ARQUITETURA DE COMPUTADORES

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Mapa mental para arquitetura de computadores
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ARQUITETURA DE COMPUTADORES
1 Portas Lógicas
1.1 Not

Annotations:

  • É a porta inversora.
1.2 And

Annotations:

  • A porta AND mais simples possui pelo menos 2 entradas e 1 saída.
1.3 Or

Annotations:

  • A porta OR mais simples possui, também, 2 ou mais entradas e 1 saída,
1.4 Nand

Annotations:

  • É equivalente a 1 (uma) porta AND seguida de 1 (uma) porta NOT.
1.5 Nor

Annotations:

  • É equivalente à 1 (uma) porta OR seguida de 1 (uma) porta NOT,
1.6 Xor

Annotations:

  • É o OU exclusivo, ou OU com E
1.7 Nxor

Annotations:

  • Equivalente à porta NOR seguida da porta NOT,
2 Componentes
2.1 MEMÓRIA
2.1.1 Ram

Annotations:

  • As memórias RAM (Random-Access Memory - Memória de Acesso Aleatório) constituem uma das partes mais importantes dos computadores, pois são nelas que o processador armazena os dados com os quais está lidando. Esse tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente rápido, se comparado aos vários tipos de memória ROM. No entanto, as informações gravadas se perdem quando não há mais energia elétrica, isto é, quando o computador é desligado, sendo, portanto, um tipo de memória volátil.
2.1.1.1 Sram

Annotations:

  •  (Static Random-Access Memory - RAM Estática): esse tipo é muito mais rápido que as memórias DRAM, porém armazena menos dados e possui preço elevado se considerarmos o custo por megabyte. Memórias SRAM costumam ser utilizadas como cache (saiba mais sobre cache neste artigo sobre processadores);
2.1.1.2 Dram

Annotations:

  • (Dynamic Random-Access Memory - RAM Dinâmica): memórias desse tipo possuem capacidade alta, isto é, podem comportar grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações costuma ser mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse tipo também costuma ter preço bem menor quando comparado ao tipo estático;
2.1.1.3 Mram

Annotations:

  • (Magnetoresistive Random-Access Memory - RAM Magneto-resistiva): a memória MRAM vem sendo estudada há tempos, mas somente nos últimos anos é que as primeiras unidades surgiram. Trata-se de um tipo de memória até certo ponto semelhante à DRAM, mas que utiliza células magnéticas. Graças a isso, essas memórias consomem menor quantidade de energia, são mais rápidas e armazenam dados por um longo tempo, mesmo na ausência de energia elétrica. O problema das memórias MRAM é que elas armazenam pouca quantidade de dados e são muito caras, portanto, pouco provavelmente serão adotadas em larga escala.
2.1.2 Rom

Annotations:

  • As memórias ROM (Read-Only Memory - Memória Somente de Leitura) recebem esse nome porque os dados são gravados nelas apenas uma vez. Depois disso, essas informações não podem ser apagadas ou alteradas, apenas lidas pelo computador, exceto por meio de procedimentos especiais. Outra característica das memórias ROM é que elas são do tipo não voláteis, isto é, os dados gravados não são perdidos na ausência de energia elétrica ao dispositivo. Eis os principais tipos de memória ROM
2.1.2.1 Prom

Annotations:

  • (Programmable Read-Only Memory): esse é um dos primeiros tipos de memória ROM. A gravação de dados neste tipo é realizada por meio de aparelhos que trabalham através de uma reação física com elementos elétricos. Uma vez que isso ocorre, os dados gravados na memória PROM não podem ser apagados ou alterados;
2.1.2.2 Eprom

Annotations:

  • (Erasable Programmable Read-Only Memory): as memórias EPROM têm como principal característica a capacidade de permitir que dados sejam regravados no dispositivo. Isso é feito com o auxílio de um componente que emite luz ultravioleta. Nesse processo, os dados gravados precisam ser apagados por completo. Somente depois disso é que uma nova gravação pode ser feita;
2.1.2.3 Eeprom

Annotations:

  • (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory): este tipo de memória ROM também permite a regravação de dados, no entanto, ao contrário do que acontece com as memórias EPROM, os processos para apagar e gravar dados são feitos eletricamente, fazendo com que não seja necessário mover o dispositivo de seu lugar para um aparelho especial para que a regravação ocorra;
2.1.2.4 Earom

Annotations:

  • (Electrically-Alterable Programmable Read-Only Memory): as memórias EAROM podem ser vistas como um tipo de EEPROM. Sua principal característica é o fato de que os dados gravados podem ser alterados aos poucos, razão pela qual esse tipo é geralmente utilizado em aplicações que exigem apenas reescrita parcial de informações;
2.1.2.5 Flash

Annotations:

