas para o funcionamento do sistema.sistema.
O BIOS é gravado em um pequeno chip instalado na placa mãe. Cada modelo de BIOS é personalizado para um modelo específico de placa, não funcionando adequadamente em nenhum outro.
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A Placa Mãe (Slots)
Soquetes que permitem a conexão dos mais diversos periféricos.
Possibilitam o aumento da memória através da instalação de pentes de memória.
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TIPOS DE SLOTS• ISA:(Industry Standard Architecture) -
Utilizado para conectar periféricos lentos, como a placa de som e fax modem. (16 bits baixa velocidade)
• PCI:(Peripheral Component Interconnect ) Utilizado por periféricos que demandem velocidade, como a placa de vídeo. (32 bits, alta velocidade)
• AGP: (Accelerated Graphics Port) Utilizado exclusivamente por interface de vídeos 3D. (32 bits, alta velocidade)
• PCI Express Utilizadas nas placas de vídeo mais modernas. Os mais comuns são os slots 1x (250 Mb/s), 4x (1Gb/s) e 16X (4 Gb/s).
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TIPOS DE PLACAS PARA SLOTS
PCI-Express
ISA AGP
PCI
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BARRAMENTOSISA (Industry Standard Architecture)
O padrão já existe desde 1981. O ISA é um bom exemplo de padrão obsoleto que foi ficando, ficando, ficando... mesmo depois de terem sido criados barramentos muito mais rápidos, como o PCI.
A verdade é que o ISA durou tanto tempo, por que o seu barramento de 16 bits atende periféricos lentos como modems e placas de som, fazendo com que os fabricantes destes periféricos se acomodassem, e continuassem produzindo periféricos ISA praticamente até hoje.
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BARRAMENTOSMCA
Com o surgimento dos processadores 386, que trabalhavam usando palavras binárias de 32 bits, tornou-se necessária a criação de um barramento mais rápido que o ISA para o uso de periféricos rápidos, como placas de vídeo e discos rígidos. A IBM criou então o MCA.
O MCA possuía porém um pequeno inconveniente: foi patenteado pela IBM, de modo que somente ela podia usá-lo em seus computadores. Os demais fabricantes, sem outra escolha, foram obrigados a produzir micros com processadores 386, porém equipados somente com slots ISA.
Apesar de trazer recursos surpreendentes para a época em que foi lançado, como o suporte ao Plug-and-PlayPlug-and-Play.
Foi o primeiro barramento a suportar estes recursos, isso Foi o primeiro barramento a suportar estes recursos, isso em 87em 87.
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BARRAMENTOSEISA
Este novo barramento foi uma resposta dos demais fabricantes liderados pela Compaq, ao MCA, criado e patenteado pela IBM.
EISA era duas vezes mais rápido do que seu antecessor (ISA).
O EISA também oferecia suporte a Bus Mastering e Plug-and-Play, com eficiência comparável à do MCA.
A complexidade do EISA acabou resultando em um alto custo de produção, o que dificultou sua popularização. De fato, poucas placas chegaram a ser produzidas com slots EISA, e poucas placas de expansão foram desenvolvidas para este barramento.
Assim como o MCA, o EISA é atualmente um barramento morto.
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BARRAMENTOSPCI (Peripheral Component Interconnect )
Criado pela Intel, o PCI não é controlado pelo processador, e sim por uma controladora dedicada, incluída no chipset. Além de diminuir a utilização do processador, isto permite que o PCI seja utilizado em conjunto com qualquer processador, sem qualquer tipo de modificação.
O PCI possui outras vantagens, como o suporte nativo ao plug-and-play; sendo novos periféricos instalados em slots PCI automaticamente reconhecidos e configurados através do trabalho conjunto do BIOS e de um sistema operacional com suporte a PnP.
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BARRAMENTOSPCI (SUPORTE A BUS MASTERING)
O Bus Mastering é um recurso capaz de aumentar assustadoramente a performance geral do sistema, por permitir que:
Os dispositivos acessem diretamente a memória RAM
Melhorando a velocidade das transferências e deixando o processador livre para executar outras tarefas.
Sendo possível inclusive, que vários componentes utilizem o barramento simultaneamente, dividindo os recursos do sistema.
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BARRAMENTOSPCI (SUPORTE A PLUG-AND-PLAY)
Traduzindo ao pé da letra, Plug-and-Play significa “conecte e use”.
O objetivo deste padrão é fazer com que o micro seja capaz de reconhecer e configurar automaticamente qualquer periférico instalado.
Apesar de ser uma idéia antiga, (para se ter uma idéia, o MCA lançado em 87 já possuía suporte a PnP) somente há poucos anos atrás o PnP tornou-se popular, através da Intel.
A dificuldade é que além de um barramento compatível, é necessário suporte também por parte do BIOS, do sistema operacional e também por parte do periférico para que tudo funcione.
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BARRAMENTOSPCI (FUNCIONAMENTO DO PLUG-AND-PLAY)
Tudo começa durante a inicialização do micro. O BIOS envia um sinal de interrogação para todos os periféricos instalados no micro. Um periférico PnP é capaz de responder a este sinal, permitindo ao BIOS reconhecer os periféricos PnP instalados.
