Hardware

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1. Representação de dados

   • Bit
     • Bit - menor unidade de medida.
   • Byte
     • Byte = 8 bits. (00000001), por exemplo. Como um byte tem 8 bits, então temos: 2ˆ8 = 256 combinações!

2. Tabela de Representação de Dados

   • Tabela que transforma a linguagem usada pelos usuários em linguagem de máquina, e transforma a linguagem de máquina em linguagem usada pelos usuários. Ex.: casa (0110 0011 0110 0001 0111 0011 0110 0001).
   • EDCDIC
   • ASCII
   • UNICODE

3. Unidades de Medida

   • 1KB = 1024 Bytes

4. Base de Numeração

   • Quantidade de dígitos usadas para representação.
   • Decimal
     • Ex.: 38 na base 10 é 3 x 10^1 + 8 x 10^0. 128 = 1 x 10^2 + 2 x 10^1 + 8 x 10^0.
   • Binária
   • Octal
     • Usada no Linux, por exemplo. Trabalha com os dígitos de 0 à 7.
   • Hexadecimal
     • Trabalha com dígitos de 0 à 9, e complementa com as letras de A à F. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F Normalmente usado em marcações de números de séries de aparelhos.
   • Mudança de Base
     • De uma base qualquer para a base 10
       • Multiplica-se cada dígito pelas potências sucessivas da base, e soma-se tudo
         • Ex.: 11001 base 2, para a base 10. 1 x 2^4 + 1 x 2^3 + 0 x 2^2 + 0 x 2^1 + 1 x 2^0 = 25
     • Da base 10 para uma base qualquer
       • Divide-se sucessivamente por 2, tomamos o último quociente e os restos das divisões, e escrevemos na ordem inversa
     • Da base 2 para a base hexadecimal
       • Separa o número em binário de quatro em quatro dígitos, de trás pra frente, e faz-se a mudança de base para a decimal, seguido de mudança para a hexadecimal.
     • Da base hexadecimal para a base 2

