Gustavo Cavalcante Hardware e Software (Teoria) Professor ...
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Aula 00
Curso: Informática – Teoria e Questões
comentadas p/ TRF
Professor: Gustavo Cavalcante Hardware e Software
(Teoria)
Professor: Ramon Souza
Informática | TI
Prof. Ramon Souza
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ASSUNTOS PÁGINA
1. CONCEITOS BÁSICOS ................................................................... 4
1.1 Conceitos fundamentais sobre processamento de dados ........................ 4
1.2 Organização, arquitetura e componentes funcionais (hardware e software)
de computadores. ................................................................................ 5
2. REPRESENTAÇÃO E ARMAZENAMENTO DA INFORMAÇÃO .................... 7
3. COMPONENTES DO COMPUTADOR (HARDWARE) ............................. 10
3.1 Placa mãe ................................................................................... 13
3.2 Unidade Central de Processamento .................................................. 18
3.3 Memória e dispositivos de armazenamento ....................................... 30
3.4 Dispositivos de Entrada e Saída (E/S) ou periféricos ........................... 50
3.5 Barramentos ................................................................................ 59
3.6 Entendendo as configurações de um computador ............................... 69
4. SOFTWARE ............................................................................... 71
5. REFERÊNCIAS ........................................................................... 76
Hardware e Software
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Para facilitar sua referência, abaixo listamos as esquematizações desta aula:
Esquema 1 – Processamento de Dados. ............................................................................. 4 Esquema 2 – Organização x Arquitetura de computadores. .................................................. 5 Esquema 3 – Componentes funcionais dos computadores. ................................................... 6 Esquema 4 – Representação de caracteres por valores de tensão. ........................................ 7 Esquema 5 – Representação de um bit. ............................................................................. 7 Esquema 6 – Unidades de armazenamento e transferência. ................................................. 8 Esquema 7 - Componentes básicos de um computador. ...................................................... 10 Esquema 8 – Barramento (BUS). ..................................................................................... 11 Esquema 9 – Anatomia de uma placa mãe. ....................................................................... 13 Esquema 10 – Componentes da placa mãe. ....................................................................... 16 Esquema 11 – Ciclo de instrução básico. ........................................................................... 18 Esquema 12 - Principais componentes do processador. ....................................................... 19 Esquema 13 – RISC x CISC. ............................................................................................ 20 Esquema 14 – Processadores 32 e 64 bits. ........................................................................ 21 Esquema 15 – Processadores multinúcleo. ........................................................................ 23 Esquema 16 - Outras características dos processadores. ..................................................... 26 Esquema 17 – Memória. ................................................................................................. 30 Esquema 18 – Hierarquia de memória. ............................................................................. 30 Esquema 19 – Características das memórias. .................................................................... 32 Esquema 20 – Registradores. .......................................................................................... 34 Esquema 21 – Memória cache. ........................................................................................ 35 Esquema 22 – Níveis de Cache. ....................................................................................... 36 Esquema 23 – Busca de dado ou instrução em sistema com cache. ...................................... 37 Esquema 24 – Memória Principal (RAM). ........................................................................... 38 Esquema 25 – SRAM x DRAM. ......................................................................................... 39 Esquema 26 – Classificações da DDR Comercial. ................................................................ 40 Esquema 27 – Memórias DDR. ......................................................................................... 41 Esquema 28 – Memórias ROM. ........................................................................................ 42 Esquema 29 – Tipos de ROMs. ......................................................................................... 42 Esquema 30 – Memória secundária x memória terciária. ..................................................... 43 Esquema 31 – Memória Secundária (e terciária). ............................................................... 44 Esquema 32 – HDD x SSD. ............................................................................................. 46 Esquema 33 – Discos óticos. ........................................................................................... 48 Esquema 34 – Dispositivos de Entrada e Saída (E/S, I/O ou periféricos). .............................. 50 Esquema 35 – Dispositivos em bloco ou em caractere. ....................................................... 52 Esquema 36 – Tipos de Impressoras. ............................................................................... 56 Esquema 37 – Projeção multimídia. .................................................................................. 58 Esquema 38 – Barramentos de entrada e saída. ................................................................ 64 Esquema 39 – Padrões USB. ........................................................................................... 66 Esquema 40 – Conectores USB. ....................................................................................... 67 Esquema 41 - Entendendo as configurações do computador. ............................................... 69 Esquema 42 - Tipos de softwares quanto as finalidades. ..................................................... 71 Esquema 43 – Licenças de software. ................................................................................ 73 Esquema 44 – Drivers. ................................................................................................... 75
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1. CONCEITOS BÁSICOS
Nesta aula, nós vamos aprender um pouco sobre os computadores e seus
componentes. Antes disso, no entanto, é importante conhecer alguns conceitos
básicos que são úteis para o entendimento da matéria.
1.1 Conceitos fundamentais sobre processamento de dados
Um computador é uma máquina (conjunto de
partes eletrônicas e eletromecânicas) capaz de
sistematicamente coletar, manipular e fornecer os
resultados da manipulação de informações para
um ou mais objetivos. Por ser uma máquina composta
de vários circuitos e componentes eletrônicos, também
foi chamado durante algum tempo de equipamento de
processamento eletrônico de dados.
O processamento de dados consiste em uma série de atividades
ordenadamente realizadas, com o objetivo de produzir um arranjo
determinado de informações a partir de outras obtidas inicialmente.
O processamento eletrônico de dados (executado por computadores)
é demonstrado no esquema seguinte:
Esquema 1 – Processamento de Dados.
Atualmente, com a imensa quantidade de informações que precisam ser
conhecidas e atualizadas rapidamente pelas empresas, a utilidade dos
computadores deixou de ser apenas importante para se tornar essencial, quase
imprescindível em praticamente todo tipo de atividade.
É fácil perceber a importância dos computadores não é? Inclusive para
você ter acesso a este material para trilhar o caminho rumo a sua aprovação
você precisou (e precisa) de um!!! Além do mais, os smartphones, televisores
inteligentes, videogames são também computadores.
Dados
(entrada)Processamento
Informação (saída)
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1.2 Organização, arquitetura e componentes funcionais (hardware e
software) de computadores.
Organização e arquitetura de computadores
Quando se estuda ou analisa um computador, podemos tratar o assunto
sob dois pontos de vista diferentes: da organização ou da arquitetura.
A organização (implementação) de um computador é a parte que
trata dos aspectos relativos aos componentes físicos específicos, como a
tecnologia utilizada na construção da memória, a frequência do relógio, os sinais
de controle para iniciar as microoperações nas diversas unidades da máquina.
Esta parte interessa mais aos especialistas que construíram o computador.
A arquitetura do mesmo computador trata de aspectos que têm
impacto direto na elaboração de um programa de computador como o
conjunto de instruções de um processador, o tamanho de uma palavra, os
modos de endereçamento das instruções, o tipo e o tamanho dos dados
manipulados pelo processador. Esta parte é de maior interesse dos
programadores.
Esquema 2 – Organização x Arquitetura de computadores.
Componentes funcionais (hardware e software) de computadores.
Sendo uma máquina, o computador é constituído por diversos
componentes físicos, desde os menores, na escala dos nanômetros, como os
transistores, resistores e capacitores, a outras maiores, como os monitores de
vídeo, o teclado, o mouse, a fiação elétrica. Os componentes físicos formam
a parte do computador conhecida como hardware.
No entanto, apenas o hardware não é capaz de sozinho realizar uma
atividade específica útil para o processamento eletrônico de dados. Ele requer
uma instrução ou comando para realizar uma atividade qualquer. Essas
instruções, que podem ser ordenadas de formas diferentes, são chamadas
software (muitas vezes chamados de programas de computador). É o software
que mostra a versatilidade e a “inteligência” do computador. Os componentes
lógicos de um computador formam o software.
Organização
•Aspectos relativos aos componentes físicos específicos.
•Interesse dos especialistas que construíram o computador.
Arquitetura
•Aspectos que têm impacto direto na elaboração de um programa.
•Interesse dos programadores.
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Outro termo associado ao universo dos computadores é peopleware.
Este termo refere-se a parte humana que se utiliza das diversas
funcionalidades dos sistemas computacionais, seja este usuário um
Analista de sistema ou, até mesmo, um simples cliente que faz uma consulta
em um caixa eletrônico da Rede Bancária.
Vamos esquematizar estes termos:
Esquema 3 – Componentes funcionais dos computadores.
Computador
Hardware Software
Parte física.
São todos componentes físicos
do computador, em conjunto ou
em parte.
Exemplos: gabinete, teclado,
monitor, CPU, placa de vídeo,
placa mãe, etc.
Parte lógica.
São mais conhecidos como
programas de computadores. São
um conjunto de instruções a
serem seguidas/executadas
pelo hardware ou por outro
software.
Exemplos: sistemas operacionais,
jogos, Internet Explorer, etc.
Peopleware
Parte humana.
Pessoas que se utilizam das diversas
funcionalidades dos sistemas computacionais.
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2. REPRESENTAÇÃO E ARMAZENAMENTO DA INFORMAÇÃO
Um computador precisa ter um processo qualquer para representar
não só os dados que irá manipular (processar), mas também as instruções
ou ordens dadas aos seus componentes.
Tratando-se de uma máquina, que é constituída por sinais elétricos, seja
de tensão ou de corrente e cuja habilidade é a manipulação de valores
numéricos, os criadores dos computadores escolheram algarismos ou dígitos
para representar e manipular os dados. Esses dígitos são internamente
representados por valores de tensão, um para cada símbolo diferente.
Esquema 4 – Representação de caracteres por valores de tensão.
Como seria muito difícil para os engenheiros criarem um nível de tensão
para cada um dos caracteres da linguagem humana, além de inconvenientes de
custo e confiabilidade, optou-se por uma menor quantidade de dígitos.
Atualmente só temos máquinas usando o sistema binário, com dois dígitos
apenas (0 e 1).
Dizemos então, que a menor unidade de informação armazenável
em um computador é o algarismo binário ou dígito binário, conhecido
como bit (BInary digiT). O bit pode ter, então, somente dois valores: 0 e 1.
Esquema 5 – Representação de um bit.
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Um bit isolado pouco pode representar. Por essa razão, as
informações manipuladas por um computador são codificadas em grupos
ordenados de bits, de modo a terem um significado útil.
O menor grupo ordenado de bits que pode representar uma informação
em computadores é o caractere da linguagem dos humanos. Qualquer
caractere a ser armazenado e m um sistema de computação é convertido
em um conjunto de bits previamente definido por um sistema de
caracteres (como ASCII).
O grupo de bits mais conhecido e utilizado é o byte. Um byte é um grupo
ordenados de 8 bits, tratados de forma individual, como unidade de
armazenamento e transferência.
