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Informática (Mapa mental - IBAMA)

Mapa mental: Informática
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Informática (Mapa mental - IBAMA)
Tratamento da informação usando computadores e demais dispositivos de processamento de dados
- Computar significa contar/medir, calcular e obter resultados
- Computadores analógicos
- Ábaco, máquina de cálculos (Pascaline), termômetro, balança, barômetro bafômetros.
- Computadores digitais
- Equipamentos eletrônicos que manipulam informações através de pulsos elétricos que, no conceito mais superficial, podem assumir apenas dois valores: 0 (zero) e 1 (um).
- Equipamento Elêtrico
- Utilizam a energia elétrica apenas para alimentação, ex.: ventilador, lâmpada.
- Equipamento Eletrônico
- Se alimenta da mesma energia e a manipula de forma que ela nos permita obter “respostas inteligentes”, ex.: TV, rádio, computador.
- 1ª Geração - Válvulas
- Em 1940 as forças armadas dos EUA criaram uma máquina com milhares de válvulas (componente responsável pela manipulação adequada da energia) para fazer cálculos, chamado ENIAC.
- 2ª Geração - Transitores
- Criado a partir de semicondutores (componentes estruturais baseados no silício), que permitem que a energia elétrica trafegue em um único sentido sendo mais barato e simples de usar.
- 3ª Geração - Circuito integrado (Chips)
- Juntou diversos desses componentes em uma única pastilha minúscula, diminuindo, em muitas vezes, o espaço necessário para montar um computador.
- 4º Geração - Escala de Integração Muito Grande (VLSI)
- Chips mais “densos” com mais de 10.000 transistores em sua composição.
- Hardware
- A parte física do computador (componentes físicos, peças, dispositivos etc).
- Principais componentes
- Mainframe
- Minicomputadores
- Microcomputador
- É o equipamento que todos nós usamos.
- Composto por:
- Monitor
- Teclado
- Mouse
- Gabinete
- Componentes básicos
- CPU
- Memórias
- Dispositivos de entrada e saída
- Barramentos
- Via de comunicação compartilhada interligando todos os componentes do micro, porém apenas um equipamento por vez pode utilizar o barramento para transmitir dados. Se um computador fosse projetado sem barramentos, haveria uma conexão CPU memória principal; CPU discos; teclado CPU; CPU monitor e por aí vai. O barramento serve para diminuir o número de interconexões no computador, a fim de simplificar e deixar mais barato o projeto do micro.
- Barramento de Sistema/ Barramento Interno/ System Bus)
- Interliga diretamente a CPU com a memória principal.
- Barramentos de Expansão/ Barramentos de entrada ou saída
- Existem para ligar os periféricos aos barramentos de expansão que utilizam os controladores de E/S para gerenciar e enviar comandos para o barramento de sistema. Cada barramento de expansão (são vários) tem um controlador específico.
- Onde Estão os Barramentos?
- São parte integrante da placa-mãe, sendo que ela não é um circuito (chip), e sim uma placa de circuitos (uma estrutura de resina e metal que permite a montagem de diversos chips).
- São os equipamentos que permitem a comunicação entre a CPU e o usuário
- Dispositivos de entrada
- Permitem a comunicação no sentido usuário para CPU. Ex.:teclado, mouse, scanner e câmera.
- Dispositivos de saída
- Permitem a comunicação no sentido CPU para usuário. Ex.: monitor, impressora, projetor e placas de som e vídeo.
- Dispositivos híbridos
- Permitem que informações entrem ou saem da CPU. Ex.: modem, responsável pela comunicação do computador com uma linha telefônica convencional, a fim de dar acesso à Internet.
- Barramentos
- Memória Principal
- Guarda as informações utilizada naquele momento por programas comunicando a todo momento com a CPU, fazendo o computador funcionar. É fabricada na forma de pequenas placas de circuitos (chamadas pentes ou módulos) contendo chips (circuitos) de um tipo físico de memória chamado RAM.
- Memórias auxiliares/ Memórias secundárias/ Memórias de massa
- As informações conseguem ficar gravadas por tempo indeterminado tendo vários formatos e tamanhos. Ex.: CDs, DVDs, HDs, disquetes e pen drives.
- Classificação pelo tipo de memória
- Memória RAM (Random Access Memory – Memória de Acesso Aleatório)
- É uma memória eletrônica (ou seja, composta por circuitos eletrônicos) que armazena informações eletricamente e por isso não conseguem manter os dados nelas guardados depois que o computador é desligado, portanto, foi feito para guardar informações apenas enquanto o micro estiver funcionando. Temos dois tipos:
- DRAM (RAM Dinâmica)
- São memórias mais simples (e, mais baratas). São feitas com circuitos baseados em capacitores (pequenos componentes que armazenam carga elétrica). Como os capacitores armazenam carga, eles funcionam como baterias recarregáveis e precisam, o tempo todo, ser recarregados precisando de uma frequente (várias vezes por segundo) realimentação das cargas de seus microcapacitores. Essa recarga constante é chamada refresh (realimentação). Isso serve para que os capacitores com carga elétrica (estado 1) não as percam (esvaziem), ficando no estado 0. Se qualquer bit armazenado em uma memória RAM simplesmente mudasse de estado, a confiança naquela memória seria perdida. Chips de memória DRAM são usados em grande quantidade nas memórias principais dos computadores.
