Software e Hardware

Software e Hardware

1. Classificação

   • Produtos sob encomenda:
     • personalizados produtos desenvolvidos para um cliente específico.
   • Produtos genéricos:
     • produtos desenvolvidos para o mercado; pacotes de software .
   • Aplicação: básico ou de base
     •  aplicativo geral, aplicativo específico. Categoria de uso: proprietário, livre, shareware, freeware.

2. Definição

   • Conjunto de programas que executam determinadas tarefas; É a parte lógica do computador; São grupos de instruções e dados que o computador é capaz de entender e executar.

3. Histórico dos computadores do ponto de vista dos software

   • 1° Geração
     • Programas escritos pelo usuário
     • Ausência de compilador
     • Difícil/Impossível portabilidade
     • Linguagens de máquina
       • De difícil utilização e sujeita a erros
       • A programação consumia muitas horas de trabalho, porem resultando em poucos benefícios de processamento
       • Utilização de códigos binários exclusivos para cada computador
     • Programas em lotes (batch) - com programação de janela de tempo do processador e espaço em disco, definida pelo operador;
     • Linguagens de montagem ou simbólicas –> é individual para cada arquitetura de máquina
   • 2° Geração
     • Sistemas Operacionais
       • O primeiro SO de propósito geral foi o CPSS, construído no MIT
       • Depois seguiu-se com o Multics, desenvolvido pela AT&T e GE
       • .
     • Programação estruturada
     • Linguagens de Alto Nível
       • Projetadas para serem facilmente entendidas pelos seres humanos
       • Incluíam o uso de variáveis com nomes – Ex: Pascal, Basic, Fortran, Cobol, Algol, C, Ada
   • 3° Geração
     • Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD)
     • Linguagens de 4ª geração (4GL)
       • utilizam instruções naturais e não procedurais – ex.: Natural, Progress 4GL, Focus, SQL, PL/SQL (Oracle)
       • menos flexíveis que as linguagens de alto nível
     • Pacotes para microcomputador
     • Redes de microcomputadores
   • 4° Geração
     • Linguagem natural → comandos similares à linguagem humana
     • Linguagem orientada a objetos – Small Talk, C++, Java
     • Pacotes multiuso
     • Popularização da interface gráfica, para todo e qualquer software
     • Softwares com funcionamento em rede, utilizando SGBD
     • Agentes inteligentes → aplicação da inteligência artificial

4. Softwares Aplicativos

   • Aplicativos específicos:
     • apoiam aplicações especificas de usuários finais em empresas e outros campos
   • Aplicativos com finalidades gerais:
     • executam trabalhos comuns de processamento de dados
     • Banco de Dados
   • Podem ser desenvolvidos sob medida ou se desenvolvido para uso geral como os editores de texto
     • Editores de Texto
     • Planilha Eletrônica
     • Apresentações Multimídia
     • Correio Eletrônico
     • Navegadores Web
   • Google Docs
     • É o pacote de aplicativos da Google
       • Funciona totalmente on line, diretamente no browser
       •  São compatíveis com LibreOffice, KOffice e Microsoft Office
       • Armazenamento ilimitado de dados de arquivos em formatos próprios

5. Softwares de Sistemas

   • Consiste em programas que gerenciam e apoiam outros softwares em suas atividades de processamento de dados
   • Atuam como interface de software entre o hardware e os aplicativos dos usuários finais

6. Sistema Operacional

   • É o mais importante pacote de software de uma máquina → qualquer outro sistema opera sobre ele
     • Ex.: Windows 9x, Windows NT, OS/2, Unix, Linux, MAC OS, Android
       • Interface com o usuário
       • Gerenciamento de processos
       • Gerenciamento de memória
       • Gerenciamento de arquivos
       • Gerenciamento de dispositivos
       • Gerenciamento de proteção e segurança

7. Linguagem de Programação

   •  regras sintáticas e semânticas usadas para definir um algoritmo, que resulta no programa de computador
   •  especifique precisamente sobre quais dados um computador vai atuar, como serão armazenados ou transmitidos e quais ações devem ser tomadas sob várias circunstâncias
   • • • Programação estruturada
       • Programação modular
       • Programação orientada a objetos
       • Programação linear