Como os principais sistemas de representação utilizam grupos de 8 bits
por caractere, os conceitos de byte e caractere tornam-se semelhantes. Porém,
o caractere é uma unidade de representação e o byte é unidade de
armazenamento e transferência.
As cada vez maiores capacidades de armazenamento dos computadores
requerem a utilização de unidades abreviadas para informar o total de bits
(como KB, MB, TB).
A tabela a seguir demonstra um resumo das unidades:
Unidade Valor Valor em potência de 2
Bit (b) 0 ou 1 -
1 byte (B) 8 bits -
1 kilobyte (KB ou Kbytes) 1024 bytes 210 bytes
1 megabyte (MB ou Mbytes) 1024 kilobytes 220 bytes
1 gigabyte (GB ou Gbytes) 1024 megabytes 230 bytes
1 terabyte (TB ou Tbytes) 1024 gigabytes 240 bytes
1 petabyte (PB ou Pbytes) 1024 terabytes 250 bytes
1 exabyte (EB ou Ebytes) 1024 petabytes 260 bytes
1 zettabyte (ZB ou Zbytes) 1024 exabytes 270 bytes
1 yottabyte (YB ou Ybytes) 1024 zettabytes 280 bytes Esquema 6 – Unidades de armazenamento e transferência.
É importante ressaltar que as questões, por vezes, arredondam estes
valores, afirmando que um megabyte tem 1 milhão de bytes ou que um gigabyte
tem 1 bilhão de bytes. Assim para resolver as questões mais rapidamente
sempre tente fazer um arredondamento. Calcule facilmente da seguinte forma:
▪ Para converter para unidades maiores, ande 3 casas decimais para
trás para cada unidade. Ex.: 1.000 megabytes para gigabytes =
1000 gigabyte.
▪ Para converter para unidades menores, acrescente 3 casas
decimais para cada unidade. Ex.: 5.000 megabytes para bytes =
5.000.000 kilobytes = 5.000.000.000 bytes.
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1- (FCC - 2018 - TRT - 14ª Região (RO e AC) - Analista
Judiciário - Estatística) No Explorador de Arquivos do Windows 10, um
profissional observou a existência de um pen drive conectado ao computador,
onde, dos 64 GB de capacidade total, há apenas 3,2 GB livres. Nessas
condições, será possível armazenar nesse pen drive
a) um arquivo de vídeo de 4294967296 bytes.
b) um arquivo compactado de 3686 MB.
c) vários arquivos de texto que totalizam 3704409292 bytes.
d) vários arquivos de imagem que totalizam 0,0038 TB.
e) um arquivo de vídeo de 3290443 KB.
Resolução:
Questão requer a transformação das unidades de armazenamento. Vamos
transformar todas capacidades para uma mesma unidade. Por ser a menor
unidade e necessitar apenas de multiplicações vamos usar bytes. Além do mais,
duas alternativas estão nessa unidade.
Espaço livre no pendrive:
3,2 GB = 3,2 x 1024 (MB) x 1024 (KB) x 1024 (byte) = 3.435.973.836 bytes.
Vejamos agora os itens:
a) Incorreto: um arquivo de vídeo de 4.294.967.296 bytes
(maior que 3.435.973.836 bytes).
b) Incorreto: um arquivo compactado de 3686 MB.
3686 MB = 3068 x 1024 (KB) x 1024 (byte) = 3.774.464.000 bytes
(maior que 3.435.973.836 bytes).
c) Incorreto: vários arquivos de texto que totalizam 3704409292 bytes.
(maior que 3.435.973.836 bytes).
d) Incorreto: vários arquivos de imagem que totalizam 0,0038 TB.
0,0038 TB = 0,0038 x 1024 (GB) x 1024 (MB) x 1024 (KB) x 1024 (byte) =
4.178.144.185 bytes.
(maior que 3.435.973.836 bytes).
e) Correto: um arquivo de vídeo de 3290443 KB.
3290443 KB = 3290443 x 1024 (byte) = 3.369.413.632 bytes.
(menor que 3.435.973.836 bytes).
Gabarito: Letra E.
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3. COMPONENTES DO COMPUTADOR (HARDWARE)
Um sistema de computação é um conjunto de componentes que são
integrados para funcionar como se fossem um único elemento e que têm por
objetivo realizar manipulações com dados, isto é, realizar algum tipo de
operações com os dados de modo a obter uma informação útil.
John von Neumann idealizou a arquitetura básica dos computadores, que
embora seja da década de 40, é, ainda, a base para os computadores modernos.
O esquema a seguir representa esta arquitetura.
Esquema 7 - Componentes básicos de um computador.
De modo geral, segundo a arquitetura de Von Neumann, temos:
▪ Dispositivos de entrada responsáveis pelo fornecimento de dados
ao sistema computacional e dispositivos de saída responsáveis por
apresentar o resultado do processamento. Esses dispositivos, em
conjunto, são chamados de dispositivos de entrada/saída ou
dispositivos I/O.
▪ O Processador ou Unidade Central de Processamento (UCP ou
CPU) formado por milhões de minúsculos circuitos e componentes
eletrônicos capaz de ler e interpretar as instruções de máquina e
realizar as operações. A CPU é formada por:
o Uma Unidade Lógica e Aritmética (ULA), responsável por
realizar os cálculos matemáticos.
o Uma Unidade de Controle (UC), responsável por coordenar a
comunicação do processador com os demais componentes do
sistema de computação.
o Um conjunto de registradores que funcionam como pequenas
unidades de memória, permitindo à CPU realizar seus cálculos
internamente.
▪ Unidades de memória para o armazenamento dos dados e
instruções.
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Em um sistema computacional, temos ainda a figura do barramento. O
barramento é o mecanismo de interconexão entre os componentes do
sistema de computação. Ele consiste no conjunto de fios que conduzem os
sinais elétricos entres os diversos componentes do computador.
Esquema 8 – Barramento (BUS).
2- (CESPE - 2015 - TRE-RS - Conhecimentos Básicos
para os Cargos 1 a 5) Com relação aos componentes básicos de um
computador, assinale a opção correta.
a) A memória do computador é composta por um conjunto de registradores,
sendo o tamanho de cada um calculado em bits.
b) Para melhorar o desempenho do processador, cada registrador é
responsável por armazenar vários endereços, compostos de radicais, que, na
prática, são as três primeiras letras de uma palavra, associadas a um número
único gerado pelo sistema.
c) A UCP é a parte mais importante de um computador, a qual é formada por
três outras unidades principais: a unidade lógica (UL), a unidade aritmética
(UA) e a unidade de controle (UC).
d) Conceitualmente, um processador é diferente de uma unidade central de
processamento (UCP). Enquanto o primeiro é responsável por executar
operações de adição e subtração, o segundo é responsável por transferir o
resultado dessas operações para a memória principal.
e) Os barramentos servem para interligar os componentes da memória
secundária, área responsável por armazenar e processar os dados no
computador.
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Resolução:
Vamos analisar e aprender com as alternativas:
a) Correto: A memória do computador é na verdade um subsistema formado
por vários tipos de memória. Em uma hierarquia de cinco níveis temos os
registradores, a memória cache, a memória RAM, as memórias secundárias e
as memórias terciárias.
b) Incorreto: Cada registrador pode armazenar somente um endereço.
c) Incorreto: A UCP é formada por Unidade Lógica e Aritmética (ULA), Unidade
de Controle (UC) e registradores.
d) Incorreto: os termos processador e unidade central de processamento são
usados como sinônimos.
e) Incorreto: os barramentos interligam os diversos componentes do
computador, no entanto a memória secundária não é responsável por processar
as informações.
Gabarito: Letra A.
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3.1 Placa mãe
Os componentes e barramentos
computacionais ficam interligados fisicamente na
chamada placa mãe. Sendo assim, dizemos que
a placa mãe é a principal placa do computador e
tem a função de conectar e interligar todos os
componentes do computador, ou seja,
processador com memória RAM, disco rígido,
placa gráfica, entre outros. Além de permitir o
tráfego de informação, a placa mãe também
alimenta alguns periféricos com a energia
elétrica que recebe da fonte de alimentação.
Os componentes computacionais são interligados na placa mãe através
dos soquetes, slots e conectores. É importante ressaltar que as placas
podem variar conforme o fabricante, mas podemos destacar alguns
componentes básicos destas placas apresentados no esquema a seguir e
descritos na sequência.
Esquema 9 – Anatomia de uma placa mãe.
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▪ Soquete do processador: espaço com contatos elétricos onde o
processador será encaixado. Função de realizar a transmissão de
dados entre a CPU e os demais componentes da placa, além de
transmitir energia para o chip do processador. Esse componente tem
diversas trilhas que conectam a CPU aos módulos de memória, ao
chipset e aos demais dispositivos.
▪ Slot de memória: espaços para instalar os módulos de
memória. As atuais placas podem trazer dois, quatro, seis ou até oito
slots para instalação dos dispositivos. O tamanho do slot e a
quantidade de pinos definem qual tipo (DDR2 ou DDR3) de peça pode
ser instalado. A capacidade máxima suportada depende somente da
placa mãe e do processador. A velocidade é limitada ao tipo de
memória. Esses slots são ligados a trilhas que conectam os módulos
à unidade central de processamento ou, em alguns casos, ao chipset.
▪ Slots PCI-Express: encaixe para placas de extensão. É possível
instalar placas de rede, de som, modem e outras controladoras. A
quantidade de espaços varia conforme a placa mãe.
▪ Conectores de energia: há diversos tipos de espaços para transmitir
energia aos tantos componentes que se conectam à placa mãe. Os
dois principais são os conectores de energia ATX, os quais servem
para alimentar a placa mãe. Geralmente, as placas mãe trazem
múltiplos espaços para você ligar soluções de refrigeração
adicionais. Cada cooler necessita de energia própria. As placas mãe
não oferecem energia suficiente para alimentar placas de vídeo, assim
estas devem receber tensão e corrente diretamente da fonte.
▪ Conectores de expansão: servem para expandir a quantidade e
a posição das portas de áudio e USB. Apesar de ampliar as
conexões, esses conectores costumam ser usados para colocar atalhos
na parte frontal do gabinete.
▪ Conectores do painel frontal e TPM: servem para você conectar
os cabos que interligaram os botões e LEDs do gabinete à placa
mãe. O encaixe para o TPM (Trusted Platform Module, em
português Módulo de Plataforma Confiável) é raro na maioria das
placas. Nele, você deve encaixar um pequeno módulo (o TPM) para
garantir a segurança do computador.
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▪ Painel traseiro: quase todos os periféricos de um computador são
conectados ao painel traseiro da placa mãe. As principais conexões
são:
o Portas de comunicação: PS2, USB 2.0 e USB 3.0;
o Vídeo: D-Sub (VGA), DVI-D e HDMI;
o Áudio: óptica, S/PDIF-Out e pinos P2 (Line-in, Line-out);
o Rede: LAN.
