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Escola de Engenharia de Piracicaba Mecatrônica Informática Industrial Aula 2 – O COMPUTADOR Wladimir da Costa.

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1 Escola de Engenharia de Piracicaba Mecatrônica Informática Industrial Aula 2 – O COMPUTADOR Wladimir da Costa

2 Computação 2. A estrutura computacional InformaçãoAutomação+ Tratamento dos dados em informação por meios automáticos Dispositivos eletrônicos Aplicados em Computadores, Tecnologia da Informação e Sistema de Informação Figura Adaptada de Philippe Dreysfus, 1962

3 2. A estrutura computacional O Computador HARDWARE SOFTWARE COMPUTADOR PERIFÉRICOS + SISTEMA OPERACIONAL LINGUAGEM APLICATIVOS E UTILITÁRIOS + + Hardware: são todos componentes físicos (“peças”) que fazem parte do equipamento ou aqueles que estejam conectados ao mesmo. Software: são os elementos virtuais (programas) que garantem a funcionalidade e a flexibilidade dos processos no computador. O software é responsável por criar a interface de comunicação entre o usuário e a máquina.

4 2. A estrutura computacional O Computador – TIPOS Grande Porte Supercomputadores Mainframe São os mais rápidos e complexos que processam as informações em BIPS (bilhões de informações por segundo). São utilizados em investigações científicas Também são computadores de grande porte, porém menores que os Supercomputadores, processam as informações em MIPS (milhões de informações por segundo). São utilizados em meios industriais, comerciais e bancários. Médio Porte Minicomputadores Workstation São computadores de médio porte com poder de processamento com 1 ou mais processadores,e estão próximos ao Mainframe. Sua utilização é para fins genéricos. Como exemplo podemos citar os tradicionais Servidores Corporativos. São computadores com alto poder de processamento, que podem ou não ter mais de um processador. Geralmente são utilizados em ambientes gráficos - Apple.

5 2. A estrutura computacional O Computador – TIPOS Pequeno Porte Microcomputadores Notebook Correspondem aos computadores tradicionais (Computador Pessoal – PC). Esses computadores são identificados como sendo computadores de mesa, onde diversos periféricos são conectados pelos seus usuários. São semelhantes aos Microcomputadores, porém é um computador portátil/móvel. Esse hardware é a tendência dos próximos anos, devido a Internet móvel. Tablet São “os livros de bolsos” digitais. Esses dispositivos são geralmente utilizados por funcionários externos corporativos, como por exemplos vendedores, estudantes entre outros. Celulares São os verdadeiros “computadores e televisores” de bolso.

6 2. A estrutura computacional CPU - Unidade Central de Processamento Saída Unidade de Controle (UC) Unidade Lógico- Aritmética (ULA) Memória Principal Random Access Memory (RAM) Read Only Memory (ROM) Entrada Memória Secundária Mídias magnéticas, ópticas,...

7 1a. Geração 2a. Geração 3a. Geração 4a. Geração 5a. Geração Cartões de Papel Perfurados Cartões Perfurados e fitas magnéticas Disco Teclado, Código de Barras, Touch Screen Reconhecimento de Voz e Biometria 1. Histórico Tendências em Tecnologia de Entrada

8 Fita Papel Perfurado Fita Magnética Disco Magnético, Núcleo Magnético Disco Magnético, Pen Drives 1a. Geração 2a. Geração 3a. Geração 4a. Geração 5a. Geração 1. Histórico Tendências em Tecnologia de Saída Celular, TV Digital, Internet

9 2. A estrutura computacional  A CPU (Central Processing Unit) é o cérebro que comanda os processamentos e periféricos do computador, através de softwares que estão ativos na memória principal;  A UAL (Arithmetic Logical Unit) é a parte do processador responsável por fazer todas as operações do tipo aritmética e lógica;  A UC (Unit Control) tem por funções a busca, interpretação e controle de execução das instruções, e o controle dos demais componentes do computador ;  O principal componente da CPU é o PROCESSADOR que é o “motor” que coloca tudo a trabalhar a partir do momento, que o computador é ligado. Hardware – Arquitetura - Processadores

10 2. A estrutura computacional Hardware - Arquitetura O computador digital consiste de um sistema interligado de processador, memória e dispositivos de entrada/saída. Também existem barramentos internos (liga componentes da CPU) e externo (liga CPU com dispositivos de E/S)

11 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Barramentos O barramento é uma via de comunicação pelo qual o processador se comunica com a memórias, periféricos, e outros dispositivos, podendo ainda ser definido como um conjunto de sinais elétricos transmitidos através das trilhas ou vias da placa mãe. O desempenho do barramento é medido pela sua largura de banda (quantidade de bits que podem ser transmitidos ao mesmo tempo), geralmente potências de 2: 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits O Barramento pode ser do tipo Interno ou Externo.