5. Componentes básicos

   • CPU - Unidade Central de Processamento. Composta por diversos registradores (pequenas porções de memória que auxiliam a ULA em seus cálculos. UC - Unidade de Controle. Responsável pela tarefa de controle das ações a serem realizadas pelo computador, comandando todos os outros componentes;ULA - Unidade Lógica e Aritmética. Parte do processador responsável pelos cálculos;Registradores (memórias situadas dentro da CPU);Memória Principal - Memória RAM. Essa figura ilustra o Diagrama Simplificado de Von Neumann.Outra forma de ilustrar esse Diagrama está na figura abaixo.
   • Sistema Central
     • CPU + Memória Principal
       • Clock da CPU - dispositivo que dá ritmo aos trabalhos da CPU (a UC, a ULA e a cache). Todos esses dispositivos estão em um circuito integrado chamado processador.
       • Tipos de Memória Principal
         • RAM
           • Memória volátil usada durante a execução do PC. Ao final do uso, a gravação no HD depende de salvamento pelo usuário, ou de salvamento automático já programado.
           • É volátil; É alterado dinamicamente; O PC gasta o mesmo tempo para acessar qualquer posição da RAM.
           • A RAM armazena mais informações que os registradores e está mais distante da CPU, mas está muito mais perto da CPU do que o armazenamento secundário (o HD, por exemplo). Manter os dados e as instruções o mais próximo possível da CPU é fundamental para a velocidade do computador.
           • DRAM
             • É a que mais usamos em nosso computador. Mais barata e mais lenta que a SRAM, e necessita de Refresh (precisa ser constantemente reenergizada, buscando-se novamente a informação no disco rígido).
             • EDO
               • Memória antiga, usada nos primeiros Pentiums.
             • SDRAM
               • Trabalha sincronizada com o processador (SDRAM - Synchronous Dynamic RAM).
             • DDR-SDRAM
               • DDR - Double Data Rate - transfere dois dados por cada ciclo de clock, dobrando a velocidade de acesso.
             • DDR2-SDRAM
           • SRAM
             • Memória de acesso rápido, normalmente alimentada por bateria de relógio. Utilizada para armazenar informações que devem ser mantidas com a máquina desligada (CMOS) e nas memórias CACHE (não necessita de Refresh).
             • CACHE
               • Tipo de memória de alta velocidade que um processador pode acessar mais rapidamente do que a memória principal (RAM). A memória cache é um local mais perto da CPU, em que o computador pode armazenar temporariamente os blocos de instruções mais usados.
               • L1 - É a mais próxima do núcleoo da CPU e a mais rápida entre as CACHE, e trabalha na mesma frequência que o processador. L2 - em geral, é maior que a L1, mas possui tempo de latência maior. L3 - está localizada na placa-mãe do computador (não existe em todas as arquiteturas de processadores). Não trabalha na mesma frequência do processador.Tempo de latência = tempo de resposta, de desenvolvimento (número de ciclos que o módulo demora para começar a transferir dados desde o momento em que são solicitados). 
               • Há dois eventos realizados na CACHE: #CACHE Hit: quando um dado é procurado na CACHE e está lá. #CACHE Miss (ou CACHE Fault): quando um dado procurado não está na CACHE, e a CPU se vê obrigada a procurá-lo na RAM.
             • CMOS
         • ROM
           • Normalmente só pode ser lida (ROM - Read-Only Memory), e não é volátil (vem gravada de fábrica). Contém os seguintes programas: BIOS (Basic Input Output System), POST (Power On Self Test) e SETUP. São chamados de FIRMWARE.
           • ROM
           • PROM
             • ROM Programável, mas somente uma única vez. É comprada virgem, e gravada uma única vez.
           • EPROM
             • Eraseble PROM - pode ter o conteúdo apagado com raio ultravioleta, e pode ser reprogramada um número limitado de vezes.
           • EEPROM
             • Eletrically Eraseble PROM - apagada (toda ou em parte) e reprogramada eletricamente.
           • FEPROM
             • Parecida com a EEPROM, mas que consome menos energia elétrica e não necessita do aumento de tensão para ser apagada/gravada. Retém as informações quando a energia elétrica é interrompida. Usada normalmente em pen drive, cartões de memória SD, etc.
         • Outros tipos de memória
           • Memória virtual
             • Extensão da memória principal em HD. Foi criada para permitir a execução de programaas maiores em computadores com RAM relativamente pequena.
             • Swapping deixa a máquina lenta. O ideal é ter o mínimo de swapping.
             • Pode ser implementada por paginação (em blocos de tamanhos fixos, que podem ser gravados parte em memória física, parte no disco) ou segmentação (em blocos de tamanhos variáveis, que podem ser gravados parte em memória física, parte no disco).
             • O Windows aloca memória virtual de forma dinâmica, embora o usuário possa definir a sua própria configuração, se desejar.
             • Também conhecida como arquivo de paginação, de troca ou de swap. No Windows, o arquivo de memória virtual se chama PAGEFILE.SYS.
           • Memória
             • Memória - nome genérico dado a todo componente no computador que permite o armazenamento de informações. Ex.: disquete, CD, HD, RAM, ROM, etc. Há memórias que armazenam dados "para sempre", e outras que armazenam dados apenas por alguns segundos.