▪ CMOS e bateria: a CMOS — Complementary Metal-Oxide-
Semiconductor, em português Semicondutor Metal-Óxido
Complementar — é a parte física na qual as instruções
fundamentais (para funcionamento básico dos itens de hardware)
do computador são armazenadas. A CMOS precisa de energia a
todo tempo, por isso uma bateria é usada para alimentá-la quando
o PC está desligado. A CMOS é utilizada para armazenar as
configurações da BIOS.
o BIOS: é um sistema que, em um microcomputador, executa
as funções necessárias para a inicialização do hardware
do sistema quando o equipamento é ligado, controla rotinas
de entrada e saída e permite ao usuário a modificação de
detalhes da configuração do hardware.
o CMOS é o hardware, BIOS é o software.
▪ Chipset: controla os barramentos, acesso à memória, dentre
outros. O Chipset é também uma espécie de delimitador de
capacidade nas placas mãe. É ele quem vai definir qual a
quantidade e tipo de memória suportada, quantos e quais tipos de
HDs serão suportados (por exemplo, HDs SATA), qual a velocidade
máxima que o processador que será ligado à placa mãe poderá ter,
dentre outros.
Hoje em dia, ele é divido em dois:
o Ponte Norte (North Bridge): controla a memória,
barramento de vídeo (slot AGP ou slot PCI-Express) e fornece
comunicação com a Ponte Sul.
o Ponte Sul (South Bridge): controla componentes,
periféricos, tais como HDs, portas USB, barramentos PCI,
dispositivos de som e rede.
Quando o componente ou dispositivo já vem integrado a placa mãe
dizemos que ele é onboard. Quando ele vem separado da placa mãe, falamos
em offboard. Assim, temos, por exemplo, placa de vídeo onboard ou offboard.
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Vamos esquematizar os principais componentes de uma placa mãe.
Esquema 10 – Componentes da placa mãe.
Placa mãe
Conectar e interligar todos os
componentes do computador.
Alimentar alguns periféricos com a
energia elétrica que recebe da fonte de
alimentação.
Principais componentes (soquetes, slots e conectores)
Soquete do processador
Funções
Realizar a transmissão de dados entre a
CPU e os demais componentes
Slots de memória
Instalar módulos de memória
Slots PCI-Express
Instalar placas de expansão
Conectores de energia
ATX: alimenta
a própria placa
mãe
Demais:
alimenta outros
componentes
Conectores de expansão
Expandir a quantidade e a posição das
portas de áudio e USB.
Conectores do painel frontal
Conectar os cabos
que interligaram os
botões e LEDs do
gabinete.
TPM:
dispositivo
de
segurança.
Conectores do painel traseiro
Portas de comunicação: PS2, USB 2.0 e
USB 3.0;
Vídeo: D-Sub (VGA), DVI-D e
HDMI
Áudio: óptica,
S/PDIF-Out e pinos P2 (Line-in,
Line-out);
Rede: LAN.
CMOS
Parte física na qual as instruções fundamentais do computador são armazenadas.
Precisa de energia a todo
tempo.
Chipset
Controla os barramentos.
Ponte norte: memória, barramento de vídeo e comunicação com Ponte Sul.
Ponte sul: componentes e periféricos.
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3- (FCC - 2015 - TRE-AP - Técnico Judiciário -
Operação de Computadores) Quando se liga um computador do tipo PC ele
busca na memória ROM um firmware que contém instruções para a
inicialização do computador. Esse firmware é conhecido como
a) Assembly.
b) Setup.
c) Bootstrap.
d) BIOS.
e) BOOT.
Resolução:
BIOS é um sistema que, em um microcomputador, executa as funções
necessárias para a inicialização do hardware do sistema quando o
equipamento é ligado, controla rotinas de entrada e saída e permite ao
usuário a modificação de detalhes da configuração do hardware.
Gabarito: Letra D.
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3.2 Unidade Central de Processamento
A Unidade Central de Processamento
(CPU) ou processador é responsável pela atividade-
fim do sistema, isto é, computar, calcular,
processar. O processador comanda não somente
as ações efetuadas internamente, como também,
em decorrência da interpretação de uma determinada
instrução, ele emite os sinais de controle para os
demais componentes do computador agirem e
realizarem alguma tarefa.
Um processador tem, por propósito, realizar operações com dados
normalmente numéricos. O processador não somente realiza o
processamento (executa a operação com os dados) como também controla
todo o funcionamento do sistema, ou seja, busca a descrição da operação a
ser realizada, interpreta que tipo de operação deverá ser realizado, localiza e
busca os dados que serão processados.
A função do processador (CPU) pode ser esquematizada pelo chamado
ciclo de instrução básico ou ciclo de CPU demonstrado a seguir:
Esquema 11 – Ciclo de instrução básico.
O ciclo de instrução se repete indefinidamente até que o sistema seja
desligado ou reiniciado ou ocorra algum tipo de erro ou, ainda, que seja
encontrada uma instrução de parada. Dito de outra forma, o processador é
projetado e criado para executar sucessivas operações, na ordem e na
sequência definidas pela organização do programa.
Início
Término
Buscar a instrução na memória
Interpretar a operação a ser realizada
Buscar operandos (se houver)
Executar a operação
Escrever resultado
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Funções e componentes do processador
As atividades realizadas por um processador podem ser divididas em duas
grandes categorias: a função processamento e a função controle.
A função processamento se encarrega de realizar as atividades
relacionadas com a efetiva execução de uma operação. Esta função é
realizada pela Unidade Lógico Aritmética (ULA) e com o auxílio de alguns
registradores.
A função controle é exercida pelos componentes do processador que se
encarregam das atividades de busca, interpretação e controle da
execução das instruções, bem como do controle da ação dos demais
componentes do sistema de computação (memória, entrada/saída). Esta função
é exercida pela Unidade de Controle (UC) e apoiada por um conjunto de
registradores e pelo relógio (clock).
Vamos esquematizar as funções realizadas pelos principais componentes
de um processador: a ULA, a UC e os registradores.
Esquema 12 - Principais componentes do processador.
Clock
O clock ou relógio da CPU age como se marcasse períodos de
tempo, gerando pulsos, cuja duração é denominada ciclo. O ciclo do clock
serve justamente para sincronizar as atividades do computador. Em cada pulso
os dispositivos executam suas tarefas, param e vão para o próximo ciclo do
clock.
O clock, muitas vezes referido como frequência do processador,
define a velocidade com o que processamento ocorre, funcionando como
um verdadeiro indicador de desempenho dos processadores, embora não seja
o único. Essa velocidade é medida em ciclos/segundo ou Hertz. Assim, um
processador com frequência de 3 GHz é, teoricamente (se os demais fatores
forem iguais), mais rápido que um de 2 GHz.
ULA
•Função processamento.
•Executa as operações lógicas (E, OU, complemento) e aritméticas (soma, subtração, multiplicação, divisão) com os dados.
UC
•Função controle.
•Atividades de busca, interpretação e controle da execução das instruções.
Registradores
•Função processamento e controle.
•Armazenam temporariamente informações, sendo extremamente rápidos.
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Arquitetura dos processadores
O conjunto de instruções de um processador define as operações
primitivas que essa máquina irá executar, bem como a natureza do
desempenho de suas atividades. Além disso, irá determinar a especificação
dos demais componentes, já que a instrução interfere com praticamente todos
os componentes do processador, visto que ela estabelece a operação que será
realizada. Neste contexto, surgem duas arquiteturas: CISC e RISC.
A RISC (em inglês: Reduced Instruction Set Computing, Computador
com um Conjunto Reduzido de Instruções) usada em processadores PowerPC
(da Apple, Motorola e IBM) e SPARC (SUN); suporta menos instruções, e
com isso executa com mais rapidez o conjunto de instruções que são
combinadas.
A CISC (em inglês: Complex Instruction Set Computing, Computador
com um Conjunto Complexo de Instruções), usada em processadores Intel e
AMD; suporta mais instruções, no entanto, com isso, mais lenta fica a
execução delas.
Para facilitar a diferenciação entre as características destas duas
arquiteturas vamos utilizar um quadro comparativo.
RISC CISC
Instruções simples e em número reduzido Muitas instruções complexas
Três operandos de registradores permitidos por instrução
Um ou dois operandos de registradores permitidos por instrução
Instruções de um único ciclo
(ex. load e store) Instruções de múltiplos ciclos
Instruções de tamanho fixo Instruções de tamanho variável
Apenas instruções load e store podem acessar a memória
Muitas instruções podem acessar a memória
Múltiplos conjuntos de registradores,
muitas vezes superando 256
Único conjunto de registradores, tipicamente
entre 6 e 16 registradores
Passagem eficiente de parâmetros por
registradores no chip (processador)
Passagem de parâmetros ineficiente através
da memória
Controle hardwired (embutido no hardware)
Controle microprogramado
Altamente paralelizado (pipelined) Fracamente paralelizado
Complexidade no compilador Complexidade no código
Poucos modos de endereçamento Muitos modos de endereçamento
Usadas em processadores PowerPC e Spark.
Usadas em processadores Intel e AMD.
Esquema 13 – RISC x CISC.
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Tamanho das palavras nos processadores (32 e 64 bits)
Um processador pode trabalhar com diferentes tamanhos de blocos de
bits. Uma palavra é a unidade natural de informação usada por cada tipo
de computador em particular. A palavra é uma sequência de bits de
tamanho fixo que é processado em conjunto numa máquina.
Um maior valor de palavra pode representar a possibilidade de o
processador operar, de uma só vez, com valores muito grandes, requeridos
atualmente em processamento científico avançado, bem como para valores
comerciais de grande porte.
Os fabricantes utilizam a palavra como um elemento de definição das
características dos processadores. É comum na indústria de processadores
manter a mesma largura do valor de palavra e de endereços, assim:
▪ Processadores de 32-bits conseguem guardar um total de 232, ou
4.294.967.295 endereços diferentes. Esses endereços apontam para
a memória RAM, onde as informações de que o processador precisa ficam
armazenadas. Por esse motivo, processadores de 32 bits só conseguem
aproveitar, no máximo, 4GB de RAM. A máquina pode até ter mais
memória instalada, mas o processador não conseguirá acessá-la, pois só
consegue distribuir endereços para os primeiros 4 GB.
▪ Processadores de 64 bits, por sua vez, conseguem guardar 264, ou
18.446.744.073.709.551.616 endereços diferentes. Por esse
motivo, podem acessar muito mais RAM do que seus companheiros mais
novos. Eles conseguiriam distribuir endereços para 16 exabytes de RAM,
mas computadores atuais raramente suportam mais que 64GB. Além de
ser capaz de acessar mais RAM, os processadores de 64-bits também
conseguem acessá-la de maneira mais rápida e eficiente, o que
acaba deixando o computador mais rápido também.