O passo seguinte é criar uma tabela com todas as interrupções disponíveis e atribuir cada uma a um dispositivo. O sistema operacional entra em cena logo em seguida, devendo ser capaz de trabalhar cooperativamente com o BIOS, recebendo as informações sobre a configuração do sistema e fornecendo todo o software de baixo nível (na forma de drivers de dispositivo) necessário para que os dispositivos possam ser utilizados pelos programas.
As informações sobre a configuração atual da distribuição dos recursos entre os periféricos é gravada em uma área do CMOS chamada de ESCD. Tanto o BIOS (durante o POST) quanto o sistema operacional (durante a inicialização), lêem esta lista, e caso não haja nenhuma mudança no Hardware instalado, mantém suas configurações.
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BARRAMENTOSAGP (Accelerated Graphics Port)
O AGP é um barramento feito sob medida para as placas de vídeo.
O AGP permite que uma placa de vídeo possa acessar diretamente a memória RAM para armazenar texturas.
Este é um recurso muito utilizado em placas 3D, onde a placa usa a memória RAM para armazenar as texturas que são aplicadas sobre os polígonos que compõem a imagem tridimensional.
Usando-se o barramento PCI, também ser possível utilizar a memória para armazenar as texturas, neste caso os dados teriam que passar pelo processador, degradando o desempenho geral da máquina.
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BARRAMENTOSAGP (Barramentos X Slots)
É importante não confundirmos barramento com slot. Por exemplo, numa placa mãe, geralmente temos 4 ou 5 slots PCI.
Todos estes slots porém compartilham o mesmo barramento de 133 MB/s. O barramento é a estrada que permite a comunicação com o processador, que é compartilhada por todos os periféricos conectados a este barramento. Os slots são apenas meios de conexão, assim como as várias saídas de uma estrada.
Os 16 MB/s do barramento ISA, por exemplo, são compartilhados por todos os periféricos conectados em slots ISA, pelas portas seriais e paralelas.
O barramento PCI é compartilhado por todos os periféricos PCI, pelas interfaces IDE e também por controladoras SCSI que por ventura estejam conectadas em slots PCI.
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BARRAMENTOSAGP (Diversas Velocidades)
O barramento AGP porém, é utilizado apenas pela placa de vídeo, o que no caso de placas rápidas como as placas 3D, acaba fazendo diferença.
Além do AGP “Standard” temos também o AGP 2x, onde, apesar do barramento continuar operando a 66 MHz, são feitas duas transferências de dados por ciclo de clock, equivalendo na prática, a uma frequência de 133 MHz, o que, na ponta do lápis, resulta em uma taxa de transferência de nada menos do que 533 MB/s.
Como se não bastasse, os novos chipsets trazem suporte ao AGP 4x, que mantém os 66 MHz do AGP e AGP 2x, mas permite quatro transferências por ciclo, o que corresponde na prática a uma frequência de 266 MHz, resultando em uma taxa de transferência de incríveis 1066 MB/s, mais inclusive que o barramento atual entre a memória e o processador, que, com a placa mãe operando a 100 MHz, fica em apenas 800 MB/s.
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BARRAMENTOSPCI-E (PCI-Express)
Tecnicamente falando, o PCI Express não é um barramento.
O PCI Express é uma conexão ponto-a-pontoPCI Express é uma conexão ponto-a-ponto, isto é, ele conecta somente dois dispositivos e nenhum outro dispositivo pode compartilhar esta conexão.
Em uma placa mãe com slots PCI comuns, todos os slots PCI são conectados ao barramento PCI e todos compartilham o mesmo caminho de dados.
Em uma placa-mãe com slots PCI Express, cada slot PCI cada slot PCI Express é conectado ao chipset da placa-mãe usando Express é conectado ao chipset da placa-mãe usando uma pista dedicada, uma pista dedicada, não compartilhando esta pista (caminho de dados) com nenhum outro slot PCI Express.
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A Placa Mãe (Componentes)Jumpers
Os jumpers são pequenas peças plásticas, internamente metalizadas para permitir a passagem de corrente elétrica, sendo encaixados em contatos metálicos encontrados na placa mãe ou em vários outros tipos de placas..
Os jumpers são mais um componente em extinção nas placas mãe modernas, pois a maioria das placas atuais são “jumperless”, ou seja, não possuem jumper algum, sendo toda a configuração das funções da placa feita através do CMOS Setup.
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Memórias do Computador
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RegistradoresPequenos elementos de memória que armazenamos operandos e seus endereços. REM: registrador de endereços de memória
Contém endereço do dado a ser lido ou escrito namemória.
RDM: registrador de dados da memória Contém o dado a ser escrito na memória ou a ser lidoda memória
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Componenentes da CPU (Detalhado)
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Tipos de Memória (Internas)
ROM (Read Only Memory)
• Contém informações que não podem ser alteradas;
• Inicialização do Sistema (BIOS);• Não volátil.
RAM (Random Access Memory)
• Contém informações podem ser alteradas;• Armazena programas e informações durante o
processamento;• Volátil.
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Tipos de Memória ROM
PROM (Programmable ROM)
EPROM (Erase Programmable ROM)
•Memória programável, apenas de leitura;•Permite ser programável através de dispositivos apropriados;•Comporta-se como ROM depois de programada.
•Memória programável, apagável, apenas de leitura;•Pode ser apagada através de raios ultravioleta;•Tem múltiplas utilizações ao longo do seu ciclo de vida, pois seus circuitos podem ser regraváveis.
