Prof. Luciano R. Coutinho © 2001,02,07 Introdução a Informática Unidade II Hardware Prof. Luciano R. Coutinho © 2001,02,07

Tópicos O Computador Arquitetura de Von Newmann Dispositivos de Entrada Dispositivos de Saída Processamento de Informação Unidade Central de Processamento Memória Interna Armazenamento Secundário

Computador O Hardware A parte física, tangível Componentes O Software Mecânicos Elétricos Eletrônicos O Software A parte lógica, intangível Programas Sistema Operacional Bases de Dados

Arquitetura Von Newmann (1946) Esquema do Hardware

Um “desktop” típico

Dispositivos de Entrada Anatomia de um teclado Dipositivos Apontadores Mouses Trackball & JoySticks Touchpad e Pointing Stick Outros Reconhecimento ótico Scanners Multimídia Microfones Câmeras

Anatomia de um teclado

Mouses O dispositivo apontador mais comum Diversos tipos: Mecânicos – uma pequena esfera na parte inferior rola quando o mouse é movimentado. Ópticos – usa um feixe de luz para monitorar o movimento do mouse. Sem fio – usa ou infravermelho ou ondas de rádio, em vez de um fio, para conectar-se ao computador.

Trackbal & Joystick Trackball: Joystick: Variação do mouse mecânico. O usuário rola a esfera direto com o dedo. Freqüentemente, incorporado a computadores laptop. Joystick: Alavanca curta com um pegador. A distância e a velocidade do movimento controlam a posição do ponteiro. Pressionar o gatilho faz com que as ações se desenvolvam.

Toucpad & Pointing stick Touchpad: Superfície retangular sensível a pressão. Deslizar o dedo sobre a superfície faz o ponteiro se movimentar. Um toque com o dedo é reconhecido como um clique. Pointing stick (bastão apontador): Pequena haste sensível a pressão montada no centro do teclado. Empurrar a haste em qualquer direção provoca um movimento do ponteiro.

Outros dispositivos Apontadores Mesa gráfica: O usuário movimenta uma caneta gráfica ou “puck” na superfície da prancha. Usada para criar ou traçar desenhos precisos. Telas sensíveis (Touch screen): Permite ao usuário tocar itens na tela. A posição do dedo na tela determina o item a ser introduzido no sistema. Usadas em quiosques em locais públicos, como shopping centers. Computação baseada em caneta: Usa um estilo similar a uma caneta eletrônica para introduzir dados. Muito usada em PDAs ou pocket PCs.

Reconhecimento Ótico Usa um feixe de luz para escanear dados e convertê-los em sinais elétricos. Scanners Imagens OCR (Optical Character Recognition) Códigos de Barras

Entrada Multimídia Microfones, ... ... câmeras fotográficas, ... ... câmeras de vídeo, etc.

Dispositivos de Saída Telas Impressoras Multimídia

Telas A tela faz parte do monitor do computador: Formas comuns: A saída de tela é conhecida como soft copy. Intangível e temporária Formas comuns: Tubo de raios catódicos (CRT) Telas planas

Telas CRT

Telas Planas Monitor de cristal líquido (LCD): Vantagens (sobre CRT) Originalmente usado em laptops, mas está ganhando espaço em computadores de mesa. Vantagens (sobre CRT) Muito delgadas (somente algumas polegadas). Produzem texto e imagens mais nítidas Mais fácil para a visão. Tecnologias Matriz ativa: Usa muitos transistores thin-film (TFT). Produz imagens mais claras e pode ser vista de ângulos maiores. Matriz passiva: Usa um número menor de transistores. Mais barata e usa menos energia Plasma gasoso: Suporta telas muito grandes. Tem uma exibição de cores vívidas. Visualizável em ângulos grandes.

Impressoras Produzem informação em papel. Configurações de orientação: A saída impressa é conhecida como hard copy. Configurações de orientação: Retrato – alinhamento vertical. Paisagem – alinhamento horizontal. Duas maneiras de imprimir: Impressora de impacto. Impressora de não-impacto.

Impressoras de Impacto O contato físico com o papel é necessário para produzir imagens. Impressora de linha: Imprime uma linha inteira a cada vez. Tipicamente usada com computadores mainframe que imprimem relatórios extensos. Impressora matricial: Possui uma cabeça de impressão que consiste em uma ou mais colunas de pinos. Os pinos formam caracteres e imagens como padrões de pontos.

Impressoras de Não-impacto Coloca imagens em uma página sem entrar em contato físico com ela. Impressora a jato de tinta: Borrifa pontos de tinta de múltiplos esguichos a jato. Pode imprimir tanto em preto-e-branco como em cores. Mais baratas do que as impressoras a laser. Impressora a laser: Usa um feixe de luz para ajudar a transferir imagens para o papel. Produz saída de elevada qualidade a velocidades muito altas.

Saída Multimídia Projetores, ... ... alto-Falantes, etc.