- Subtipos da Memória DRAM - SDRAM
- Comum na década de 1990, com uma característica nova: o fato de seu clock (frequência) ser sincronizado com a placa-mãe, ou seja, quem determinava o clock em que a memória iria trabalhar era o chipset. Ela evoluiu, transformando-se, anos mais tarde, naquela que conheceríamos como DDR-SDRAM (Double Data Rate – SDRAM, ou SDRAM com Dupla Taxa de Dados), uma memória que duplicava a transferência de Dados entre CPU e memória principal usando o mesmo clock da SDRAM. Hoje em dia, convivemos com a memória DDR3 como mais comum. Antes desta, porém, convivemos alguns anos com a DDR2, sucessora da DDR original. E já é possível encontrar, porém, algumas placas-mãe com slot para a nova geração da memória DDR: a DDR4. A cada nova geração da memória DDR, a velocidade (taxa de transferência) duplica (em média), ou seja, para fins gerais, a DDR3 é duas vezes mais rápida que a DDR2.
- Subtipos da Memória DRAM - SDRAM
- São memórias mais simples (e, mais baratas). São feitas com circuitos baseados em capacitores (pequenos componentes que armazenam carga elétrica). Como os capacitores armazenam carga, eles funcionam como baterias recarregáveis e precisam, o tempo todo, ser recarregados precisando de uma frequente (várias vezes por segundo) realimentação das cargas de seus microcapacitores. Essa recarga constante é chamada refresh (realimentação). Isso serve para que os capacitores com carga elétrica (estado 1) não as percam (esvaziem), ficando no estado 0. Se qualquer bit armazenado em uma memória RAM simplesmente mudasse de estado, a confiança naquela memória seria perdida. Chips de memória DRAM são usados em grande quantidade nas memórias principais dos computadores.
- SRAM (RAM Estática)
- Essas memórias são mais complexas de fabricar e, por isso, são mais caras. As memórias SRAM são muito mais velozes que as DRAM (apesar do nome) e são usadas quando a exigência de velocidade é prioridade. Ex.: nas memórias cache e nos registradores da CPU). Não necessitam de refresh, pois não utilizam capacitores em sua estrutura. Possuem circuitos lógicos semicondutores (que consomem bem menos energia). Esses circuitos armazenam 0 e 1 por meio da variação dos estados físicos de seus componentes, e não através de cargas elétricas; portanto, não perdem as informações nelas contidas (a menos que se desligue o micro, claro).
- DRAM (RAM Dinâmica)
- É uma memória eletrônica (ou seja, composta por circuitos eletrônicos) que armazena informações eletricamente e por isso não conseguem manter os dados nelas guardados depois que o computador é desligado, portanto, foi feito para guardar informações apenas enquanto o micro estiver funcionando. Temos dois tipos:
- Memória ROM (Read-Only Memory – Memória Somente para Leitura)
- São memórias fabricadas na forma de circuitos eletrônicos integrados (chips) como as memórias RAM, mas ela não perde o conteúdo que está gravado em seu interior, mesmo quando não há energia alimentando-a. Isso porque os dados da ROM são gravados com os dados que terá de armazenar durante toda a sua existência já na fábrica. Nenhum dado pode ser alterado, apagado ou adicionado da ROM. Isso garante que o equipamento sempre vai funcionar segundo o que está programado em seu sistema básico.
- Firmware
- (Intermediário entre software e hardware): são os programas básicos, ou códigos de programação escritos pelo fabricante que determina o funcionamento de um equipamento de hardware gravados na memória ROM (ou em variantes dela).
- E se um equipamento contem falhas nos firmwares? Por causa disso, as memórias ROM deram origem a outros tipos de memórias (todas elas não-voláteis):
- PROM (Programable ROM – ROM Programável)
- Consiste em chips que são vendidos sem dados e que podem ser gravados apenas uma única vez se tornando inalteráveis. Essas gravações acontecem em equipamentos especiais (os gravadores de PROM) e são feitas por pessoal especializado.
- EPROM (Erasable Programable ROM – ROM Programável e Apagável)
- É capaz de receber dados gravados num gravador de PROM, mas pode ser apagada caso se deseje regravá-la, sendo exposta à luz ultravioleta por certo tempo. Por causa desse sistema “estranho” de apagamento, os chips desse tipo de memória são dotados de uma janela de vidro que dá acesso ao núcleo da memória. Incidindo luz UV nessa janela por alguns minutos, o conteúdo da EPROM é completamente limpo.
- EEPROM (Electrically Erasable Programable ROM – ROM Programável e Apagável Eletricamente)
- Pode ser apagada e gravada várias vezes, sem a necessidade de raios UV. Todo o processo de apagamento e de gravação acontece eletricamente, dentro dos chips. A gravação e o apagamento da memória EEPROM devem ser realizados de bit em bit. Não é possível apagar o conteúdo em vários bits simultaneamente, portanto, sua velocidade não é sua melhor característica.
- Memória flash (ou FEPROM – Flash EPROM/ EEPROM NAND)
- Podem ser gravadas e apagadas diversas vezes, sem necessidade de aumento da corrente elétrica para apagá-la ou gravá-la e o processo de gravação é feito em blocos (vários bits de uma só vez), o que a torna mais rápida. Usado em: cartões de memória de máquinas fotográficas digitais, memórias de tocadores portáteis de MP3, as memórias dos celulares (para armazenar as agendas e compromissos), em drives acopláveis às portas USB do computador, os chamados Drives Flash USB (ou pen drives).
- PROM (Programable ROM – ROM Programável)
- E se um equipamento contem falhas nos firmwares? Por causa disso, as memórias ROM deram origem a outros tipos de memórias (todas elas não-voláteis):
- (Intermediário entre software e hardware): são os programas básicos, ou códigos de programação escritos pelo fabricante que determina o funcionamento de um equipamento de hardware gravados na memória ROM (ou em variantes dela).
- Firmware
- São memórias fabricadas na forma de circuitos eletrônicos integrados (chips) como as memórias RAM, mas ela não perde o conteúdo que está gravado em seu interior, mesmo quando não há energia alimentando-a. Isso porque os dados da ROM são gravados com os dados que terá de armazenar durante toda a sua existência já na fábrica. Nenhum dado pode ser alterado, apagado ou adicionado da ROM. Isso garante que o equipamento sempre vai funcionar segundo o que está programado em seu sistema básico.
