COMPUTADORES E INTERFACES

A. Elementos de computadores digitais

- CPU – Central processing unit- Control Unit- ALU – Arithmetic and Logical Unit- Internal Registers

As operações na CPU são controladas e sincronizadas por um relógio oscilatório interno de quartzoO ciclo de tempo da CPU, que pode variar de 10 a 104 ns, combinado com o número de bytes processados por ciclo, determina a velocidade do computador na CPU

Elementos funcionais básicos em um computador.

Read only memory

Hardwired software

Random access memory

Read/writeInput/output

control

Peripheral devices

Control Unit C

PU

Registers

ALU

BUS

- Read only memory (ROM) – contem conjuntos fixos de instruções como compiladores e programas de interpretação

- Random Access Memory (RAM) – armazenamento de programas de uso por curto prazo, entrada de dados, resultados

- Memórias adicionais externas

- Fita cassete- Disco flexível (5 ¼)- Disquete (3 ½)- Compact Disks- Pen drive- HD externo

História

Elementos funcionais básicos em um computador.

Read only memory

Hardwired software

Random access memory

Read/writeInput/output

control

Peripheral devices

Control Unit C

PU

Registers

ALU

BUS

PCI Express bus card slots (from top to bottom: x4, x16, x1 and x16), compared to a traditional 32-bit PCI bus card slot (bottom).

BUS – Subsistema que transfere dados entre componentes de um computador, dentro do computador, e entre computadores

- Controles de entrada e saída - permitem a comunicação do computador com o dispositivos periféricos

- BUS – interconecta os componentes do computador

Dispositivos Periféricos

- Teclado - Mouse- Impressora- Monitor- Câmera- Scanner- Etc.

- Os elementos apresentados são comuns em todos os computadores, porém, as velocidades e capacidades de memória são determinadas pela configuração particular de da máquina.

- De acordo com estes parâmetros os computadores são geralmente classificados em Supercomputadores, Mainframes, Minicomputadores e Microcomputadores

- Maior- mais rápido- mais caro

- Menor- mais lento- mais barato

A classificação está constantemente mudando, ou seja, o que era um supercomputador há algumas décadas, atualmente equivale a um minicomputador

As capacidades lógica e aritmética e de armazenamento de um computador são inúteis se ele não estiver conectado ou interfaceado com alguma coisa

Pode-se classificar as interfaces de um computador de acordo com o objeto conectado a ele, como segue:

- Computador computador: comunicação

- Operador computador: instrução

- Computador operador: informação- Sensor Computador: entrada

- Computador Atuador: manipulação

B. Interfaces e dispositivos periféricos

- Conecções computador-computador são importantes porque diferentes tipos de computadores e dispositivos digitais têm diferentes custos e capacidades

- A eficiência global é maximizada e o custo é minimizado usando-se o mínimo de potência computacional para o máximo de tarefas a cumprir

- Usar computadores de maior capacidade quando for necessário realizar operações complexas e rápidas e armazenar grandes quantidades de dados

- A seguir é mostrada uma proposta de hierarquia de níveis computacionais aplicada à pesquisa e desenvolvimento de processo fermentativo

Esquema mostrando a separação das funções num sistema computacional hierárquico.

No primeiro nível, em que ocorre medidas do processo fermentativo, registro e armazenamento de dados, emprega-se um microcomputador

No segundo nível, em que análise mais detalhada de dados assim como interações com o operador são necessárias, é preciso um minicomputador

Nestes dois níveis, as funções são conduzidas em tempo real, ou seja, é desprezível o tempo entre a entrada de informações ou instruções no computador e a saída de dados ou ações de controle baseadas nestas informações

No terceiro nível, um mainframe deve ser usado, uma vez que é necessário resolver equações de modelo complicadas, estimar parâmetros de modelo e avaliar estratégias de controle e otimização avançadas

- Para a comunicação computador-operador são empregados registradores digitais, CRT (mostrador catode-ray tube), plotter, monitores LCD, impressoras, linguagem digitalizada ou gravada.

- As informações podem ser por meio de texto ou gráficos

- Para a comunicação operador-computador usam-se teclados, mouse, tela sensível ao toque, reconhecimento de voz

- Para a entrada de programas ou dados pré-gravados, empregam-se os dispositivos periféricos de memória já mencionados

- Os dois tipos de conecção acima permitem um exame detalhado de aspectos particulares do processo, alerta o operador para possíveis problemas e possibilita alterações de controles pré-definidos

- As interfaces sensor-computador dependem da quantidade medida e das formas de saída do sensor disponíveis

- Algumas variáveis tem apenas o estado “ligado” ou “desligado”, como uma bomba ou compressor, ou fechar ou abrir uma válvula

- Outras variáveis tem o sinal do tipo pulso, como o de um tacômetro ou de um medidor de fluxo de massa

- Muitos sensores monitoram parâmetros que têm valores contínuos (pH, O.D., temperatura, etc.)

- Neste caso são necessários os conversores Analógico/Digital (A/D). Antes de entrar nestes conversores o sinal vindo do instrumento tem que ser condicionado adequadamente (traduzido, amplificado ou atenuado ou mesmo convertido de corrente para voltagem)

Diagrama esquemático de um sistema de análise de gás de exaustão com base em um microcomputador.

- As considerações sobre as interfaces computador-atuador são análogas às descritas anteriormente

- Saídas digitais controlam interruptores elétricos (ligado/desligado) e velocidade de motores

- Conversores Digital/Analógico (D/A) enviam sinais analógicos para o atuador, correspondentes aos sinais digitais de saída do computador

Software – conjunto de instruções programadas que governam a operação de um computador, sua interfaces e seus dispositivos periféricos

É o componente crítico de um processo de fermentação computadorizado

Determina quais dados serão mostrados e armazenados, quais entradas ou intervenções do operador são necessárias (ou permitidas)

Um bom software é a chave para o sucesso de um sistema, e seu desenvolvimento é a tarefa principal e significativa-mente cara na instalação de um processo computadorizado

C. Sistemas de Software

O sistema operacional do computador controla a execução do programa, o armazenamento de arquivos, o registro e a alocação de memória, assim como a coordenação destas funções

Existem três tipos de programas:

Programas utilitários – iniciam o sistema e criam arquivosProgramas de linguagem – permitem o uso de linguagem de alto nível (Basic, Fortran, APL, C, etc.)Programas aplicativos – realizam de tarefas específicas

Um fator importante na seleção do sistema máquina-programa é a sua habilidade de realizar operações multitarefas.Com isso, ele pode executar vários programas simultaneamen-te, “observando”, analizando e controlando várias unidades de processo ao mesmo tempo