INTRODUÇÃO A ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES PROF. IVO

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO TOCANTINS CAMPUS PARAÍSO DO TOCANTINS

INTRODUÇÃO A ORGANIZAÇÃO DE

COMPUTADORES

IVO SÓCRATES MORAES DE OLIVEIRA

2011

IFTO / CAMPUS PARAÍSO DO TOCANTINS ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Prof. Ivo Sócrates Moraes de Oliveira 2

ÍNDICE

Conteúdo 1. Computador .................................................................................................................... 4

1.1. Introdução ............................................................................................................... 4

1.2. Tipo de Computadores ........................................................................................... 5

1.3. Arquitetura dos Computadores ............................................................................... 6

1.4. História e Evolução da Computação ...................................................................... 7

2. Hardware ...................................................................................................................... 15

2.1. Processador (CPU "Unidade Central de Processamento" ou UCP) ..................... 16

2.2. Clock (Relógio) .................................................................................................... 17

2.3. Barramentos .......................................................................................................... 17

2.4. Memórias .............................................................................................................. 17

2.4.1. Memória Principal (Memória RAM - Random Access Memory) ..................... 17

2.4.2. Memória Somente Leitura (Memória ROM).................................................... 18

2.4.3. Memória CACHE ............................................................................................. 19

2.4.4. Memória Secundária ou em Massa ................................................................... 20

2.5. Unidades de Entrada/Saída ................................................................................... 20

2.5.1. HD (Hard Disk - Disco Rígido) ....................................................................... 20

2.5.2. Placa de Vídeo e Monitor de Vídeo.................................................................. 21

2.5.3. Placa de Som .................................................................................................... 21

2.5.4. Teclado ............................................................................................................. 22

2.5.5. Mouse (Rato) .................................................................................................... 22

2.5.6. Impressora ........................................................................................................ 23

2.5.7. Scanner ............................................................................................................. 24

2.5.8. Leitora e Gravadora de CD, DVD e Blu-ray .................................................... 24

2.6. Slots ...................................................................................................................... 25

2.7. Chipsets ................................................................................................................ 25

2.8. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor - Semicondutor de Óxido Metálico Complementar) .................................................................................................. 26

2.9. BIOS (Basic Input/Output System - Sistema Básico de Entrada/Saída) ............... 26

2.10. POST (Power-On Self-Test - Auto-teste ao Ligar) ............................................... 26

3. Codificação e Conversão (Binário, Octal, Decimal e Hexadecimal) ........................... 27

3.1. Introdução à Codificação ...................................................................................... 27

3.2. Principais Codificações ........................................................................................ 27

3.3. Binário, Decimal, Octal e Hexadecimal ............................................................... 28

3.4. Conversão ............................................................................................................. 31

3.4.1. Conversões entre Binário e Decimal ................................................................ 31

3.4.2. Conversões entre Binário e Octal ..................................................................... 32



3.4.3. Conversões entre Binário e Hexadecimal ......................................................... 33

3.4.4. Conversões entre Decimal e Octal.................................................................... 34

3.4.5. Conversões entre Decimal e Hexadecimal ....................................................... 34

3.4.6. Conversões entre Octal e Hexadecimal ............................................................ 35

4. Referências ................................................................................................................... 37



1. Computador

• Introdução • Tipo de Computadores • Sistema Computacional • História e Evolução da Computação

______________________________________________________________________

1.1. Introdução

Para entender a informática e a computação inicialmente é interessante compreender um termo essencial que é COMPUTAR, este termo permitirá realizar analogias e entender o porque os computadores surgiram com o passar do tempo. O termo COMPUTAÇÃO deriva de COMPUTAR, que nada mais é que realizar cálculos, contar, efetuar operações aritméticas. Logo, COMPUTAÇÃO é o mecanismo que auxilia a realização da tarefa de calcular, contar e efetuar operações aritméticas, por muitas vezes desempenhado com maior agilidade e precisão do que pelos seres humanos, principalmente, em grandes cálculos.

Muitos leigos no assunto acreditam que a computação originou na década de 40, quando surgiram os primeiro computadores eletrônicos. Contudo, a centenas ou até mesmo milhares de ano a humanidade veio ao longo de sua história criando mecanismos manuais que permitiam e simplificavam a realização de cálculos. Inicialmente o homem utilizou seus próprios dedos para essa tarefa, assim deu origem ao sistema DECIMAL e aos termos DIGITAL e DIGITO. Para auxílio deste método, passou a utilizar gravetos, contas ou marcas na parede. Posteriormente, tornou-se necessário um método para a contagem do tempo, delimitando as épocas de plantio e colheita. Arqueólogos encontraram tábuas de argila contendo tabuadas de multiplicação e de acumuladores. Acredita-se que as mesmas tenham sido escritas por volta de 1700 a.C. e usavam o sistema sexagesimal (base 60), o que de origem às nossas atuais unidades de tempo.

Nos tempos atuais, o que vem a ser um computador? Simplesmente é uma máquina constituída por componentes físicos (hardwares), geralmente, formados por transistores, circuitos integrados e cilindros eletromagnéticos, e componentes lógicos (softwares)



capazes de comandar (controlar) os dispositivos físicos para permitir a realização de cálculos lógicos e aritméticos, objetivando criar, coletar, tratar (processar), armazenar e distribuir (compartilhar) diversos tipos de informações. O computador geralmente é tratado por sistema computacional, isto se deve as características sistemáticas que o mesmo possuí. A figura 1 apresenta a composição do sistema computacional.

PROGRAMAS DE USUÁRIO

Navegador - editor - jogos ...

SISTEMA OPERACIONAL

HARDWARE

Figura 1: Sistema Computacional.

Dentre os softwares têm-se Sistemas Operacionais e Aplicativo de Usuários (Programas para Edição de Texto, Navegadores da Web, Jogos e outros). Após analisar um sistema computacional é possível concluir que um computador sem Software não passa de um aglomerado de componentes eletrônicos, circuitos integrados, placas e estruturas metálicas.

1.2. Tipo de Computadores

Inicialmente, os computadores eletrônicos eram utilizados para processar cálculos complexos e utilizados em aplicações específicas, contudo o mesmo se popularizou com o surgimento dos microcomputadores. Com o passar do tempo surgiram modelos baseado em derivações dos percussores, a seguir são apresentados os tipos de computadores mais comuns, classificados com base em aplicação e capacidade:

PC (Computador Pessoal - Personal Computer): Também chamado de microcomputador ou quando não são portáteis, de computador Desktop (de mesa de trabalho). A principal características deste tipo de computador é que são utilizados para atividades básicas (corriqueiras) ou seja atividades que exigem baixa capacidade de recursos físicos e estão relacionadas a atividades de entretenimento, cultura e processamento de dados gerais. Quando tais computadores são projetados para ser portáteis chamamos eles de notebook, netbook, palmtop/PDA (smartphone) ou tablet.

Servidores (Server): São computadores com a característica de prover serviços (atendimentos) para outros computadores, exigindo do mesmo maior capacidade de recurso físico e sistemas específicos para que o mesmo seja mais rápido, seguro e fique maior



tempo disponível. Tais computadores podem contar com mais de um processador e por muitas vezes utilizam PC ou Estações de Trabalho melhorados, com recursos físicos de maior capacidade, para atender as atividades.

Estações de trabalho (Workstation): São computadores utilizados para atuação profissional, atividades de produção de bens e serviços, agregam maior capacidade de recursos físicos que os PC comuns e, geralmente, buscam maior eficiência em comunicação em rede.

Mainframes: São computadores com recursos físicos de grande capacidade dedicados geralmente ao processamento grandes volumes de informações. Os mainframes são capazes de oferecer serviços de processamento a vários usuários através de terminais ligados a eles.

Supercomputadores: São computadores de altíssima capacidade de processamento e armazenamento utilizados em aplicações muito específicas como pesquisas militares, científica, química, medicina e meteorológicas. Possui preços elevado, chegando a custar milhares de dólares.

1.3. Arquitetura dos Computadores

A arquitetura dos computadores base para os computadores atuais foi definido por Von Neumann por volta de 1945 e foi definido como é apresentado na figura 2.

Figura 2: Arquitetura de Computadores por Von Neumann.



Com base na figura 2, tal arquitetura é composta por: componentes (dispositivos) de Entrada e Saída (E/S), que é responsável por interagir com o ambiente externo para receber ou enviar dados ou informações; uma Memória de Programas que armazenam instruções; uma Memória de Dados que tem por objetivo armazenar os dados recebidos de componentes de Entrada ou fruto de um processamento realizado pela CPU; e uma CPU (Unidade Central de Processamento) que possui a ULA (Unidade de Lógica e Aritmética) ambiente responsável por cálculos lógicos e aritméticos e que junto a Unidade de Controle, que é responsável por selecionar as instruções e os dados que serão processados e encaminhá-los para ULA.

A arquitetura dos computadores atuais é uma adaptação da arquitetura apresentada por Von Neumann e é apresentada na figura 3.

Figura 3: Arquitetura dos Computadores Atuais.