- Memórias Magnéticas
- Algumas memórias usam ímãs para armazenar informações, comum em: fitas cassete, fitas de videocassete, disquetes e os discos rígidos. Todos os equipamentos que usam memórias magnéticas são regraváveis.
- Memórias Ópticas
- Baseada em superfícies que refletem luz, são mais baratas e, por isso, muito usadas atualmente, como: discos de CD, DVD, HD-DVD e Blu-Ray. Como a tecnologia óptica de armazenamento de dados é um tanto limitada (quanto às operações que se podem realizar com tais discos), há alguns discos graváveis, mas também há discos que não podem ser regravados.
- Memória RAM (Random Access Memory – Memória de Acesso Aleatório)
- Dispositivos de entrada e saída
- Executa (processa: calcular, contar, contextualizar e transformar) as instruções (comandos) dos programas, e são comercializadas em um único componente eletrônico físico (chip) conhecido como microprocessador ou processador.
- Funcionamento básico
- 1º Entrada das informações: é o momento em que uma informação qualquer é inserida no sistema, objetivando a CPU. Ex.: momento da digitação. A entrada das informações acontece em dispositivos de entrada.
- 2º Processamento das informações: é o momento em que a CPU desempenha sua função de receber (buscar), entender (decodificar) e realizar ações (executar) com a informação que chegou.
- 3) Armazenamento das informações: é a guarda dessas informações em uma memória (na maioria dos casos, a memória principal). Uma vez armazenada em alguma memória, a informação já pode sair sem prejuízo ao funcionamento do micro.
- 4) Saída das informações: é o envio da informação, devidamente processada, para um dispositivo de saída (como o monitor, impressão, som...).
- Lidando com informações digitais
- Equipamento analógico
- Manipula a eletricidade variando-a de forma contínua e irregular. Ex.: falar ao telefone, a voz é transformada em pulsos elétricos bastante irregulares que assumem diversos valores, como 0 volt, 1,2 volt, 4 volts, -3 volts, -8 volts etc. A eletricidade sendo manipulada analogicamente pode assumir qualquer valor entre o mínimo e o máximo.
- Equipamento digital
- Faz a eletricidade variar em valores definidos, como, por exemplo, apenas entre o máximo possível e zero (um ou outro), portanto, todas as informações manipuladas neles são consideradas apenas pulsos elétricos digitais.
- A Linguagem Digital/ Binária – Zeros e Uns
- Utiliza apenas dois caracteres (dois símbolos) para representar todas as informações possíveis, formada apenas por 0 (zero) e 1 (um). Que, combinados de maneiras diferentes, podem significar qualquer letra, número ou caractere que conhecemos.
- Códigos de caracteres
- Na década de 60/70 cada fabricante de computador tinha sua própria regra de definição de caracteres binários e para que não houvesse confusão foi criado um código universal para padronizar a linguagem chamada de ASCII.
- Código ASCII
- Usa oito zeros e uns (bits) para representar cada caractere (o que totaliza 256 combinações diferentes).
- Unicode
- Vem sendo cotado como principal substituto do ASCII, já atribui 16 zeros e uns a cada caractere, possibilitando até 65.536 diferentes combinações permitindo a representação de todos os caracteres árabes, ideogramas orientais de vários alfabetos, símbolos especiais recentes etc.).
- A criação do código de caracteres Unicode não aposentou o ASCII; eles convivem pacificamente nos computadores da atualidade. Porém, Outros tipos de dados de computador com que estamos acostumados, como fotos, sons e vídeos, são representados de forma binária também, mas não são baseados no ASCII nem no Unicode.
- Código ASCII
- Representando Outros Tipos de Dados
- Se tratando de texto (em ASCII), a informação 01000010 quer dizer B maiúsculo! Mas se a mesma informação digital for parte de uma foto, esses 01000010 podem ser, um pixel verde ou amarelo... e em uma música em MP3, esse mesmo código pode ser um trecho de uma nota musical tocada de um solo de guitarra, por exemplo. Mas todas os dados são representados de forma binária.
- Bits e Bytes – Unidades de Medida
- Cada caractere (cada zero ou um) é chamado bit (dígito binário), um conjunto de oito bits é chamado byte (termo binário) ou octeto. Ex.: 0 = bit ou 1 = bit; 01100111 = byte. Um conjunto de 4 bits (“meio byte”), dá-se o nome de nibble (ou semiocteto). Portanto, esse termo representa unidades de medida de informações digitais.
- Ex.: a palavra CASA tem quatro caracteres (letras). Em ASCII, essa palavra é armazenada em 4 bytes distintos (ou seja, ocupa 4 Bytes). Cada caractere de texto é gravado em um único byte: C = 01000011 / A = 01000001 / S = 01010011 / A = 01000001.
- Um byte serve para armazenar uma letra. No código Unicode, para armazenar um caractere, é necessário gastar dois bytes.
- Todas as memórias de um computador têm sua capacidade medida em bytes. Ex.: discos rígidos, DVDs, cartões de memória, memória principal, pen drive...
- A representação através de B (“B” maiúsculo) significa byte. O bit é representado pela letra b (“b” minúsculo). As siglas Mb ou mb não são sinônimos de megabyte, o certo é MB.
- Lembre-se também: se alguma questão lhe fornecer um valor em bytes e requisitar o valor correspondente em bits, basta multiplicá-lo por oito; se, por outro lado, lhe fornecerem um valor em bits e quiserem em bytes, divida-o por oito: 30 Bytes = 240 bits e 32 bits = 4 Bytes.