12 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Barramentos CPU Memória Principal Barramento Periféricos

13 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS Barramento Interno: é aquele que realiza a comunicação dos disposisitivos essenciais da placa mãe (memória, processador, cachê, etc.) Barramento de dados Nas trilhas de circuito impresso, que compõem este barramento, só trafegam dados, isto é, neste barramento só há dados sendo transportados de um dispositivo para outro Barramento de endereço Indica qual é o endereço de memória que o processador deve acessar para retirar ou enviar dados. Barramento de controle Tem a função de controlar os barramentos anteriores,controlando as solicitações e confirmações.

14 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramentos - TIPOS Barramento Externo É o barramento I/O ou E/S, responsável pela comunicação das diversas interfaces e periféricos ligados à placa-mãe, possibilitando a instalação de novas placas, os mais conhecidos são: PCI, AGP e USB.

15 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramento Externo O USB (Universal Serial Bus) é um barramento para periféricos, onde através de um único plugue na placa-mãe, outros periféricos externos podem se conectar ao computador – conectar – ligar – usar - Revolução na Instalação das Placas; História das Versões USB 0.7: Lançado em novembro de USB 0.8: Lançada em dezembro de USB 0.9: Lançada em abril de USB 0.99: Lançado em agosto de USB 1.0: Lançado em janeiro de USB 2.0: Lançado em abril de USB 3.0: Lançado em setembro de 2009.

16 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura – Barramento Externo Barramento USB (Universal Serial Bus) É possível conectar até 127 dispositivos diferentes a cada porta USB; Os dispositivos podem ser conectados no computador, sem que o mesmo seja desligado É composto por 4 fios, dois para dados, um para alimentação (5v) e um para aterramento; Há três versões : USB 1.1 com taxa de transferência de até 12 MB USB 2.0 com taxa de transmissão de 480 MB. USB 3.0 com taxa de transmissão de 4,8 GB (600 MB por seg) - full duplex

17 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Barramento C U I D A D O O USB 3.0 é compatível com o 1.1 e 2.0, porém cuidado ao misturar periféricos USB 3.0 com USB 1.1 e 2.0 em um mesmo barramento. Se isso ocorrer a taxa de transmissão será na velocidade

18 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Barramento

19 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe Não é preciso descrever em muitos detalhes a importância da placa mãe em um PC, pois é nela que o processador, memória, placa de vídeo e demais periféricos são conectados. Desta forma podemos afirmar que a Placa Mãe influência diretamente no desempenho do PC. Além das Placas Mães dos fornecedores de 1ª linha (Intel, Foxconn, etc) uma placa mãe bastante utilizada no mercado é do fabricante ASUS. O que é CHIPSET 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe

20 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe O chipset é um dos principais componentes lógicos de uma placa-mãe, dividindo-se entre "ponte norte" (northbridge, controlador de memória, alta velocidade) e "ponte sul" (southbridge, controlador de periféricos, baixa velocidade). A ponte norte faz a comunicação do processador com as memórias, e em alguns casos com os barramentos de alta velocidade. A ponte sul, controla HDs, portas USB, paralela, PS/2, serial entre outras. 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe - Chipset

21 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe - Chipset

22 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe CMOS (BIOS) Socket de memória 168 vias (SDRAM) Socket de memórias 72 vias (DRAM)Socket do processador Chipset Slots 16 bits (ISA/EISA) Slots 32 bits (PCI) Bateria (alimentação do CMOS/BIOS) IDE (HDD, CDR/RW...) Paralela Seriais (COM1 e COM2) Seriais USB Alimentação AT

23 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Placa Mãe Motherboard ASUS para processador de 64bits Serial ATA (SATA)

24 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memória A memória serve para guardar as instruções que são fornecidas ao processador, e para armazenar informação de uma determinada operação. A memória do computador está dividida em duas partes: memória principal (volátil e não volátil) e auxiliar/secundária.