Com base na figura 3, apresentada anteriormente, a arquitetura dos computadores atuais foi modificada principalmente na forma de interação entre os elementos. Antes definida diretamente e atualmente utilizando um barramento, conjunto de fios paralelos que transmitem endereços, dados e sinais de controle, ou seja, uma via de comunicação de alto desempenho por onde circulam os dados tratados pelo computador.

1.4. História e Evolução da Computação

A seguir é apresentado um resumo sobre a história da computação feito pelo professor Dr. José Hiroki Saito Processo da Universidade Federal de São Carlos, o qual possibilita identificar os principais pontos da história da computação.

� 4000-1200 A.C. - Habitantes da primeira civilização conhecida na Suméria mantém um registro de transações comerciais em tábuas de argila;

� 3000 A.C. - O ábaco foi inventado na Babilônia;

� 250-230 A.C. - O crivo de Eratosthenes é usado para determinar os números primos;

� 79 D.C. - O dispositivo de Antikythera, quando posicionado corretamente de acordo com a latitude e dia da semana, fornece alternadamente os meses lunares de 29 e 30 dias;

� 1300 D.C. - O ábaco familiar de fios e contas passa a ser usado pelos chineses;



� 1612-1614 D.C. - John Napier usa o ponto decimal impresso, inventa o logaritmo, e usa barras numeradas, para cálculo;

� 1622 - William Oughtred inventa a régua de cálculo circular, baseada nos logaritmos de Napier;

� 1623 - William Schickard projeta um relógio de cálculo com um mecanismo de engrenagem para auxiliar na multiplicação de números multi-dígitos;

� 1642-1643 - Blaise Pascal cria um somador baseado no mecanismo de engrenagem chamado “Pascalene”, a primeira máquina somadora mecânica;

� 1666 - Na Inglaterra, Samuel Morland produz um calculador mecânico que soma e subtrai;

� 1674 - Gottfried Leibniz constrói o “Stepped Reckoner”, uma calculadora usando um cilindro compassado;

� 1774 - Philipp-Matthaus Hahn constrói e vende uma pequena quantidade de máquinas de calcular com precisão de 12 dígitos;

� 1777 - O terceiro Conde de Stanhope inventa uma calculadora com multiplicação;

� 1786 - J.H.Mueller conjectura sobre um “difference engine” mas não obtém fundos para a sua construção;

� 1801 - Uma seqüência de cartões perfurados controla a tecelagem padronizada no tear de Joseph-Marie Jacquard;

� 1811 - Luddites destrói os maquinários que ameaçam eliminar trabalhos;

� 1820 - O Arithmometer de Thomas, baseado no princípio de cilindro compassado de Leibniz, é demonstrado para a Academia de Ciência da França; torna-se a primeira calculadora produzida em massa e vendida durante muitos anos;

� 1822 - Charles Babbage inicia o projeto e construção do “Difference Engine”;

� 1829 - William Austin Burt patenteia uma primeira máquina de escrever, na América;

� 1832 - Babbage e Joseph Clement produzem uma porção do “Difference Engine”;

� 1834-35 - Babbage muda a sua meta para o projeto do “Analytical Engine”;

� 1838 - Samuel Morse e Alfred Vail demonstram os elementos do sistema de telegrafia;

� 1842-43 - Augusta Ada, Condessa de Lovelace, traduz o panfleto de Luigi Menabrea sobre o “Analytical Engine”, adicionando os seus próprios comentários;

� 1844 - Samuel Morse transmite uma mensagem telegráfica de Washington a Baltimore;

� 1847-49 - Babbage completa 21 projetos para a segunda versão do “Difference Engine” mas não completa a construção;

� 1854 - George Boole publica “An Investigation of the Laws of Thought”, descrevendo um sistema para o raciocínio lógico e simbólico que se torna a base para o projeto do computador;

� 1858 - Um cabo telegráfico se estende no Oceano Atlântico pela primeira vez e fornece serviços por alguns dias;

� 1861 - Uma linha de telegrafia transcontinental conecta as costas do Atlântico e do Pacífico;

� 1876 - Alexander Graham Bell inventa e patenteia o telefone;

� 1876-78 - Baron Kelvin constrói um analisador harmônico e previsor de marés;

� 1882 - William S. Burroughs deixa o seu trabalho de caixa de banco determinado a inventar uma máquina de somar;

� 1889 - O Sistema de Tabulação Elétrica de Herman Hollerith é selecionado para uso no censo de 1890;



� 1893 - É inventada a primeira calculadora com as quatro operações;

� 1895 - Guglielmo Marconi transmite um sinal de rádio;

� 1896 - Hollerith estabelece a “Tabulating Machine Company”;

� 1901 - O código perfurado aparece e não se altera quase nada durante a próxima metade do século;

� 1904 - John A. Fleming patenteia o diodo a vácuo, estabelecendo o estágio para uma melhor comunicação de rádio;

� 1906 - Lee de Forest adiciona um terceiro elemento no diodo a vácuo de Fleming, para o controle de corrente, criando o triodo a vácuo;

� 1907 - A música de gramofone constitui a primeira irradiação regular de rádio de Nova York;

� 1908 - O cientista britânico Campbell Swinton descreve um método eletrônico de varredura e prenuncia o uso de tubo de raios catódicos para televisão;

� 1911 - A Hollerith’s Tabulating Machines Co. e mais duas outras companhias combinam para formar a C-T-R Calculating, Tabulating, and Recording Co.

� 1911 - Um físico holandês Kamerlingh Onnes, na Universidade de Leiden, descobre a supercondutividade;

� 1912 - O Institute of Radio Engineers, que futuramente se junta com outras organizações para formar a IEEE, é estabelecida;

� 1915 - O uso de microchips é prenunciado quando o físico Manson Benedicks descobre que o cristal de germânio pode ser usado para converter corrente alternada em corrente contínua;

� 1919 - Eccles e Jordan, físicos americanos, inventam o flip-flop, circuito de chave eletrônica crítico para sistemas de contagem eletrônica de alta velocidade;

� 1920-21 - A palavra “robot” , derivada da palavra checa para trabalho compulsório, é usada pela primeira vez por Karel Câpek;

� 1924 - T.J.Watson renomeia CTR para IBM e populariza o slogan “Think”;

� 1927 - A face de Herbert Hoover é mostrada na tela durante a primeira demonstração da televisão nos Estados Unidos. A transmissão de voz foi feita através de fio telefônico;

� 1928 - O relógio a cristal de quartzo torna possível um controle de tempo com exatidão sem precedentes;

� 1929 - Os sinais de televisão a cores são transmitidos com sucesso;

� 1930 - O Analisador Diferencial, inventado por Vannevar Bush e colegas do MIT, soluciona várias equações diferenciais;

� 1931 - Reynold B.Johnson, um professor de ginásio em Michigan, inventa uma forma para a leitura da folha de resultados dos testes múltipla-escolha sensibilizados por marcas de lápis condutivas. A IBM compra posteriormente a tecnologia;

� 1934 - Na Alemanha, Konrad Zuse busca construir uma máquina de calcular melhor que os disponíveis na época;

� 1935 - IBM introduz a máquina de cartão perfurado 601, e a máquina de escrever elétrica;

� 1936 - Konrad Zuse afirma que os programas compostos de combinações de bits podem ser armazenados, e entra com um processo de registro de patente na Alemanha, da execução automática de cálculos, incluindo uma “combination memory”;

� 1937 - Howard Aiken submete à IBM uma proposta de máquina de calcular digital capaz de realizar as quatro operações aritméticas fundamentais e operando numa seqüência predeterminada; Claude Shannon publica os princípios para um somador elétrico na base dois; George Stibitz desenvolve um circuito binário baseado na álgebra Booleana; John Vincent Atanasoff passa o inverno desenvolvendo os princípios



para um computador digital eletrônico; Alan Turing publica o artigo “On Computable Numbers”, que apresenta os conceitos da máquina de Turing;

� 1938 - William Hewlett e David Packard formam a Hewlett-Packard numa garagem em Palo Alto, California; Zuse completa o Z1, computador binário eletromecânico, e otimiza o projeto no Z2;

� 1939 - Trabalhando de outubro a novembro, John Vincent Atanasoff, com a ajuda do estudante de graduação Clifford E. Berry, constrói um protótipo de um computador digital eletrônico que usa a aritmética binária;

� 1940 - Konrad Zuse completa o Z2, que usa relés telefônicos no lugar de circuitos lógicos mecânicos;

� 1941 - Zuse completa Z3, o primeiro computador digital eletromecânico controlado por programa, totalmente funcional;

� 1943 - Em 31 de maio de 1943 começa a construção do ENIAC no Moore School of Electrical Engineering, na Philadelphia; Em dezembro, Colossus, um computador inglês a tubos de vácuo, torna operacional em Bletchley Park, através de um trabalho conjunto de Alan Turing, Tommy Flowers, e M.H.A.Newman, considerado o primeiro dispositivo de cálculo totalmente eletrônico;

� 1944 - O Harvard Mark I, projetado por Howard Aiken, é finalizada na Universidade de Harvard;