- A representação através de B (“B” maiúsculo) significa byte. O bit é representado pela letra b (“b” minúsculo). As siglas Mb ou mb não são sinônimos de megabyte, o certo é MB.
- Todas as memórias de um computador têm sua capacidade medida em bytes. Ex.: discos rígidos, DVDs, cartões de memória, memória principal, pen drive...
- Um byte serve para armazenar uma letra. No código Unicode, para armazenar um caractere, é necessário gastar dois bytes.
- Ex.: a palavra CASA tem quatro caracteres (letras). Em ASCII, essa palavra é armazenada em 4 bytes distintos (ou seja, ocupa 4 Bytes). Cada caractere de texto é gravado em um único byte: C = 01000011 / A = 01000001 / S = 01010011 / A = 01000001.
- Cada caractere (cada zero ou um) é chamado bit (dígito binário), um conjunto de oito bits é chamado byte (termo binário) ou octeto. Ex.: 0 = bit ou 1 = bit; 01100111 = byte. Um conjunto de 4 bits (“meio byte”), dá-se o nome de nibble (ou semiocteto). Portanto, esse termo representa unidades de medida de informações digitais.
- Bits e Bytes – Unidades de Medida
- Se tratando de texto (em ASCII), a informação 01000010 quer dizer B maiúsculo! Mas se a mesma informação digital for parte de uma foto, esses 01000010 podem ser, um pixel verde ou amarelo... e em uma música em MP3, esse mesmo código pode ser um trecho de uma nota musical tocada de um solo de guitarra, por exemplo. Mas todas os dados são representados de forma binária.
- Na década de 60/70 cada fabricante de computador tinha sua própria regra de definição de caracteres binários e para que não houvesse confusão foi criado um código universal para padronizar a linguagem chamada de ASCII.
- Equipamento analógico
- Lidando com informações digitais
- Marca e modelo
- Duas fabricantes:
- Intel
- AMD
- Responsável pelo Sempron, Phenom, Turion e Opteron.
- Responsável pelos processadores Celeron, Core 2 Duo, Core i3, i5 e i7, além do Xeon.
- AMD
- Intel
- Duas fabricantes:
- Clocks (frequências)
- Os processadores possuem um pequeno cristal de quartzo que, quando alimentado de energia elétrica, gera uma onda compassada e regular, chamada clock (ou frequência), que são medidas em Hz (Hertz): 1 Hz = 1 ciclo por segundo (ou, se você preferir, 1 acontecimento por segundo). Se algo acontece a 10 KHz, é porque se repete 10 mil vezes por segundo. Se a frequência for de 800 MHz, significa que gera 800 milhões de ciclos por segundo. Clocks maiores permitem a realização de mais operações por segundo, o tornando mais veloz. Porém, clock não é velocidade, é apenas um dos fatores que determinam a velocidade final de um processador.
- Clock Interno
- Usado pelos componentes internos do processador para realizar o ato do processamento das informações em si. Clocks internos altos não são garantias de processadores mais rápidos. Muitos outros fatores são importantes para se medir o “poder” de um processador.
- Clock Externo
- É a frequência que o processador usa externamente, ou seja, para se comunicar com o barramento do sistema (e, consequentemente, com os demais componentes do micro), possuindo uma frequência bem menor que o clock interno. Antigamente, o clock externo era anunciado, em processadores da Intel como sendo FSB (Front side bus – Barramento Frontal) e pelos da AMD como Barramento HT (Hyper Transport).
- Relação Clock Interno/Clock Externo
- O clock externo é o ritmo usado pelo processador para se comunicar com o restante do computador (em outras palavras, é o clock do barramento).
- O clock interno, por sua vez, é o clock usado pelos componentes internos do processador (ou seja, é o clock da CPU propriamente dito), como a memória cache e os registradores. E ele é derivado (múltiplo) do clock externo.
- Quem define o clock externo (e, por conseguinte, o interno) é o chipset da placa-mãe, ou seja o valor do multiplicador é definido pelo usuário, na placa-mãe, quando o micro é montado. Não é o processador que decide o multiplicador, ele apenas “obedece” às definições descritas na placa-mãe (essa é a relação entre eles).
- O clock interno, por sua vez, é o clock usado pelos componentes internos do processador (ou seja, é o clock da CPU propriamente dito), como a memória cache e os registradores. E ele é derivado (múltiplo) do clock externo.
- O clock externo é o ritmo usado pelo processador para se comunicar com o restante do computador (em outras palavras, é o clock do barramento).
- Aumento da Frequência – Overclocking
- Pode aumentar em média 20% a frequência de um processador que já vem definido em sua fabricação. Sendo necessário ter acesso ao programa básico que configura a placa-mãe (setup) e, em alguns casos, até abrir o gabinete para fazer mudanças físicas diretamente nos componentes da placa-mãe. Porém, isso pode fazer com que o processador trabalhe a uma temperatura muito superior aos limites dele, fazendo-o travar constantemente e inviabilizando seu uso.
- Clock Interno
- Os processadores possuem um pequeno cristal de quartzo que, quando alimentado de energia elétrica, gera uma onda compassada e regular, chamada clock (ou frequência), que são medidas em Hz (Hertz): 1 Hz = 1 ciclo por segundo (ou, se você preferir, 1 acontecimento por segundo). Se algo acontece a 10 KHz, é porque se repete 10 mil vezes por segundo. Se a frequência for de 800 MHz, significa que gera 800 milhões de ciclos por segundo. Clocks maiores permitem a realização de mais operações por segundo, o tornando mais veloz. Porém, clock não é velocidade, é apenas um dos fatores que determinam a velocidade final de um processador.
