História e Componentes Fundamentais do Computador

Computador: Uma Visão Geral

Computador: Uma máquina capaz de processar dados que pode aceitar um conjunto de dados de entrada. Depois de ser processado pela máquina, o resultado será a saída de dados. Precursores incluem as calculadoras secretárias de Pascal e Leibniz.

Máquinas Analíticas e Componentes Básicos

O motor incorporando conceitos analíticos de Babbage incluía:

• Dispositivo de Entrada (Input Device)
• Dispositivo de Saída
• Memória
• Unidade de Controle
• Unidade Aritmética/Lógica

Cartões perfurados eram usados para conter informações de pessoas inquiridas, e uma máquina de tabulação ou agrimensor foi construída, capaz de ler e tabular informações de caixas.

A Era Eletrônica: Principais Computadores

Com o computador principal da era da eletrônica, surgiram:

• ENIAC: Usava tubos de vácuo.
• EDVAC: O primeiro computador capaz de armazenar um programa.
• Univac I: Utilizava fita magnética como dispositivo de armazenamento.
• Univac II: Incluía memória de núcleo de ferrite.

Gerações de Computadores

Identificando as gerações:

Primeira Geração

Baseada em tubos de vácuo. Era muito grande e sua manutenção era muito difícil.

Segunda Geração

Substituiu o tubo de vácuo pelo transistor. Utilizou linguagens de alto nível como Cobol, Fortran e Algol.

Terceira Geração

Baseada em circuitos integrados, o que implicou a minimização dos computadores.

Quarta Geração

Composta por computadores com a CPU inteira em um único chip, chamados microprocessadores. Houve melhoria na unidade de armazenamento e começou-se a usar disquetes.

Quinta Geração

Focada em arquiteturas de processamento com desenhos utilizando circuitos especiais de alta velocidade paralela.

Linguagens de Programação

As linguagens podem ser classificadas em:

• Linguagem de Máquina: Instruções codificadas em linguagem de máquina ou montagem que um computador pode interpretar e executar diretamente.
• Linguagem de Alto Nível: É independente do computador que irá executar e oferece melhores instalações para o programador.

CPU e Seus Componentes

A CPU (Unidade Central de Processamento) consiste em um circuito integrado que interpreta e executa as instruções dos programas armazenados na memória. Ela também processa dados das unidades de entrada e os envia para as unidades de saída e periféricos. Seus componentes incluem:

• Unidade de Controle (UC): Interpreta e executa as instruções de máquina armazenadas na memória principal e gera sinais de controle para implementá-las.
• Unidade Aritmético-Lógica (ALU): Onde são realizadas as operações aritméticas e comparações, retornando o resultado.
• Registradores: Armazenam informações temporárias.

Registradores

O tamanho do registrador interno indica o número de bits que o processador pode lidar. Registradores visíveis ao usuário são aqueles que podem ser referenciados em linguagem assembly ou de máquina para otimizar o uso dos recursos. Distinguem-se três categorias:

• Registro de Endereço: Contém o endereço de memória onde os dados estão contidos.
• Registro de Dados: Usado para armazenar dados que são usados com frequência.
• Registro de Condição: Armazena o resultado da última operação realizada.

Controle de Status e Registradores Envolvidos na Execução

• Contador de Programa (Program Counter): Contém o endereço da próxima instrução a executar.
• Registro de Instrução (RI): Contém o código da instrução em vigor.
• Registro de Endereço de Memória (REM): Contém o endereço de memória.
• Registro de Troca: Recebe ou envia informações ou dados contidos na posição alvo da RDM.

Barramentos e Controle

As unidades trocam dados entre a CPU e outros componentes através de:

• Barramento de Dados: A troca de dados é feita através de um conjunto de linhas de energia, uma para cada bit, transmitida em paralelo.
• Barramento de Endereço: Transmite a direção entre a CPU e a memória para selecionar o endereço de memória ou o dispositivo de entrada/saída para o intercâmbio de informações.

Além da CP (CPU) e RI (Registro de Instrução), temos:

• Decodificador de Instrução: Responsável por extrair e analisar o código de operações das instruções contidas no curso do IR.
• Clock: Oferece uma sucessão de impulsos elétricos a intervalos constantes.
• Sequencer: Gera micro-ordens ou ordens elementares, garantindo que a demonstração cobrada ocorra passo a passo e de forma ordenada.

Parte Mais Importante da ALU

A Unidade de Ponto Flutuante, responsável por gerenciar todas as operações de ponto flutuante.

Memória RAM e Sistema Operacional (OS)

A memória RAM pode armazenar dois tipos de informações:

1. Programa ou sequência de instruções a serem executadas.
2. Dados que essas instruções manipulam.

Cada caixa contém 8 bits. A memória RAM é volátil.

O que é o OS?

O Sistema Operacional (OS) é o programa ou conjunto de programas que controlam o funcionamento do hardware. Ele oferece ao usuário uma maneira fácil de acessar o computador, coordenar e priorizar todos os processos que ocorrem no computador e periféricos. É constituído por:

• O Kernel
• O Interpretador de Comandos
• O Sistema de Arquivos