� 1945 - J.Presper Eckert e John Mauchly assinam um contrato para construir o EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer); Na primavera do ano, o ENIAC está pronto e funcionando; John von Neumann introduz o conceito do programa armazenado em 30 de junho, no projeto do EDVAC; Z4 de Zuse sobrevive à Segunda Gerra Mundial e ajuda no lançamento de desenvolvimentos pós-guerra de computadores científicos na Alemanha; Trabalhando num protótipo do Mark II, no verão, Grace Murray Hopper acha o primeiro “bug” de um computador, um inseto que causara uma falha no relé;

� 1946 - ENIAC, projetado por J.Presper Eckert e John Mauchly, é revelado na Universidade de Pennsylvania em 14 de fevereiro; Arthur Burks, Herman Goldstine e John von Neumann escrevem o artigo: “Preliminary Discussion of the Logic Design of an Electronic Computing Instrument”; O American Institute of Electrical Engineers estabelece uma subcomissão sobre Dispositivos de Cálculo em Larga Escala - origem da atual IEEE Computer Society; Alan Turing publica uma reportagem sobre o seu projeto para o ACE (Automatic Computing Engine), destacando extração aleatória de informação;

� 1947 - Em julho, Howard Aiken e seu time completam o Harvard Mark II; A memória de cilindro (drum) magnético é introduzido como dispositivo de armazenamento para computadores; Em 23 de dezembro, a administração da Bell Labs é informada de que John Bardeen e Walter Brattain, em conjunto com William Shockley, desenvolveram o primeiro transistor;

� 1948 - Claude Shannon publica “A Mathematical Theory of Communication” formulando um moderno entendimento do processo de comunicação; Em 21 de junho, o Manchester Mark I, ou “baby” machine, torna-se o primeiro computador digital de programa-armazenado, operacional, usando circuitos de válvulas, ou tubos de vácuo; Richard Hamming inventa uma forma de detectar e corrigir erros em blocos de dados; o código de Hamming é subseqüentemente usado em computadores e sistemas de comutação telefônica; Em 24 de janeiro o SSEC (Selective Sequence Electronic Calculator), usando ambos, componentes eletrônicos e relés, é finalizada;

� 1949 - O computador Whirlwind, construído sob a liderança de Jay Forrester no MIT, é o primeiro computador de tempo real, colocado a serviço durante o terceiro quarto do século, contendo 5000 válvulas; EDSAC (Electronic Delayed Storage Automatic Computer), um computador a programa-armazenado construído por Maurice Wilkes na Universidade de Cambridge, Inglaterra, realiza o seu primeiro cálculo em 6 de maio; Short Order Code, desenvolvido por John Mauchly, deve ser uma primeira linguagem de programação de alto-nível;

� 1950 - O Pilot ACE é completado no England’s National Physical Laboratory e roda o seu primeiro programa em 10 de maio; Remington Rand compra a Eckert-Mauchly Computer Corporation; O SWAC (Standard Western Automatic Computer) construido sob a liderança de Harry Huskey, é finalizado em UCLA, em 17 de agosto; Alan Turing publica um artigo no jornal Mind estabelecendo um critério para o Teste de Turing de inteligência de máquinas;



� 1951 - O primeiro UNIVAC I é entregue ao US Census Bureau em março; Jay Forrester entra com um pedido de patente para a memória de núcleo de ferrite em 11 de maio; William Shockley inventa o transistor de junção; David Wheeler, Maurice Wilkes e Stanley Gill introduzem o conceito de subprograma e o “Wheeler jump”como um meio de sua implementação; Betty Holberton cria um gerador de sort-merge, um predecessor do compilador; Maurice Wilkes origina o conceito de microprogramação, uma técnica para o projeto flexível da unidade de controle de um computador; Grace Murray Hopper desenvolve A-0, o primeiro compilador;

� 1952 - O EDVAC roda o primeiro programa em 28 de janeiro; O ILLIAC I é construído na Universidade de Illinois, Urbana-Champaign; ORDVAC é construído pela US Army. Ambos usam a arquitetura de von Neumann; John von Neumann completa a máquina IAS em junho, no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, New Jersey; Thomas Watson Jr. torna-se o presidente da IBM; O Institute of Radio Engineers inicia o Transactions of the I.R.E. Electronics Group on Electronic Computers, um predecessor do IEEE Transactions on Computers; Na televisão, o UNIVAC I prevê o resultado das eleições presidenciais e expande a consciência pública sobre os computadores; O IBM 701 - the Defense Calculator - é introduzido em dezembro;

� 1953 - Após vários anos de desenvolvimento, LEO, uma versão comercial do EDSAC construído pela Lyons Company na Inglaterra, entra em serviço; O IBM 650, conhecido como Magnetic Drum Calculator, torna-se o primeiro computador produzido em massa; Kenneth Olsen usa a memória de ferrite de Jay Forrester para construir o Memory Test Computer;

� 1954 - O Uniprinter de Earl Masterson, ou line printer, desenvolvido para computadores, executa 600 linhas por minuto; Texas Instruments introduz o transistor de silício, apontando para um caminho para diminuir o custo de fabricação; O Univac 1103A torna-se a primeira máquina comercial com memória de núcleo de ferrite;

� 1956 - IBM introduz e começa a instalação do RAMAC (random-access method of accounting and

control) para o armazenamento de dados em disco rígido; John McCarthy e Marvin Minsky coordenam uma reunião no Dartmouth College onde o conceito de inteligência artificial foi desenvolvido; Fuji Photo Film Co., no Japão, desenvolve um computador de 1700 válvulas para o cálculo de lentes; O computador UNIVAC construído a transistores é projetado e introduzido para uso comercial;

� 1957 - John Backus e colegas da IBM entregam o primeiro compilador Fortran (formula translator) para a Westinghouse; O computador Atlas Guidance da Burroughs, um dos primeiros computadores a transistores, ajuda no controle de lançamento de mísseis; Gordon Moore, Robert Noyce e outros, fundam a Fairchaild Semiconductor; O Electrotechnical Laboratory do Japão desenvolve um computador a transistor, o ETL Mark III, que usa 130 transistores e 1700 diodos; John McCarthy forma o Artificial Intelligence Department do MIT; Control Data é incorporada em 8 de julho; Rússia lança o Sputnik I em órbita em 4 de outubro, e inicia a disputa espacial; A Nippon Telegraph and Telephone Corp. desenvolve o Musasino-1, o primeiro computador usando parametron. Usa 519 válvulas e 5400 parametrons - que são elementos lógicos baseados no princípio da excitação paramétrica e inventada por Eiji Goto em 1954;

� 1958 - fundada a Digital Equipment Corp. ; Na Texas Instruments, Jack Kilby desenvolve um protótipo de IC, circuito integrado semicondutor, enquanto Robert Noyce trabalha separadamente em IC na Fairchaild Semiconductor; O projeto Whirlwind é estendido para produzir um sistema de controle de tráfego aéreo; O desenvolvimento da Bell do modem habilita as linhas telefônicas a transmitir dados binários;

� 1959 - É formado o Committee on Data Systems Languages (Codasyl) para criar o Cobol (Common Business Oriented Language); John McCarthy desenvolve Lisp (List processing) para aplicações em inteligência artificial; Em junho, o primeiro computador comercial a transistor japonês, NEAC 2201, da NEC Corp., é exibido em Paris; Xerox introduz a primeira máquina copiadora comercial; Jack Kilby, na Texas Instruments, projeta o IC de flip-flop; Em 30 de julho, Robert Noyce e Gordon Moore entram com um processo de patente para a tecnologia de circuitos integrados a favor da Fairchaild Semiconductor Corp.; UNESCO realiza a primeira conferência internacional sobre computadores; A General Electric produz o GE ERMA para processar cheques numa aplicação bancária via reconhecimento de caracteres de tintas magnéticas;

� 1960 - Trabalhando na Rand Corp., Paul Baran desenvolve o princípio da comutação de pacotes, para comunicação de dados; É estabelecido o padrão para o Algol 60, através da união de cientistas de



computação dos Estados Unidos e da Europa; O LARC (Livermore Advance Research Computer) da Remington Rand é projetado para trabalho científico e usa 60.000 transistores; Na Universidade de Cornell, Frank Rosenblatt constrói um computador - o Perceptron - que pode aprender por tentativa e erro através de uma rede neural; Em novembro, DEC introduz o PDP-1, primeiro computador comercial com um monitor e teclado como dispositivos de entrada;

� 1961 - Georg C. Devol patenteia um dispositivo de robótica, que Unimation comercializa como o primeiro robot industrial, que é usado para a automação da manufatura de tubos de TVs; Fernando Corbató no MIT desenvolve uma forma para que múltiplos usuários possam compartilhar o tempo de um computador; O IBM 7030, ou Stretch, é completado e roda 30 vezes mais rápido que o 704, servindo para o desenvolvimento dos futuros supercomputadores;

