Componentes de Hardware e Software de um Sistema de Computador

Conceitos Fundamentais de Sistemas de Computador

Software de Aplicação e Sistema

Software de Aplicação: Consiste em um conjunto de vários programas, geralmente documentados para a conclusão de um trabalho específico.

Software de Sistema (Básico de Funcionamento): O sistema operacional é o componente de software de um sistema de computador capaz de gerenciar programas e o processamento dos componentes eletrônicos de um computador ou sistema informático.

Um Sistema de Computador é o conjunto de elementos (computadores, monitores, teclados, etc.) usados para executar operações e aplicações informáticas.

Componentes da Unidade Central de Processamento (UCP)

Os elementos que compõem a unidade central são os seguintes:

• Registro de Endereço: Armazena o endereço da célula de memória que está sendo acessada.
• Registro de Dados (ou Troca): Armazena os dados lidos ou os dados a serem gravados durante as operações.
• Seletor de Memória (Memory Selector): É acionado sempre que é necessário ler ou escrever, conectando a célula ou local de memória ao registro de troca.
• Controle: Indica se a operação é de leitura ou gravação.

Tipos de Memória

Memória RAM Estendida (Memória Compartilhada)

Atualmente, é comum ver PCs com placa gráfica integrada na placa-mãe. Em vez de ter seu próprio banco de memória dedicado, uma parte da memória RAM principal do processador é atribuída para uso gráfico (Memória Compartilhada).

Memória ROM (Read-Only Memory)

A memória ROM é de leitura. O conteúdo não pode ser alterado facilmente. Apenas memórias como a EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) permitem alteração, limitada geralmente às seguintes configurações:

1. Alteração da data do sistema.
2. Alteração da hora do sistema.
3. Configuração do tipo de disco rígido instalado.
4. Configuração da instalação de periféricos.

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

O CMOS armazena as configurações lógicas para a inicialização e uso posterior do computador. É um tipo de memória que se caracteriza por consumir muito pouca energia, tornando-a ideal para armazenar dados do BIOS.

É importante saber que o CMOS é uma memória que vem pré-configurada de fábrica. Embora seja modificável (e muitas vezes montado em EPROM), a informação é lida a partir do BIOS e carregada no CMOS para começar a usar o computador. Esta memória é não volátil, pois os computadores modernos incorporam uma bateria que a mantém alimentada. Esta bateria é recarregada enquanto o computador está conectado à rede. Se o computador permanecer desligado por muito tempo, a bateria descarrega e o chip CMOS perde todas as informações de configuração.

Barramentos (Buses)

Os principais tipos de barramentos são:

• Barramento de Instrução e Dados: Utilizado para a recepção de dados que são depositados na memória RAM interna e para analisar as instruções que o programa deve executar. Transmite os dados em paralelo.
• Barramento de Endereço: Identifica o dispositivo com o qual a CPU deseja comunicar, como a posição de memória que deve ser acessada.
• Barramento de Controle ou Sistema: Organiza e gerencia o fluxo de informações que devem ser transmitidas pelos outros barramentos.

Software e Sistema Operacional

• Software Básico: Conjunto de programas necessários para o funcionamento da máquina, formando o que é chamado de Sistema Operacional.
• Sistema Operacional (SO): Software que controla a operação do hardware, abstrai os detalhes do hardware e facilita o uso do computador, assumindo o controle de tarefas essenciais.

Funções do Software de Controle (Sistema Operacional)

O software de controle gerencia o hardware em todos os seus aspectos. Suas funções típicas incluem:

1. Gestão de Informação.
2. Gestão de Memória.
3. Gestão de Entrada/Saída (Input/Output).
4. Gestão do Processador.

Programas Utilitários do Sistema Operacional

Exemplos de utilitários:

1. Cópia de arquivos.
2. Formatação.
3. Exclusão de arquivos.

Software de Aplicação

Conjunto de programas projetados para que o computador realize um trabalho específico. Este grupo inclui programas de texto, planilhas, apresentações ou software de banco de dados. Exemplos de tarefas específicas: folha de pagamento, cobrança, etc.

Funções e Pessoal de TI

Os principais papéis em um sistema de processamento de dados incluem:

• Diretor de TI (ou Gerente de Pessoal): Responsável por dirigir e coordenar um departamento, centro de processamento de dados ou divisão.
• Analista: Responsável pelo desenvolvimento da aplicação em termos de concepção e produção de algoritmos, e por analisar possíveis usos e alterações.
• Programador: Responsável por transcrever os algoritmos projetados pelo analista para uma linguagem de programação. Também realiza testes e monta os kits de programas.
• Pessoal de Desenvolvimento e Operação: Encarregado da execução de programas e aplicações.

Classificação dos Níveis (Camadas) de um Sistema Operacional

Os sistemas operacionais são frequentemente estruturados em camadas:

• Nível 3 (Usuário): Responsável pelo controle de processos de nível de usuário, mostrando ao usuário quais processos estão em execução ou a serem executados.
• Nível 2 (Supervisor): Responsável pela execução de cada processo e pela comunicação entre o sistema e o usuário. Controla e coordena a entrada e saída de diferentes processos para periféricos e dispositivos de armazenamento externo.
• Nível 1 (Executivo): Realiza o gerenciamento de armazenamento e a gestão de arquivos. Armazena os processos em páginas (segmentação, paginação, etc.) tanto na memória principal quanto no disco.
• Nível 0 (Núcleo/Kernel): É monitorado pela CPU. Gerencia a execução dos processos do computador. É responsável por tarefas básicas do sistema, comunicação com o hardware, escalonamento de processos, etc. (Comum em sistemas operacionais multiusuário).

Gerenciamento de Memória e Processos

Gerenciamento de Memória

O sistema que gerencia a memória é o Gerenciador de Memória. Sua função é manter um registro das partes da memória que estão sendo utilizadas e quais estão livres. Ele reserva espaço para novos processos e libera espaço dos processos finalizados. Também gerencia a troca de dados entre a memória principal e o disco quando os processos são muito grandes para caberem inteiramente na memória.

Processos

Um Processo ou tarefa pode ser definido como um programa em execução. Os processos em um sistema operacional são caracterizados por:

• Para iniciar a execução, um processo deve estar inteiramente na memória e ter todos os recursos necessários alocados.
• Cada processo é protegido de outros processos, impedindo que outros processos escrevam em suas áreas de memória.
• Processos de usuário são executados no modo usuário do processador (com restrições de acesso ao hardware). Processos do sistema (kernel) são executados em modo privilegiado (podem acessar qualquer recurso).
• Cada processo possui uma estrutura de dados (BCP - Bloco de Controle de Processo) que armazena informações sobre o processo.
• Os processos podem se comunicar, sincronizar e colaborar.

Sistemas de Numeração