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Tipos de Memória ROM
EEPROM (Electronically Erase Programmable ROM)
•Memória apágavel eletronicamente, através de impulsos elétricos;
•Memória programável apenas de leitura;
•Tem múltiplas utilizações ao longo do seu ciclo de vida;
•Processo de apagar/programar facilmente automatizável;
•Utilizada como memória flash.
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Tipos de Memória RAM
• Pequena capacidade de memória de armazenamento;
• Mantém a informação enquanto houver alimentação de energia;
• Pequeno tempo de acesso (5 – 25 ns);
• Custo elevado com um espaço requerido quatro vezes maior.
• Aumenta a densidade de armazenamento de memória;
• Utiliza os capacitores dos CI para guardar dados através de cargas elétricas;
• Precisa de releitura constante (refresh de memória) com maior tempo de acesso (30 – 80 ns);
• Baixo custo e menor espaço requerido.
SRAM (Static RAM)
DRAM (Dynamic RAM)
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Memória CachePLACA MÃE
PROCESSADOR
Cache L1
HD
32 KB SRAM
32 K32 KB SRAM
2.048 KB SRAM
Cache L2 3.072 MB
DRAM
Cache L2
Level 2
Nível 230% + VELOZ
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Memória Virtual
O computador procura por áreas da RAM que não foram usadas recentemente e as copia para o disco rígido. Isso libera espaço na RAM para carregarmos uma nova aplicação
A área do disco rígido que armazena uma imagem da memória RAM é chamada de arquivo de paginação. Este guarda páginas (partes de tamanho fixo) da RAM no disco rígido e o sistema operacional busca e armazena dados entre o arquivo de paginação e a memória RAM.
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Outros tipos de memória RAM
• FPM DRAM: Memória RAM de modo de paginação rápida (Fast Page Mode)
• Memória EDO (Extended Data Out): O processador um endereço da memória ao mesmo tempo em que esta ainda esta fornecendo dados de uma solicitação anterior.
• Memória SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory): Tipo de memória que permite a leitura ou o armazenamento de dois dados por vez.
• DDR SDRAM: É uma SDRAM com taxa de transferência de dados dupla (Double Data Rate) com uma largura de banda maior.
• Memória de cartão PCMCIA: Uma DRAM contida em cartões do tipo não proprietários e que funcionam em qualquer notebook cujo barramento de sistema combine com a configuração do cartão de memória.
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Módulos de memória
Placas de 11 x 2,5 cm, com um conector de 72 pinos
Placas de 14 x 2,5 cm, com conector de 168 pinos ou 184 pinos
SIMM
DIMM
SODIMM
Placas de 5 x 2,5 cm, com conector de 144 pinos ou 200 pinos
NOTEBOOK
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Módulos de memória• SIMM (single in-line memory module)
Essa placa de memória (pente de memória) usava, no seu modelo mais antigo, um conector de 30 pinos, com o tamanho de 9 x 2 cm. Evoluíram para placas maiores (11 x 2,5 cm), com um conector de 72 pinos.
• DIMM (dual in-line memory module)Com um enorme conector de 168 pinos ou 184 pinos e um tamanho de 14 x 2,5 cm, as DIMMs variam em capacidade de 8 MB a 1 GB por módulo e podem ser instaladas sozinhas (e não em pares).
• RIMM (Rambus in-line memory module)Comparável em tamanho e configuração de pinos à DIMM, mas usa um barramento de memória especial para aumentar muito a velocidade.
• SODIMM (small outline dual in-line memory module). Usadas em notebooks , as placas SODIMM são pequenas (aproximadamente 5 x 2,5 cm) e têm 144 ou 200 pinos. A capacidade varia de 16 MB a 1 GB por módulo.
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Memória (Externa, Secundária ou Massa)
• Floppy Disk, Disco flexível ou Disquete. Capacidade de 1,44 MB;
• Zip Disk, Zip Drive. Capacidade de 100 MB;
• Hard Disk, Winchester ou Disco Rígido. Capacidade de 120, 250 GB.
Periféricos armazenamento (eletromagnético)
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O Disco Rígido (HD)
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O Disco Rígido (HD)
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Todos os componentes de um HD1 – Prato: midia os dados são gravados 2 – Atuador: parte mecânica responsável pelo posicionamento das cabeças de leitura e gravação. 3 - Componentes internos de controle do tuador: ligados a placa controladora lógica externa 4 - Cabeças de leitura e gravação: conectadas ao atuador, responsaveis pela leitura e gravação de dados na mídia 5 e 6 - Hard Disk Assembly superficie aonde são montados os componentes de um hard disk 7 - Placa controladora : responsavel pela inicialização, controle mecânico e envio de dados do hard disk para o computador. 8 - Conectores externos: conexão por onde são enviados os dados para a placa-mãe e consequentemente ao processador.
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Disk Packs (Pilhas de Disco)
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Componentes do Disco Rígido
Auto-parking
Cabeça de leitura e gravaçãoMotor de rotação
Enquanto o HD está desligado, as cabeças de leitura ficam numa posição de descanso. Elas só saem dessa posição quando os discos já estão girando à velocidade máxima. Para prevenir acidentes, as cabeças de leitura voltam à posição de descanso sempre que não estão sendo lidos dados, apesar dos discos continuarem girando.
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Organização dos Dados no Disco O processo de divisão em setores e trilhas é chamado formatação ou inicialização e divide o disco em:
Trilha Setor Cluster Cilindro
TrilhaTrilha: A porção circular da superfície do disco que passa sob a cabeça de leitura/gravação.