� 1962 - Max V.Mathews lidera um grupo da Bell Lab. no desenvolvimento de software que possa projetar, armazenar e editar música; As Universidades de Stanford e Purdue estabelecem os primeiros departamentos de ciência da computação; H.Ross Perot funda a Electronic Data Systems, que se torna o maior bureau de serviço de computação do mundo; O primeiro videogame é inventado no MIT pelo estudante de pós-graduação Steve Russell; O satélite de comunicação Telstar é lançado em 10 de julho e substitui as figuras de televisão Transatlântica; O Atlas, considerado o computador mais potente do mundo é inaugurado na Inglaterra em 7 de dezembro. Dentre as inovações são inclusas - memória virtual e operações em pipeline;

� 1963 - Baseado na idéia de Alan Turing, Joseph Weizenbaum no MIT desenvolve uma psiquiatra mecânica chamada Eliza; Em janeiro, Ivan Sutherland introduz o Sketchpad, iniciando a consolidação da computação gráfica; O American National Standards Institute aceita o ASCII, código de 7 bits, para troca de informações; O Institute of Radio Engineers e o American Institute of Electrical Engineers fundem para formar a IEEE; Na Universidade de Califórnia, Berkeley, Lotfi Zadeh inicia o trabalho sobre lógica nebulosa; O sistema SAGE para a defesa militar é totalmente desenvolvido num custo total de 8 bilhões de dólares;

� 1964 - A IBM anuncia o System/360, linha de computadores de terceira geração; O Basic (Beginner’s All-Purpose Symbolic Instruction Code) é desenvolvido em Dartmouth por John Kemeny e Thomas Kurtz; O projeto de sete anos da IBM, Sabre, permitindo aos viajantes a reserva de passagens aéreas de qualquer lugar do mundo, é implementado; Com uma velocidade de 9 megaflops, o CDC 6600, da Control Data Corp. projetado por Seymour Cray, clama o título de primeiro supercomputador comercial bem sucedido; A IBM desenvolve um sistema de projeto auxiliado por computador; Doug Engelbart inventa o mouse;

� 1965 - DEC lança o primeiro minicomputador, o PDP-8; O projeto MAC, leva ao sistema operacional MULTICS; Maurice Wilkes propõe o uso de uma memória cache baseado na idéia de Gordon Scarott; Na Universidade de Belgrado, Rajko Romovic faz uma primeira tentativa de desenvolvimento de um braço mecânico com a sensação do tato;

� 1967 - Ole-Johan Dahl e Kristen Nygaard do Norwegian Computing Centre completam uma versão de propósito geral da linguagem Simula, a primeira linguagem orientada a objeto; Fairchaild introduz o seu chip 3800, 8-bit ALU; Na Texas Instruments, Jack Kilby, Jerry Merryman e James Van Tassel inventam uma calculadora de bolso de quatro operações; Donald Knuth escreve sobre algoritmos e estruturas de dados, como entidades separadas dos programas;

� 1968 - Uma conferência promovida pela NATO Science Committee anuncia o “software crisis” e introduz o termo “software engineering”; Edsger Dijkstra escreve sobre os efeitos negativos dos comandos goto, e questões interessantes sobre a programação estruturada; Os primeiros computadores a incorporar circuitos integrados - B2500 e B3500 - são introduzidos pela Burroughs; O Federal Information Processing Standard encoraja o uso do formato de datas de 6 dígitos (YYMMDD) para troca de informações, semeando a crise do ano 2000; Robert Noyce, Andy Grove e Gordon Moore estabelecem Intel, incorporado em 18 de julho; O CDC7600, supercomputador projetado por Seymour Cray, atinge um desempenho de 40 megaflops; A Rand Corp. apresenta um conceito de rede de comunicações descentralizado para ARPA;

� 1969 - O Departamento de Defesa dos USA autoriza a Arpanet para uso em rede de pesquisa, e os primeiros quatro nós tornam operacionais em UCLA, UC Santa Barbara, SRI, e University of Utah; Baseado no Projeto MAC, que desenvolveu o Multics, a Bell Labs inicia o desenvolvimento do Unix; O padrão RS-232-C é introduzido para facilitar a troca de dados entre computadores e periféricos;



� 1970 - Unix é desenvolvido no Bell Labs por Dennis Ritchie e Kenneth Thomson; A tecnologia MOS (metal-oxide-semiconductor) da RCA promete ICs pequenos e baratos; O floppy disk e a impressora daisywheel são introduzidos;

� 1971 - O time de Ted Hoff, S. Mazor e F.Fagin desenvolve o microprocessador 4004 da Intel, um computador num chip; Ray Tomlinson de Bolt Beranek and Newman envia a primeira mensagem de rede, e-mail; Niklaus Wirth desenvolve o Pascal, um predecessor para o Modula-2;

� 1972 - Surge o Intel 8008, primeiro microprocessador de 8 bits, que é logo substituído pelo 8080; Smaltalk é desenvolvido pela Xerox PARC’s Learning Research Group; Dennis Ritchie desenvolve C na Bell Labs.; Alain Colmerauer da Universidade de Marseille desenvolve o Prolog; A teoria da complexidade analítica desenvolve a idéia de NP-completeness, mostrando que uma grande classe de problemas de computação, tais como da “traveling salesman problem” pode ser computacionalmente intratável; Wang, VYDEC e Lexitron, todos introduzem sistemas de processamento de texto; Em Wimbledon, Inglaterra, um tomógrafo axial computadorizado experimental encontra um tumor no cérebro de um paciente; PDP 11/45 da DEC é introduzido; Trabalhos sobre Protocolo de Controle de Transmissão iniciam-se na Universidade de Stanford, encabeçados por Vinton Cerf; Alan Kay desenvolve o precursor do PC. O seu “office computer” baseado no Smaltalk emprega ícones, gráficos e um mouse; Pesquisadores da Xerox PARC desenvolvem um PC experimental chamado Alto que usa um mouse, Ethernet, e uma interface de usuário gráfica;

� 1973 - Através da técnica denominada integração em larga escala, 10.000 componentes são colocados num chip de 1 cm2; John Vincent Atanasoff é reconhecido como o criador do computador moderno, quando um juiz federal invalidou a patente do ENIAC de Eckert e Mauchly; Robert Metcalfe escreve um memorando sobre “Ether Acquisition”, que descreve o Ethernet como um Alohanet modificado;

� 1974 - Um chip D-RAM de 4 Kbit torna comercialmente disponível;

� 1975 - Michael Jackson descreve um método para tratamento de estrutura do programa como reflexo da estrutura do problema, um precursor do método de Desenvolvimento de Sistema de Jackson; John Cocke trabalha no projeto 801 da IBM para o desenvolvimento de um minicomputador com a arquitetura RISC, ainda sem esse nome; IBM introduz a impressora a laser;

� 1976 - O Cray-1 da Cray Research é o primeiro supercomputador com uma arquitetura vetorial; Gary Kildall desenvolve o CP/M, sistema operacional para PC’s de 8 bits; OnTyme, o primeiro serviço comercial de e-mail, tem um mercado limitado devido ao número pequeno de bases instaladas de potenciais usuários; IBM desenvolve a impressora jato de tinta; Steve Jobs e Steve Wozniak projetam e constroem o Apple I, constituído basicamente de um único cartão de circuito impresso;

� 1977 - Apple Computer é incorporado em 3 de janeiro; O Apple II é anunciado na primavera e estabelece o benchmark para computadores pessoais; Várias empresas começam a pesquisar o uso de cabos de fibra ótica; Bill Gates e Paul Allen fundam a Microsoft, estabelecendo a sede comercial em Albuquerque, New México;

� 1978 - DEC introduz o VAX 11/780, um computador de 32 bits que se torna popular para aplicações científicas e técnicas; Wordstar é introduzido, tornando-se um processador de texto largamente usado nos sistemas CP/M e posteriormente sistema DOS; É lançado o primeiro processador de 16 bits da Intel, o 8086;

� 1979 - A primeira planilha eletrônica, Visicalc, de Don Bricklin e Bob Franston, é apresentada em 11 de maio; Motorola introduz o chip 68000, que será usado no Macintosh; Surgem os videodiscos, frutos de esforços da Sony e Philips; Telefones celulares são testados no Japão e Chicago;

� 1980 - A IBM seleciona o PC-DOS da Microsoft como o sistema operacional do seu novo PC; Após um longo período de desenvolvimento, emerge a linguagem Ada; Wayne Ratliff desenvolve dBase II, a primeira versão de um programa de banco de dados para PC; David A. Patterson da Universidade de Califórnica, Berkeley, começa o uso do termo “reduced-instruction set” e junto com John Hennessy de Stanford, desenvolve o conceito;

� 1981 - Japão conquista uma grande parte do mercado de chips produzindo chips com 64 Kbits de memória; A arquitetura aberta IBM PC é lançada em agosto;

� 1982 - Columbia Data Products produz o primeiro clone do IBM PC, seguida da Compaq; Autodesk é fundada e vende a primeira versão do AutoCAD no mesmo ano; Cray X-MP (dois Cray-1 interligados em



paralelo) prova ser 3 vezes mais rápido que o Cray-1; Japão lança o seu projeto de computação “fifth generation”, focalizando inteligência artificial;