- Memória cache
- É apenas uma memória intermediária de natureza elétrica (assim como a memória principal) que armazena uma cópia de informações mais rapidamente, sendo também fabricada com chips de memória RAM (para ser mais exato, chips de memória SRAM – RAM estática –, um subtipo da RAM).
- Etapas
- 1) Quando a CPU precisa de uma informação, ela pergunta, primeiramente, à cache se esta possui tal informação. Se a cache já tem a informação desejada dentro de si, ela é fornecida à CPU, que a recebe e a processa. Quando a CPU encontra uma informação na memória cache, damos a isso o nome de cache hit (algo como “acertou na cache”).
- 2) Se a memória cache não possuía a informação solicitada pela CPU, ela se vê obrigada a comunicar-se com o barramento, a fim de achar a informação na memória principal. Esse é um caso de cache miss (que significa “faltou na cache”).
- 3) A CPU trará a informação da MP e a guardará na cache para que, na próxima vez em que aquela informação for requisitada, a CPU a busque da cache, levando muito menos tempo do que o que seria gasto se a busca fosse feita na MP.
- 4) Depois disso, a informação finalmente será entregue à CPU
- Nos processadores atuais, há duas memórias cache, ambos os níveis são fabricados dentro do processador:
- Cache L1 (nível 1)
- É a parcela da memória mais próxima do núcleo da CPU, construída com circuitos de memória SRAM (RAM estática) mais complexos e mais rápidos que a memória cache L2, sendo a primeira parte da cache consultada pela CPU. Quando se ler “a cache L1 tem latência mais baixa que a cache L2”, está correto! Latência diz respeito ao tempo que leva a informação para ir da memória cache à CPU. Como as latências das caches L1 são menores (sendo mais rápidas) que as caches L2 (afinal, tempo menor significa velocidade maior).
- Cache secundária/cache L2 (nível 2)
- É formado por circuitos de memória SRAM (assim como a L1) menos rápidos, até mesmo porque essa parte da cache está mais afastada (fisicamente) do núcleo da CPU.
- Cache L3 (também chamada de terciária):
- Não é tão comum sendo mais provável encontrá-lo em chips de processadores mais rápidos, usados, normalmente, para computadores servidores de rede.
- Cache L1 (nível 1)
- Nos processadores atuais, há duas memórias cache, ambos os níveis são fabricados dentro do processador:
- 4) Depois disso, a informação finalmente será entregue à CPU
- 3) A CPU trará a informação da MP e a guardará na cache para que, na próxima vez em que aquela informação for requisitada, a CPU a busque da cache, levando muito menos tempo do que o que seria gasto se a busca fosse feita na MP.
- 2) Se a memória cache não possuía a informação solicitada pela CPU, ela se vê obrigada a comunicar-se com o barramento, a fim de achar a informação na memória principal. Esse é um caso de cache miss (que significa “faltou na cache”).
- 1) Quando a CPU precisa de uma informação, ela pergunta, primeiramente, à cache se esta possui tal informação. Se a cache já tem a informação desejada dentro de si, ela é fornecida à CPU, que a recebe e a processa. Quando a CPU encontra uma informação na memória cache, damos a isso o nome de cache hit (algo como “acertou na cache”).
- Etapas
- É apenas uma memória intermediária de natureza elétrica (assim como a memória principal) que armazena uma cópia de informações mais rapidamente, sendo também fabricada com chips de memória RAM (para ser mais exato, chips de memória SRAM – RAM estática –, um subtipo da RAM).
- Conjuntos de Instruções do Processador
- Uma instrução é uma “ordem” que o processador consegue entender e todas as ordens que são dadas são entendidas como um conjunto sequencial de instruções simples.
- x86
- Conjunto básico de instruções compreendido por todos os processadores para PC. Se uma empresa fabricar um processador que não se baseie nessas instruções, ele não funcionará para PCs (ou seja, nada de Windows ou Word nele). Ex.: processadores para celulares e outros dispositivos portáteis.
- Intel
- Conjunto MMX (Extensões para Multimídia): para os processadores Pentium (em 1996) com a finalidade de acelerar o processamento em programas que trabalham com imagens, vídeos e som.
- Pentium 3: que recebeu um conjunto de instruções chamado SSE para concorrer diretamente com o 3D-Now! da AMD.
- Pentium 4: ganharam um conjunto de instruções chamado SSE2 que aproveita todo o poder do processador. Nos novos modelos a Intel lançou o conjunto de instruções SSE3.
- Pentium 3: que recebeu um conjunto de instruções chamado SSE para concorrer diretamente com o 3D-Now! da AMD.
- Conjunto MMX (Extensões para Multimídia): para os processadores Pentium (em 1996) com a finalidade de acelerar o processamento em programas que trabalham com imagens, vídeos e som.
- AMD
- Processadores K6 e sucessores: o conjunto de instruções 3D-Now! que continha 21 novas instruções e acelerava o processamento em programas que utilizavam ambiente tridimensional e para compactação de áudio e vídeo.
- Quando um conjunto de novas instruções ou recursos é adicionado a um processador, muito provavelmente todos os processadores posteriores serão dotados daquele mesmo conjunto de instruções.
- Para que as novas instruções dos processadores atuais representem um ganho significativo de desempenho, é necessário que os programas (Sistemas Operacionais, Jogos, Aplicativos etc.) sejam preparados para elas. Ou seja, não adianta comprar aquele processador CHEIO de novas instruções se os programas atuais não as utilizam.
- Para que um programa esteja “apto” a utilizar perfeitamente os recursos de um processador, é necessário que este programa tenha sido programado (escrito) ou compilado (traduzido) já levando em consideração a existência de tais instruções (ou seja, o programador tem que ter usado, no meio do seu programa, algumas das instruções novas).