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Organização dos Dados no Disco
Cada trilha é dividida em setores que contêm um número fixo de bytes.
Tipicamente, 512 bytes por setor.
A gravação por zonas atribui mais setores às trilhas que estão nas zonas externas do que àquelas que estão nas zonas internas. Usa o espaço de armazenamento de maneira mais completa.
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3.1
Organização dos Dados no Disco Cluster Um número fixo de setores adjacentes, um conjunto de setores tratados como uma unidade de armazenamento Tipicamente, de dois a oito setores, dependendo do sistema operacional.
A trilha sobre cada superfície, queestá sob a cabeça de leitura e gravação, em determinada posição das cabeças de leitura e gravação é chamado de cilindro.
Quando o arquivo é maior do que acapacidade de uma única trilha, osistema operacional armazena-o em trilhas que fazem parte do mesmo cilindro
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As interfaces do disco rígido
As interfaces antigas, como o MFM, RLL e o ESDI possuíam uma característica em comum, que era o fato que a controladora fazia parte da interface (e não do próprio HD, como temos hoje em dia).
Não demorou para que os fabricantes percebessem que integrar a controladora ao HD oferece diversas vantagens, pois elimina os problemas de sincronismo causados pelo uso de cabos longos e simplifica todo o design.
Surgiu então o padrão IDE, abreviação de "Integrated Drive Eletronics", desenvolvido pela Quantum e a Western Digital.
Os primeiros HDs e interfaces IDE chegaram ao mercado em 1986.
Em 1990 o padrão foi ratificado pelo ANSI, dando origem ao padrão ATA (Advanced Technology Attachment ). Como o nome "IDE" já estava mais difundido, muita gente continuou usando o termo "IDE", e outros passaram a usar "IDE/ATA" ou simplesmente "ATA", fazendo com que os dois termos acabassem virando sinônimos.
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As interfaces do disco rígido - SCSI
As controladoras SCSI (Small Computer System Interface) são as tradicionais concorrentes das interfaces IDE. O primeiro padrão SCSI (SCSI 1) foi ratificado em 1986 e consistia em controladoras de 8 bits, que operavam a 5 MHz, oferecendo um barramento de dados de até 5 MB/s
Em 1990, foi lançado o padrão Wide SCSI (SCSI 2). A freqüência continuou a mesma, mas as controladoras passaram a utilizar um barramento de 16 bits, o que dobrou a taxa de transmissão, que passou a ser de 10 MB/s.
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Native Command Queuing - NCQO desempenho do HD é determinado basicamente pela densidade dos discos, velocidade de rotação e, em menor grau, pelo tamanho do cache de leitura e suporte ao NCQ.
Um tanto similar à um elevador. O elevador viaja de andar a andar, mas não segue a seqüência que os usuários apertaram os botões de pedido do andar porque significaria uma carga mecânica excessiva e um tempo muito mais longos para esperar ou montar.
O Comando Nativo de Enfileiramento
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A performance do disco rígido – NCQ
A grande maioria dos HDs SATA atuais suporta o NCQ, onde a A grande maioria dos HDs SATA atuais suporta o NCQ, onde a controladora utiliza o tempo ocioso, entre uma leitura e outra, controladora utiliza o tempo ocioso, entre uma leitura e outra, para estudar e reorganizar a ordem das leituras seguintes, de para estudar e reorganizar a ordem das leituras seguintes, de forma que elas possam ser executadas na ordem em que seja forma que elas possam ser executadas na ordem em que seja necessário o menor movimento possível dos discosnecessário o menor movimento possível dos discos.
É como no caso de um ônibus, que precisa fazer um itinerário passando por diversos pontos da cidade. Com o NCQ o motorista tem autonomia para fazer alterações na rota, de acordo com as condições do trânsito, escolhendo a rota mais rápida :).
Na prática, o NCQ pode melhorar a taxa de transferênciamelhorar a taxa de transferência do HD em até 10%até 10% em situações específicas, onde são lidos diversos arquivos pequenos espalhados pelo HD, como durante o carregamento do sistema operacional, ou de um programa pesado, mas faz pouca diferença quando você está transferindo grandes arquivos. De qualquer forma, ele é uma otimização implementada via software, que não aumenta o custo de produção dos discos.
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Modos de Operação do disco rígido
Para quem precisa de HDs mais rápidos, ou com uma capacidade muito maior, a melhor opção é montar um sistema RAID, onde é possível somar a capacidade e o desempenho de vários HDs, ou então sacrificar parte do espaço de armazenamento em troca de mais confiabilidade.
O termo RAID significa “Redundant Array of Inexpensive Disks” (matriz redundante de discos independentes ), indicando justamente o uso de HDs padronizados e baratos como “blocos de montagem” para a criação de sistemas que se comportam como um único disco, maior, mais rápido e mais confiável do que suas peças individuais.
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Modos de Operação do disco rígido
RAID 0 (Striping):
Todos os HDs usados são acessados como se fossem um único drive. Ao serem gravados, os arquivos são fragmentados nos vários discos, permitindo que os fragmentos possam ser lidos e gravados simultaneamente, com cada HD realizando parte do trabalho.