8. Computadores

   • Um computador é mais que um conjunto de dispositivos eletrônicos, realizando uma multiplicidade de tarefas de processamento de dados
   • É um sistema, uma combinação de componentes interrelacionados que desempenham as funções básicas do sistema, ou seja, entrada, processamento, saída, armazenamento e controle
   • Arquitetura de von Neumann
     •  Formalização do projeto lógico de um computador; Utilização do conceito de programa armazenado;  Execução sequencial de instruções; Existência de um caminho único entre memória e unidade de controle, representado pelo barramento.
     • CPU
       • A CPU (Unidade Central de Processamento), por sua vez, tem 3 blocos principais
       • Registradores
         • Inclui um registrador Contador de Programa (PC), que indica a posição da instrução a executar
       • Unidade Lógico-Aritmética (ALU)
       • Unidade de Controle (UC)
     • Memória principal
     • Sistema de entrada
     • Sistema de saída
   • Os componentes de hardware de um sistema de computador incluem dispositivos que auxiliam na função de entrada, processamento, armazenamento de dados e saída
     • Componentes de entrada
       • Entrada: convertem dados em forma eletrônica que pode ser entendido pela CPU. São os teclados, telas touchscreen, canetas óticas, mouses, microfone, scanners óticos, etc.
     • Componentes de processamento
       • Processamento: é o componente principal de um sistema de computador. – é um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e controla o computador. Está contido na CPU. Seus circuitos interpretam instruções de programas/algoritmos para o computador e transmitem ordens para os outros componentes do sistema computacional.
       • X86 64 bits: Pentium IV (alguns modelos), Pentium Extreme Edition, Celeron D.
       • Para PC nos dias de hoje
         • i3
           • 2 núcleos, podendo simular ate 4 núcleos, com a tecnologia HyperTreading; cache L3 ate 4Mb
         • i7
           • 4 núcleos, podendo emular 12 núcleos, com tecnologia Hyper-Treading; tecnologia Intel HD Boost (compatibilidade os softwares que usam         instruções avançados tipo SSE4); recurso            Intel QPI (QuickPath Interconnect – aumenta a taxa de transferência e                 diminui a latência)...
         • i5
           •  2 ou 4 núcleos, sendo que o de 2 pode emular ate 4 núcleos, com a tecnologia Hyper-Treading; tecnologia Turbo Boost (pode dobrar a velocidade do clock); cache L3 ate 8Mb
     • Componentes de armazenamneto
       • Armazenamento: memória principal (RAM), HD, SSD, disco flexível, fitas magnéticas, CD-ROM, DVD, Pen drives, Blu-ray, cartão de memória, ZIP disk, WORM disk, tambores magnéticos.
       • capazes de armazenar dados para posterior consulta ou uso.
         • Eletrônicos: SSD, cartão de memória, Pen Drive
         • Óticos: CD, DVD
         • Magnéticos: disquete, disco rígido (ex: HD IDE SATA)
           • HD IDE SATA; Aplicável em discos rígidos, unidades ópticas e outros dispositivos de armazenamento, tendo surgido no ano 2000 para substituir a tradicional interface PATA. É mais rápido que o PATA, mas é mais confiável e gera menos ruído. Possui três versões (SATA I, SATA II e SATA III), que diferem na velocidade de transmissão
           • SCSI (Small Computer System Interface)
             • Trata-se de uma tecnologia bastante utilizada em HD, mas também pode ser usada em unidades de fita, CD-ROM ou outros dispositivos. Faz a transmissão de modo paralelo como o PATA; possui hot swapping; e faz controle de erros. Portanto, é uma tecnologia mais adequada para aplicações corporativas
           • IDE PATA (Paralell ATA)
             • Sua velocidade de transmissão, embora pudesse ser mais que o de tecnologia serial, é limitado em função do ruído, que gera perda de dados
     • Componentes de saída
       • Saída: convertem informações eletrônicas produzidas pelo computador em forma inteligível pelo homem. São os monitores de vídeo, impressoras, fones, caixas de som etc.
     • Componentes de entrada e saída
   • CPU