25 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memória Memória Principal: é uma memória temporária que mantém informações durante um período de trabalho do computador. Memória Secundária: é um dispositivo para armazenamento de dados por tempo indeterminado, porém toda memória secundária possui uma capacidade para armazenar informações. Ex.: disquete, HD, pen drive, MP5, outros.

26 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memória A Memória Principal pode ser do tipo ROM (Read Only Memory) ou RAM (Random Access Memory). ROM (Read Only Memory): é uma memória somente de leitura, onde os dados gravados nelas são estáticos, ou seja, não pode ser alterado (não volátil), mesmo que o computador seja desligado. Essas memórias estão nos computadores e dispositivos eletrônicos que possuem softwares básicos dos fabricantes para iniciar o funcionamento do produto. RAM (Random Access Memory) são memórias de acesso aleatórios, ou seja, onde se grava, altera ou deleta dados. Essa memória é do tipo volátil, ou seja, quando o computador for desligado o conteúdo é perdido. OBS.: Quando falamos da capacidade de memória de um computador, estamos falando de qual tipo de memória?

27 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memória Voltagem Em comparação com outros itens de um computador, as memórias são os componentes que menos consomem energia. O interessante é que esse consumo diminuiu com a evolução da tecnologia. - Módulos de memória antigos exigiam cerca de 5 V - Módulos de memória DDR2 exigem entre 1,7 V e 2,5 V. - Módulos de memória DDR3 consome 1,5 V.

28 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memória Módulos de Memória Entende-se como módulo ou pente uma pequena placa onde são instalados os encapsulamentos de memória. Essa placa é encaixada na placa-mãe por meio de encaixes (slots) específicos para isso. O número de vias de um módulo é a quantidade de conexões que ela possui para poder se comunicar com o processador. As vias são as extremidades, geralmente banhadas a ouro. A DDR3 possui 240 vias.

29 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memória Técnologia de Memória – destaque - DDR3 SDRAM PC Notebook

30 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memória NomeVelocidade interna Tempo de acessoVelocidade do barramento Transferência de dados por segundo (MTS) Nome comercial do módulo Taxa de transferência máxima teórica DDR MHz10 ns400 MHz800 milhõesPC MB/s DDR MHz7,5 ns533 MHz1066 milhõesPC MB/s DDR MHz6 ns667 MHz1333 milhõesPC MB/s DDR MHz5 ns800 MHz1600 milhõesPC MB/s

31 2. A estrutura computacional Hardware – Arquitetura - Memória Tecnologia de Memória – Secundária - As memórias secundárias armazenam grande quantidades de dados. Atualmente as que se destacam são os HDs portáteis, pen drive, celulares entre outros. 1.5 TB 64 GB

32 2. A estrutura computacional Hardware–Arquitetura-Dispostivos de Entrada e Saída Os periféricos são os “acessórios” que fazem parte do computador, tanto a nível interno como externo, ou seja, são os dispositivos para intercambiar (entrada e saída) de dados no Computador. Os periféricos podem ser de entrada, de saída, e misto entrada/saída. Entrada Teclado Mouse Drive CD R Drive DVD R Scaner Leitores Ópticos Saída Impressora Plotter Canhão multimídia Entrada e Saída HD Pen drive Celular CD rw DVD RW Placas de rede Modem Monitor, etc

33 2. A estrutura computacional Hardware–Arquitetura-Dispostivos de Entrada e Saída Periféricos de Entrada Periféricos de Saída Periféricos de Entrada e Saída O que há de errado no desenho abaixo?

34 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura. Software realizam as operações executadas pelo hardware, também chamadas de programas. É a parte lógica do Computador.

35 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura. Software Livre x Software Proprietário.

36 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura - TIPOS. Hardware Software Usuário SO Linguagem Aplicativo

37 2. A estrutura computacional - Prática Software – Arquitetura – TIPOS – SISTEMA OPERACIONAL O Sistema Operacional é o software básico de um computador, ou seja, o primeiro software a ser carregado (executado). Ele é responsável pelo gerenciamento de recursos físicos (hardware: memória, disco e outros) e dos demais softwares (aplicativos, utilitários, banco de dados, etc), voltados a uma mesma plataforma operacional. Um Sistema Operacional pode ter as seguintes características:  Quanto ao processamento: Monotarefa ou Multitarefa  Quanto a utilização: Monousuário ou Multiusuário Principais SO Interface Comando de linha: MS-DOS, UNIX e Linux Gráfico: Windows, Mac OS e Linux

38 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura - TIPOS. Hardware Software Usuário SO Linguagem Aplicativo

39 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM Há dois tipos de línguagem: Líguagem de Alto Nível Línguagem de Montagem - Assembler

40 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

41 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM Exemplo: Pascal, C, C++

42 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

43 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

44 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM - O código fonte é convertida em linguagem intermediária (específica de cada línguagem) e será interpretada pela máquina virtual. Exemplo: Java, C#, Phyton, etc.