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Modos de Operação do disco rígido RAID 1 (Mirroring):
Este modo permite usar dois HDs, sendo que o segundo armazenará uma imagem idêntica do primeiro. Na pratica, será como se você tivesse apenas um disco rígido instalado, mas caso o disco titular falhe por qualquer motivo, você
terá uma cópia de segurança armazenada no segundo disco. Este é o modo ideal se você deseja aumentar a confiabilidade do sistema .
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Modos de Operação do disco rígido
RAID 10 (Mirror/Strip):
Este modo pode ser usado apenas caso você tenha a partir de 4 discos partir de 4 discos rígidosrígidos e o módulo total seja um número par (6, 8, etc.). Neste modo, metade dos HDs serão usados em modo striping (RAID 0), enquanto a segunda metade armazena uma cópia dos dados dos primeiros, assegurando a segurança.
Este modo é na verdade uma combinação do RAID 0 e RAID 1, daí o nome.
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Outros Modos de Operação RAID RAID 5:
Este modo é muito utilizado em servidores com um grande número de HDs. É um método bastante engenhoso que cria uma camada de redundância, sacrificando apenas uma fração do espaço total, ao invés de simplesmente usar todo um HD para armazenar cópias completas como no caso do RAID 1.
O RAID 5 usa um sistema de paridade para manter a integridade dos dados. Os arquivos são divididos em fragmentos de tamanho configurável e, para cada grupo de fragmentos, é gerado um fragmento adicional, contendo códigos de paridade.Note que, ao invés de reservar um HD inteiro para a tarefa, os códigos de correção são espalhados entre os discos. Desta forma, é possível gravar dados simultaneamente em todos os HDs, melhorando o desempenho.
O RAID 5 pode ser implementado a partir de 3 discos.
Num sistema com 5 HDs de 500 GB, teríamos 2 TB de espaço disponível e 500 GB de espaço consumido pelos códigos de paridade. Usando 8 HDs teremos 3.5 TB para dados e os mesmos 500 GB para paridade, e assim por diante .
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Outros Modos de Operação RAID RAID 6:
É um padrão relativamente novo, suportado por apenas algumas controladoras. Ele é semelhante ao RAID 5, porém usa o dobro de bits de paridade, garantindo a integridade dos dados caso até 2 dos HDs falhem ao mesmo tempo.
A percentagem de espaço sacrificado decai conforme são acrescentados mais discos, de forma que o uso do RAID 6 vai tornado-se progressivamente mais atrativo.
Ganha-se proteção contra a possibilidade de um segundo HD falhar durante o processo de substituição e reconstrução dos dados do primeiro.
Tanto no caso do RAID 5, quanto no RAID 6, o servidor continua funcionando normalmente durante todo o processo de substituição do disco, embora a performance decaia, sobretudo logo depois da substituição do drive defeituoso, quando o sistema precisa regravar os dados, lendo as informações armazenados em todos os outros discos e fazendo os cálculos de paridade.
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Outros Modos de OperaçãoJBOD:
Este não é um modo RAID. No (Just a Bunch Of Disks) os HDs disponíveis são simplesmente concatenados e passam a ser vistos pelo sistema como um único disco, com a capacidade de todos somada. Os arquivos são simplesmente espalhados pelos discos, com cada um armazenando parte dos arquivos (neste caso arquivos completos, e não fragmentos como no caso do RAID 0).
Não existe qualquer ganho de desempenho, nem de confiabilidade. Caso um dos HDs apresente defeito, os arquivos armazenados nele são perdidos, mas os arquivos armazenados nos demais continuam intactos. Na verdade, o único ganho é o de praticidade, com a possibilidade de usar vários discos para formar um único volume de grande capacidade, ao invés de ter que espalhar os arquivos e pastas entre os vários HDs.
Ao contrário dos outros modos RAID, não existe nenhum problema em utilizar em combinar HDs com capacidades e desempenho variados num sistema JBOD. Cada HD pode dar sua parcela de contribuição, independentemente de sua capacidade.
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Montando Raid Via Hardware
Este modo é o ideal tanto do ponto de vista do desempenhodesempenho, quanto do ponto de vista da compatibilidadecompatibilidade e confiabilidadeconfiabilidade, já que a própriaprópria controladoracontroladora executaexecuta todas as funçõesfunções necessáriasnecessárias, de forma independente. O sistema operacional apenas acessa os dados, como se houvesse um único HD instalado.
Outro recurso cada vez mais utilizado é o hot-swaphot-swap, onde você pode substituir os discos defeituosos com o sistema rodando. Os servidores com controladoras que suportam hot-swap quase sempre utilizam baias removíveis, facilitando o acesso aos discos.
Nas controladoras que trabalham via hardware, toda a configuração é feita através do BIOS da placa RAID, que pode ser acessado pressionando uma combinação de teclas durante o boot.
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Montando Raid Via Software
No caso do Windows XP, a configuração de RAID via No caso do Windows XP, a configuração de RAID via software é feita no Painel de Controle > Ferramentas software é feita no Painel de Controle > Ferramentas Administrativas > Gerenciamento do Computador > Administrativas > Gerenciamento do Computador > Gerenciamento de discos.Gerenciamento de discos.
Clique com o botão direito sobre um dos HDs que farão parte do array e selecione a opção "Converter em disco dinâmico". Na tela seguinte, marque todos os HDs que serão usados.
Depois de converter os HDs para discos dinâmicos, clique novamente com o botão direito sobre um deles e selecione a opção "Novo Volume". É aberto o assistente que permite criar o array RAID.