     •  É o ponto focal de um computador, guiando todas as ações que se desenvolvem no sistema, tais como cálculos e manipulação de dados.  É conhecida como processador, e é a parte que realiza as instruções de um programa/software de computador.
     •  Contém a Unidade Lógico-Aritmética (ULA) ou Arithmetic and Logic Unit (ALU), para executar todas as adições, subtrações, operações lógicas etc. A ALU também contém diversos registradores, que funcionam como pequenas porções muito rápidas de memória, usadas para armazenar temporariamente os dados e as instruções utilizadas pela mesma.
     •  Contém toda a lógica de controle, para coordenar as ações entre todos os elementos da CPU, assim como os outros componentes de hardware do computador A CPU geralmente esta contida inteiramente em um único Circuito Integrado (CI), ou chip
     • Um chip também é chamado de circuito integrado. Geralmente, é um pequeno e fino pedaço de silício no qual os transistores, que formam o microprocessador, foram encapsulados. Um chip do tamanho de uma polegada pode conter dezenas de milhões de transistores. Os processadores simples são formados por milhares de transistores encapsulados em um chip cuja área não passa de alguns milímetros quadrados.
   • Placa-mãe
     • É a parte do computador responsável por conectar e interligar todos os componentes do computador, ou seja, processador com memória RAM, disco rígido, placa gráfica, entre outros.  Também é responsável por alimentar alguns periféricos com a energia elétrica que recebe da fonte de alimentação.
   • Memória
     • RAM - memória de acesso aleatório (Random Access Memory)
       • A memória RAM contém bytes de informação e o microprocessador pode ler ou escrever nesses bytes, dependendo da linha de comando utilizada: RD ou WR Um dos problemas dos chips RAM é que eles ‘esquecem’ tudo, uma vez que a energia é desligada É lenta e tem baixo custo, comparando com a Cache
     • ROM - memória apenas para leitura (Read-Only Memory)
       • É programada de modo permanente pelo fabricante Ex: BIOS do computador
       • PROM - memória programável (Programmable Random Access Memory)
         •  É programada de modo permanente através de dispositivos especiais; não volátil
       • EPROM - memória programável apagável
         • É programada de modo semipermanente; utiliza luz UV para apagar os dados, podendo assim ser reutilizada
       • EEPROM - memória programável eletricamente apagável
         • É programada de modo semipermanente; apaga os dados eletricamente, no nível de bytes.
     • Flash – do tipo EEPROM
       • Não volátil; é muito rápida; apagável eletricamente em blocos; usada em cartões de memória, em SSD, em Pen Drive etc
     • Cache
       •  Memória de acesso rápido que atua como intermediária entre a memória RAM e o processador É um bloco de memória para o armazenamento temporário de dados que possuem uma grande probabilidade de serem utilizados novamente  É utilizada em especial na memória principal, mas também é utilizada em HD  ou outros dispositivos
       •  Existem 3 tipos de Cache associada à RAM (L1, L2 e L3); As Cache L1 e L2 ficam em embutida no processador, para ganha performance evitando a distância física.
   • Dispositivos de interface
     • Entrada: – Teclado, mouse, caneta ótica, scanner, microfone, monitor touch-screen, câmera.
     • Saída: – Impressora, fax, plotter, monitor.
     •  Entrada/Saída: – Modem, placa de rede; – Dispositivos de memória: memoria RAM, disco, fita, pen drive, CD, DVD, SSD, flash memory.
     • Os dispositivos de interface com o computador, comunicam-se com este enviando sinais por um meio (cabo ou ar)
       • A comunicação se dá por meio de um ponto de conexão (porta serial, porta paralela)
       • A transmissão de dados ocorre através de um barramento
   • Barramento
     • É um conjunto de linhas de comunicação, que permitem a interligação entre dispositivos de um sistema de computação (CPU; Memória Principal; HD e outros), ou entre vários sistemas de computação.
     • ISA
       • 8 bits no IBM PC ● 16 bits (5-8 Mb/s) no AT-286
     • PCI