Processamento de Informação Computador Digital Entrada & Saída Digitais

Processamento Informação implica em entendimento E os computadores? Pessoas lidam com informação E os computadores? O que significa dizer que computadores tratam automaticamente informação? Resposta: Significa que o computador é capaz de manipular apenas representações formais (codificações) de informação! Se tais representações formais e sua manipulação implicam em entendimento é uma outra estória ... Em teoria: entrada : Informação  RepFormal processamento : RepFormal  RepFormal saida : RepFormal  Informação

Computadores Digitais Hardware opera apenas com informação codificada em binário! Ou seja, Entrada : Informação  Sequencia{0,1} Processamento : Sequencia{0,1}  Sequencia{0,1} Saída : Sequencia{0,1}  Informação Desde a década de 40, os computadores tem sido digitais Por que é simples e mais confiável desenvolver equipamentos eletrônicos digitais Por que, em teoria, qualquer processamento automático possível pode ser expresso como uma função que opera sobre um código binário

Entrada : Informação  {0,1}* Quais as possibilidades? H = {esquerda, direita,imovel} V = {acima,abaixo,imovel} Passo = HV Movimento = Passo1, Passo2, ... Como a entrada ao lado poderia ser codificada? Informação = Movimento mousepad

Entrada : Informação  {0,1}* Quais as possibilidades? Caracter = ..., 0,1, ..., a, b,... Texto = Caracter1, Caracter2, ... Como a entrada ao lado poderia ser codificada? Informação = Texto The little fox jumps ... http://equipe.nce.ufrj.br/adriano/c/apostila/tabascii.htm teclado

Saida : {0,1}*  Informação

Unidade Central de Processamento Componentes Ciclo de Processamento

Componentes da CPU Unidade Controle Unidade Logica Aritmética Programável Comanda como todo o processamento irá ocorrer Fluxo controle Fluxo de dados Unidade Logica Aritmética Operações aritméticas: Adição, subtração, multiplicação, divisão Operações lógicas: Testa uma de três condições: Condição de igualdade (igual a) Condição menor que Condição maior que

Ciclo de Processamento O processador não pode operar sobre dados diretamente da entrada ou do armazenamento secundário (discos) Primeiro, eles devem residir na Memória: A Unidade de Controle recupera dados da entrada e transfere-os para a Memória. Segundo, dados são enviados ao processador A unidade de controle requisita à memória itens de dados Após processamento, a unidade de controle os envia novamente à memória O ciclo se repete Dados e instruções permanecem na memória até serem enviados a um dispositivo de saída ou armazenamento secundário. processamento . . saída entrada

Memória Interna Tipos Endereçamento Capacidade de armazenamento RAM ROM Flash Endereçamento Capacidade de armazenamento

Memória de Acesso Aleatório (RAM) VOLATIL o conteúdo desaparece quando há queda de energia. Dados podem ser acessados aleatoriamente: O endereço de memória 10 pode ser acessado tão rapidamente quanto o endereço de memória 10.000.000 Tipos: RAM estática – Static RAM (SRAM) RAM dinâmica – Dynamic RAM (DRAM) Empacotada em placas de circuito: Módulos de memória lineares de via simples (SIMMS). Módulos de memória lineares de via dupla (DIMMS).

Memória Somente de Leitura (ROM) Contém programas e dados registrados permanentemente na memória pela fábrica. Não pode ser alterada pelo usuário. Não-volátil Chips de ROM programáveis (PROM): Algumas instruções no chip podem ser alteradas.

Memória Flash RAM não-volátil Usada em telefones celulares, câmeras digitais e computadores manuais (handheld). Menores do que uma unidade de disco e requerem menos energia.

Endereços de Memória Cada localização de memória tem um endereço: Um número único, como em uma caixa postal. Pode conter somente uma instrução ou item de dados: Quando dados são reescritos na memória, o conteúdo anterior desse endereço é destruído. Referenciado pelo número: As linguagens de programação usam um endereço simbólico (nomeado), tal como Horas ou Salário.

Medidas de Memória Bit = dígito binário 0 ou 1 Byte = oito bits Em geral, cada posição de memória tem o tamanho de um byte Kilobyte (KB): 1024 (210) bytes. Megabyte (MB): aproximadamente, um milhão (220) de bytes. Gigabyte (GB): aproximadamente, um bilhão (230) de bytes. Terabyte (TB): aproximadamente, um bilhão (240) de bytes. Atualmente, a memória interna de computadores pessoais começa a ser medide em GB e a memória externa (armazenamento secundário) em TB.

Armazenamento Secundário Características Tipos Fitas Magnéticas Discos Magnéticos Discos Óticos Cartões Flash

Características Vantagens Desvantagens Não volátil Alta capacidade Mais barata Desvantagens Acesso mais lento

Fitas Magnéticas Acesso sequencial Capacidade Atualmente há tecnologia para armazenar até 8TB/fita

Discos Magnéticos Acesso aleatório Trilhas Tipos Flexíveis Rígidos

Discos Óticos CDs (~ 700MB) DVDs (> 4GB) CD-ROM – a unidade somente pode ler dados de CDs. CD-R – a unidade pode escrever no disco apenas uma vez. CD-RW – a unidade pode apagar e sobregravar dados múltiplas vezes. DVDs (> 4GB)

Cartões Flash Mesma tecnologia da RAM Flash Só que como dispositivo de armazenamento secundário Capacidade = dezenas de Gigabytes

Referencias Alcalde, E., Garcia, M. e Penuelas, S. Informática Básica. São Paulo: Makron Books, 1991. BEI. Tecnologia da informação para todos. São Paulo, 2002. http://pt.wikipedia.org/wiki/Computador