As versões Home e Professional oferecem apenas as opções de criar arrays RAID 0 (distribuído) ou JBOD (estendido), mas no 2000 ou 2003 Server é possível criar também arrays RAID 1 (Espelhado), neste caso utilizando a partir de 3 HDs.
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Montando Raid
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Formatação de discos rígidosFormatação física
Originalmente, os discos magnéticos do HD são um terreno inexplorado, uma mata virgem sem qualquer organização. Para que os dados possam ser armazenados e lidos de forma organizada, é necessário que o HD seja previamente formatado.
Em primeiro lugar, temos a formatação física, onde os Em primeiro lugar, temos a formatação física, onde os discos são divididos em trilhas, setores e cilindro e são discos são divididos em trilhas, setores e cilindro e são gravadas as marcações servo, que permitem que a placa gravadas as marcações servo, que permitem que a placa lógica posicione corretamente as cabeças de leitura.lógica posicione corretamente as cabeças de leitura.
Nos HDs atuais, a formatação física é feita em fábrica, durante a fabricação dos discos. O processo envolve o uso de máquinas especiais e, apenas para garantir, restrições são adicionadas no firmware do drive, para que a placa lógica seja realmente impedida de fazer qualquer modificação nas áreas reservadas. Graças a isso, é impossível reformatar fisicamente um drive atual, independentemente do software usado.
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Formatação de discos rígidosFormatação lógica
Em seguida, temos a formatação lógica, que adiciona as Em seguida, temos a formatação lógica, que adiciona as estruturas utilizadas pelo sistema operacional. Ao estruturas utilizadas pelo sistema operacional. Ao contrário da formatação física, ela é feita via software e contrário da formatação física, ela é feita via software e pode ser refeita quantas vezes você quiserpode ser refeita quantas vezes você quiser.
O único problema é que, ao reformatar o HD, você perde o acesso aos dados armazenados, embora ainda seja possível recuperá-los usando as ferramentas apropriadas, como veremos mais adiante.
Chegamos então ao sistema de arquivos, que pode ser definido como o conjunto de estruturas lógicas que permitem ao sistema operacional organizar e otimizar o acesso ao HD. Conforme cresce a capacidade dos discos e aumenta o volume de arquivos e acessos, esta tarefa torna-se mais e mais complicada, exigindo o uso de sistemas de arquivos cada vez mais complexos e robustos.
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Sistemas de Arquivos
Sistemas de arquivo de Linux: Second Extended Filesystem (Ext2), Third Extended Filesystem (Ext3), e o Reiser Filesystem (ReiserFS).
Sistemas de arquivo de Unix: sysv filesystem (System V , Coherent , Xenix), UFS (BSD , Solaris , NEXTSTEP ), MINIX filesystem, e o VERITAS VxFS (SCO UnixWare).
Sistemas de arquivo Microsoft: MS-DOS, FAT (Windows 95 em diante), e NTFS (Windows NT 4 sistemas NT em diante).
Sistema de arquivo para CD-ROM: ISO9660 CD-ROM (conhecido como High Sierra Filesystem), CDFS e o Universal Disk Format (UDF), utilizado em DVD, HD-DVD etc.
Outros sistemas de arquivo proprietários: HPFS, do OS/2 da IBM, o HFS, da Apple, Amiga Fast Filesystem (AFFS), e o Acorn Disk Filing System (ADFS).
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Sistemas de Arquivos de um disco rígidoFAT (File Allocation Table ou Tabela de Alocação de Arquivos)
Funciona através de uma espécie de tabela que contém indicações para onde estão as informações de cada arquivo.
Quando um arquivo é salvo no HD, o FAT divide a área do disco em pequenos blocos. Assim, um arquivo pode (e ocupa) vários blocos, mas eles não precisam estar numa seqüência.
Os blocos de determinados arquivos podem estar em várias posições diferentes. Daí a necessidade de uma tabela para indicar cada bloco.
O sistema de arquivos FAT não trabalha diretamente com cada setor, mas sim com um grupo de setores. Esse grupo é chamado de cluster (ou unidade de alocação).
É válido citar que tanto o FAT quanto o FAT32 trabalham de acordo com este princípio.
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Sistemas de Arquivos de um disco rígidoNTFS (New Tecnology File System), possui características importantes, entre elas:
• confiança, pois permite que o sistema operacional se recupere de problemas sem perder informações, tornando-o tolerante a falhas;
• segurança, onde é possível ter um controle de acesso preciso e ter aplicações que rodem em rede, fazendo com que seja possível o gerenciamento de usuários, incluindo suas permissões de acesso e escrita de dados.
Possibilidades de implementações:
• Regras de segurança baseada em permissões de usuários;• Salvar arquivos em suas pastas pessoais;• Possui recursos de criptografia e compactação de dados;• Atribuir cotas de disco para cada conta de usuário;• Ajuda no gerenciamento da conta restrita “Convidado”;• Conversão de unidades FAT 32 (inverso é impossível).
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Memória (Externa, Secundária ou Massa)
Periféricos armazenamento (laser)
• CD-ROM, Compact Disk ROM;
• CD-R, Compact Disk gravável uma única vez;
• CD-RW, Compact Disk regravável várias vezes.
800 MB
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Memória (Externa, Secundária ou Massa)
• DVD-R Digital Versatile Disc gravável uma única vez;
• DVD+R Mais utilizado para backup;
• DVD+R DL Somente para leitura com camada dupla.