  • as memórias Flash também podem ser vistas como um tipo de EEPROM, no entanto, o processo de gravação (e regravação) é muito mais rápido. Além disso, memórias Flash são mais duráveis e podem guardar um volume elevado de dados. É possível saber mais sobre esse tipo de memória no artigo Cartões de memória Flash, publicado aqui no InfoWester;
2.1.2.6 Cd-Rom, Dvd-Rom

Annotations:

  • e afins: essa é uma categoria de discos ópticos onde os dados são gravados apenas uma vez, seja de fábrica, como os CDs de músicas, ou com dados próprios do usuário, quando o próprio efetua a gravação. Há também uma categoria que pode ser comparada ao tipo EEPROM, pois permite a regravação de dados: CD-RW e DVD-RW e afins.
2.1.3 Primária
2.1.4 Secundária

Annotations:

  • A mem ́oria secund ́aria ou mem ́oria auxiliar ́e usada para dades de informa ̧c ̃oes. Um exemplo comum de mem ́oria secund ́aria s ̃ao os discos r ́ıgidos que s ̃ao usados para armazenar grandes volumes de informa ̧c ̃oes, com exemplo de outros dispositivos mais conhecidos, podemos citar: o disco flex ́ıvel e o Zip
2.1.5 Cache

Annotations:

  • A mem ́oria Cache ́e um tipo de Mem ́oria RAM, porem mais r ́apido e mais caro. Serve para acelerar o processamento. O cache reduz sensivelmente a velocidade de acesso m
2.2 Gabinete

Annotations:

  • Contˆem a fonte, placa m ̃ae, dispositivos de armazenamento, placas de expans ̃ao, mem ́oria, etc... Existem v ́arios modelos de designes e tamanhos variados. Tamb ́em exigem compatibilidade com o tipo de fonte e, em alguns casos, com a placa m
2.3 Fonte

Annotations:

  • Recebe corrente alternada de 110 ou 220 volts vinda do estabilizador e a transforma em corrente cont ́ınua de 5, -5, 12 e -12
2.4 Placa mãe

Annotations:

  • A placa m ̃ae (motherboard), ́e possivelmente a parte mais importante do Ela gerencia toda a transa ̧c ̃ao de dados entre a CPU e os perif ́ericos. Ela define a arqui- tetura do seu computador. Componentes da Placa M ̃ae: Chipset, BIOS, Barramentos, Slots.
2.5 Microprocessador

Annotations:

  • O termo microprocessador n ̃ao ́e o mesmo que CPU. Para os por ́em, pode-se dizer que o microprocessador ́e a sua CPU. Antes da existˆencia dos mi- crocomputadores, as CPUs dos computadores eram formadas por um grande n ́umero de chips, distribu ́ıdos ao longo de uma ou diversas placas. O microprocessador ́e uma CPU inteira dentro de um ́unico chip. E o c ́erebro do computador. ́
2.6 Cisc

Annotations:

  • O processador cont ́em um grande n ́umero de instru ̧c ̃oes. Dessa forma, o microc ́odigo deve utilizar sua pr ́oprias instru ̧c ̃oes. Dissipam mais calor que o RISC.
2.7 Risk

Annotations:

  • O processador cont ́em um n ́emero pequeno de instru ̧c ̃oes o pr ́oprio software em execu ̧c ̃ao faz o trabalho pesado. Acontece que o aumento de per- formance do chip compensa em muito esse trabalho extra do programa. Atinge maiores freq ̈uˆencias que os CISC.
2.8 Clock

Annotations:

  • Toda placa tem um cristal piezoel ́etrico (ou um circuito integrado) para a gera sinais de sincronismo e determina ̧c ̃ao da velocidade de processamento. O cristal fornece um pulso de alta precis ̃ao cuja freq ̈uˆencia depende do processador em uso. Assim como o processador, outros sinais s ̃ao obtidos do clock para os circuitos da motherboard via divis ̃ao de freq ̈uˆencia. Exce ̧c ̃ao feita ao barramento de expans ̃ao que tem um cristal de 14,31818 MHz independente para seu funcionamento.
2.9 Clock Speed ou Clock Rate

Annotations:

  • E a velocidade pela `a qual um microprocessador executa instru ̧c ̃oes. Quanto mais ́ r ́apido o clock, mais instru ̧c ̃oes uma CPU pode executar por segundo. A velocidade de clock ́e expressada em megahertz (MHz), 1MHz sendo igual a 1 milh ̃ao de ciclos por segundo.
2.10 Cmos

Annotations:

  • O chip denominado CMOS ́e composto por um rel ́ogio eletrˆonico e mem ́oria de mem ́oria RAM, ́e nesta mem ́oria que est ̃ao armazenadas as informa ̧c ̃oes relativas `a configura ̧c ̃ao do hardware
2.11 Bios