- Para que as novas instruções dos processadores atuais representem um ganho significativo de desempenho, é necessário que os programas (Sistemas Operacionais, Jogos, Aplicativos etc.) sejam preparados para elas. Ou seja, não adianta comprar aquele processador CHEIO de novas instruções se os programas atuais não as utilizam.
- x86
- Uma instrução é uma “ordem” que o processador consegue entender e todas as ordens que são dadas são entendidas como um conjunto sequencial de instruções simples.
- RISC x CISC
- Outra diferença de classificação entre os processadores é quanto à quantidade e o tipo de tais instruções.
- CISC (Computadores com um Conjunto Complexo de Instruções)
- Base da nossa computação, com um conjunto grande de instruções, algumas delas até desnecessárias ou redundantes, que realizam diversas operações. O problema é: quanto mais instruções, mais complexo ele é, tornando-se, menos rápido, precisando de vários ciclos do clock do processador para serem totalmente executadas.
- Base da nossa computação, com um conjunto grande de instruções, algumas delas até desnecessárias ou redundantes, que realizam diversas operações. O problema é: quanto mais instruções, mais complexo ele é, tornando-se, menos rápido, precisando de vários ciclos do clock do processador para serem totalmente executadas.
- RISC (Computadores com um Conjunto Reduzido de Instruções)
- São mais velozes com um conjunto de poucas instruções, apenas as mais básicas, usadas em maior quantidade. Conseguem, mesmo com poucas instruções, fazer o mesmo que processadores com maiores quantidades de instruções, usando na maioria dos casos, um único ciclo de clock para cada instrução.
- Os processadores de nossos computadores pessoais (Intel e AMD) são híbridos das tecnologias RISC e CISC, que entende os programas construídos para CISC e quebra suas instruções para enviar ao núcleo apenas as instruções RISC simples. Atualmente, nossos processadores estão atingindo poder de processamento semelhante, ou até mesmo superior, aos processadores exclusivamente RISC. Ex.: Core i7 e o Xeon da Intel e o Phenom e o Opteron da AMD).
- São mais velozes com um conjunto de poucas instruções, apenas as mais básicas, usadas em maior quantidade. Conseguem, mesmo com poucas instruções, fazer o mesmo que processadores com maiores quantidades de instruções, usando na maioria dos casos, um único ciclo de clock para cada instrução.
- CISC (Computadores com um Conjunto Complexo de Instruções)
- Outra diferença de classificação entre os processadores é quanto à quantidade e o tipo de tais instruções.
- Palavra do Processador
- A palavra de um processador é, basicamente, a quantidade de informação que ele pode manipular de uma única vez, (outro fator que determina a velocidade do processador). Ex.: processador de 32 e 64 bits.
- Quando um processador é de 64 bits (atualmente, todos os fabricados), o barramento de dados ligado a esse processador tem condições de transmitir 64 pulsos elétricos simultaneamente (64 bits de uma única vez, ou seja, 64 fios/ linhas de transmissão). Além disso, o processador, internamente, tem condições de manipular todos esses 64 bits (chamamos essa “medida” de PALAVRA do processador) de uma só vez.
- Para que um processador de 64 bits possa usar todo o seu “potencial”, é necessário que o programa que o controlará (o sistema operacional) e os programas secundários (aplicativos como o Word e o Excel) tenham sido feitos para 64 bits: é necessário que os programas tenham sido escritos (compilados) para a linguagem de máquina de 64 bits.
- Quando um processador é de 64 bits (atualmente, todos os fabricados), o barramento de dados ligado a esse processador tem condições de transmitir 64 pulsos elétricos simultaneamente (64 bits de uma única vez, ou seja, 64 fios/ linhas de transmissão). Além disso, o processador, internamente, tem condições de manipular todos esses 64 bits (chamamos essa “medida” de PALAVRA do processador) de uma só vez.
- A palavra de um processador é, basicamente, a quantidade de informação que ele pode manipular de uma única vez, (outro fator que determina a velocidade do processador). Ex.: processador de 32 e 64 bits.
- Quantidade de Núcleos de Execução
- A busca por elaborar o “melhor processador” fez com que a indústria aumentassem cada vez mais o clock interno das CPUs, tornando-as mais rápidas e mais quentes até literalmente derreterem.
- Portanto, a melhor forma de aumentar o poder de processamento de uma CPU foi aumentar o número de cérebros do processador – ou número de núcleos que são um conjunto central de circuitos eletrônicos microscópicos, chamado núcleo de execução (ou simplesmente core). É onde os programas (como o Windows, o Word e o Excel) realizam suas tarefas.
- A briga por processadores multicore (muitos núcleos) começou com os processadores dual core (com dois núcleos). Tanto a Intel quando a AMD já fabricam processadores dual core há alguns anos. Hoje, porém, os processadores que mais chamam a atenção do mercado são os que até quatro a oito núcleos (octa core).
- Portanto, a melhor forma de aumentar o poder de processamento de uma CPU foi aumentar o número de cérebros do processador – ou número de núcleos que são um conjunto central de circuitos eletrônicos microscópicos, chamado núcleo de execução (ou simplesmente core). É onde os programas (como o Windows, o Word e o Excel) realizam suas tarefas.
- A busca por elaborar o “melhor processador” fez com que a indústria aumentassem cada vez mais o clock interno das CPUs, tornando-as mais rápidas e mais quentes até literalmente derreterem.
- Litografia (ou Tecnologia de Miniaturização) de Fabricação
- Atualmente, os processadores estão diminuindo de tamanho físico e, ao mesmo tempo, aumentando de complexidade (número de componentes), já saindo da faixa “microscópica” para a medição em escala de décimos de mícrons. A maioria dos processadores atuais é fabricada em tecnologia de 32nm (ou, se preferir, 0,032 mícron) que representa 1 metro dividido por um milhão (10-6 metro) e já se fabricam componentes medindo-os em nanômetros (nm), que é 1 metro dividido por 1 bilhão (10-9 metro).