             • Características que diferenciam as memórias entre si: - tempo de acesso (leitura); - ciclo de memória; - tecnologia de fabricação; - temporariedade; - custo; - volatilidade; e - capacidade de armazenamento.
             • Tempo de acesso - tempo necessário para que a memória realize uma operação de leitura (ou seja, quanto tempo leva para o dado ser transportado da célula de memória para o barramento de dados após uma dada posição ter sido endereçada). Nas memórias eletrônicas (ROM, RAM, etc.) o tempo de acesso é igual, independentemente da distância física. O mesmo não ocorre em dispositivos eletromecânicos (HD, DVD, etc).
             • Ciclo de memória - parâmetro utilizado somente em memórias eletrônicas (RAM, ROM, etc) e que indica o tempo decorrido entre duas operações sucessivas de acesso à memória (escrita ou leitura). Em memórias atuais esse valor tende a zero, sendo considerado, assim, o ciclo de memória igual ao tempo de acesso.
             • Tecnologia de Fabricação - memórias de semicondutores (cache, registradores), e memórias de meio magnético (dependem de dispositivos eletromecânicos para funcionarem - HD).
             • Registradores
               • São dispositivos de armazenamento temporário, extremamente rápidos, com capacidade para apenas um dado (uma palavra).
               • O conceito de Registradores surgiu da necessidade da CPU armazenar temporariamente dados intermediários durante um processamento. Por exemplo, quando um dado resultado de operação precisa ser armazenado até que o resultado de uma busca da memória esteja disponível para com ele realizar uma nova operação.
             • Memória de Armazenamento Secundário
               • Projetada para armazenar volumes maiores de dados por períodos de tempo prolongados. É não volátil e mais lento que o armazenamento primário (memória principal).
               • Alguns conceitos: #Formatação: processo de preparação do disco para o recebimento de dados. Durante esse processo, é definida a quantidade de trilhas e setores de um cilindro. #Trilha: círculos que começam no centro do disco e vão até a sua borda, sendo numeradas da borda para o centro (a trilha mais próxima da extremidade do disco é a trilha 0, seguida da trilha 1, e assim por diante). Cada trilha é dividida em trechos regulares chamados de setores. No setor de boot (trilha 0, ou trilha MBR - Master Boot Record) é registrado qual SO está instalado, com qual sistema de arquivos o disco foi formatado e quais arquivos devem ser lidos para inicializar o sistema. #Setor: blocos que dividem as trilhas. #Partição: divisão de um disco físico em vários discos lógicos. #Sistema de Arquivos: conjunto de regras que determina como os dados serão escritos em um disco (NTFS, FAT16, FAT32, Ext2, ReiserFS, etc). Normalmente, cada Sistema Operacional tem o(s) seu(s) próprio(s) sistema(s) de arquivo(s). #Cluster: menor unidade de alocação de arquivos reconhecida pelo SO. Um arquivo grande, ao ser gravado no disco, é fragmentado em vários clusters. #Boot Manager: programa gerenciador de boot instalado no setor de boot ou na primeira partição do disco quando dois ou mais SO são instalados no mesmo HD. Obs.: a memória só carrega um único SO, ainda que tenhamos vários instalados no disco. #Fragmentação: ocorre quando o cilindro possui espaços de memória vazios intercalados entre espaços ocupados, pois uma nova alocação de dados será fragmentada no cilindro. #Desfragmentação: tem como função regravar os dados em clusters sequenciais fazendo com que os arquivos sejam lidos muito mais rapidamente, aumentando o desempenho global do sistema.
       • Placa-Mãe
         • É por meio dela que o processador se comunica com os periféricos do computador, a memória, barramentos, circuitos de apoio, etc.
         • Offboard
           • Possui dispositivos de expansão independentes, não integrados aos circuitos da placa-mãe, sendo necessário conectá-los pelo seu encaixe próprio (slot).
         • Onboard
           • Possui um ou mais dispositivos de expansão integrados. Obs.: o problema de se ter dispositivos de expansão integrados na placa-mãe é que, quanto mais dispositivos ela tiver, mais o desempenho do computador será comprometido, pois o processador acaba tendo que executar as tarefas dos dispositivos integrados.
         • Chipset
           • Dispositivo que controla todo o fluxo de dados da placa-mãe.
   • Periféricos
     • Entrada/Saída/Armazenamento

6. Processadores

   • CISC x RISC
     • CISC - Complex Instruction Set Computer: baseiam-se na utilização de instruções mais complexas. Entretanto, instruções mais complexas são mais lentas, pois podem necessitar de vários ciclos do processador para serem executadas.
     • RISC - Reduced Instruction Set Computer: baseia-se na utilização de instruções mais simples. Os processadores modernos utilizam as duas filosofias (são híbridos - RCISC). Tanto os RISC utilizam alguma quantidade de instruções complexas, como os CISC utilizam alguma quantidade de instruções simples.
   • CLOCK
     • Sinal utilizado para sincronizar as atividades do computador. Se um processador trabalha a 900Hz, por exemplo, significa que ele é capaz de lidar com 900 operações de ciclos de clock por segundo. O clock não é a velocidade do processador em si, mas um dos fatores que contribui para isso.

Imagens e arquivos do mapa