� 1983 - Lotus 1-2-3 é lançado como planilha eletrônica para o IBM PC; É desenvolvida a junção de Josephson baseada na teoria de Brian Josephson, de 1962, trazendo alta velocidade e baixa dissipação de potência a ICs; O IBM PC-XT substitui o PC Junior; O desenvolvimento do TCP/IP marca a criação da Internet; Thinking Machines Corp. e Ncube são fundadas, prevendo um reforço no processamento paralelo; Na AT&T Bell Labs, Bjarne Stroustrup continua trabalhando no C++, e extensão OO de C;

� 1984 - Em janeiro, é lançado o Macintosh; É desenvolvido o padrão MIDI (Musical Instrument Digital Interface) para interfacear computadores e sintetizadores digitais de música; O CD-ROM introduzido pela Sony e Philips fornece uma capacidade significantemente grande de armazenamento para dados digitais; Motorola introduz MC68020 com 250.000 transistores; NEC fabrica o chip de 256 Kbit, e IBM introduz um chip RAM de IMbit; Iniciando em agosto, o chip 80286 de 16 bits da Intel é instalado no novo PC AT da IBM;

� 1985 - A velocidade dos supercomputadores atinge 1 bilhão de operações por segundo com o lançamento do Cray-2 e processador paralelo da Thinking Machines, Connection Machine; Inmos introduz os transputers, para o desenvolvimento de arquiteturas de processamento concorrente; A NSF (National Science Foundation) estabelece quatro centros de supercomputação nacionais; Com o desenvolvimento do Windows 1.0, Microsoft traz fatores semelhantes ao Macintosh para os computadores compatíveis ao DOS; Em outubro, Intel introduz o chip 80386 com processamento de 32 bits e gerenciamento de memória interno; O PageMaker de Paul Brainard torna-se o primeiro programa de editoração do PC, largamente usado;

� 1986 - Um computador Cray XP de quatro processadores desempenha 713 milhões de operações de ponto-flutuante por segundo;

� 1987 - São introduzidos chips experimentais de 4 e 16 Mbits;

� 1988 - A série 88.000 de processadores de 32 bits, RISC, da Motorola, tem um desempenho de processamento de 17 milhões de instruções por segundo;

� 1989 - Tim Berners-Lee propõe o projeto World Wide Web ao CERN (European Council for

Nuclear Research); O chip 80486 da Intel com 1,2 milhões de transistores é introduzido em abril; Seymour Cray funda o Cray Computer Corp. e inicia o desenvolvimento do Cray 3 com chips de arseneto de gálio; O primeiro conjunto de benchmarks SPEC é introduzido, facilitando comparações de desempenho de máquinas para tarefas de computação científica;

� 1990 - Microsoft introduz o Windows 3.0 em maio, intensificando a disputa com o sistema operacional da Macintosh; Cientistas da Bell Labs. Demonstram o primeiro processador totalmente ótico em 29 de janeiro; Hewlett-Packard e IBM anunciam computadores baseados em RISC; i486 e iPSC/860 da Intel, e 68040 da Motorola tornam-se disponíveis; Berners-Lee escreve o primeiro protótipo para o World Wide Web, que usa suas outras criações: URLs, HTML e HTTP; Arpanet é oficialmente encerrado;

� 1991 - O Japão abandona o programa para a construção de um computador de quinta geração e planeja o computador de sexta geração, baseado em redes neurais; Cray Research revela o Cray Y-MP C90 com 16 processadores e uma velocidade de 16 Gflops; IBM, Motorola e Apple se aliam para a construção do PowerPC;

� 1992 - DEC introduz o primeiro chip para implementar a sua arquitetura RISC Alpha de 64 bits;

� 1993 - O Pentium da Intel é lançado em março; O NCSA Mosaic, uma interface de usuário gráfica, é criada para navegação na Internet, pelos estudantes e profissionais da University of Illinois’National Center for Supercomputing Applications;

� 1994 - Em abril, Jim Clark e Marc Andreesen fundam a Netscape Communications (originariamente Mosaic Communications);

� 1995 - Toy Story é o primeiro filme totalmente gerado por computador; A linguagem de programação Java, lançada em maio, habilita o desenvolvimento de aplicações independente de plataformas; Windows 95 é lançado em 24 de agosto;

� 1996 - O Pentium Pro da Intel é anunciado.



2. Hardware

• Processador • Memória • Unidades de Entrada e Saída

______________________________________________________________________ Os computadores são formados por um conjunto de componentes físicos que chamamos de hardware. A seguir na figura 4 é apresentada a arquitetura básica de uma Placa-Mãe (Motherboards) componente essencial dos computadores, que nada mais é que uma placa de circuito impresso que possui interfaces de conexão para os diversos componentes físicos que formam o computador permitindo a comunicação entre os mesmos, através de barramentos, além da distribuição da alimentação elétrica dos componentes conectados.

Figura 4: Arquitetura básica de uma Placa-Mãe (Motherboards).

Cada item da arquitetura apresentada na figura 4 serão detalhados nos sub-capítulos a seguir.



2.1. Processador (CPU "Unidade Central de Processamento" ou UCP) O processador é o "cérebro" do computador. Praticamente tudo passa por ele, pois é o responsável por processar todas as instruções do computador. O processador executa programas armazenados na memória principal capturando as instruções, analisando e executando-as uma por vez gerando uma saída. Como apresentado anteriormente o processador possui: a ULA (Unidade de Lógica e Aritmética), ambiente responsável por realizar cálculos lógicos e aritmético, como Adição e AND (E) lógico; a Unidade de Controle, que é responsável por selecionar as instruções e os dados que serão processados; e uma pequena e altamente veloz memória, responsável pelo armazenamento resultados temporários e informações necessárias para o controle, composta por conjunto de registradores. A figura 5 apresenta um a organização do Processador.

Figura 5: Organização básica de um processador.

Os Registradores geralmente são de três tipos: • Contador de Programa (Program Counter): Armazena o valor do endereço que

aponta para a próxima instrução a ser buscada na memória para ser executada no processador.

• Registrador de Instrução (Instruction Register): Armazena a instrução que está sendo executada.

• Acumulador (Accumulator): Registrador de propósito geral. Armazena valores de dados que serão utilizados nas operações.

Um elemento que acompanha o processador é o cooler. Que é responsável por manter a temperatura do processador em níveis adequados de trabalho uma vez que o processador esquenta muito. O principais fabricantes e modelos de processadores são: a Intel (Intel Dual Core, Intel Core 2 Duo, Intel Core i7, Intel Atom)) e a AMD (AMD Athlon X2, AMD Phenom II e AMD Turion X2. A figura 6 apresenta um processador Intel Core i7.

Figura 6: Processador Intel Core i7.



2.2. Clock (Relógio)

É um circuito oscilador que sincroniza e determina a medida de velocidade de transferência de dados entre componentes essenciais de um processamento. Possui uma medida de freqüência calculada usando a unidade básica Hertz, que determina o número de ciclos em um segundo, onde 1Hz equivale a um pulso por segundo. Há casos em que um processador é capaz de executar uma instrução por pulso de clock e já há casos em que um processador executa uma instrução usando, no mínimo, três pulsos de clock.

2.3. Barramentos

É um caminho (via) que é utilizado para a troca de dados entre dois ou mais circuitos. O barramento principal do computador é chamado de barramento local e liga o processador à memória RAM. Existem barramentos de Entrada/Saída, como o PCI, PCI Express e o AGP, responsáveis pela ligação de componentes periféricos ao computador. Os barramentos que utilizam comunicação paralela, como o barramento local, podem ser divididos em três grupos:

• Barramento de dados: É por onde os dados circulam.

• Barramento de endereços: É por onde a informação de endereço é fornecida.

• Barramento de controle: Informações adicionais como, por exemplo, se a operação é de leitura ou escrita.

O clock é um dos sinais comuns no barramento de controle e ele é utilizado para sincronizar a transferência de dados entre o transmissor e o receptor.

2.4. Memórias

Os computadores utilizam diversos tipos de memórias para armazenamento, a seguir serão apresentados os principais tipos de memórias.

2.4.1. Memória Principal (Memória RAM - Random Access Memory)

Constitui de um conjunto de circuitos capazes de armazenar os dados e os programas a serem executados pela máquina. Também chamada de ou memória de trabalho, onde normalmente devem estar armazenados os programas e dados a serem manipulados pelo processador. Em termos básicos, a memória principal é vista como um conjunto de chips que são inseridas na placa mãe do computador.



O termo RAM (memória de leitura e escrita) representa o tipo de memória constituída por chips que podem ser lidos e gravados pela CPU a qualquer instante. Uma importante característica da RAM, é que se trata de uma memória volátil, ou seja, significa que quando o computador é desligado, todos os seus dados são apagados. Por essa razão, é necessário que os programas e dados fiquem gravados no disco, que é uma memória permanente.