Vamos esquematizar as diferenças entre esses processadores:
Esquema 14 – Processadores 32 e 64 bits.
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4- (FCC - 2017 - TRT - 11ª Região (AM e RR) -
Analista Judiciário - Tecnologia da Informação) Um computador
a) com sistema operacional de 64 bits é capaz de reconhecer uma quantidade
maior de memória RAM do que um de 32 bits, o qual suporta o máximo de
32 GB de RAM.
b) que consiga reconhecer memória RAM acima de 2 GB tem que
necessariamente ser de 64 bits.
c) com sistema operacional de 64 bits pode não inicializar um processador de
64 bits se não houver suporte para o BIOS. O BIOS da placa mãe deve ter
suporte para processador de 64 bits.
d) com um sistema operacional de 64 bits, vai operar em modo de 64 bits ou
de 32 bits, o que é chamado de modo de compatibilidade. Neste caso todos
os drivers do sistema devem ter 32 bits.
e) que consiga trabalhar com processadores de 64 bits não aceita drivers e
aplicativos de 32 bits. Assim todos eles devem ser substituídos pelas versões
64 bits, senão ocorrerão erros de compatibilidade.
Resolução:
Vamos analisar item a item:
a) Incorreto: com sistema operacional de 64 bits é capaz de reconhecer uma
quantidade maior de memória RAM do que um de 32 bits, o qual suporta o
máximo de 32 4 GB de RAM.
b) Incorreto: que consiga reconhecer memória RAM acima de 2 GB tem que
necessariamente ser de 64 bits pode ser de 32 ou 64 bits.
c) Correto: com sistema operacional de 64 bits pode não inicializar um
processador de 64 bits se não houver suporte para o BIOS. O BIOS da placa
mãe deve ter suporte para processador de 64 bits.
d) Incorreto: com um sistema operacional de 64 bits, vai operar em modo de
64 bits ou de 32 bits, podendo executar programas de 32 bits, o que é
chamado de modo de compatibilidade. Neste caso todos os drivers do sistema
devem ter 32 64 bits, pois adotar drivers de 32 bits em sistemas de 64
bits - e vice-versa - poderá acarretar no mau funcionamento do
dispositivo e até mesmo em erros.
e) Incorreto: que consiga trabalhar com processadores de 64 bits não aceita
drivers e aplicativos de 32 bits. Assim todos eles devem ser substituídos pelas
versões 64 bits, senão ocorrerão erros de compatibilidade. Isto é permitido
pela compatibilidade.
Gabarito: Letra C.
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Processadores multinúcleo (multicore)
O aumento do desempenho dos processadores através do aumento dos
seus clocks encontrou barreiras no calor e consumo de energia gerado pelas
altas frequências. Assim, outras estratégias tiveram que ser usadas como o
aumento do número de núcleos do processador.
Um processador multinúcleo funciona como se em vez de um
processador você tivesse dois ou mais processadores trabalhando em
conjunto. Como os múltiplos núcleos estão em um mesmo socket, a conexão
entre eles é realizada mais rapidamente do que se tivéssemos mais de um
processador.
Processadores multinúcleo oferecem tecnologia imediata e de baixo
custo para solucionar os desafios da indústria de processadores, aliviando os
picos de geração de calor e consumo de energia. Estes processadores
multinúcleo possuem maior potencial para rodar aplicações com mais
eficiência, permitindo aos usuários rodarem em segundo plano uma carga
intensa de aplicativos enquanto trabalham sem perda de eficiência e, por
permitirem a execução de múltiplas tarefas e processos, são
extremamente indicados para serviços de internet, análises matemáticas,
mineração de dados, entre outros.
O uso de processadores multinúcleo também dão mais segurança
ao usuário, pois se houver problema em alguns dos núcleos o
processador funcionará normalmente com os núcleos restantes.
Além de núcleos físicos, os processadores podem simular núcleos
através da tecnologia Hyper Threading.
Vamos esquematizar as informações sobre os processadores multinúcleo.
Esquema 15 – Processadores multinúcleo.
Hyper Threading: simula núcleos por
software.
Processador multinúcleo
Núcleos trabalham em conjunto em um
mesmo socket
Maior potencial para rodar aplicações
com mais eficiência
Capacidade para rodar em segundo plano uma carga
intensa de aplicativos
Processador funciona com alguns núcleos
mesmo com falhas em alguns deles.
Execução de múltiplas tarefas
e processos
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5- (FCC - 2017 - TRE-SP - Técnico Judiciário –
Operação de Computadores) Foi solicitado a um Técnico realizar a
manutenção de um computador de 64 bits com processador quad core. Essa
máquina
a) tem 32 bits no barramento de dados e 32 bits no barramento de endereços.
b) tem um processador cujo cache L1 é de 64MB.
c) pode ter um processo grande dividido em 4 partes para serem executadas
nos 4 núcleos do processador.
d) consome muita energia, pois os núcleos do processador ficam funcionando
sempre e ao mesmo tempo.
e) tem 2⁶⁴ de memória RAM, ou seja, 32GB.
Resolução:
Vamos analisar cada uma das alternativas:
a) Incorreto: tem 32 64 bits no barramento de dados e 32 64 bits no
barramento de endereços.
b) Incorreto: tem um processador cujo cache L1 é de 64MB.
Não é possível afirmar exatamente qual o tamanho da memória cache L1 deste
computador, mas deve ser de aproximadamente 8KB a 64KB. Como esta
memória é muito cara, não é viável utilizar 64Mb para ela.
c) Correto: pode ter um processo grande dividido em 4 partes para serem
executadas nos 4 núcleos do processador.
Como o processador é quad core, possui 4 núcleos. Temos ainda os dual core
com 2 núcleos e os octa core com 8 núcleos. Outros números de núcleos
também podem ser utilizados.
d) Incorreto: consome muita energia, pois os núcleos do processador ficam
funcionando sempre e ao mesmo tempo.
Os núcleos não funcionam sem parar, podendo um ou mais núcleos estarem
ociosos em dados momentos. Dadas tarefas podem requerer somente o
processamento por parte dos núcleo, e não de todos eles. Além disso, a
utilização de mais de um núcleo foi uma estratégia para reduzir o consumo de
energia ao invés de utilizar o aumento das frequências.
e) Incorreto: tem 2⁶⁴ de memória RAM, ou seja, 32GB.
Essa máquina pode até ter 32 GB de memória, mas com os dados da questão
não podemos afirmar isso categoricamente. Teoricamente um computador com
processador de 64 bits pode ter até 16 exabytes de memória RAM. No entanto,
raramente temos computadores com mais de 64 GB de RAM.
Gabarito: Letra C.
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Outras características dos processadores
Vamos falar brevemente sobre outras características e conceitos
importantes sobre os processadores.
A memória cache é um tipo de memória auxiliar que faz diminuir o
tempo de transmissão de informações entre o processador e outros
componentes. Os processadores atuais geralmente possuem mais de um nível
de memória cache (L1, L2, L3). O nível de memória cache L1 é subdivido em
duas partes, sendo um dedicado para instruções e outro para dados. A
memória cache L2 é programada para salvar dados e informações. Já a
memória cache L3 é uma memória de maior tamanho para salvar conteúdos
“genéricos”, que supostamente podem ser requisitados por quaisquer núcleos
para dar continuidade às tarefas.
O Thermal Design Power (TDP) serve para indicar a quantidade
máxima de energia que um sistema de refrigeração deve dissipar para
garantir o seu bom funcionamento.
O Thermal Throttling ou controle térmico permite que a fabricante
do processador defina um limite de temperatura para o mesmo, fazendo
com que ao se chegar a esta temperatura, o processador reduza
automaticamente sua carga, baixando em torno de 70% a frequência
(velocidade) do processador por alguns segundos para que a temperatura baixe.
Se a temperatura não baixar e continuar subindo, o processador enviará uma
mensagem à placa mãe para que desligue o computador.
A potência é a quantidade de energia consumida por segundo. Ela
é medida em Watts (W).
É possível aumentar a velocidade (clock) de um processador através do
chamado overclock. Overclocking ou overclok é o nome que se dá ao
processo de forçar um componente de um computador a rodar numa
frequência mais alta do que a especificada pelo fabricante. Essa prática pode
trazer sérios riscos para o hardware (aumento de temperatura, danos aos
componentes, erros nos sistemas).
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Esquematizando, temos:
Esquema 16 - Outras características dos processadores.
•Memória auxiliar que faz diminuir o tempo de transmissão de informações entre o processador e outros componentes
Memória cache
•Quantidade máxima de energia que um sistema de refrigeração deve dissipar para garantir o seu bom funcionamento.
Thermal Design Power (TDP)
•Fabricante pode definir um limite de temperatura para o processador. Ao chegar ao limite há redução na carga e se não baixar a temperatura desliga o computador.
Thermal Throttling ou controle térmico
•Quantidade de energia consumida por segundo medida em Watts (W).
Potência
•Processo de forçar um componente de um computador a rodar numa frequência mais alta do que a especificada pelo fabricante.
Overclocking
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Principais processadores do mercado
O mercado de processadores é diverso e conta com inúmeros exemplares
de microchips para serem utilizados nos computadores que variam conforme as
capacidades de processamento, quantidade de núcleos, frequências de clocks e
arquiteturas.
Duas empresas disputam este mercado: a Intel (mais famosa) e a AMD.
Vamos a seguir explorar os principais modelos de cada uma destas
fabricantes. Mas deixo claro, que essa lista não é extensiva, pois existem
inúmeros modelos e muito menos estática, pois surgem novos modelos. As
especificações dos processadores da Intel podem ser visualizadas em
https://ark.intel.com/pt-br#@Processors e os da AMD em www.amd.com/pt-
br/products/processors.
A Intel é uma das marcas mais famosas no ramo dos computadores
e você provavelmente já ouviu falar muito dela.
Para computadores pessoais podemos falar nas seguintes linhas:
▪ Intel Atom (obsoleto): essa era até 2016 (quando foi
descontinuada) a linha de processadores de mais baixo custo que
a Intel produzia. Quase todos os processadores Atom tinham 4
núcleos (cores) com potência extremamente baixa,
proporcionando excelente autonomia de bateria, porém baixa
performance de processamento. O uso desses processadores era
recomendado para dispositivos usados como segundo equipamento,
para navegar na internet, assistir a vídeos ou tarefas de produtividade
eventuais.