45 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM Software de Desenvolvimento: são as linguagens de programação utilizadas pelos profissionais de informática para produzir um Sistema de Informação: Ex.: Java, PHP, ASP, Delphi, C, etc Sistema de Informação: São os “programas” utilizados pelos diversos usuários dos departamentos de uma empresa, ou seja, é a ferramenta utilizada para resgatar ou gravar uma informação corporativa. Ex.: SI de Estoque, SI de Vendas, etc. 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – LINGUAGEM

46 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura - TIPOS. Hardware Software Usuário SO Linguagem Aplicativo

47 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – APLICATIVO Software Aplicativo é um programa de computador que tem por objetivo realizar as tarefas específicas de índole prática, em geral ligadas ao processamento de dados, como o trabalho em escritório ou empresarial. A sua natureza é, portanto, diferente da de outros tipos de software, como sistemas operacionais e sistema de informação corporativo - “Programa”. São utilizados em:  automação industrial;  automação comercial;  automação de escritórios;  apoio educacional;  segurança, etc. MS-Office AutoCad Anti vírus

48 2. A estrutura computacional Software – Arquitetura – TIPOS – APLICATIVO Para atender a necessidade básica de um usuário, quais são os softwares que devem estar em seu computador?

49 3. Linguagem de Montagem Software – Montagem Baixo Nível- Assembler Características: É uma linguagem na qual cada declaração produz exatamente uma instrução na máquina – um para um; É utilizada para melhorar o desempenho e acesso da máquina com baixo custo (ex. pequenos dispositivos eletrônicos – BIOS – celulares – drives,etc.) – máquina muito mais rápida – 90% mais rápida que a línguagem de alto nível; Acessa diretamente o hardware; Cada fabricante difine “propriedades” particulares na sua construção. é realizar uma instrução específica em uma máquina Objetivo: é realizar uma instrução específica em uma máquina.

50 3. Linguagem de Montagem Software – Montagem - Assembler Formato da declaração da línguagem de montagem É constituída de 4 partes: Etiqueta, Operadores (opcode), Operandos e Comentários; Etiqueta: determina nomes simbólicos para endereços de memória –são necessárias em declarações executáveis (acionamentos) e variávies de dados – sempre inicia na coluna 1; Opcode: contém uma abreviatura da instrução a ser realizada; Operandos: especifica os endereços e registradores utilizados na instrução da máquina; Comentários: comentários de como funciona o programa. Obs.: Os processadores só conseguem manipular os dados que estão vinculados a um registrador – Definidos nos OPERADORES

51 3. Linguagem de Montagem Software – Montagem - Assembler Formato da declaração da línguagem de montagem Instruções Aritméticas: Adição: ADD, ADC, INC, XADD, AAA e DAA; Subtração: SUB, SBB, DEC, AAS e DAS; Multiplicação: MUL, IMUL e AAM; Divisão: DIV, IDIV e AAD.

52 3. Linguagem de Montagem Software – Montagem - Assembler Formato da declaração da línguagem de montagem Exemplo: Assembler da Intel Etiqueta Opcode Operadores Comentários FORMULA: MOV EAX, I ; registrador EAX = I ADD EAX, J ; registrador EAX = I + J MOV N, EAX ; N = I + J I DD 3 ; reserva 4 bytes com valor inicial 3 J DD 4 ; reserva 4 bytes com valor inicial 4 N DD 0 ; reserva 4 bytes com valor inicial 0

53 3. Linguagem de Montagem Software – Montagem - Assembler Formato da declaração da línguagem de montagem Exemplo: Assembler da Motorola Etiqueta Opcode Operadores Comentários FORMULA MOVE.L I, DO ; registrador DO = I ADD.L J, DO ; registrador DO = I + J MOVE.L DO, N ; N = I + J I DC.L 3 ; reserva 4 bytes com valor inicial 3 J DC.L 4 ; reserva 4 bytes com valor inicial 4 N DC.L 0 ; reserva 4 bytes com valor inicial 0


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