       • 32 bits (132 Mb/s) → 64 bits (512 Mb/s) ● Plug-and-Play ● Bus mastering: permite aos dispositivos ler e gravar na memória RAM, sem interferência do SO
   • Controlador de Hardware
     • É uma coleção de circuitos eletrônicos que podem operar uma porta de comunicação, um barramento ou um dispositivo.
       • Tem como funções: controle e temporização, comunicação com o processador, comunicação, com os dispositivos, armazenamento temporários de dados, e detecção de erros  Tem um ou mais registros de dados (registro data-in e registro data-out) e sinais de controle (registro status e registro control).
   • Portas de Comunicação
     • Serial (RS-232 ou DB9)
       • Os bits são transferidos em fila; ▪ Utiliza 9 fios (pinos) para a transferência de dados.
     • Paralela (DB25)
       •  Os bits são transferidos em grupos                   (geralmente um byte) por vez, através                   de diversas linhas condutoras de sinais.
     • USB (Universal Serial Bus)
       • Aceita ligação de até 127 dispositivos através de uma única porta, usando um Hub; ● Plug-and-Play.
   • Conectores
     • São dispositivos que efetuam a ligação entre uma porta de saída de um determinado equipamento e a porta de entrada de outro (por exemplo, entre um computador e um periférico)
     • Existem também vários tipos diferentes de conectores: DB-9, DB-25, DIN, mini-DIN, VGA, SVGA, RCA, S-Video, HDMI etc
     • Atualmente, os conectores estão sendo substituídos pela tecnologia wireless (Wi-fi).
     • DB (9 ou 25 pinos)
       • É um tipo comum de conector, usado principalmente em computadores. ● Destinado a comunicações seriais; ● Foram inventados pela Canon; ● Originalmente, DB se referia exclusivamente ao conector D (por conta do formato) com 25 pinos, porém a IBM acabou popularizando o conector de 9 pinos como DB-9, ao invés de DE-9.
     • VGA
       • Padrão gráfico; ● 256 Kb de memória de vídeo em RAM; ● Modos de 16 e de 256 cores; ● Paleta de 262144 cores (2^18: 6 bits [64 valores] para cada uma das componentes de vermelho, verde e azul); ● Resolução máxima de 800 x 600 pixels; ● SVGA é sua evolução; ● Está presente nos monitores CRT, TV LCD, TV de plasma e projetores multimídia.
     • S-Video
       • Utilizado para conectar TV, DVD players, videocassetes e videogames; ● É limitado a uma distância maior que 5 metros; ● Transmite áudio e vídeo através do mesmo cabo.
     • HDMI (High-Definition Multimedia Interface)
       • Interface condutiva digital de áudio e vídeo capaz de transmitir dados não comprimidos; ● Suporta através de um único cabo qualquer formato de vídeo TV ou PC, incluindo os modo Standard, Enhanced, e Alta Definição e ate 8 canais de áudio digital; ● É compatível com o High-bandwidth Digital Content Protection (HDCP), que é um sistema anti-pirataria.
     • DVI (Digital Visual Interface)
       • Foi desenvolvido para transportar dados                 digitais de vídeo não comprimidos. Para os formatos DVI-D e DVI-I, existem dois tipos de cabos, os de Single Link e Dual Link, que utilizam um formato para transmissão de informações digitais chamado TMDS (Transition Minimized Differential Signaling).
       • DVI-I (digital e analógico)
       • DVI-A (analógico)
       • DVI-D (digital)
   • Hardware E/S
     • RCA (Radio Corporation of America)
       • São comumente utilizados em equipamentos eletrônicos de áudio e vídeo; ● Foram idealizados visando minimizar a interferência em sinais de pequena amplitude; ● Plugues e soquetes no equipamento tem cores convencionalmente codificadas para auxiliar as conexões corretas; – Amarelo: vídeo analógico; – Branco: canal esquerdo do som estéreo; – Vermelho: canal direito do som estéreo.
     • DIN
       • Eram inicialmente utilizados para conexão entre equipamentos de áudio de origem europeia (Philips, Grundig e Telefunken, entre outros); ● São utilizados atualmente em periféricos de legado da plataforma IBM PC como teclados, mouses e periféricos de vídeo; ● Existem diversas formas, com quantidade de pinos, tamanhos e cores diferentes que ajudam na identificação da função do equipamento que o utiliza.