HARDWAREProfª. Carolina Furlan

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Agosto 2013

CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIRG

Computador digitalProcessa informações representadas por combinações de dados discretos e descontínuos. Mais especificamente: trata-se de um dispositivo projetado para executar sequencias de operações aritméticas e lógicas.

Razões para o uso do computador:•Competição entre empresas;•Constantes atrasos de rotinas administrativas;•Maior facilidade para examinar possíveis aplicações;•Obsolescência das máquinas disponíveis;•Rápida expansão dos negócios exigindo mais informações para eficiente administração;•Uso do computador, com sucesso, em determinada área, induzindo ao uso em outras áreas.

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Vantagens do computador:

• Facilidade de armazenamento e recuperação da informação;

• Racionalização da rotina;• Velocidade de respostas;• Planejamento e controle;• Segurança;• Redução dos custos;

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Como funciona o computador • O computador pode ser descrito de forma simplificada

como uma máquina constituída de partes que funcionam de forma ordenada e conjunta, com alto grau de desempenho.

• Possui partes que servem para comunicar-se com quem está trabalhando com ele. Tanto para receber informações (de entrada) como para mostrar resultados (de saída).

• Para que as suas partes funcionem corretamente (hardware), é necessário repassar ao computador todos os comandos e ações que devem ser executadas (software).

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Funcionamento do Hardware

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Como funciona o computador

Programa = software Software: constitui a parte lógica, sendo

composto de programas que poderão ser processados no computador. O software é responsável por criar a interface de comunicação entre o usuário e a máquina.

O Computador é constituído basicamente de duas partes:

Máquina = hardware Hardware: são todos componentes físicos

(“peças”) que fazem parte do equipamento ou aqueles que estejam conectados ao mesmo;

Dispositivos de Entrada

Aceitação de dados de maneira que possam ser utilizados pelo computador Exemplo:

TecladoMouseTouchpad

• Joystick• Trackball• Scanner• Câmera digital• Microfone

Dispositivos de Saída

• Exibição dos resultados do processamento• Exemplo

– Monitor de vídeo– Alto-falante– Impressora– caixas-de-som– Placa gráfica– Projetor de vídeo

Arquitetura de Computadores

• Unidade central de processamento ou CPU (processador): conjunto de circuitos de computador que controla a manipulação de dados. Realiza cálculo computacional.

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• Uma CPU consiste em 3 partes: Unidade lógica e aritmética: contém os circuitos que realizam

operações sobre dados (como adição e subtração); Unidade de controle: contém circuitos para a coordenação das

atividades da máquina; Unidade de registro: contém células de armazenamento de dados

(similar às células da memória principal) chamadas de registradores, usadas para o armazenamento temporário das informações da CPU.

Unidade Central de Processamento (CPU)

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R0

R2

R3

Rn

Registradores

PC

RI

ULA = Unidade Lógica AritméticaR = registradoresPC=contador do programaRI=registrador de instrução

Unidade de Controle

ULA

• A Unidade lógica e aritmética (ULA) realiza operações lógicas, de deslocamento e aritméticas sobre os dados.

• A Unidade de controle controla o funcionamento de cada subsistema, controle este que é realizado por meio de sinais enviados da unidade de controle para os outros subsistemas.

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• Os registradores servem como locais temporários de armazenamento para os dados que são manipulados pela CPU.

• Registradores de dados: aceleram operações complexas.• Registrador de instrução: a CPU é responsável pela busca de

instruções, a partir da memória, armazenando-as mo registro de instrução, decodificando-as e as executando.

• Contador do programa: mantém o endereço da instrução que está sendo executada. Depois da execução da instrução, o contador é incrementado para apontar para o endereço da próxima instrução na memória.

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• Muitas máquinas são projetadas com um nível de memória adicional, chamado de memória cache. A memória cache é uma porção (de diversas centenas de KBs) de memória de alta velocidade localizada dentro da própria CPU. Nessa área especial de memória, a máquina tenta manter uma cópia da porção da memória principal que interessa no momento. Nessa configuração, transferências que normalmente seriam feitas entre os registradores e a memória principal são feitas entre os registradores e a memória cache. Quaisquer mudanças feitas na memória cache são transferidas coletivamente para a memória principal em um momento mais oportuno. O resultado é uma CPU que pode executar seu ciclo de máquina mais rapidamente, pois não fica limitada à comunicação com a memória principal.

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Memória cache

Estratégias de implementação - UCP

MÚLTIPLOS PROCESSADORES• Refere-se ao uso de dois ou mais processadores para a

realização de tarefas em paralelo. • Servidores e supercomputadores empregam múltiplos

processadores para aumentar a velocidade de processamento.• Vantagens: redução no tempo total necessário para a realização

das atividades de processamento,

MÚLTIPLOS NÚCLEOSRefere-se a um processador com dois ou mais núcleos de cálculo. É capaz de realizar duas ou mais operações de cálculo por ciclo, dependendo da quantidade de núcleos presentes.Ex: Core Duo

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Elementos básicos do computador

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BarramentosBarramentos• Fisicamente, o barramento é um conjunto de linhas de

comunicação pelas quais estabelecem as interligações entre

• Rede de linhas de comunicação que conecta os elementos internos do processador e que também conduz até os conectores externos que ligam o processador com os demais elementos do sistema de informática.