2.4.2. Memória Somente Leitura (Memória ROM)

São chips de memória que podem ser lidos pela CPU a qualquer instante, mas não podem ser gravados pela CPU. Sua gravação é feita apenas pelo fabricante do computador ou através de mecanismos específicos dos fabricante de memórias. Os dados armazenados nela já saem prontos de fábrica e são produzidas em larga escala na indústria. A característica importante de ROM é que trata-se de uma memória PERMANENTE. Seu conteúdo nunca é perdido, mesmo com o computador desligado Portanto este tipo de memória é usada para armazenar programas estáticos (que não alteram) e produzidos em massa. Este tipo de memória foi usado para armazenar o BIOS, que se localiza na placa-mãe.

A seguir são apresentados três tipos de memórias ROM:

• PROM (Programmable ROM - ROM programável): Trata-se de uma espécie de ROM que é produzida apagada. O fabricante pode programá-las, ou seja, gravar seu programa. Esta gravação pode ser feita apenas um vez, pois utiliza um processo irreversível. Por isso, usa-se o termo queimar a PROM quando se grava nesta memória.

• EPROM (Eraseable PROM - ROM programável e apagável): Assim como ocorre com a PROM, a EPROM pode ser programada e a partir daí, comporta-se como uma ROM comum, mantendo os dados armazenados mesmo sem corrente



elétrica, e permitindo apenas operações de leitura. A grande diferença é que pode ser apagada com raios ultravioleta de alta potência. Possuem uma "janela de vidro", através da qual os raios ultravioleta podem incidir nas operações de apagamento.

• EEPROM (Electrically Erasable PROM - ROM programável e eletricamente apagável): Esta é o tipo de memória ROM mais flexível, que pode ser apagada sob o controle de software. Este é o tipo que se usa para armazenar as BIOS atuais. Dessa forma, o usuário pode realizar atualizações no BIOS, fornecidas pelo fabricante da placa de CPU. Quando se ouve falar em “flash BIOS” ou “fazendo um upgrade de BIOS”, isto se refere a reprogramação do BIOS EEPROM com um programa de software especial.

2.4.3. Memória CACHE

Quando em termos físicos é um tipo de Memória RAM, porém mais rápido e mais caro. Ou ainda, uma área reservada de memória que possui duas funções: aumentar o desempenho do computador e aumentar o tempo de vida das unidades de disco. Basicamente há dois tipos de memória cache:

• A que vem incorporada à máquina.

• A que é implementada via software na memória RAM do sistema.

A memória cache incorporada à máquina é um tipo muito mais rápido do que a memória RAM convencional. Por isso ela é usada para armazenar tabelas muito usadas pelo sistema operacional ou para executar parte de programas que necessitam de maior velocidade de processamento.

A memória cache criada via software é usada para aumentar o desempenho do acesso ao disco do sistema, guardando as informações mais acessadas na memória, ou seja, quando for preciso acessar uma nova informação, ela já está armazenada em memória, que possui um tempo de acesso muito mais rápido do que o disco. Com isso, o número de vezes que a unidade de disco é acessada diminui, reduzindo o desgaste físico do disco e da cabeça de leitura e gravação.

Poderia-se fazer uma analogia entre a memória cache e o fichário que ficaria em nossa mesa de trabalho. Um arquivo (memória principal) maior conteria informações completas para realização do trabalho e o fichário (a memória cache) conteria informações mais corriqueiras. Mais próximo do trabalhador (a CPU), o fichário (a cache) aumentaria a rapidez na realização do trabalho e reduziria a pesquisa no arquivo.



2.4.4. Memória Secundária ou em Massa

Além da memória principal, que é diretamente acessada pela CPU, existe também a memória secundária. Este tipo de memória não é acessada diretamente pela CPU. Seu acesso é feito através de interfaces ou controladoras especiais. A memória secundária é uma memória do tipo permanente (não se apaga quando o computador está desligado), que tem uma alta capacidade de armazenamento, e um custo muito mais baixo que o da memória principal. A memória secundária não é formada por chips, e sim, por dispositivos que utilizam outras tecnologias de armazenamento.

2.5. Unidades de Entrada/Saída

2.5.1. HD (Hard Disk - Disco Rígido)

Também conhecido disco magnético é um meio de armazenamento secundário ou em massa. Possui a característica de armazenar grandes quantidades de dados e é de acesso direto ou aleatório.

O disco rígido apresenta um ou um conjunto de discos metálicos (pratos), revestidos por uma substância capaz de armazenar informações sob marcas magnéticas, que formam as trilhas (blocos de registros). Para que ocorra a leitura e gravação no disco é necessária uma haste (braço) que chamamos de cabeça de leitura e gravação.

Atualmente, os Discos Rígidos de PCs comuns podem vim equipados com mais de 1 TB de armazenamento e utilizam interface de conexão com a placa-mãe IDE, SATA ou SCSI.



2.5.2. Placa de Vídeo e Monitor de Vídeo

As Placas de Vídeo são componentes que trabalham no tratamento de imagens digitais que serão apresentadas em um monitor ou datashow permitido que os usuários do computador interajam com as atividades que estão sendo realizadas no mesmo. É uma interface de comunicação dos demais componente com o Monitor de Vídeo, que é um componente de Saída do Computador. As placas de vídeo possuem memórias acopladas para o tratamento de imagens e circuitos aceleradores. Os tipos de conexão mais comuns com a placa-mãe são AGP, PCI e PCI-Express.

O monitor é o componente que tem por função apresentar as informações através de imagens. Atualmente, os monitores utilizados são policromáticos (colorido) e utilizam basicamente duas tecnologia mais comuns: CRT (Cathodic Ray Tube - Tubo de Raios Catódicos) e LCD (Liquid Cristal Display - Tela de Cristal Líquido), sendo que a primeira está rapidamente desaparecendo do mercado. Dentre as principais características dos monitores, além da tecnologia, temos: a capacidade de resolução gráfica e os tipos de conecxão com a placa de vídeo. Os tipos de conexão mais comuns com a placa de vídeo são VGA (Serial 15 pinos), DVI, S-Vídeo e HDMI.

2.5.3. Placa de Som



As placas de som são componentes responsáveis por enviar e receber sinais sonoros (de áudio) entre equipamentos de som e um computador. No início este componente nem existia - o único dispositivo sonoro presente em alguns computadores era o PC Speaker, utilizado até os dias de hoje para emitir avisos sonoros da placa-mãe. Em níveis profissionais este componente trata com alta precisão a conversão e a transmissão de áudio. O tipo de conexão mais comuns com a placa-mãe é através do slot PCI. Neste componente podem ser conectados periféricos de entrada como o microfone ou de saída como a caixa de som.

2.5.4. Teclado

Um dos principais componentes de entrada do computador, que permite escrever (repassar) um conjunto de caracteres que formam dados ou comandos para o computador interpretar. Os teclados também são chamados de console e comunicam com a placa-mãe geralmente usando uma interface de conexão PS/2 (mini-DIN de 6 pinos) ou USB.

A diversos tipos de teclados, definidos geralmente por padrões da linguagem regional, no Brasil utilizamos teclados padronizados pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).

2.5.5. Mouse (Rato)

Também é um dos principais componentes de entrada do computador, que permite controlar um cursor (ou ponteiro) na tela do computador, servindo como uma espécie de



extensão das mãos de uma pessoa e, mais precisamente, como meio de comunicação entre o homem e o computador.

Os dois tipos de mouses mais comuns são apresentados abaixo:

• Esfera: Possui uma esfera interna que permitia transmitir com precisão os movimentos realizados.

• Óptico: A esfera desaparece e todo o conjunto mecânico que era responsável pela leitura do movimento passa a ser óptico. O sistema óptico, emite um feixe que "lê" em até 2000 vezes por segundo a superfície. Através desta leitura é que é detectado o movimento.

Assim como no teclado, os mouses se comunicam com a placa-mãe geralmente usando uma interface de conexão PS/2 (mini-DIN de 6 pinos) ou USB.

2.5.6. Impressora

Componente responsável por permitir a representação da informação digital (texto, imagens, gráficos, entre outros) em um material físico como papel, transparência e outros. É um componente de Saída do computador.

Atualmente existem diversos modelos de impressoras, classificados de acordo com mecanismo de impressão utilizado, segue os principais:

• Impressoras matriciais: As impressoras matriciais utilizam uma cabeça de impressão que tem uma série de agulhas enfileiradas. Essas agulhas movimentam-se conforme o comando dado pelo computador, e, portanto, permitem a impressão de gráficos e diversos tipos de fonte.

• Impressoras a jato de tinta: Nesta a cabeça de impressão borrifa uma tinta líquida sobre o papel, através de conduítes finíssimos. A qualidade de impressão é muito boa.

• Impressoras de página: Mais conhecida como impressora a laser, que utiliza um feixe laser para marcar, em um cilindro fotossensível, os pontos onde o tonner (tinta em pó utilizada por esse tipo de impressora) deverá ser impresso no papel. Tem uma qualidade excelente.



Geralmente, as impressora são conectadas ao computador através de portas Paralelas, USB e de Rede com e sem Fio.