- Processadores da família Intel
- Intel Core i3
- Normalmente encontrado em ultrabooks, notebooks e desktops mais baratos sendo bom para quem irá trabalhar com operações mais simples, como digitar textos e planilhas. Fabricado com dois núcleos (dual core) e possui 3 MB de Cache L2, normalmente. Há vários submodelos com clocks que variam de 2 GHz a 3.3 GHZ. A segunda geração já é fabricada em 32nm e conta com placa gráfica (placa de vídeo) integrada ao processador (ou seja, não é necessário possuir uma placa de vídeo no computador, pois o próprio processador é capaz de gerenciar as imagens desta máquina diminuindo a quantidade de equipamentos extras na placa-mãe).
- Intel Core i5
- Produzidos em micros desktop de médio porte e laptops de uso geral com 2 e 4 núcleos/ 3 e 6 MB de Cache L2/ clock vão de 2.1 GHz a 3.8 GHz/ alguns com litografia de 22 nm (nanômetros). Possui controlador de vídeo (placa gráfica) e alguns modelos são dotados das tecnologias Intel Turbo Boost e Intel vPro.
- Intel Core i7
- Mais rápido e mais potente de todos sendo criado para quem trabalha com edição de vídeos e fotos ou quem joga aqueles games 3D mais potentes. Possuem: quatro núcleos (quad core) / 8 MB de cache/ clocks que variam de 2.5 GHz a 3.9 GHz/ em 22 nm/ recursos como Intel Turbo Boost e Intel vPro, além de possuírem HT (tecnologia Hy per Threading) / versão especial chamada Extreme Edition para os viciados em jogos pesados.
- Intel Atom
- Muito pequeno e econômico usado em netbooks, tablets e smartphones. Não é muito potente, mas é muito adequado ao que se destina. Consumo de energia extremamente baixo, fazendo durar as baterias por mais tempo.
- Intel Xeon
- Criado especificamente para o mercado de servidores (computadores que ficam 24 horas por dia ligados nos centros das redes de computadores). Com 30 MB de memória cache (alguns modelos) e até 10 núcleos (deca core), os processadores Xeon (fala-se Zíon) pode fazer multiprocessamento sendo possível montar computadores com vários processadores Xeon em paralelo.
- Termos do universo Intel
- MMX
- Multimedia Extensions (Extensões para Multimídia): conjunto com algumas instruções feitas para manipular vários dados simultaneamente em que um processador será capaz de tratar mais de um dado por vez em sua unidade lógica e aritmética. Essencial para transformar o computador numa máquina multimídia (para vídeo, som e imagem) e hoje em dia equipa todos os processadores da Intel.
- HT – Hyper Threading
- Tecnologia que, através do acréscimo de circuitos e instruções ao núcleo da CPU, faz simular a existência de dois núcleos de processamento. O HT traz ganhos reais da ordem de 20% em comparação aos processadores sem esse recurso. Porém, só será totalmente aproveitado se os programas usados forem compatíveis com essa tecnologia. Ex.: alguns modelos de Core i7 possuem quatro núcleos + HT, e, neste caso, o Windows os “enxerga” como oito processadores diferentes (é uma ilusão, já que o HT não é exatamente uma “duplicação”).
- EM64T – Intel 64
- A Intel não foi pioneira na utilização de processadores de 64 bits (AMD começou muito antes). Ela criou uma série de instruções e mudanças estruturais nos chips para que estes pudessem, ao mesmo tempo, executar programas de 64 bits e manter compatibilidade com os programas de 32 bits, tecnologia chamada de EM64T ou Intel 64 (termo mais usado agora). Mesmo comprando um processador com EM64T, ele só atingirá todo o seu desempenho possível quando estiver executando programas de 64 bits (especialmente o sistema operacional).
- Execute Disable Bit – Bit de Desativação de Execução
- Recurso relativamente novo na Intel e na concorrente (a AMD, só que com outro nome). Consiste em um recurso de segurança dos próprios processadores que impede que uma aplicação qualquer (como um vírus, por exemplo) possa escrever dados em áreas específicas protegidas da memória principal. Só será plenamente habilitado se o sistema operacional for condizente com essa tecnologia, já que é com a ajuda do sistema operacional que se definem as áreas onde se pode ou não executar instruções. É bastante útil para evitar os chamados ataques de buffer overflow (sobrecarga de pilha), que é uma técnica muito usada por certos tipos de malware (programas maliciosos) para afetar a estabilidade de um sistema, culminando no seu travamento, em alguns casos extremos.
- MMX
- Intel Core i3
- Processadores da família AMD
- Atualmente, é mais conhecida pela fabricação de chips de vídeo (para placas de vídeo) que de processadores. Após ter comprado uma empresa famosíssima deste segmento (a ATI), a AMD passou a assinar a fabricação das placas de vídeo Radeon.
- Família Phenom
- Traz inúmeros modelos com diferentes Clocks e características usada em vários computadores pessoais Desktop e Laptop. São famílias de produtos legados (antigos, embora ainda possivelmente vistos) da AMD os processadores Sempron e Athlon. Eles são anteriores aos Phenom.
- Tecnologia Vision – A Nova “Onda” da AMD
- ADM comprou, há alguns anos, a empresa ATI, fabricante das famosas placas de vídeo Radeon e fundiu seu antigo “mercado” com o seu novo “produto”, criando processadores (CPUs) que têm a capacidade de gerenciar, também, as imagens que o computador constrói. Isentando o micro de necessitar de uma placa de vídeo em si, trazendo mais velocidade aos programas e atividades que usam vídeo. Nova “realidade” chamada de Vision e os processadores passam a ser chamados de APU (Unidade de Processamento Acelerado). (Mas só a AMD chama assim).