• Como um dado é composto por bits (geralmente um ou mais bytes) o barramento deverá ter tantas linhas condutoras quanto forem os bits a serem transportados de cada vez.

• Em alguns computadores (usando uma abordagem que visa a redução de custos), os dados podem ser transportados usando mais de um ciclo do barramento.

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BarramentosBarramentos – TiposTipos

• Barramento de endereços – unidirecional

• Barramento de dados – bidirecional

• Barramento de controle – bidirecional

O desempenho de um barramento é medido pela sua largura de banda (quantidade de bits que podem ser transmitidos simultaneamente). Ex: 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits.

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BarramentosBarramentos

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Barramento Interno

Barramento do Sistema

Barramento de Expansão

Barramentos - Protocolos – PadronizaçãoBarramentos - Protocolos – Padronização• UNIBUS UNIBUS - - definido pela DEC, praticamente fora de uso.• MCAMCA (Micro Channel Architecture) - definido pela IBM, sistemas PS-2.• ISAISA (Industry Standard Adapter) - definido pela IBM para o PC-AT e adotado por

toda a indústria.• EISAEISA (Extended ISA) - praticamente abandonado.• PCIPCI (Peripheral Component Interconnect) - desenvolvido pela Intel, quase um

padrão para o mercado, com barramento de E/S de alta velocidade. • USBUSB (Universal Serial Bus) - permite a conexão de muitos periféricos

simultaneamente ao barramento e este, por uma única tomada, se conecta a placa mãe. Pretende ser norma os dispositivos que necessitem de baixo desempenho (Ex.: teclado, mouse, modem, scanner, impressoras, etc).

• AGPAGP (Accelerated Graphics Port) - visa acelerar as transferências de dados do vídeo para a memória, especialmente dados para 3D.

• Outros: FireWire, IrDa, Pipeline, SCSI, Vesa local plus.

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Esquema de slots para três normas de barramentos.

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Barramentos - Protocolos - PadronizaçãoBarramentos - Protocolos - Padronização

• PCI Express PCI Express (sucessor do AGP e do PCI) - conta com um recurso que permite o uso de uma ou mais conexões seriais, isto é, "caminhos" (também chamados de lanes) para transferência de dados. – Se um determinado dispositivo usa um caminho,

então diz-se que este utiliza o barramento PCI Express 1X, se utiliza 4 conexões, sua denominação é PCI Express 4X e assim por diante. Pode ser bidirecional, ou seja, recebe e envia dados.

– Tecnologia PCI Express se mostra muito promissora (tende a ser um padrão).

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Barramentos - Protocolos - PadronizaçãoBarramentos - Protocolos - Padronização

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Placa-mãe da Asus com suporte a

diferentes slots PCI Express.

O conector do barramento PCI

Express em placas-mãe pode variar

conforme a velocidade usada

PIPELINNING

• O pipellining é uma técnica que permite ao processador executar paralelamente múltiplas instruções, em estágios diferentes. Divide uma instrução em subtarefas. É uma técnica de paralelismo que visa aumentar o desempenho dos sistemas computacionais

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RELÓGIO (CLOCK)RELÓGIO (CLOCK)

– dispositivo gerador de pulsos cuja duração é chamada de ciclo.

– Freqüência - número de ciclos por segundo (Hz), usada também para definir a velocidade do velocidade do processadorprocessador.

• O relógio nada mais é do que um oscilador externo ao microprocessador, que gera pulsos a intervalos regulares de tempo. A cada pulso, uma ou mais microoperações são realizadas.

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Clock

• Todo computador possui um relógio (system clock), que é utilizado para cronometrar as operações realizadas pelo processador, ou seja definir o tempo de início da execução de cada instrução.

• A velocidade de processamento depende da velocidade do relógio (clocks) – Cada operação de processamento demora um ciclo de relógio

para ser executada. – Hertz (Hz) é uma medida de ciclos de relógio por segundo. – Mhertz (MHz) significa "milhões de ciclos por segundo". – Ghertz (MHz) significa "bilhões de ciclos por segundo".

• Hoje, os computadores operam em velocidades superiores a 1 GHz

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Bits e seu armazenamento

• Dentro dos computadores atuais, a informação é codificada por meio de padrões de 0s e 1s. Esses dígitos são chamados de bits (binary digits – dígitos binários). Eles podem representar: valores numéricos; caracteres e pontuações em um alfabeto; imagens e sons.

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Padrão de bits

Representação hexadecimal

0000 0

0001 1

0010 2

0011 3

0100 4

Unidades de medida do computador:

MEDIDA: REPRESENTA O MESMO QUE:

Bit (b) 0 ou 1 - menor unidade de dado

Byte (B) conjunto de 8 bits ou 1 caractere

Quilobyte (KB) 210 ou 1024 bytes

Megabyte (MB) 210 ou 1024 quilobyte

Gigabyte (GB) 210 ou 1024 Megabyte

Terabyte (TB) 210 ou 1024 Gigabyte

Memória principal

Para armazenar dados, um computador contém uma grande coleção de circuitos , cada um deles capaz de armazenar um único bit. Esse reservatório de bits é conhecido como a memória principal.A memória principal é organizada em unidades gerenciáveis chamadas células. A CPU pode escrever conteúdo na RAM e, depois, sobrescrever este conteúdo.•Memória principal ou memória de acesso aleatório – RAM (random access memory): armazena os dados dos programas em execução. •Seu uso restringe-se ao período em que o equipamento está em funcionamento. Se a máquina não receber energia, mesmo que seja por uma fração de segundos, todo o conteúdo da memória RAM estará perdido (volátil).