2.5.7. Scanner

Componente responsável por capturar imagens impressas (fotografias, textos e outros) e convertê-las em arquivos digitais, que podem ser manipulados através de programas do computador. É um componente de entrada do computador. Há scanner que possui um recurso chamado OCR (Optical Character Recognition - Reconhecimento Óptico de Caracteres) tornando-o capaz de capturar textos impressos e tratar diretamente de dentro do programa processador de textos.

Atualmente, os scanners estão vindo agregados as impressoras multifuncionais e possui as mesmas formas de conexão com o computador, ou seja, através de portas Paralelas, USB e de Rede com e sem Fio.

2.5.8. Leitora e Gravadora de CD, DVD e Blu-ray

Os discos de CD, DVD e Blu-ray se tornaram muito útil, eles são meios (mídias) de armazenamento baseado no uso de técnicas óticas laser, onde a leitura e gravação são baseadas no uso de feixes de laser sobre a superfície do disco. CDs (Compact-Disk - Disco Compacto) armazena até 700 MB de dados, os DVDs (Digital Video Disc ou Digital

Versatile Disc - Disco Digital de Vídeo ou Disco Digital Versátil) armazena até 8,5 GB de dados e os discos Blu-ray (deriva de "blue ray" - Raio Azul) armazena até 50 GB de dados.



Para realizar a leitura e gravação em CD, DVD e Blu-ray temos nos computadores as Unidades de CD, DVD e Blu-ray. Elas podem possui a função de lê um, dois ou os três tipos de discos e podem possuir a função de leitura e gravação de um, dois ou os três tipos de discos. Assim como o HD, estas unidades utilizam interface de conexão com a placa-mãe IDE, SATA ou SCSI. Quando a unidade possui a função de apenas leitura de discos elas são componentes de entrada, porém quando possui as funções de leitura e gravação ela se torna um componente de entrada e saída.

2.6. Slots

É o conector ou interface utilizado pelos componentes para se interligar (conectar) à placa-mãe.

2.7. Chipsets

É o nome dado ao conjunto de circuitos das placas-mãe do computador. Eles são responsáveis por auxiliar o processador no gerenciamento do computador, como, por exemplo, controlar a memória RAM e comunicar o barramento local com os barramentos de Entrada/Saída. O desempenho de uma placa-mãe está intimamente relacionado ao chipset utilizado.

Em geral as placas-mãe têm dois circuitos: um chamado Ponte Norte e outro chamado Ponte Sul.

• Ponte Norte: também chamado controlador de sistema, esse é o circuito mais importante do chipset. Atualmente, a Ponte Norte controla a transferência de dados entre a memória RAM e o processador e precisa ser dotada de um dissipador de calor.

• Ponte Sul: Também chamado controlador de periféricos, esse circuito tem a importante função fazer o interfaceamento com os componentes periféricos básicos integrados à placa-mãe (especialmente com as portas IDE e SATA), além de barramentos externos de expansão (USB). Nele estão integrados o controlador de interrupções, o controlador de DMA, o relógio de tempo real (RTC), super E/S (integra o controlador de teclado, o controlador de unidades de disquete, portas seriais e paralela) e a memória de configuração (CMOS).



2.8. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor - Semicondutor de Óxido Metálico Complementar)

Memória do tipo RAM alimentada por uma pequena bateria, de modo que as informações não se percam quando desligamos o micro. Possui as configurações do hardware do computador oferecidas através do Setup (Ambiente de Configuração).

Essa bateria pode ser construída com uma das seguintes tecnologias:

• Níquel-cádmio

• Lítio

• Dallas NVRAM

Essa bateria alimenta também o relógio de tempo real (RTC), de forma que o relógio continue funcionando mesmo quando desligamos o micro.

2.9. BIOS (Basic Input/Output System - Sistema Básico de Entrada/Saída)

Um pequeno programa, armazenado em um chip memória ROM, que é responsável em permitir que o processador trabalhe com os periféricos mais básicos do sistema, tais como os circuitos de apoio, a unidade de disquete e o vídeo em modo texto.

2.10. POST (Power-On Self-Test - Auto-teste ao Ligar)

Um auto-teste feito sempre que se liga o computador. O POST executa as seguintes rotinas, sempre que o computador é ligado:

• Identifica a configuração instalada.

• Inicializa todos os circuitos periféricos de apoio (chipset) da placa-mãe.

• Inicializa o vídeo.

• Testa a memória.

• Testa o teclado.

• Carrega o sistema operacional para a memória.

• Entrega o controle do microprocessador ao sistema operacional.



3. Codificação e Conversão (Binário, Octal, Decimal e Hexadecimal)

• Introdução à Codificação • Principais Codificações • Conversão

______________________________________________________________________

3.1. Introdução à Codificação

Na memória são armazenadas as instruções e os dados que serão processados pelo computador, elas são armazenadas como um conjunto de caracteres. Constituídos por dois estados elementares, os quais chamamos de código binário ou bit, e são representados por 0 (zero) ou por 1 (um) em um dado momento. Isto é possível graças ao uso de um conjunto de bits para representação de uma variedade de caracteres.

Se definimos que qualquer caractere é representado pelo conjunto formado por 8 bits, podemos definir que o caractere A por exemplo é representado por 00000000, o caractere B por exemplo é representado por 00000001 e poderíamos ter mais 254 outros tipos de representações utilizando o conjunto de 8 bits.

O computador atua com a leitura de conjuntos de bits sempre do mesmo tamanho para entender e trabalhar a informação que deve ser interpretada.

3.2. Principais Codificações

O conjunto de bits que o computador pega a cada vez para representar um caractere é chamado de bytes, a partir da 3ª geração de computadores o valor que se convencionou a utilizar foi 8 bits para ser equivalente a 1 byte, a notação compactada possibilita a utilização de meio byte para aplicações específicas, onde o impacto pode notável.

Para aproveitar melhor as configurações possíveis utilizando 8 bits, com 28 ou 256 caracteres possíveis, foram criadas duas codificações bem conhecidas EBCDIC (Extended

Binary-Coded Decimal Interchange) e o ASCII (American Standard Code Information

Interchange).



A tabela 1 apresenta o números binários utilizados para representar parte dos caracteres das tabelas EBCDIC e ASCII.

Caractere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

Tabela 1: Bits de representação dos caracteres das tabelas EBCDIC e ASCII.

3.3. Binário, Decimal, Octal e Hexadecimal

Como analisado anteriormente pode-se representar diversas informações utilizando números binário, que são composto por 0 ou 1 e possui base 2. Neste sistema de numeração cada posição vale duas vezes o que vale a posição imediatamente à direita.

Além de utilizar a representação através de números binários podemos fazer uso de números decimais principalmente quando se quer obter maior entendimento humano, uma vez que fazemos uso do mesmo em nosso dia a dia, seja para realizar cálculo com para



seqüenciar informações. Números decimais são (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11...) e possui base 10. Neste sistema de numeração cada posição vale dez vezes o que vale a posição imediatamente à direita. No número 987, o algarismo 7 vale 7 x 1, o algarismo 8 vale 8 x 10 e o algarismo 9 vale 9 x 10 x 10.

O número de algarismo e os algarismos utilizado são características relevantes em um sistema de numeração.

Atualmente é possível aumentar a quantidade de números possíveis para representar em posições de tamanhos fixo além de 10. Para isto é necessário utilizar alguns símbolos diferentes além do 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, utilizamos as letras A, B, C, D, E e F, totalizando 16 símbolos e chamamos de sistema hexadecimal. Em notação compactada é possível num byte representar 255 (decimal) com FF (hexadecimal). A tabela 2 apresenta a correspondência dos sistemas decimal com o hexadecimal.

Decimal Hexadecimal Decimal Hexadecimal

0 00 16 10 1 01 17 11 2 02 18 12 3 03 19 13 4 04 20 14 5 05 21 15 6 06 22 16 7 07 23 17 8 08 24 18 9 09 25 19 10 0A 26 1A 11 0B 27 1B 12 0C 28 1C 13 0D 29 1D 14 0E 30 1E 15 0F 31 1F

Tabela 2: Correspondência dos sistemas decimal com o hexadecimal.

Neste sistema de numeração a posição imediatamente à direita representa um valor de 0 a 16 que é apresentado e somado, lembrando que A é igual a 10, B é igual a 11, C é igual a 12, D é igual a 13, E é igual a 14, F é igual a 15, a posição seguinte que é múltipla de 16 somada, a seguinte que é múltipla de 16 x 16, e assim por diante.

O número 123 em hexadecimal, o algarismo 3 vale 3 x 160 = 3 somada ao algarismo 2 que vale 2 x 161 = 32 que é somado ao algarismo 1 vale 1 x 162 = 256, que representará o número 291 (256+32+3) em decimal.

O equivalente em A0 é (0 x 160 + 10 x 161) = 160 em decimal e o equivalente em CD é (13 x 160 + 12 x 161) = 205 em decimal.

Assim como no sistema hexadecimal o sistema octal oferece vantagens em sua utilização, o seu uso é baseado em 3 bits, que representam até 8 símbolos, que são



composto por 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 e possui base 8. A tabela 3 apresenta a correspondência dos sistemas binários com o octal.