Annotations:

  • O BIOS (Basic Input- Output System) ́e um pequeno programa armazenado em um chip de mem ́oria ROM da placa de CPU. Ele ́e respons ́avel por “acordar” o computador. Assim que um computador ́e ligado o BIOS come ̧ca suas atividades, contar e verificar a mem ́oria RAM, inicializar dispositivos, e o principal, dar in ́ıcio ao processo de boot. Boot ́e a opera ̧c ̃ao de passagem do sistema operacional do disco onde se encontra para a mem ́oria do computador.
2.12 Chipset

Annotations:

  • Denomina-se chipset os circuitos de apoio ao computador que gerenciam praticamente todo o funcionamento da placa-m ̃ae (controle de mem ́oria cache, DRAM, controle do buffer de dados, interface com a CPU, etc.). E respons ́avel pelas informa ̧c ̃oes necess ́arias ́ ao reconhecimento de hardware (armazenadas na sua mem ́oria
3 Sistema Operacional
3.1 Windows 2000
3.2 Linux
4 Evolução tecnológica
4.1 Geração zero(1642-1945)

Annotations:

  • Essa geração foi caracterizada pelos computadores essencialmente analógi- cos, conforme descritos na seção 1.2, os quais eram construídos a partir de engrenagens mecânicas e eletromecânicas, operavam em baixa velocidade e eram destinados a resolver problemas específicos. São exemplos dessa ge- ração, além dos já citados anteriormente, o mecanismo de Antikythera, a máquina de Pascal e a máquina das diferenças de Babbage.
4.2 Primeira Geração(1945-1955)

Annotations:

  • Podemos dizer que a Segunda Guerra Mundial foi o marco do surgimento da computação moderna. Foi nesse contexto que começaram a surgir novas teccnologias mais modernas capazes de substituir os componentes mecâ- nicos utilizados até então nos computadores analógicos, possibilitando o surgimento dos computadores digitais. Esse foi um dos motivos pelos quais os computadores da época ficaram conhecidos como computadores de “primeira geração”. Alguns dos componentes
4.3 Modelo de Von Neumann

Annotations:

  • John Von Neumann foi um matemático natural da Hungria que viveu a maior parte de sua vida nos Estados Unidos. Contribuiu de forma significa- tiva para a evolução dos computadores. Suas contribuições perduram até os dias atuais, sendo que a principal delas foi a construção de um computador sequencial binário de programa armazenado. Podemos dizer que ele propôs os elementos críticos de um sistema computacional, denominado de Modelo de Von Neumann. A arquitetura de computador proposta por esse modelo é composta basicamente por (TANENBAUM, 2007):
4.4 Circuitos Integrados(1965-1980)

Annotations:

  • É a partir dessa geração que surgem os primeiros circuitos integrados (CI): dispositivos que incorporam inúmeros transistores e outros componentes eletrônicos em formato de miniaturas em um único encapsulamento. Por- tanto, cada chip é equivalente a inúmeros transistores. Essa tecnologia subs- tituia os transistores, os quais apresentam as seguintes vantagens: maior confiabilidade (não possui partes móveis); muito menores (equipamento mais compacto e mais rápido pela proximidade dos circuitos); baixo consumo de energia (miniaturização dos componentes) e custo de fabricação muito menor.
4.5 Transitores(1955-1965)

Annotations:

  • Nessa geração, a válvula foi substituída pelo transistor, o qual passou a ser um componente básico na construção de computadores. O transistor foi desenvolvido pelo Bell Telephones Laboratories em 1948. Esse dispositivo reduziu de forma significativa o volume dos computadores e aumentou a sua capacidade de armazenamento. Além disso, o transistor apresentava aquecimento mínimo, baixo consumo de energia e era mais confiável que as válvulas (que queimavam com facilidade). Para você ter uma ideia, um transistor apresentava apenas 1/200 (0, 005) do tamanho de uma das primeiras válvulas e consumia menos de 1/100 (0,01) da sua energia.
4.6 Microprocessadores(1970-atual)

Annotations:

  • Há circuitos integrados de diversos tamanhos, tipos e funções, desde os que con- têm algumas dezenas de milhares de transistores até circuitos integrados extra- ordinariamente mais complexos e “inteligentes” – ou seja, capazes de cumprir múltiplas funções de acordo com comandos ou “instruções” a eles fornecidos. A partir de 1970, as evoluções tecnológicas ocorreram principalmente na miniaturização dos componentes internos dos computadores; entretanto, os avanços ficaram relacionados à escala de integração dos circuitos integra- dos, ou seja, na quantidade de dispositivos era possível incluir em um único chip. A Tabela 1.1 apresenta as características de cada escala.
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