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Memória principalOutros exemplos: –DRAM memória dinâmica- utiliza capacitores, dispositivos elétricos que podem armazenar energia, para o armazenamento de dados. Se um capacitos estiver carregado, o estado é 1; se descarregado é 0. Uma vez que um capacitor perde parte de sua carga com o decorrer do tempo, as células de memória DRAM precisam ser renovadas periodicamente. As DRAMs são lentas, mas seu preço é baixo.

–SRAM estática: são memórias DRAM que aplicam técnicas adicionais para diminuir o tempo necessário para se obter o conteúdo de suas células de memória. É uma memória rápida, mas seu preço é alto.

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Memória Permanente

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São Memórias Não Voláteis: são memórias cujas informações mantidas não são perdidas caso o computador seja desligado. Nos microcomputadores, existe um programa muito importante chamado de BIOS (Basic Input-Output System - Sistema Básico de Entrada e Saída). O BIOS tem várias funções, entre as quais, a de realizar a "partida" do computador. Quando ligamos o computador, o BIOS realiza a contagem de memória, faz uma rápida checagem do funcionamento do computador e realiza a carga do Sistema Operacional que deve estar armazenado no disco. O BIOS está gravado em uma memória permanente localizada na placa mãe.

Exemplos de memória permanente:

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- PROM ("Programmable Read-Only Memory"): Tem sua gravacao feita por aparelhos especiais que trabalham atraves de uma reacao fisica com elementos elétricos. Os dados gravados na memoria PROM nao podem ser apagados ou alterados.- EPROM ("Electrically Programmable Read-Only Memory"): Os dados gravados na memoria EPROM pode ser apagados pelo uso de radiação ultra violeta permitindo sua reutilização. E o tipo de memoria ROM geralmente usado para armazenar a BIOS do computador.- EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory): este tipo de memória ROM também permite a regravação de dados, no entanto, ao contrário do que acontece com as memórias EPROM, os processos para apagar e gravar dados são feitos eletricamente, fazendo com que não seja necessário mover o dispositivo de seu lugar para um aparelho especial para que a regravação ocorra;- EAROM (Electrically-Alterable Programmable Read-Only Memory): as memórias EAROM podem ser vistas como um tipo de EEPROM. Sua principal característica é o fato de que os dados gravados podem ser alterados aos poucos, razão pela qual esse tipo é geralmente utilizado em aplicações que exigem apenas reescrita parcial de informações;

Programas em memória ROM:

• BIOS – gerencia entradas e saídas; transfere o Sistem Operacional; verifica o hardware.

• POST – testa a ligação; verifica a memória RAM;• SETUP – configura o equipamento

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Componentes do Computador• Placa mãe: do inglês mother-board é

a responsável pela interconexão de todas as peças que formam o computador. Interliga o processador a memória principal e todos os diversos dispositivos de entrada e saída de dados.

• Placas-mãe "onboard" - placas-mãe que possuem um ou mais dispositivos de expansão integrados.

• Placa-mãe "offboard" - com nenhum item integrado, ou no máximo, com placa de som ou rede onboard.

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Armazenamento em massaArmazenamento em massaMemória Secundária

Denominada também: memória auxiliar ou memória de massa. Objetivo: garantir um armazenamento mais permanente à toda a

estrutura de dados e programas do usuário - deve possuir maior capacidade que a memória principal.

Desvantagem: requerem movimentação mecânica, e, logo, levam um tempo significativamente maior para armazenar e obter dados do que a memória principal, na qual todas as atividades são realizadas eletronicamente.

Termos frequentemente usados para descrever dispositivos que podem ser acoplados ou desacoplados de uma máquina:

On-line: significa que o dispositivo ou informação está conectado e prontamente disponível para a máquina sem intervenção humana.

Off-line significa que uma intervenção humana é necessária antes que o dispositivo ou informação possa ser acessado pela máquina – talvez porque o dispositivo precise ser ligado manualmente ou porque a mídia que contém a informação precise ser inserida manualmente em algum mecanismo. 34

Armazenamento em massaArmazenamento em massa

1. Sistemas ópticos: dispositivos que podem ser conectados quando desejado. Ex: Disco compacto (CD), Discos Digitais Versáteis (DVD) e Discos Blu-ray.

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2. Sistemas magnéticos: dispositivo diretamente ligado ao sistema para acesso imediato. Ex.: disco magnético (HD hard disk, discos rígidos) e fita magnética.