4,7 GB
• DVD-RW Permite apagar e regravar mil vezes;
• DVD+RW Reedita o que esta gravado sem apagar;
• DVD+RW DL Double Layer maior capacidade.
• DVD RAM Permite apagar e regravar mais de cem mil vezes. Grava de forma concêntrica e aleatória.
Periféricos de armazenamento (laser)
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Novas tecnologias em DVD
O Blu-ray, da Sony, tem parcerias com Apple, Panasonic, Philips, Samsung, Sharp e outros estúdios de cinema.
Capacidade 25/50 GB
HD-DVD Toshiba, com suporte da Microsoft, Sanyo, NEC e estúdios de Hollywood como New Line e Universal.
Capacidade 15/30 GB
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Novas tecnologias em DVDBlu-ray, com tamanho máximo de até 100 GB e que está apenas começando a penetrar no mercado de eletrônicos.
A fabricante japonesa Pioneer anunciou o desenvolvimento de um disco óptico laminado capaz de armazenar até 400 GB de dados. A mídia é composta de 16 camadas, cada uma com 25 GB, e foi criada para eliminar um problema antigo de perda de transmissão de dados em discos de múltipla camada.
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Tipos de Periféricos
Periféricos de Entrada
• Teclado• Mouse• Scanner
Periféricos de Saída
• Monitores de vídeo• Impressoras• Plotters
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Tipos de monitores de vídeo• CRT (Tubo de raios catódicos), um canhão de elétrons
bombardeia as células de fósforo que recobrem a tela, fazendo com que elas se iluminem em diferentes intensidades, formando a imagem.
• LCD (Tela de cristal líquido), os cristais líquidos são substâncias que tem sua estrutura molecular alterada quando recebem corrente elétrica. Em seu estado normal, o cristal líquido é transparente, mas ao receber uma carga elétrica torna-se opaco, impedindo a passagem da luz, formando a imagem.
• PLASMA, pequenas quantidades de gás neon e xenon são depositadas em pequenas câmaras seladas, entre duas placas de vidro. Cada câmara contém dois eletrodos e também uma camada de fósforo (similar ao fósforo usado nos monitores CRT). Quando uma certa tensão é aplicada, o gás é ionizado e se transforma em plasma, passando a emitir luz ultra-violeta que, por sua vez, ativa a camada de fósforo, fazendo com que ela passe a emitir luz
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A resolução do monitores de vídeoO número de cores disponível para exibição em um monitor depende de sua Placa de Vídeo e da quantidade de memória desta placa. Podemos ter monitores que exibam 16, 256 ou 16,8 milhões de cores.
O mesmo acontece com a resolução gráfica, ou o número de Pixels existente em seu monitor.
Um Pixel (Picture Elements) é a menor resolução de cor ou ponto de luz que sua tela pode projetar. A depender de sua Placa de Vídeo, seu monitor pode também ser configurado para reduzir os pontos de emissão de luz, dando uma maior ou menor resolução de tela.
Em 1997 a IBM lançou o padrão de vídeo VGA, que permitia o uso de 640x480 com 256 cores. Com o passar dos anos, surgiram os padrões SVGA (800x600), XGA (1024x768), SXGA (1280x1024) e assim por diante, usados pelos monitores atuais.
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Tipos de Teclados
• QWERTY ABNT2
• DVORAK
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Tipos de Impressoras
• Matricial
• Jato de tinta
• Laser
• Térmica
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Portas Seriais
O nome "serial" vem do fato de que uma porta serial "serializa" os dados. Isto é, ela pega um byte de dado e transmite os 8 bits um de cada vez.
Também chamadas de portas de comunicação (COM)
A maioria das portas seriais padrão possui uma transferência máxima de 115 Kbps, portas seriais de alta velocidade como a Enhanced Serial Port (ESP) e a Super Enhanced Serial Port (Super ESP) podem atingir taxas de transferência de 460 Kbps.
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Portas Paralelas
O nome “paralelo" vem do fato de que uma porta paralela transmite um byte de dado de uma única vez. Transmite os 8 bits um do lado do outro de forma paralela.
Também chamadas de portas LPT.
O primeiro padrão criado EPP (Enhanced Parallel Port), transmitia a taxa de 500 Kbps até 2 Mbps, hoje suplantada pelo padrão ECP (Enhanced Capabilities Port), o padrão atual para a porta paralela que transmite a 24 Mbps.
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Portas USB (Universal Serial Bus)
Fornece uma forma única, padronizada e fácil para conectar até 127 dispositivos em um computador. Atualmente, quase todos os periféricos estão disponíveis em uma versão para USB.
Um exemplo de dispositivos USB que podem ser adquiridos hoje incluem:
Impressoras, scanners, mouse, joysticks, câmeras digitais, webcams, modens, caixas de som, telefones, vídeo fones, dispositivos de armazenamento e conexões de rede.
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Hubs USB Especiais
O USB 2.0 suporta três velocidades (1.5, 12 e 480 Mbps). Ao ligarmos este hubs especiais a uma das portas USB, a velocidade da porta será “compartilhada” entre os dispositivos ligados ao Hub.
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Portas FireWire
É um método de transferência de informações entre dispositivos digitais, em especial, equipamentos de áudio e vídeo. Também conhecido como IEEE 1394, o FireWire é rápido: sua última versão atinge velocidades de até 800 Mbps. No futuro, quando os fabricantes renovarem os atuais cabos, a expectativa é de que esse número pule para inacreditáveis 3,2 Gbps.
