Arquitetura Básica de Computadores: Como Funcionam

Hoje em dia, são vários os tipos de computadores, como desktops, mainframes, supercomputadores, dispositivos portáteis, dispositivos embarcados e dispositivos para sistemas críticos. Independentemente do tipo, contudo, todos esses possuem a mesma arquitetura básica, sendo formados por:

• Mecanismos de entrada: através dos quais podemos abastecer a máquina com dados. Compreendem todos os dispositivos que usamos para esse fim, como teclado, mouse, cartões de memória, telas sensíveis ao toque, pen drives, webcams, etc.
• Mecanismos de saída: através dos quais podemos obter resultados da máquina, executando tarefas ou simplesmente trazendo os dados de dentro da máquina para fora. Compreendem dispositivos como a tela, impressora, projetor, pen drives, caixas de som, etc.
• Processador: onde os dados são efetivamente processados. Um processador é composto por:
  • Unidade de controle: para controle do fluxo de informação dentro do processador.
  • Unidade de execução: também chamada de Unidade Lógico-Aritmética (ULA), responsável pela execução de operações lógicas e aritméticas.
  • Registradores: para armazenamento temporário de dados. Um dos mais importantes é o Contador de Programa, que armazena o endereço na memória da próxima instrução a ser executada. Além desse, temos também o Registrador de Execução, que armazena a instrução executada naquele momento.
• Memória: usada para armazenamento dos dados. Divide-se em:
  • Memória primária: tipo de memória rápida, porém volátil, ou seja, quando acaba a energia (ao desligarmos o computador ou em quedas de força) ela perde seu conteúdo. É nela que ficam armazenados tanto o código quanto os dados usados por programas enquanto estes estão em execução na máquina, servindo como local de armazenamento temporário (de curto prazo) dos dados, enquanto ocorre seu processamento, auxiliando assim esse processamento no computador. É a famosa RAM (Random Access Memory).
  • Memória secundária: tipo de memória lenta, porém não volátil. Usada para fazer com que dados não sejam perdidos com a falta de energia, ou seja, para que possam ser usados entre sessões distintas de uso do computador – o chamado armazenamento de longo prazo. Também usadas para que os dados possam ser passados de um computador a outro (ex: CD, DVD, HD externo, pen drive, etc.). Quando escolhemos a opção “salvar” em um programa, o que ocorre é que a informação que estava na memória primária é passada para a secundária.
  • Além de possuírem a mesma arquitetura básica, esses tipos de computadores também são construídos de modo semelhante, ou seja, via circuitos elétricos (mesmo que embutidos em um chip). Dentro de um circuito elétrico, a maneira mais fácil de representar uma informação se dá através da intensidade da corrente que nele passa. Assim, a existência de corrente (acima de um valor) é rotulada como 1, e sua (quase) inexistência é interpretada como 0. Por esse motivo, dizemos que todos os dados no computador são representados usando o sistema (ou código) binário – 0 ou 1, medidos, grosso modo, como a inexistência ou existência de corrente.