Disco magnético

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* Antigamente chamado de winchester

• Disco magnético possui um fino disco giratório com revestimento magnético usado para armazenar dados. Cabeças de leitura/escrita são colocadas acima e/ou abaixo do disco, de forma que, à medida que o disco gira, cada cabeça percorre um círculo, chamado trilha. Ao reposicionar as cabeças de leitura/escrita, diferentes trilhas concêntricas podem ser acessadas. Em muitos casos, um sistema de armazenamento em disco consiste em diversos discos montados em um eixo em comum, um em cima do outro, com espaço suficiente para a cabeça deslizar entre os discos. Em tais casos, as cabeças de leitura/escrita se movem em uníssono. Cada vez que as cabeças de leitura/escrita são reposicionadas, um novo conjunto de trilhas – chamado de cilindro – torna-se acessível. Como uma trilha pode conter mais informações do que gostaríamos de manipular em um único momento, cada trilha é dividida em pequenos arcos chamados de setores, nos quais a informação é gravada como uma cadeia continua de bits.

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Armazenamento em massaArmazenamento em massa

3. Memória Flash: os bits são armazenados enviando sinais eletrônicos diretamente para o meio de armazenamento, no qual fazem com que os elétrons sejam capturados em pequenos compartimentos de dióxido de silício, alterando então, as características de pequenos circuitos eletrônicos. Como esses compartimentos são capazes de manter seus elétrons presos por muitos anos, essa tecnologia é adequeda para o armazenamento de dados off-line.

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4. Cartões de Memória SD (Secure Digital): São armazenados em uma pastilha de plástico apropriada do tamanho de um selo postal.Cartões SDHC (cartões SD de alta capacidade): fornecem até 32Gbs.Cartões SDXC (cartões SD de capacidade estendida): pode exceder um TB.

Memória Memória principalprincipal

Memória Memória secundáriasecundária

processador

cache

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Os dispositivos físicos do computador: Pentium IV 2,6Ghz, com 512 MB de memória RAM e

40GB de disco rígido• Pentium IV – é a marca do processador, feito por algum fabricante.

Neste caso a INTEL. Podemos encontrar outras marcas como AMD; ao invés de Pentium viria, por exemplo, SEMPROM.

• 2,6 Ghz – indica a “velocidade” do computador, ou seja, a quantidade de instruções que são executadas por segundo. Neste caso, a freqüência é medida em Ghz ou bilhões de ciclos por segundo; portanto, este computador tem a possibilidade de realizar 2,6 bilhões de ciclos de instrução por segundo

• 512 MB de RAM – indica a capacidade de armazenamento que pode ser gravado no dispositivo de memória. Nesse caso, indica a memória RAM, que é a memória volátil do computador. Quanto maior o valor dela, maior capacidade de processamento você terá.

• 40 GB de Disco Rígido O texto que estamos editando, caso o salvemos no computador, estaremos guardando-o no disco rígido.

Outras configurações de computador:• Intel Celeron 1100 Mhz Duo Core , com 6 GB de memória

RAM e 500 GB de disco rígido SAMSUNG, R$ 1.100,00• iMac Intel Core i5 3.2GHz 8GB 1TB 27" Apple, R$ 9.399,00

Placas adicionais

• Placas de som• Placas de rede• Placas de fax/modem• Placas de vídeo

– Aceleradoras 3D – especializadas na produção de vídeo 3D, tomam para si a responsabilidade de efetuar os cálculos necessários à exibição 3D. Liberam o processador.

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Arquiteturas CISC e RISCPara o processador compreender o que o computador quer executar é preciso passar a linguagem de programação para binários.

O programa precisa ser convertido em linguagem de máquina.

Cada máquina, cada modelo de processador fornece uma linguagem de máquina diferente.

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CISC - Complex Instruction Set ComputerArquitetura cujo processador é capaz de executar centenas de instruções complexas diferentes, sendo assim extremamente versátil.

Exemplos: 386, 486 da Intel. Muitas das instruções guardadas no próprio processador.

RISC - Reduced Instruction Set ComputerUma linha de arquitetura de computadores que favorece um conjunto

simples e pequeno de instruções. Exemplos: Macintosh da Apple. Considerado mais eficiente e flexível que as CISC. As instruções tendem a ser executadas em poucos (ou mesmo um

único) ciclos de relógio. Tamanho do código X Desempenho Geralmente, o desempenho de um RISC é melhor do que de um CISC; Código gerado por um RISC tende a ser mais longo e complexo.

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Tipos de Computadores:• Computadores de mão ou assistentes digitais: (palmtops,

handhelds ou PDAs).O que ele faz:Envia e recebe mensagens pela internet;Software preferidos;Toca música;Sincroniza com o PC;Agenda;Telefone celular;Tira fotos e grava vídeos;Navega na internet;Games.

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• Tablet PCs:Computador que imita o modo de utilização de uma prancheta.Leitura de livros em formato digital;Desenhos;

• Computadores portáteis ou notebooks:Portáteis;Alto processamento.

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• Computadores de mesa ou desktops: Preço acessível; Fácil manutenção;Facilidade na troca ou upgrade de peças;

• Estações de trabalho:Alto desempenho;Poder de processamento muito maior dos PCs comuns;Processamento de Imagens; Projetos de engenharia e arquitetura 3D;

• Servidores:São computadores que oferecem serviços a uma ou mais redes de

computadores;Possuem processadores de alta velocidade;Hospeda informações corporativas: banco de dados, páginas da internet, e-

mail, impressão, FTP, DNS, Proxy.

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• Super computadores:Empregam o uso de 4, 8, 16, 32, 64 ou maisprocessadores para a realização de um conjunto pequeno porém muito complexo de atividades.Possuem altíssima velocidade de processamento e grande capacidade de memória, empregado em pesquisas científicas e militares.