▪ Intel Celeron: com a descontinuidade da linha Atom tornou-se o
modelo mais básico da Intel. As gerações atuais trabalham com 2
ou 4 núcleos, comumente com clocks mais baixos, assim como
TDPs menores. Essas características fazem do Celeron uma opção
ideal para máquinas mais simples e baratas, assim como mais
finas, como os Chromebooks. As características que fazem do Celeron
um bom processador são também as suas limitações internas. Ele
pode endereçar apenas 8 GB de memória RAM em algumas
versões, além de trazer os gráficos mais básicos da Intel. O
próprio chipset também é bastante limitado, suportando menos portas
USB, SATA e linhas PCI Express.
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▪ Intel Pentium: essencialmente, o Pentium é um Celeron um pouco
mais potente. Os clocks são consideravelmente maiores, assim
como o cache, o que se traduz em um desempenho final
perceptivelmente maior. Ainda mantendo uma boa relação custo-
benefício, o Pentium suporta mais memória RAM (chegando até
64 GB), possui gráficos integrados superiores (telas até 4K) e
trabalha com as APIs mais recentes, como o DiectX 12.
▪ Core: vamos falar sobre os principais modelos da linha e mais
utilizados nos computadores e notebooks pessoais atuais.
o Core i3: limitado a 2 núcleos, mas executa Hyper-
Threading (simula outros dois núcleos). O Core i3 é a opção
mais balanceada da Intel, voltado para quem busca uma
máquina equilibrada para as tarefas do dia a dia e jogos
ocasionais.
o Core i5: pode ter 2 (com Hyper-Threading) ou 4 núcleos
(sem Hyper-Threading). Possui a tecnologia Turbo Boost,
que aumenta a frequência de operação dos núcleos se o
processador está bem refrigerado. É uma espécie de overclock
controlado de fábrica, e o resultado é um ganho de performance
perceptível na grande maioria das aplicações.
o Core i7: está disponível em versões de dois núcleos (versões
de baixa voltagem) até 10 núcleos. Independentemente
disso, todos os modelos trazem Turbo Boost e
Hyperthreading. Ou seja, podem chegar até 20 threads, como
é o caso do Core i7-6950X.
o Core i9: faz parte da linha Extreme de processadores da Intel
(também chamada de Série X), que compreende apenas as
CPUs mais poderosas da marca voltada para o consumidor
doméstico. São processadores poderosos e caros,
desenvolvidos para rodar em PCs de alto desempenho e sujeitos
a overclock. As versões deste processador possuem de 10 a 18
núcleos e ainda podem executar Hyper Threading e Turbo
Boost.
o Core M: com clocks bastante reduzidos, mas um Turbo
Boost poderoso, ele é voltado para máquinas extremamente
finas, como o Macbook. Seu foco está longe de ser
desempenho, mas sim uma experiência de uso equilibrada em
modelos que não exigem coolers ativos.
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A AMD (Advanced Micro Devices) é a fabricante de processadores
concorrente direta da Intel.
Para computadores pessoais podemos falar nas seguintes linhas:
▪ K5, K6, Atlhon (K7) e Duron (obsoletos): mais antigos e
descontinuados.
▪ Sempron: O Sempron substituiu o AMD Duron e compete com o Intel
Celeron. Os últimos modelos foram lançados em 2007 com um
núcleo, tem TDP de 45 W e cache L2 de até 1 MB em alguns modelos.
O clock deles várias de 1,9 GHz, até 2,4 GHz.
▪ Athlon:
o Athlon X2: processadores de 2 núcleos. Possuem a tecnologia
Hyper Transport que é um barramento que faz a
comunicação direta entre o processador e os demais
dispositivos da placa mãe.
o Athlon X4: processadores de 4 núcleos. Permite o overclock.
Os novos refrigeradores praticamente silenciosos da AMD para
alguns processadores de desktop oferecem opções de 65 W, 95
W e 125 W, que geram menos de 39 dBa de ruído, mesmo
quando carregados.
▪ Phenom: atualmente se encontra no mercado processadores de 2, 3,
4 e 6 núcleos, conhecidos como Phenom X3 e X4, e Phenom IIX2,
Phenom IIX3, Phenom IIX4, Phenom IIX6. Diferente das outras linhas
de chips, como o Athlon 64 e 64 X2, possui cache L3 de 2MB, 4MB ou
6MB. Teve sua plataforma e arquitetura drasticamente modificadas, e
já possui sua versão FX, com multiplicador destravado.
▪ FX: processadores com 6 ou 8 núcleos. Tecnologia Max Boost Clock.
Novo e silencioso sistema de dissipação (AMD Wraith Cooler). Com
alto desempenho, os modelos são baseados na arquiteturas Piledriver,
atingindo velocidades de até 4,7 GHz.
▪ Ryzen: possuem de 4 a 16 núcleos, mas podem simular outros
processadores chegando a executar até 32 tarefas de processamento.
Estes processadores usam a tecnologia SenseMI, um conjunto de
tecnologias que racionaliza o consumo de energia e eleva a
performance do processador. Há o Extended Frequency Range
(XFR), função de aceleração que eleva a velocidade acima do limite
teórico do chip, caso o usuário tenha um sistema de refrigeração bem
robusto. Conta com o Neural Net Prediction e Smart Prefetch, funções
que servem para mover dados em processamento pela CPU de forma
mais eficiente.
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3.3 Memória e dispositivos de armazenamento
A memória é o componente de um sistema de computação cuja função
é armazenar as informações que são (ou serão) manipuladas por esse
sistema, para que elas possam ser prontamente recuperadas.
Em um sistema de computação, o que existe na verdade não é um único
dispositivo de memória, mas um verdadeiro subsistema de memória formado
por vários tipos de memória interligados e integrados. Os vários tipos de
memórias existem devido principalmente ao tempo de acesso e a capacidade
de armazenamento.
As duas principais ações realizadas em uma memória são o
armazenamento (escrita ou gravação) e a recuperação (leitura) de
informações.
A localização de informações nas memórias ocorre através do
denominado endereço de memória que indica um conjunto de bits e
dependendo do dispositivo pode ser chamado célula, bloco, setor, etc. O
endereço de memória é o elemento que indica a unidade de
armazenamento, ou seja, toda e qualquer memória é organizada em partes
iguais, cada uma delas identificada e localizada por um endereço.
Esquema 17 – Memória.
O subsistema de memória é representado por uma pirâmide hierárquica
em termos de custo, capacidade de armazenamento e tempo de acesso.
Esquema 18 – Hierarquia de memória.
Memória
Função de armazenar
informações
Forma um subsistema com
vários tipos
Operações de armazenamento e
recuperação
Formada por uma série de endereços
Memória
principal
Memórias
secundárias
Memórias terciárias
ou 5º nível:
semelhantes a
memórias secundárias,
mas requerem uma
operação de
montagem e
desmontagem.
Ex.: mídias
removíveis.
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Antes de estudarmos cada uma destas memórias da nossa pirâmide, vamos
atentar para algumas características:
▪ Tempo de acesso: indica quanto tempo a memória gasta para
colocar uma informação na barra de dados após uma
determinada posição ter sido endereçada. O tempo de acesso das
memórias eletrônicas (RAM, ROM) não varia com a distância física, o
que ocorre com os dispositivos eletromecânicos (discos, CDs).
▪ Ciclo de memória: período decorrido entre duas operações
sucessivas de acesso à memória.
▪ Capacidade: quantidade de informação que pode ser
armazenada em uma memória. Geralmente medida em bytes, mas
podem ser utilizadas medidas como células (RAM e cache), setores
(discos) e bits (registradores).
▪ Volatilidade: capacidade de retenção da informação quando a
energia é desligada.
o Memória não-volátil: retém a informação armazenada
quando a energia elétrica é desligada.
o Memória volátil: aquela que perde a informação
armazenada quando a energia elétrica desaparece.
▪ Tecnologia de fabricação: podem ser diversas:
o Memórias de semicondutores: dispositivos fabricados com
circuitos eletrônicos. São rápidas e relativamente caras.
Ex.: Registradores, RAM e cache.
o Memórias de meio magnético: armazenamento das
informações via campos magnéticos, formadas por
componentes eletromecânicos. É um tipo mais barato e
permite grande capacidade de armazenamento. Ex.: discos
e fitas magnéticas.
o Memórias de meio ótico: utilizam um feixe de luz para o
armazenamento de informações. Ex.: CD-ROMs, DVD-ROMs.
o Memórias flash: utiliza um chip eletrônico que podem ser
reescritos e preservam o seu conteúdo mesmo sem
energia. Ex.: Pen Drives, cartões e discos SSD.
▪ Temporariedade: indica o tempo de permanência da
informação na memória.
o Permanente: informações armazenadas por tempo
“indefinido” (considerável período). Ex.: discos, CD-ROM.
o Transitório: informações armazenadas por um curto
período. Ex.: registradores, cache e RAM.
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▪ Custo: varia em função de diversos fatores como a tecnologia de
fabricação, tempo de acesso, ciclo de memória e capacidade.
Geralmente mede-se em preço por byte armazenado.
De maneira esquemática, temos:
Esquema 19 – Características das memórias.
Caracte
rís
ticas d
as M
em
ória
s
Tempo de acesso Tempo para recuperar uma informação
Ciclo de memória Período entre duas operações
Capacidade Quantidade de informação que pode ser armazenada
Volatilidade
Não volátil: retém a informação quando a energia é desligada.
Volátil: não retém a informação quando a energia é desligada.
Tecnologia de fabricação
Semicondutores: formadas por circuitos eletrônicos. Ex.: registradores, RAM e Cache.
Meio magnético: campos magnéticos e componentes eletromecânicos. Ex.: discos e fitas.
Meio ótico: feixes de luz. Ex.: CD-ROM, DVD-ROM.
FLASH: chip eletrônicos regraváveis. Ex.: Pen-drives, SSD.
Temporariedade
Permanente: Armazenaemnto por tempo indefinido.
Transitório: Armazenaemnto por curto período.
Custo Varia em função das demais características.
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6- (IBFC - 2014 - TRE-AM - Técnico Judiciário -
Operação de Computador) O termo ‘Hierarquia de Memória’ se refere a uma
classificação de tipos de memória em função de desempenho. Selecione a
alternativa que estiverem ordenadas as memórias abaixo, pela velocidade de
acesso e custo (da mais alta para a mais baixa):
(1) memória RAM.
(2) hard drive.
(3) memória cache.
(4) memória flash.
a) 3 - 4 -1 - 2
b) 2 -1 - 4 - 3
c) 3 -1 - 4 - 2
d) 4 -1 - 3 -2
Resolução:
O subsistema de memória é representado por uma pirâmide hierárquica em
termos de custo, capacidade de armazenamento e tempo de acesso.