É possível conectar até 63 dispositivos a um barramento FireWire.
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3.1
Portas USB X Portas FireWire
Característica USB FireWire
1.1 2.0 400 800
Taxa de transferência
de dados
12 Mbps 480 Mbps 400 Mbps 800 Mbps
Número de dispositivos 127 127 63 63
Plug and play Sim Sim Sim Sim
Hot-pluggable Sim Sim Sim Sim
Dispositivos isócronos Sim Sim Sim Sim
Tipo de barramento Serial Serial Serial Serial
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3.1
• Mouse
• Scanner
• Plotter
• Modem
• No Break
• Estabilizadores de tensão
Outros Periféricos
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SOFTWARE
• Parte lógica do computador
• Sistemas Operacionais
• Aplicativos
• Programas de computador em geral
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Inicialização da máquina através da ROM
• POST Executa os procedimentos de teste dos componentes fundamentais instalados do sistema, tal como BIOS (nome e versão), CPU (tipo e quantidade), Memória (tipo e quantidade), Barramento E/S, etc.
• CONFIGURAÇÃO Nesta fase podemos reconfigurar os componentes da máquina através do Setup gravado na CMOS (Complentary Metal-Oxide Semicondutor).
• CARGA DO SISTEMA OPERACIONALA BIOS lê no primeiro setor na unidade de disco especificado (Boot Sector) e transfere para a memória o programa MASTER BOOT RECORD que executará o restante da carga do Sistema Operacional.
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3.1
O que faz a BIOS?
1. Verifica a configuração (setup) da CMOS para os ajustes personalizados
2. Carrega os manipuladores de interrupção e acionadores (drivers) de dispositivos
3. Inicializa registradores e gerenciamento de energia
4. Efetua o autoteste durante a energização (POST)
5. Exibe as configurações do sistema
6. Determina quais dispositivos são inicializáveis
7. Começa a seqüência de inicialização (conhecida como bootstrap ou, de forma mais reduzida, como boot
A primeira coisa que a BIOS faz é verificar a informação armazenada em um chip fabricado com a tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semicondutor).
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Configurando a BIOS
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3.1
Configurando a BIOSSystem Time/Date - ajusta a data e a hora do sistema.
Boot Sequence - a ordem na qual o BIOS tentará carregar o sistema operacional. (Drive)
Plug and Play - um padrão para auto-detecção de dispositivos conectados. Deve ser ajustado para "Yes" (sim) caso seu computador e sistema operacional suportem essa opção.
Mouse/Keyboard - "Enable Num Lock" (habilitar teclado numérico), "Enable the Keyboard" (habilitar teclado), "Auto-Detect Mouse" (auto-detectar o mouse).
Drive Configuration - configura os discos rígidos, CD-ROM e discos flexíveis.
Memory - direciona a BIOS para ser espelhada para um endereço específico da memória.
Security - estabelece uma senha para acesso ao computador.
Power Management - seleciona o uso do gerenciamento de energia, assim como estabelece o tempo de espera (standby)e suspensão (suspend).
Exit – salva, descarta ou restaura os ajustes-padrão.
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Carga de programa no computador
1. O sistema operacional busca o arquivo no disco (leitura)
2. O arquivo é carregado para a memória RAM
3. Para ser processado o chipset encaminha os dados para a CPU
4. A CPU ou Processador se encarrega de fazer os processos necessários.
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TIPOS DE SISTEMA OPERACIONAL
• Windows• MAC/OS (Leopard)• Linux (Ubuntu, Kurumin)
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TIPOS DE APLICATIVOS
MS-Office MS-Office
• Word • Excel• PowerPoint• Access• Outlook• Internet Explorer
Softwares LivresSoftwares Livres
• Writer• Calc• Impress• Base• Mozilla Thunderbird• Mozilla Firefox
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CLASSIFICAÇÃO DOS SOFTWARES SOFTWARE LIVRE
Pode ser utilizar, copiar, alterar o seu código-fonte, inclusive fazendo a distribuição do software, cobrando ou não por isso.
COPYLEFTLicença que de forma explicita condiciona a forma que os softwares livres podem ser copiados, alterados e redistribuídos.
OPEN SOURCE, GPL e GNU (General Public License)O programa livre e o seu código-fonte é disponibilizado para download. GPL e GNU designam licença para software livre.
SOFTWARE EM DOMÍNIO PÚBLICODispensa a licença de uso.
SOFTWARE SEMI LIVREPermitem a cópia, distribuição e modificação desde que o propósito para isso não seja a comercialização visando o lucro.
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FREEWAREProgramas que permitem a redistribuição mas não permitem a sua modificação a partir da não disponibilização do código-fonte.
SHAREWAREPermite que seja distribuído gratuitamente mas cobra-se pela sua utilização.
SOFTWARE COMERCIALDesenvolvido por uma empresa com objetivo de licenciá-lo visando lucros com a comercialização.
DEMO E TRIALÉ uma pequena versão do programa para que o usuário “teste” o software. Uma vez aprovado o usuário tem que comprar o software “inteiro” na versão caixa. Os programas TRIAL funcionam da mesma maneira só que não salvam e nem exportam os trabalhos realizados.
BETASão programas cuja as versões ainda estão em desenvolvimento.
CLASSIFICAÇÃO DOS SOFTWARES