• Aglomerados ou clusters:Ligação de 2 ou mais computadores.Aglomerado de computadoresque são utilizados em conjuntopara a realização de uma mesmaatividade.

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Datacenter

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Datacenter• Sucessor dos CPD’s;• Centros de TI (Tecnologia da Informação);• O Data Center é um ambiente projetado para abrigar servidores e

outros componentes como sistemas de armazenamento de dados (storages) e ativos de rede (switches, roteadores). O objetivo principal de um Data Center é garantir a disponibilidade de equipamentos que rodam sistemas cruciais para o negócio de uma organização.

• Possui grande disponibilidade de capacidade, flexibilidade e segurança, sob o ponto de vista de hardware e software, no processamento e no armazenamento das informações;

• São caros, mas tornam os resultados mais econômicos do que quando não são utilizados;

• Consomem mais recursos das empresas;• Uma empresa obtém vantagem competitiva se usar de forma

inteligente os recursos de TI;

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Um Data Center deve conter:• Infraestrutura de Rede (conexões redundantes)• Segurança Física (piso elevado para a passagem de

cabos, acesso por cartões eletrônicos / biometria; monitoramento)

• Combate e Prevenção Contra Incêndios• Refrigeração• Energia (fonte de alimentação ininterrupta)

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O objetivo central é terceirizar a operação e a gestão dos processos informatizados da empresa na forma de outsourcing (aluguel de copiadoras, impressoras,

computadores etc), em que o provedor de serviços passa a se responsabilizar pelos processos operacionais da áreas de TI.

Virtualização• Hardware (máquina virtual-virtual machine VM): possibilidade de rodar

vários sistemas operacionais na mesma máquina que simulam os componentes físicos de um PC. Voltado para as seguintes situações: – Usuários: elimina incompatibilidade entre aplicativos e SO. Ex: PC com

Win Vista precisa rodar um aplicativo que só é compatível com o WinXP. Nesse PC cria-se a VM que rode o WinXP, depois instala o aplicativo nessa VM e executa normalmente (como se fosse um computador dentro de outro).

– Servidores: elimina a utilização de subservidores que utilizam apenas uma porcentagem dos recursos das máquinas em que estão hospedados; possibilita que os processos sejam distribuídos de forma equânime entre um número menor de computadores de forma que há um aproveitamento total de sua capacidade; reduz a quantidade de mão de obra técnica, o espaço para alocar as máquinas e o gasto com eletricidade necessários.

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Virtualização• Apresentação: acesso a um ambiente computacional sem a

necessidade de estar em contato físico com ele. Tal procedimento propicia a utilização de um SO completo de qualquer local do planeta, como se estivesse instalado no seu PC. Vários usuários podem se beneficiar do mesmo sistema simultaneamente sem interferir uns aos outros.

• Aplicativos: técnica que consiste em ter uma única cópia de determinado aplicativo, instalada em um servidor atual; usuários que desejarem ter acesso a tal aplicativo podem fazê-lo diretamente, sem a necessidade de que ele também esteja instalado na máquina física. Os aplicativos são compilados e baixados diretamente para o PC do usuário, através da geração de um aplicativo virtual.

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SOFTWAREO software é a parte lógica do sistema de

computação. Ele é o programa de computador que dá capacidade ao

processador para realizar as tarefas que desejamos.

Programa: é uma seqüência de instruções.

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SoftwareConceitos Básicos

• Em computação e nas empresas, são utilizados muitos termos, tais como “sistemas de gerência”, “sistemas computacionais”, “sistemas operacionais”, “sistemas de informação”, entre muitos outros.

• Para entender cada um deles e a diferença entre esses termos, é preciso primeiramente entender o conceito de sistema.

• Sistema– Uma das definições de sistema diz que é “um conjunto

estruturado de partes ou elementos que se mantêm em interação, isto é, em ação recíproca, na busca da consecução de um ou de vários objetivos.

– Assim, um sistema se caracteriza, sobretudo, pela influência que cada componente exerce sobre os demais e pela união de todos (globalismo ou totalidade), no sentido de gerar resultados que levam ao(s) objetivo(s) buscado(s).” (Velloso, 2003).

– De forma resumida, então, podemos dizer que um sistema é qualquer conjunto de elementos que interagem de forma a alcançar um objetivo único.

– Exemplos de sistemas são o corpo humano (conjunto de órgãos), universidades (conjunto de departamentos) e computadores (conjunto de componentes eletrônicos).

Software• Já vimos que a palavra software engloba a parte

lógica do computador. Ou, de forma mais simples, compreende os programas que fazem o computador funcionar. No entanto, podemos ter duas definições básicas para software:– 1) Um programa responsável por executar um conjunto de

tarefas– 2) Um conjunto de programas, manuais e documentos

responsáveis por executar uma ou mais tarefas.• A segunda definição mostra que, em alguns casos,

um único software pode ser composto por vários programas ou, ainda, ser composto por um conjunto de programas e manuais.