Ordenando as memórias, temos que:
(3) memória cache. (2º nível)
(1) memória RAM. (3º nível)
(4) memória flash. (4º ou 5º nível)
(2) hard drive. (4º ou 5º nível, porém mais lento que a memória flash)
Gabarito: Letra C.
Memória
principal
Memórias
secundárias
Memórias terciárias
ou 5º nível:
semelhantes a
memórias secundárias,
mas requerem uma
operação de
montagem e
desmontagem.
Ex.: mídias
removíveis.
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Registradores
Os registradores são os elementos superiores da
pirâmide de memória, por possuírem a maior velocidade de
transferência dentro do sistema, menor capacidade de
armazenamento e maior custo.
Os registradores são utilizados na execução de programas de
computadores, disponibilizando um local para armazenar dados. Na maioria dos
computadores modernos, quando da execução das instruções de um programa,
os dados são deslocados da memória principal para os registradores. Então, as
instruções que utilizam estes dados são executadas pelo processador e,
finalmente, os dados são movidos de volta para a memória principal.
Vamos analisar as características dos registradores:
▪ Tempo de acesso: por serem construídos com a mesma tecnologia
do processador, possuem o menor tempo de acesso (da ordem dos
nanossegundos).
▪ Capacidade: os registradores são fabricados com a capacidade de
armazenar um único dado, uma única instrução ou até mesmo um
único endereço. Sua capacidade, portanto, é da ordem dos bits
(geralmente de 8 a 128 bits).
▪ Volatilidade: por serem memórias de semicondutores necessitam de
energia para funcionar, assim não memórias voláteis.
▪ Tecnologia: memórias de semicondutores.
▪ Temporariedade: são memórias auxiliares internas ao processador
e, portanto, tendem a guardar informação de forma mais temporária
possível. São, então, transitórias.
▪ Custo: maior custo entre os diversos tipos de memória.
Esquema 20 – Registradores.
Registradores
Tempo de acesso: menor (mesma tecnologia dos processadores).
Capacidade: único dado, instrução ou endereço.
Volatilidade: voláteis
Tecnologia: semicondutores.
Temporariedade: transitórias.
Custo: maior custo.
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Memória cache
Na pirâmide de memória, abaixo dos registradores, encontra-se o
conjunto cache-memória principal. Em sistemas de computação mais antigos a
pirâmide não possuía memória cache e, desse modo, os registradores eram
ligados diretamente à memória principal. No entanto, as velocidades distintas
entre o processador e a memória RAM causavam grandes perdas de
desempenho. Na busca de uma solução para este problema, criou-se um
mecanismo, que consiste na inclusão de um dispositivo de memória entre o
processador e a memória principal, denominado memória cache, cuja função
é acelerar a velocidade de transferência das informações entre
processador e memória principal e, com isso, aumentar o desempenho.
Vamos analisar as características da memória cache:
▪ Tempo de acesso: altas velocidades de transferência (da ordem das
poucas dezenas de nanossegundos).
▪ Capacidade: é importante que a cache tenha capacidade adequada
para armazenar uma apreciável quantidade de informações, de modo
que o sistema não sofra atrasos. Varia conforme o nível de cache (indo
da ordem dos kilobytes até uns poucos megabytes).
▪ Volatilidade: por serem construídas com circuitos eletrônicos,
requerem energia elétrica para seu funcionamento. São voláteis.
▪ Tecnologia: fabricadas com circuitos eletrônicos de alta velocidade.
São em geral memórias estáticas.
▪ Temporariedade: o tempo de permanência de uma instrução ou
dado nas memórias cache é relativamente pequeno, menor que a
duração da execução do programa em que estão inseridos.
▪ Custo: o custo de fabricação é alto, sendo que as internas ao
processador são mais caras que as externas.
Esquema 21 – Memória cache.
Memória Cache
Tempo de acesso: baixa (poucas dezenas de nanossegundos)
Capacidade: baixa (ordem dos kilobytes até poucos megabytes)
Volatilidade: volátil.
Tecnologia: circuitos eletrônicos de alta velocidade.
Temporariedade: transitórias.
Custo: alto custo.
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A memória cache armazena dados e instruções que o processador
precisa recorrentemente ou precisará em breve. É importante ressaltar
que as memórias cache podem ser inseridas em até três níveis:
▪ Cache L1: memória cache inserida internamente no processador,
encapsulada na mesma pastilha. A memória cache L1 é subdivida em
duas partes, sendo uma dedicada para instruções e outra para
dados. Com isso, o processador vai direto à memória de instrução, se
estiver buscando uma instrução, ou vai direto à memória de dados, se
estiver buscando um dado.
o Intel Core i9-7980XE: 576 KB de cache L1.
o AMD Ryzen™ Threadripper 1950X: 1,5 MB de cache L1.
▪ Cache L2: cache secundária. Pode estar dentro ou fora do
processador. Maior e mais lenta que a L1.
o Intel Core i9-7980XE: 18 MB de cache L2.
o AMD Ryzen™ Threadripper 1950X: 8 MB de cache L2.
▪ Cache L3: cache localizada fora do processador, instalada na placa
mãe. Maior e mais lenta que a L2. Em processadores multinúcleo,
é compartilhada por todos os núcleos.
o Intel Core i9-7980XE: 24,75 MB de cache L3.
o AMD Ryzen™ Threadripper 1950X: 32 MB de cache L3.
De forma esquemática, os níveis de cache são:
Esquema 22 – Níveis de Cache.
Cache L1 - 1º nível, mais próximo da CPU, localizada dentro da CPU.
Subdividida em cache para instruções e cache para dados.
Cache L2 - 2º nível, pode estar localizada dentro ou fora da CPU.
Maior e mais lenta que a L1.
Cache L3 - 3º nível, utilizado em alguns processadores, sempre
externo à CPU. Maior e mais lenta que a L2. Compartilhada por todos
os núcleos.
Intel Core i9-
7980XE
576 KB
AMD Ryzen™
Threadripper 1950X
18 MB
24,75 MB
1,5 MB
8 MB
32 MB
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Sempre que a unidade de busca do processador precisa de um novo dado
ou instrução, ela procura inicialmente no cache L1. Se não encontrar, parte para
o L2 e depois para o L3. Se a informação não estiver em nenhum dos níveis de
memória cache, ela terá de ir até a memória RAM. Quando um dado é
encontrado em cache temos um cache hit, e quando o dado não é encontrado
em cache temos um cache miss.
O funcionamento de uma busca de instrução ou dado em um sistema com
cache ocorre conforme demonstrado no esquema a seguir:
Esquema 23 – Busca de dado ou instrução em sistema com cache.
Processador Cache L1
Cache L2
Cache L3
Memória
Principal
Cache
Hit
Busca dado ou instrução
Encontrou?
Não
Encontrou?
Encontrou?
Realiza
processamento
Não
Não Cache
Miss
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Memória principal
A memória principal é a memória
básica de um sistema de computação
desde seus primórdios. É o dispositivo
onde o programa (e seus dados) que
vai ser executado é armazenado para
que o processador busque as instruções.
Geralmente, a memória principal é
sinônimo para a memória RAM, embora,
por vezes, o termo englobe também os
registradores e memória cache.
Vamos analisar as características da memória principal:
▪ Tempo de acesso: constituída com elementos cuja velocidade
operacional se situa abaixo das memórias cache, embora sejam muito
mais rápidas que a memória secundária. Operam na ordem das
dezenas de nanossegundos.
▪ Capacidade: sempre bem superior a memória cache, podendo ser
limitada pela definição do tamanho máximo na arquitetura do
processador e pela tecnologia da placa mãe. Os processadores de 64
bits suportam até 16 exabytes de memória principal, no entanto,
comercialmente é comum as memórias principais serem da ordem de
alguns gigabytes (2GB a 16 GB).
▪ Volatilidade: por serem construídas com semicondutores e circuitos
eletrônicos, são voláteis.
▪ Tecnologia: fabricadas com circuitos eletrônicos e semicondutores.
▪ Temporariedade: as instruções e os dados ficam temporariamente
na memória principal. São, portanto, memórias transitórias.
▪ Custo: custo intermediário (R$ 0,80 a R$ 5,00 por megabyte).
Esquema 24 – Memória Principal (RAM).
Memória Principal
Tempo de acesso: intermediária (dezenas de nanossegundos)
Capacidade: intermediária (ordem dos gygabytes)
Volatilidade: volátil.
Tecnologia: circuitos eletrônicos e semicondutores.
Temporariedade: transitórias.
Custo: custo intermediário.
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A memória principal é a memória de trabalho do processador, seu
grande “bloco de rascunho”, onde os programas (e seus dados) se sucedem
em execução, uns após os outros. Ou seja, para que um programa seja
executado é necessário que suas instruções e os dados por ela manipulados
estejam armazenados, ainda que temporariamente, na memória principal.
Atualmente, não é mais requerido que o programa inteiro esteja
armazenado na memória principal, bastando que ele seja dividido em
“pedaços”, chamados páginas, e o sistema transfere apenas algumas das
páginas de cada vez (as que estão ou irão ser usadas em breve).
A memória principal dos microcomputadores é comercial e
popularmente denominada memória RAM (Random Access Memory – Memória
de Acesso Aleatório).
A tecnologia RAM tem variações que podem ser agrupadas em dois
grandes grupos:
▪ SRAM (Static RAM): conseguem manter os bytes mesmo sem
atualização contínua, perdidos somente após a interrupção da fonte
de energia. É mais econômica e entrega mais performance, porém é
mais cara. Geralmente utilizada para as memórias cache.
▪ DRAM (Dynamic RAM): precisa que a informação seja
atualizada o tempo todo para que permaneça armazenada. Com
isso gasta mais energia que a SRAM. Geralmente utilizada na memória
principal comercial (memória RAM).
Esquema 25 – SRAM x DRAM.
SRAM
Estática
Mantem os bytes sem atualização
Menos energia
Mais performance
Ex.: memórias cache
DRAM
Dinâmica
Precisa de atualização da informação
Mais energia
Depempenho mais baixo
Ex.: memória principal
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É importante ressaltar também que houve uma evolução do padrão
DRAM, para o chamado SDRAM (Synchronous dynamic RAM), que é o
padrão DRAM sincronizado com o barramento do sistema. Isso quer dizer
que a memória aguarda por um pulso de sinal antes de responder. Com isso,
ela pode operar em conjunto com os demais dispositivos e, em consequência,
ter velocidade consideravelmente superior.
Além disso, é importante destacar que os módulos de memória podem
ser do tipo SIMM (Single In-Line Memory Module) com uma única via de
contatos ou DIMM (Double In-Line Memory Module) com vias de contatos
dos lados do pente. O padrão DIMM é o que perdura nas memórias atuais.