- Família Phenom
- Atualmente, é mais conhecida pela fabricação de chips de vídeo (para placas de vídeo) que de processadores. Após ter comprado uma empresa famosíssima deste segmento (a ATI), a AMD passou a assinar a fabricação das placas de vídeo Radeon.
- Placa-mãe
- É a principal placa de circuitos de um computador estando encaixado os principais componentes de um computador, como o processador, memória principal e os discos, tendo de ser feita para o modelo específico de processador que se deseja instalar nela, pois os processadores têm tamanhos e formatos de encaixe diferentes.
- Soquete
- ‘Local” onde as CPUs são encaixadas na placa-mãe.
- Slots
- Para plugar os componentes aque têm um formato de fenda, ou “rachadura” (os mais compridos e finos).
- Porta
- Quando o conector é usado “externamente” ao gabinete (ou seja, ele pertence à placa-mãe, mas, quando montado no gabinete, aparece do lado de fora deste), chamamos normalmente de porta. Ex.: “portas USB” onde ligamos nossos pen drives.
- Conector
- Termo genérico para os outros formatos diferentes.
- Os conectores não teriam a mínima função se não estivessem ligados a uma estrutura para transmitir os dados dos equipamentos a eles encaixados, é aí que entram em cena os barramentos. Os barramentos de expansão são, precisamente, aqueles ligados aos slots (e portas) de expansão, que são os conectores usados para ligarmos os periféricos de entrada/saída e os discos existindo vários tipos de slots de expansão porque, claro, há vários tipos de barramentos de expansão.
- Chipset
- (Ou conjunto de chips) é uma dupla de circuitos integrados presente na placa-mãe de um computador, composto por dois chips principais: a Northbridge e a Southbridge (respectivamente Ponte Norte e Ponte Sul), com dissipadores de calor instalados sob eles. Basicamente, todas as informações que trafegam entre os diversos componentes do computador têm de passar pelo chipset.
- O chipset é o barramento de sistema! Na verdade, a ideia do barramento de sistema como uma estrada real que interliga todos os componentes do computador é apenas histórica. Hoje em dia é o chipset que faz essa interligação – ele possui, dentro de si, o barramento do sistema e os controladores dos barramentos de expansão.
- Northbridge
- É o chip mais importante: é a ela que estão ligados, diretamente, a CPU (o processador), a memória principal e os barramentos de expansão mais rápidos (Atualmente, o PCI-Express).
- Controlador de memória integrado à CPU
- Atualmente, a Ponte Norte não é mais responsável pela comunicação entre CPU (processador) e Memória Principal (RAM). Essa conversa, na verdade, é feita diretamente! É o que se chama de “CPU com controlador de memória integrado”. Ou seja, os circuitos que “controlam” a conversa com a memória principal estão dentro (integrados) do próprio corpo da CPU. O caminho que liga a CPU à Memória Principal dá-se o nome de Barramento da Memória (um componente da placa-mãe, também!). Desta forma, a Ponte Norte fica um tanto “limitada” a tarefas como: fazer a comunicação da CPU com a placa de vídeo e com os barramentos de expansão mais velozes.
- Controlador de memória integrado à CPU
- É o chip mais importante: é a ela que estão ligados, diretamente, a CPU (o processador), a memória principal e os barramentos de expansão mais rápidos (Atualmente, o PCI-Express).
- Southbridge
- Responsável por controlar os diversos barramentos de expansão com menor velocidade, como o IDE (antigamente), o USB, o PCI e o SATA (para discos). Além, também, de possuir o circuito controlador da placa de som (caso esta seja fabricada na própria placa-mãe – isto é, caso seja onboard).
- (Ou conjunto de chips) é uma dupla de circuitos integrados presente na placa-mãe de um computador, composto por dois chips principais: a Northbridge e a Southbridge (respectivamente Ponte Norte e Ponte Sul), com dissipadores de calor instalados sob eles. Basicamente, todas as informações que trafegam entre os diversos componentes do computador têm de passar pelo chipset.
- Chipset
- Os conectores não teriam a mínima função se não estivessem ligados a uma estrutura para transmitir os dados dos equipamentos a eles encaixados, é aí que entram em cena os barramentos. Os barramentos de expansão são, precisamente, aqueles ligados aos slots (e portas) de expansão, que são os conectores usados para ligarmos os periféricos de entrada/saída e os discos existindo vários tipos de slots de expansão porque, claro, há vários tipos de barramentos de expansão.
- Termo genérico para os outros formatos diferentes.
- Soquete
- É a principal placa de circuitos de um computador estando encaixado os principais componentes de um computador, como o processador, memória principal e os discos, tendo de ser feita para o modelo específico de processador que se deseja instalar nela, pois os processadores têm tamanhos e formatos de encaixe diferentes.
- Funcionamento básico
- Memórias
- CPU
- Componentes básicos
- Gabinete
- Mouse
- Teclado
- Monitor
- Computadores menores que os mainframes, usados em “trabalhos” que os microcomputadores não conseguiam fazer, como os de efeitos especiais em filmes.
- Microcomputador
- Computador de grande porte, normalmente utilizado para gerenciar grande quantidade de fluxo de dados.
- Minicomputadores
- Mainframe
- Software
- Equipamento Elêtrico
- Equipamentos eletrônicos que manipulam informações através de pulsos elétricos que, no conceito mais superficial, podem assumir apenas dois valores: 0 (zero) e 1 (um).
- Computadores analógicos
- Computar significa contar/medir, calcular e obter resultados
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- Informática Mind Map on Informática (Mapa mental - IBAMA), created by Larissa Lima on 19/06/2017.
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- Larissa Lima
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