A evolução do softwarePrimeira era (anos 50 e 60 )• O fato de o sistema computacional processar as instruções de operação

seqüencialmente, em grupos chamados de lotes (batch, em inglês). • A existência de poucos programas, cada um construído especificamente

para um tipo de sistema de computação (hardware).Segunda era (anos 70 )• A possibilidade de várias pessoas utilizarem os programas ao mesmo

tempo.• O surgimento dos programas de bancos de dados permitindo o uso de

computadores para o armazenamento e tratamento adequado de grandes volumes de informações.

• A criação de softwares para serem vendidos como produtos com funcionamento idêntico, para uso por diversos clientes.

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Terceira era (fim dos anos 80 )• Surge o conceito de sistemas distribuídos, quando vários

computadores operam um mesmo sistema para diminuir o tempo de espera do processamento.

• O computador – e o software dentro dele – começam a ser utilizados como assistentes diários na realização das tarefas pessoais, além das corporativas. Com isso aparecem os softwares utilitários modernos, como o ambiente gráfico amigável e os pacotes de escritório.

• O software torna-se produto de venda em massa. O começo do uso do computador como dispositivo de entretenimento (jogos) reforça esse conceito.

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Quarta era (momento em que vivemos)• Os computadores pessoais passam a ter poder de

processamento e armazenamento superiores aos supercomputadores antigos.

• Surgem as tecnologias orientadas a objeto fazendo o software representar melhor a realidade humana no momento de programar o computador.

• Os softwares passam a ser utilizados nas tomadas de decisão.• Aparecem os softwares especialistas que permitem o uso do

conhecimento humano como base para as tomadas de decisão.

• As técnicas de inteligência artificial começam a apresentar aplicações práticas, adaptando-se a novas circunstâncias e se autocorrigindo para decisões futuras.

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Linguagem de Programação. É uma linguagem artificial, criada para dizer ao computador o que

deve ser feito. Possui vocabulário e conjunto de regras que o programador deve conhecer. Os programas criados, em muitos casos,

devem ser “traduzidos” antes que o computador seja capaz de executá-los.

• Primeira GeraçãoOs primeiros computadores não possuíam linguagem de

programação;A programação era através da linguagem de máquina com

números binários (0s e 1s);Essa programação era extremamente trabalhosa, difícil, variava

de computador para computador, programas não eram muito complexos.

Ex: Assembly61

• Segunda GeraçãoUtilização do computador para programar o próprio computador;Linguagem simbólica que associa um mnemônico a cada instrução

em linguagem de máquina do computador.Mnemônico: códigos operacionais que realizam tarefas semelhantes no processador.

Ex: Fortran, Cobol, Basic, Algol)

• Terceira Geração (C++, Smalltalk): Preocupam mais com os pensamentos do programador do que com os elementos que um processador tem ou não para realizar suas operações.

Eliminam a necessidade de entendimento de detalhes do funcionamento do computador;

São procedurais (baseadas em funções); Tradução do código fonte se dá através de compiladores ou

interpretadores.

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A = B + C

ADD R0R1R2

1010000100000110

COMPILADOR

MONTADOR

Linguagem de Alto Nível

Assembly

Linguagem de máquina

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• Quarta Geração (java, Delphi...)São linguagens não-procedurais. São linguagens que geram programas em outras

linguagens (Java, C++), linguagens de consulta (SQL).Buscam a capacidade de reutilização de componentes para facilitar o trabalho de

programação e deixá-lo mais rápido;Muitas linguagens de quarta geração são orientadas a objetos (Small Talk, C++, Java) e

a eventos;Programação Orientada à Objetos (OOP) é uma forma de análise de programas em

termos de objetos ("coisas") que compõem um sistema. • Quinta Geração (Prolog)

Linguagens lógicas. São as linguagens inteligentes usadas no desenvolvimento de programas de inteligência artificial. Combinam geração de código baseada em regras, gerenciamento de componentes, técnicas de programação visual, gerenciamento de reutilização e outros avanços. O usuário não orienta o computador como executar uma tarefa, mas sim sobre o que deseja que ele faça. Ex: Java Studio.

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O Software é dividido em dois grandes grupos (categorias) de programas: os básicos e os aplicativos.

• Básicos:Sistema Operacional: É o mecanismo que faz o computador funcionar; gerencia e orienta

o hardware do computador; coordena detalhes internos e gerencia a utilização do sistema. É responsável pelo tráfego de dados entre componentes do sistema.

É o sistema de software que controla a operação geral de um computador. Ele fornece os meios pelos quais um usuário pode armazenar e obter arquivos, a interface pela qual um usuário pode requisitar a execução de programas e o ambiente necessário para executar os programas solicicitados.

Ex: MS-DOS, Unix, MAC OS, Windows.

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66

Word

WINDOWS

imprimir

monitor

Excel

salvar

Softwares Aplicativos SO – Sistema Operacional

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Cada modelo de CPU usa um sistema operacional diverso. Classificam-se de acordo com suas características de

funcionamento em :

• Sistema monousuário / Sistema multiusuário

• Sistema monotarefa / Sistema multitarefa

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Sistema MonousuárioNão admite ser utilizado por mais de um usuáriosimultaneamente, gerenciando uma mesma CPU.Processamento centralizado.MS-DOS, Windows 3.1, Windows 95/98

Sistema MultiusuárioDisponibiliza a mesma CPU para mais de um usuário “ao mesmo

tempo”, através de terminais ligados ao computador.Programas e arquivos de dados em um único computador (host),

que gerencia também o uso comum de periféricos compartilhados.