Outra classificação importante é a que divide as memórias em SDR
(Single Data Rate) e DDR (Double Data Rate). As memórias SDR eram capazes
de trabalhar sincronizadas com os ciclos da placa-mãe, sem tempos de espera,
mas realizando apenas uma transferência por ciclo. Já as memórias DDR
superaram as memórias SDR por sua capacidade de realizar duas transferências
por ciclo. As memórias adotadas atualmente são do tipo DDR.
Em síntese, atualmente as memórias mais comuns utilizadas em
microcomputadores são do tipo DDR-SDRAM-DIMM, mas são comercialmente
divulgadas simplesmente como DDR.
De maneira esquemática, as características das memórias comerciais
atuais estão apresentadas a seguir:
Esquema 26 – Classificações da DDR Comercial.
DDR-SDRAM-DIMM
(DDR comercial)
Número de transferências por
ciclo
SDR: apenas uma transferência por
ciclo.
DDR: duas transferências por
ciclo.
Número de vias de contatos
SIMM: única via de contatos.
DIMM: via de contatos de ambos
os lados.
Dinamicidade
SDRAM: DRAM sincronizada com o barramento do
sistema.
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As memórias DDR (DDR-SDRAM-DIMM) estão evoluindo com o passar
dos anos, sendo numeradas sequencialmente DDR, DDR2, DDR3, DDR4 e a
DDR5 prometida para até 2020 e ganhando cada vez mais velocidade
(frequência) e realizando mais operações por ciclo, além de buscarem um menor
consumo de energia.
Vejamos um quadro comparativo entre elas.
TIPO Clock base Operações por ciclo
Clock efetivo Voltagem
DDR 100 a 250 MHz 2 200 a 500 MHz 2.5/2.6 V
DDR2 133 a 233 MHz 4 533 a 1333 MHz 1.8 V
DDR3 100 a 300 MHz 8 800 a 2400 MHz 1.35/1.5 V
DDR4 133 a 200 MHz 16 2133 a 3200 MHz 1.2 V
DDR5
Esquema 27 – Memórias DDR.
DMA (Direct Memory Access)
Normalmente para acessar a memória, os dispositivos conectados ao
computador precisam do processador. No entanto, com o uso do DMA (Direct
Memory Access) é possível que certos dispositivos de hardware num
computador acessem a memória do sistema para leitura e escrita
independentemente da CPU. Com DMA, o processador apenas inicia o
processo de transferência de dados, mas a execução fica a cargo dos próprios
dispositivos.
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Memória ROM
Falamos até agora das memórias RAM que permitem leitura e escrita,
pois o mercado associou o termo memória RAM apenas para estes tipos de
memória. Todavia, existem memórias RAM que permitem apenas a
leitura, as chamadas memórias ROM (Read Only Memory).
As memórias ROM são, portanto, memórias RAM que
permitem apenas leitura, isto é, os dados não podem ser
alterados e com a particularidade de serem não voláteis, ou seja,
e não são perdidos quando há desconexão da fonte de energia.
Normalmente, a ROM é utilizada para armazenar firmwares, pequenos
softwares que funcionam apenas no hardware para o qual foram desenvolvidos
e que controlam as funções mais básicas do dispositivo.
Com o advento das novas tecnologias para memórias ROM, a
característica de ser apenas leitura deixou de ser totalmente verdadeira,
sendo possível alterar o conteúdo gravado.
Esquema 28 – Memórias ROM.
Os principais tipos de ROM existentes são a Mask ROM, a PROM, a EPROM
e a EEPROM que são descritas no quadro a seguir.
Mask ROM Primeiras ROMs desenvolvidas constituídas de chips
integrados que guardam o software ou os dados gravados
durante sua criação.
PROM
(Programmable ROM)
O conteúdo pode ser modificado por meio de um dispositivo
conhecido como programador PROM, mas somente uma vez.
EPROM
(Erasable
Programmable ROM)
Permite a regravação de dados. O conteúdo do chip pode ser
apagado expondo-o à luz ultravioleta por cerca de 10
minutos. Já o processo de reescrita dos dados requer uma
voltagem cada vez maior e, com isso, a número de
reprogramações acaba sendo limitado.
EEPROM
(Eletronic Erasable
Programmable ROM)
Permite que os dados sejam apagados e gravados com o uso
de eletricidade.
Esquema 29 – Tipos de ROMs.
Memória ROM
RAM
Somente leitura
Não voláteis
Utilizadas em
firmwares
Com as
novas
tecnologias,
deixou de
ser
totalmente
verdade.
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Memória Secundária e Memória Terciária
A memória secundária (auxiliar ou de massa) é a que apresenta a
maior capacidade de armazenamento na pirâmide, menor custo por byte e
tempos de acesso superiores. Esta memória tem por objetivo garantir um
armazenamento mais permanente a toda a estrutura de dados e
programas do usuário.
A memória secundária pode ser constituída por diferentes tipos de
dispositivos, alguns diretamente ligados ao sistema para acesso
imediato (discos rígidos, por exemplo), e outros que podem ser conectados
quando desejado (CD-ROMs, pendrives, etc.).
Na pirâmide de cinco níveis, os dispositivos que podem ser
conectados quando desejado (ou montados) estão classificados como
memória terciária. Porém, lembre-se que estes são um tipo de memória
secundária. Assim, se estivermos em um contexto com quatro níveis,
considere-os como memória secundária, se, por outro lado, estivermos tratando
da hierarquia de cinco níveis, considere-os como memória terciária.
Esquema 30 – Memória secundária x memória terciária.
Memória Secundária
•Diretamente ligadas ao sistema para acesso imediato.
•Não dependem de operações de montagem.
•Ex.: discos rígidos.
Memória terciária
•Conectados ao sistema quando desejado.
•Dependem de operações de montagem.
•Ex.: discos óticos, fitas magnéticas e mídias removíveis.
•São um tipo de memória secundária.
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Vamos analisar as características destas memórias ou também chamados
dispositivos de armazenamento em massa:
▪ Tempo de acesso: por serem, em geral, constituídos por dispositivos
eletromecânicos possuem tempo de acesso mais altos. Aqui saímos da
ordem dos nanossegundos e entramos na ordem dos milissegundos
para discos rígidos dos segundos para fitas magnéticas. Vale ressaltar,
que os discos rígidos SSD, mais modernos, já possuem tempos de
acesso bem mais rápidos, da ordem dos décimos de milissegundos.
▪ Capacidade: são os dispositivos que possuem as maiores
capacidades de armazenamento. Os discos rígidos e fitas magnéticas
são da ordem dos terabytes. Os discos óticos têm sua capacidade
variável deste centenas de megabytes até uns pouco gigabytes.
▪ Volatilidade: como estes dispositivos armazenam as informações de
forma magnética ou ótica, elas não se perdem nem desaparecem
quando não há alimentação elétrica. São, portanto, não voláteis.
▪ Tecnologia: variado para cada tipo de dispositivo. Os dispositivos
serão analisados em tópicos específicos quando necessário.
▪ Temporariedade: são de caráter permanente ou, pelo menos, de
longo período de armazenamento.
▪ Custo: custo mais baixo, variando dependendo do dispositivo.
Esquema 31 – Memória Secundária (e terciária).
Memória Secundária (e terciária)
Tempo de acesso: mais alto (milissegundos ou segundos)
Capacidade: mais alta (até terabytes)
Volatilidade: não volátil.
Tecnologia: discos magnéticos ou óticos. Flash para os SSDs.
Temporariedade: permanentes.
Custo: mais baixo.
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HDDs e SSDs
O disco rígido (HD ou HDD, Hard
Drive Disk) é uma memória não volátil,
o que significa que as informações são
mantidas mesmo após o aparelho ser
desligado. Por isso, o componente é usado
para armazenar arquivos, programas e o
próprio sistema operacional, sendo
empregado principalmente em desktops,
notebooks, all-in-one e servidores.
Os HDs atuais possuem capacidades de armazenamento da ordem de
alguns terabytes, embora ainda existam capacidades medidas em gigabytes.
Sua nomenclatura se deve à presença de discos duros, geralmente de
alumínio, vidro ou cerâmica, onde as informações são guardadas. Chamada
platter, a peça é coberta por uma fina película de material magnético. No centro,
fica um eixo que faz os discos girarem em alta velocidade – os modelos atuais
mais comuns variam entre 5.400 e 7.200 RPMs (Rotações Por Minuto).
Outra parte importante do HD é o braço mecânico, em cuja extremidade
se encontra uma cabeça com um conjunto de ímãs. Eles ficam a nanômetros de
distância da película magnética, detectando e/ou modificando a magnetização
do material conforme os platters giram. É assim que cabeça magnética realiza
o processo de leitura e gravação dos dados.
O HDD é dividido em setores e trilhas conforme a figura a seguir.
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O SSD (Solid State Driver), por sua vez, é
formado por circuitos integrados e em seu interior não
há partes móveis, o que o torna absolutamente
silencioso, mais rápido e menos propenso a danos físicos
do que o HD. A maior parte dos SSDs atuais armazena
os dados em células de memória flash, que também
são do tipo não volátil. Para gravar informações, uma
carga elétrica é aplicada ao controlador.
É importante destacar que tanto os HDDs quanto os SSDs possuem o
mesmo propósito, mas diferem em tecnologias de funcionamento e custo.
Vamos consolidar as diferenças entre esses dois dispositivos com um esquema.
Esquema 32 – HDD x SSD.
7- (CESPE - 2016 - TRE-PE - Técnico Judiciário -
Operação de Computadores) O dispositivo responsável por armazenar
dados, mas que, diferentemente dos sistemas magnéticos, não possui partes
móveis e é construído em torno de um circuito integrado semicondutor é o(a)
a) DVD.
b) SSD.
c) DDS.
d) HDD.
e) disquete.
Resolução:
O SSD (Solid State Driver), por sua vez, é formado por circuitos integrados
e em seu interior não há partes móveis, o que o torna absolutamente silencioso,
mais rápido e menos propenso a danos físicos do que o HD.
Gabarito: Letra B.
HDDDisco magnético
Armazenamento em setores e trilhas.
Leitura e gravação por braço mecânico.
Emitem ruído.
Mais pesados.
Maior consumo de energia.
Menor desempenho.
Mais baratos.
SSDCircuitos integrados
Armazenamento em células
Leitura e gravação nas memórias flash.
Sem ruído.
Mais leves.
Menor consumo de energia.
Maior desempenho.
Mais caros.
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Discos óticos
Embora não sejam mais tão utilizados, vamos falar
um pouco sobre os discos óticos. Os discos óticos utilizam
feixes de luz para leitura e gravação de informações. Os
principais discos são sintetizados no quadro a seguir.
MÍDIA DESCRIÇÃO CAPACIDADE
CD (Compact Disc)
CD-ROM (Read Only Memory)
Gravado diretamente pelos
fabricantes e, portanto, usado somente para leitura, não permitindo
a gravação.