Binário Octal

000 0 001 1 010 2 011 3 100 4 101 5 110 6 111 7

Tabela 3: Correspondência dos sistemas binários com o octal.

Na representação dos números geralmente se faz necessária a representação de números positivos e negativos. Nesta situação é necessário um tratamento especial. Duas formas são utilizadas para realizar este tratamento.

Uma forma de possibilitar a representação positiva e negativa de caracteres numéricos, chamada de sinal/magnitude, utilizada em algumas arquiteturas realizava o acréscimo de um bit a esquerda para cada byte reservado a acomodação do numeral. Onde 0 representava positivo e 1 representava negativo.

Uma outra forma é a chamada complemento a 2, que consiste na reserva de bits para representar número negativos, positivos e o 0 (zero). A seguir é apresentado um exemplo onde, usaremos 4 bits.

Para representar apenas números naturais positivos poderíamos ter a representação que segue na tabela 4:

Binário Decimal 0000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 4 0101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9 1010 10 1011 11 1100 12 1101 13 1110 14 1111 15

Tabela 4: Representatividade de números naturais positivos usando 4 bits.



Já utilizando complemento a dois, a representação de números negativos deve realizar a seguinte ação para cada número positivo:

• trocar todos os 0's (zeros) por 1's (uns) ou o inverso; • em seguida adicionar 1 ao resultado.

A Tabela 5 apresenta a simbolização de números negativos usando complemento a 2.

Decimal Binário Complemento a 1 Complemento a 2 Decimal Negativo 1 0001 1110 1111 -1 2 0010 1101 1110 -2 3 0011 1100 1101 -3 4 0100 1011 1100 -4 5 0101 1010 1011 -5 6 0110 1001 1010 -6 7 0111 1000 1001 -7 0 0000 1111 1000 -8

Tabela 5: Representatividade de números negativos usando 4 bits e complemento a 2.

3.4. Conversão

As conversões de binários, decimais, octais e hexadecimais são simples. Vamos trabalhar um por vez. Para maior produtividade na realização das conversões é interessante lembrar das representações apresentadas no item 4.3.

3.4.1. Conversões entre Binário e Decimal

De binário para decimal basta calcular o valor do bit analisado multiplicado por 2 elevado a potência da posição do binário analisado somado com o resultado obtido nas demais posições, lembrando que as posições do valor binário inicia em 0.

O valor 10101011 convertido em decimal é lido da direita para a esquerda 1 x 20 + 1 x 21 + 0 x 22 + 1 x 23 + 0 x 24 + 1 x 25 + 0 x 26 + 1 x 27 = 171 é o valor decimal.

De decimal para binário basta dividir o valor decimal por 2, e identificar o resto da divisão até obter o resultado da divisão igual a 0. O resto da divisão são os bits que representam o valor do decimal.

171/2 = 85 e teve resto 1.

85/2 = 42 e teve resto 1.









Logo, a conversão de 171 em decimal para binário é 1010101.

3.4.2. Conversões entre Binário e Octal

De binário para octal basta calcular o valor do bit analisado multiplicado por 2 elevado a potência da posição do binário analisado somado com o resultado obtido nas demais posições, lembrando que as posições do valor binário inicia em 0. Contudo o valor é convertido de 3 em 3 bits.

O valor 010101011 convertido em octal é lido de 3 em 3 bits da direita para a esquerda 1 x 20 + 1 x 21 + 0 x 22 = 3, 1 x 20 + 0 x 21 + 1 x 22 = 5, 0 x 20 + 1 x 21 + 0 x 22 = 2 que dá 253 em octal.

De octal para binário basta dividir o valor octal por 2, e identificar o resto da divisão até obter o resultado da divisão igual a 0 e obter três bits com base no resto da divisão. O resto da divisão são os bits que representam o valor do octal analisado.

O valor 253 em octal em binário é:




011




101






010

Logo, a conversão de 253 em octal para binário é 010101011.

3.4.3. Conversões entre Binário e Hexadecimal

De binário para hexadecimal basta calcular o valor do bit analisado multiplicado por 2 elevado a potência da posição do binário analisado somado com o resultado obtido nas demais posições, lembrando que as posições do valor binário inicia em 0. Contudo o valor é convertido de 4 em 4 bits.

O valor 10101011 convertido em hexadecimal é lido de 4 em 4 bits da direita para a esquerda 1 x 20 + 1 x 21 + 0 x 22 + 1 x 23 = B (11 em decimal) e 0 x 20 + 1 x 21 + 0 x 22 + 1 x 23 = A (10 em decimal) que dá AB em hexadecimal.

De hexadecimal para binário basta dividir o valor hexadecimal por 2, e identificar o resto da divisão até obter o resultado da divisão igual a 0 e obter quatro bits com base no resto da divisão. O resto da divisão são os bits que representam o valor do hexadecimal analisado.

O valor AB em hexadecimal em binário é:





1011







1010

Logo, a conversão de AB em hexadecimal para binário é 10101011.

3.4.4. Conversões entre Decimal e Octal

De decimal para octal basta dividir o número decimal inteiro por 8, e identificar o resto da divisão até obter o resultado da divisão igual a 0. O resto da divisão são os octais que representam o número decimal inteiro.

O valor 171 convertido em octal é baseado na divisão 171/8.

171/8 = 21 e teve resto 3.



Logo, a conversão de 171 em decimal para octal é 253.

De octal para decimal basta calcular o valor do octal analisado multiplicado por 8 elevado a potência da posição do octal analisado somado com o resultado obtido nas demais posições, lembrando que as posições do valor octal inicia em 0.

O valor 253 em octal em decimal é:

253 (3 x 80 + 5 x 81 + 2 x 82) = 171 em decimal.

Logo, a conversão de 253 em octal para decimal é 171.

3.4.5. Conversões entre Decimal e Hexadecimal

De decimal para hexadecimal basta dividir o número decimal inteiro por 16, e identificar o resto da divisão até obter o resultado da divisão igual a 0. O resto da divisão são os hexadecimais que representam o número decimal inteiro, lembrando que quando o resultado for igual a 10 será representado pelo caractere A, quando for igual a 11 será representado pelo caractere B, quando for igual a 12 será representado pelo caractere C, quando for igual a 13 será representado pelo caractere D, quando for igual a 14 será representado pelo caractere E e quando for igual a 15 será representado pelo caractere F.

O valor 171 convertido em hexadecimal é baseado na divisão 171/16.

171/16 = 10 e teve resto (B) 11.



10/16 = 0 e teve resto (A) 10.

Logo, a conversão de 171 em decimal para hexadecimal é AB.

De hexadecimal para decimal basta calcular o valor do hexadecimal analisado multiplicado por 16 elevado a potência da posição do hexadecimal analisado somado com o resultado obtido nas demais posições, lembrando que as posições do valor hexadecimal inicia em 0.

O valor AB em hexadecimal em decimal é:

AB (11 x 160 + 10 x 161) = 171 em decimal. Logo a conversão de AB em hexadecimal para decimal é 171.

3.4.6. Conversões entre Octal e Hexadecimal

De octal para hexadecimal basta realizar a transformação de octal para binário para posteriormente transformar o binário em hexadecimal.

O valor 253 em octal em binário é:




011




101




010



O valor binário 10101011 convertido em hexadecimal é lido de 4 em 4 bits da direita para a esquerda 1 x 20 + 1 x 21 + 0 x 22 + 1 x 23 = B (11 em decimal) e 0 x 20 + 1 x 21 + 0 x 22 + 1 x 23 = A (10 em decimal) que dá AB em hexadecimal.

De hexadecimal para octal basta realizar a transformação de hexadecimal para binário para posteriormente transformar o binário em octal.

O valor AB em hexadecimal em binário é:





1011





1010

O valor binários 010101011 convertido em octal é lido de 3 em 3 bits da direita para a esquerda 1 x 20 + 1 x 21 + 0 x 22 = 3, 1 x 20 + 0 x 21 + 1 x 22 = 5, 0 x 20 + 1 x 21 + 0 x 22 = 2 que dá 253 em octal.



4. Referências

NETO, José Monserrat. Introdução à Arquitetura de Computadores. Capítulo 3. Disponível em: http://algol.dcc.ufla.br/~monserrat/icc/Introducao_arq_computador.pdf. Acessado em: 23 de Março de 2011.

SAITO, José H. Resumo sobre a História da Computação. Disponível em: www.dc.ufscar.br/~saito/download/arquitetura-grad/historia.rtf. Acessado em: 14 de Março de 2011.

TANENBAUM, Andrew S. Organização Estruturada de Computadores. 5ª ed. São Paulo, SP: Pearson Prentice Hall, 2007. 449 p.

TORRES, Gabriel. Hardware: curso completo. 4ª ed. Rio de Janeiro, RJ: Axcel Books, 2001. 1404 p.

VELLOSO, Fernando de C. Informática: conceitos básicos. 7ª ed. Rio de Janeiro, RJ: Elsevier, 2004. 407 p.

Technology

INTRODUÇÃO A ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES PROF. IVO