Unix / LinuxVMSMS VS

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Sistema MonotarefaSó consegue executar uma atividade de cada vez.MS-DOS, Windows 3.1

Sistema MultitarefaGerencia a execução de mais de uma tarefa concomitante, seja

pela execução simultânea ou pelo compartilhamento do tempo entre as tarefas, dando a “impressão” de simultaneidade.

Windows 95/98/NT/2000/XPOS/2 (IBM)Unix/LinuxMac OS (Macintosh)

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Visão de um computador multi-tarefa gerenciado por um sistema operacional

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Dispositivosde entrada

Dispositivosde saída

MemóriaSecundária

(discos, fitas)

Sistema Operacional

Programa 1 Programa 2 Programa 3

Memória

Primária

(RAM)

Funções básicas do S.O.

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SISTEMA OPERACIONAL

Usuários

Hardware

Programas

Arquivos

servir executar

gerenciar organizar

Funções do S.O. Composto por um conjunto de programas e rotinas; Controla a execução de qualquer software utilizado em um computador; Inicialização do Computador; Gestão de Programas; Gestão da Memória; Configuração de Dispositivos; Acesso à Web; Segurança do Sistema; Controle da Rede; Monitoração do Desempenho; Interfaceamento com o Usuário; Gerencia os recursos do computador; Acesso a dispositivos de E/ S; Controle de acesso a arquivos e recursos do sistema; Detecção de erros de hardware; Um sistema operacional consiste, basicamente, de um núcleo (Kernel) e

alguns programas do sistema.* * Kernel - coração do sistema operacional, composto pelas funções centrais do SO

MS-DOS

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MAC OS

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LINUX

Linux

– Desenvolvido por Linus trovalds (Finlândia)– Baseado no sistema operacional UNIX– Primeira versão 5 de outubro de 1991– Código aberto e tecnologia grátis

Windows

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Windows - versões• Windows

– 1990 – Win 3.0• Funcionava sobre o MS-DOS• Sistema Multitarefa e Interface GUI

– 1993 – Lançado o Windows NT• Desenvolvido para usuários de redes de computadores

– 1995 – Windows 95• Definiu-se o padrão de interface gráfica que se utiliza hoje

– 1996 Windows Nt 4.0– 1998 – Windows 98

• Primeira versão a ler discos de DVD, Reconhecia dispositivos USB, Ficou famoso pelas telas azuis

– 2000 – Windows ME• Baseado no WIn95 e Win98 traz poucas inovações• Fracasso de vendas

– 2000 - Windows 2000• Sistema desenvolvido para redes baseado na tecnologia NT e oferecia maior

estabilidade

Windows-versões– 2001- Windows XP

• Visual Remodelado• Adicionado de ferramentas multimídia

– 2003- Server 2003• Para servidores de grande porte com segurança dos dados.

– 2006 - Windows Vista• Pesquisa integrada com a internet, mais segurança e o Internet Explorer 7.0• Totalmente Multimídia

– 2008 –Server 2008• Versões: Standard, Enterprise, Datacenter e server

– 2009 –Windows 7• Nova barra de tarefas, melhoria no reconhecimento de voz

– 2012 –versão final do Windows 8• Adaptada para dispositivos sensíveis ao toque.• Boot de inicialização mais rápido• Windows To Go onde é possível executar o Windows 8 inteiramente a partir de um pen

drive ou de um disco rígido externo

Sistemas Operacionais

– Solaris

Sistemas Operacionais

– OS/2

Tela do Windows 95

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b) Tradutores (interpretadores, montadores, compiladores de linguagem): permitem que as máquinas executem programas não escritos em linguagem de máquina.

c) Linguagem de Quarta Geração ou programas de altíssimo nível: linguagens orientadas para problemas, ambientes dedicados a tarefas específicas. São eles: Java, c, Pascal, Basic, etc.

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Compilador

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Programa especial que traduz automaticamente programas escritos em linguagens como o C para a linguagem máquina que o computador entende.

Programa fonte: programa escrito pelo programador em linguagem simbólica de alto nível.

• Aplicativos: Efetua tarefas que sirvam diretamente ao usuário. É um programa escrito em uma determinada linguagem , no qual se usam os softwares básicos para resolver uma aplicação específica como, por exemplo: sistemas comerciais (contabilidade, folha de pagamento, contas a receber, estoques, etc.) , programas gráficos, gerenciador de banco de dados, projetos CAD (Computer Aided Design), educacionais, jogos, planilhas eletrônicas, processadores de texto.

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Tipos de Software Aplicativo• Software Comercial

– Uma das maiores áreas de aplicação de software– Facilitam operações comerciais e tomadas de

decisões administrativas– Exemplos: folha de pagamentos, contas a pagar e a

receber, controle de estoque, etc…• Software de Tempo Real

– Funções de monitoramento, análise e controle de eventos

– A resposta do sistema deve obedecer a severas restrições de tempo (p. ex., entre 1 milissegundo e 1 minuto)

– Exemplos: controle de tráfego aéreo, relógio digital

• Software Científico e de Engenharia– Caracteriza-se pelo processamento de dados numéricos– Exemplos: astronomia, vulcanologia, análise da fadiga de

materiais, biologia molecular, etc…– Outros exemplos: auxílio de desenvolvimento de projetos,

como os programas CAD (Computer-Aided Design)• Software Embutido

– Controle de produtos e sistemas para os mercados industriais e de consumo

– Exemplos: controle do teclado de fornos de microondas, funções digitais de automóveis (como controle de combustível, mostradores no painel e sistemas de freio), etc…

• Software de Computador Pessoal– Esta categoria envolve diversos tipos de software utilizados

para diferentes fins. – Exemplos: processadores de textos, planilhas eletrônicas,

jogos, gerenciamento de dados, etc…

• Software de Inteligência Artificial– Sistemas que utilizam abordagens e metodologias da

inteligência artificial– Principais aplicações: problemas difíceis de serem modelados

computacionalmente por modelos tradicionais– Principais técnicas: sistemas baseados em conhecimento,

sistemas especialistas, redes neurais, algoritmos genéticos, etc…

– Exemplos: jogos, prova de teoremas, entendimento de língua natural (tradução automática, sumarização automática), robótica, aprendizado de máquina, etc…

• Software Baseado na Web– Sistemas feitos para serem utilizados na internet por meio de

um browser– Tecnologias: HTML, ASP, CGI, PHP, Java, XML, etc…– Exemplos: Páginas pessoais (?), portais, consulta a bases de

dados, etc…

Aquisições de software:• Software customizado Escrito por programadores contratados pela organização. Feito sob medida, especificamente para as necessidades de uma organização. A organização contrata programadores de computador para projetar,

escrever, testar e implementar software. Pode ser extremamente complexo e demandar anos para ser escrito.

• Software empacotado (comercial) Comprado em uma loja, por meio de catálogo, ou por um site Web. Vendido

em lojas, catálogos ou sites Web ou às vezes, é baixado da Internet. O pacote contém um ou mais CDs ou DVDs, que contêm o

software.Tipicamente, contém a documentação do software.

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Engenharia de Software• Um processo de desenvolvimento de software é um conjunto de

atividades, parcialmente ordenadas, com a finalidade de obter um produto de software. Os principais mecanismos para se obter software de qualidade e cumprir corretamente os contratos de desenvolvimento são:

Análise econômica: visa estabelecer se o projeto de software gerará lucro e se a receita gerada será o suficiente para cobrir os custos. Este processo acompanha todas as demais etapas de desenvolvimento do software.

Análise de requisitos de software: a extração dos requisitos de um desejado produto de software é a primeira tarefa na sua criação. Embora o cliente, provavelmente, acredite saber o que o software deva fazer, essa tarefa requer habilidade e experiência em Eng. de Software para reconhecer a falta de visão total, as ambiguidades ou as contradições nos requisitos.

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Engenharia de Software Especificação: é a tarefa de descrever precisamente o

software que será escrito para obter aplicações bem-compreendidas.

Arquitetura de software: é uma representação abstrata do software. A arquitetura é concernente à garantia de que o sistema de software irá ao encontro de requisitos do produto, como também assegurar que futuros requisitos possam ser atendidos.

Implementação (ou codificação): é a transformação de um projeto para o código.

Teste: testes de parte do software. Documentação: a documentação do projeto interno serve

para propósitos de futuras manutenções. As documentações mais importantes são as da interfaces externas.

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Engenharia de Software Suporte e treinamento de software: é muito importante o

treinamento para que os usuários utilizem o software. Alguns usuários resistem à mudanças e evitam em aventurar-se em áreas pouco familiares. Este usuários irão ter muitas questões e problemas de software que os conduzirão para a próxima fase.

Manutenção: a manutenção e a melhoria de software lidam com a descoberta de novos problemas e requisitos. Não somente pode ser necessário adicionar códigos que combinem com o projeto original, mas determinar como o software trabalhará em algum ponto depois da manutenção estar completa. A maioria das manutenções é para novas funcionalidades.

Padrões: visam à certificação de empresas possuidoras de um processo de desenvolvimento, o que garantiria certo grau de confiança aos seus contratantes. Ex: CMMI, SPICE, ISSO 12207

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Engenharia de Software Processos iterativos: prescreve a construção de uma porção

pequena do projeto de software para descobrir desde o início os problemas ou suposições e falhas que possam levar a eventual desastre. Fornece um potencial para atingir os objetivos de projeto de um cliente que não sabe exatamente o que quer, ou quando não se conhecem bem todos os aspectos da solução.

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Banco de Dados

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AutoCAD

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Programas Utilitários: Executam tarefas secundárias.

• Gerenciador de arquivos • Antivírus

• Compactador

• Desfragmentador

• Backup

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Licença ou direito de uso.

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Proprietário

Shareware Freeware

Adware Livre

Domínio Público

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Vivendo e aprendendo

Se mexer, pertence a biologia.Se feder, pertence à Química.Se não funcionar, pertence à Física.Se ninguém entende é Matemática.Se não faz sentido é Economia ou Psicologia.Se não mexe, não fede, não funciona, ninguém entende e não faz sentido, é Informática...

Curiosidade

Para quem ainda tem dificuldade de saber a diferença entre Software e Hardware:- Software é a parte que você xinga- Hardware é a parte que você chuta