650 MB ou 700 MB
CD-R (Recordable)
Não permite que nenhum dado seja
apagado do CD. Após adicionados, os dados que lá estão são permanentes. Se não for utilizada toda a capacidade
na primeira gravação, pode-se gravar outras sessões, até que o CD esteja
completamente cheio.
CD-RW (Rewritable)
Permite que você grave, apague os
dados e grave novamente. Sua vida útil é de aproximadamente mil ciclos
Mini-cd
Possui tamanho reduzido e
capacidade menor que o CD. 180 MB
DVD (Digital Versatile Disk)
DVD-ROM Semelhante ao CD-ROM. Somente
leitura.
Existem vários
padrões, mas os comuns possuem 4.7
GB e os dual layer 8.5 GB.
DVD-R Semelhante ao CD-R. Gravável.
DVD-RW Semelhante ao CD-RW. Regragável.
DVD+R e DVD+RW
Praticamente idênticos ao DVD-R e o
DVD-RW, respectivamente. A diferença básica entre eles é o desempenho na hora de queimá-los,
devido ao modo com que os dois tipos realizam a gravação. As mídias com o
sinal de menos (-) são gravadas do centro para fora, em uma única linha, formando uma espiral. Já os discos
com um sinal de adição (+) são gravados em vários círculos
concêntricos. Isso dá uma maior rapidez aos DVD+R e DVD+RW tanto
na leitura quanto na gravação. Porém, essa diferença é quase imperceptível.
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Blu-Ray
BD-ROM Semelhante ao CD-ROM. Somente leitura.
25 GB e 50 GB para os dual layer.
128 GB para
BD-XL R e 100 GB para BD-XL RE.
BD-R Semelhante ao CD-R. Gravável.
BD-RE Semelhante ao CD-RW. Regragável.
BD-XL Formato em multicamadas par o BR-R ou BD-RE.
Mini Blu-Ray
Blu-ray de tamanho e capacidades reduzidas.
7.8 GB.
Esquema 33 – Discos óticos.
8- (CESPE - 2016 - TRE-PI - Conhecimentos Gerais
para os Cargos 5, 6 e 7) Um usuário necessita realizar uma cópia de
segurança do disco rígido do computador, cujo tamanho total é de 4 GB. Para
atender a essa demanda de becape, ele deve utilizar um
a) CD-RW virgem.
b) disquete de alta densidade formatado.
c) pendrive que contenha 3.800 MB de espaço livre.
d) smartphone com cartão SD que tenha 3.800 MB de espaço livre.
e) DVD-RW virgem.
Resolução:
a) Incorreto: o CD-RW virgem possuem capacidade apenas de 700 MB.
b) Incorreto: o disquete de alta densidade formatado é capaz de armazenar
somente 1,7 MB.
c) Incorreto: independe da mídia, pois 3.800 MB é menor que 4 GB.
d) Incorreto: independe da mídia, pois 3.800 MB é menor que 4 GB.
e) Correto: o DVD-RW virgem tem capacidades comuns de 4.7 GB e 8.5 GB
para os dual layer.
Gabarito: Letra E.
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Mídias removíveis
Temos ainda as chamadas mídias removíveis que podem ser
representadas pelos pendrives, cartões SD e HDs externos. Os pendrives e
cartões SD utilizam a memória flash. Os HDs externos, por sua vez, não utilizam
memória flash.
A memória Flash refere-se a um tipo particular de EEPROM (siga em
inglês para "Memória Somente de Leitura Programável Apagável
Eletricamente"). É nada mais que um chip de memória de computador que
mantém informações armazenadas sem a necessidade de uma fonte de energia.
9- (VUNESP - 2014 - TJ-PA - Analista Judiciário -
Análise de Sistema - Desenvolvimento) O pen drive é um dispositivo de
armazenamento de dados que se popularizou muito nos últimos anos. Sobre as
suas características, é correto afirmar que
a) utilizam um tipo de memória conhecida como flash
b) a capacidade máxima de armazenamento que um pen drive pode atingir é
de 64 GB
c) a velocidade de transferência de dados entre um pen drive e um computador
independe da versão do padrão USB utilizado.
d) eles foram concebidos para suportar o padrão USB 2.0 ou inferiores, não
suportando o novo padrão USB 3.0
e) não existe limitação no número de escritas e apagamentos para um pen
drive, o que lhe confere uma durabilidade superior a 30 anos.
Resolução:
Vamos analisar cada uma das assertivas:
a) Correto: utilizam um tipo de memória conhecida como flash
b) Incorreto: existem pen drives com capacidades superiores a 64GB.
c) Incorreto: a velocidade de transferência de dados entre um pen drive e um
computador independe da versão do padrão USB utilizado.
d) Incorreto: o padrão 3.0 é compatível com os anteriores.
e) Incorreto: existe certa limitação para gravações, embora alta e não
previamente conhecida.
Gabarito: Letra A.
USB 1.0
1,5 Mbit/s em banda estreita e de 12 Mbit/s na banda larga
USB 1.1: correções relacionadas ao uso de hubs, mas mantendo as velocidades
USB 2.0
A taxa máxima na banda larga é de 480 Mbit/s.
USB 3.0SuperSpeed, dada à impressionante
velocidade de 5 Gbit/s
Envia e recebe dados ao mesmo tempo
USB 3.1: dobro de taxa de transferência: 10 Gbit/s
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3.4 Dispositivos de Entrada e Saída (E/S) ou periféricos
Os dispositivos de entrada e saída (E/S) ou input/output (I/O)
são também denominados periféricos. Eles permitem a interação do
processador com o homem, possibilitando a entrada e/ou a saída de dados.
Os dispositivos de entrada codificam a informação que entra em
dados que possam ser processados pelo sistema digital do computador.
Os principais dispositivos de entrada de informações são: teclado, mouse,
scanner, microfone, joystick, câmera filmadora, câmera digital, mesa gráfica e
caneta ótica.
Os dispositivos de saída decodificam os dados em informação que
pode ser entendida pelo usuário. Os principais dispositivos de saída de
informações são: monitor de vídeo, caixa de som, impressora, plotter, sensores
(movimento, temperatura etc) e óculos (para realidade virtual).
Há dispositivos que funcionam tanto como dispositivos de entrada
quanto de saída, são os dispositivos mistos. Os principais dispositivos
tanto de entrada como de saída de informações são: modem, tela sensível
ao toque, multifuncional, controle com vibra, drive de disquete, gravador de CD
/ DVD, disco rígido, pendrives e outros dispositivos de armazenamento.
Esquematicamente temos:
Esquema 34 – Dispositivos de Entrada e Saída (E/S, I/O ou periféricos).
Dis
positiv
os E
/S Entrada
Codificam a informação que entra em dados que possam ser processados pelo sistema digital.
Ex.: teclado, mouse, scanner, microfone, joystick, câmera filmadora, câmera digital, mesa gráfica e caneta ótica.
Saída
Decodificam os dados em informação que pode ser entendida pelo usuário.
Ex.: monitor de vídeo, caixa de som, impressora, plotter, sensores (movimento, temperatura etc) e óculos (para
realidade virtual).
Entrada e Saída
Funcionam tanto como dispositivos de entrada quanto de saída.
Ex.: modem, tela sensível ao toque, multifuncional, controle com vibra, drive de disquete, gravador de CD /
DVD, disco rígido, pendrives e outros dispositivos de armazenamento.
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10- (INSTITUTO AOCP - 2018 - TRT - 1ª REGIÃO (RJ) -
Analista Judiciário - Oficial de Justiça Avaliador Federal) Os periféricos
de um computador podem ser classificados como sendo de entrada ou de
saída. Qual das alternativas a seguir possui um exemplo de cada?
a) Mouse e teclado.
b) Monitor e impressora matricial.
c) Microfone e caixa de som.
d) Teclado e leitor de digitais.
e) Touch pad e teclado.
Resolução:
Vejamos as classificações desses dispositivos:
a) Incorreto: Mouse (entrada) e teclado (entrada).
b) Incorreto: Monitor (saída) e impressora matricial (saída).
c) Correto: Microfone (entrada) e caixa de som (saída).
d) Incorreto: Teclado (entrada) e leitor de digitais (entrada).
e) Incorreto: Touch pad (entrada) e teclado (entrada).
Gabarito: Letra C.
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Dispositivos de bloco x dispositivos de caractere
Os dispositivos de entrada e saída podem ser divididos em um modo
genérico como dispositivos de bloco e caractere.
Um dispositivo de bloco ou estruturado armazena as informações
em blocos de tamanho fixo, cada qual com seu endereço.
Fundamentalmente, em um dispositivo de bloco pode-se ler ou escrever em
qualquer bloco, de maneira independente dos demais blocos. Os discos rígidos,
fitas e drivers ópticos são exemplos de dispositivos em bloco.
O dispositivo de caractere ou não estruturado não utiliza estrutura de
blocos nem posicionamento. No dispositivo de caractere ele recebe um fluxo
de caracteres e armazena em um buffer para processar
sequencialmente e não é endereçável. São os terminais, impressoras,
interfaces de rede, mouses.
Esquema 35 – Dispositivos em bloco ou em caractere.
•Informações em blocos de tamanho fixo.
•Posiocionamento permite ler ou escrever em qualquer bloco.
•Não usa buffer.
•Ex.: discos rígidos, fitas e drivers ópticos.
Bloco ou estruturado
•Não utiliza estrutura de blocos.
•Não possui endereçamento, portano leitura e gravação é sequencial.
•Usa buffer.
•Ex.: Impressoras, interfaces de rede, mouses.
Caractere ou não estruturado
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Impressoras
Desde a criação da primeira impressora, este periférico vem evoluindo
e mostrando do que é capaz. Da matricial à impressora 3D, a diversidade de
tipos e modelos deste importante componente é cada dia maior.
Vejamos quais são os principais tipos de impressoras:
▪ Impressora de impacto: bastante utilizado para a impressão de
folhas de pagamento, e também por lojas e transportadoras, para
emissão de notas fiscais. Podem ser de dois tipos:
o Matriz de pontos (matricial): mecanismo
de agulhas para formar a letra e imprimir.
o Margaridas: possui um mecanismo de
impressão semelhante ao da máquina de escrever,
no qual uma fita é pressionada no papel a fim
de imprimir a letra, daí o nome “de impacto”.
▪ Impressora de jato de tinta e jato de cera:
a impressão é feita por meio de centenas de
gotas muito pequenas de tintas, as quais
são liberadas a partir de uma minúscula
abertura existente nos cartuchos de tintas.
O esquema de cores empregado por estes
equipamentos é o CMYK, sigla que identifica as
cores Ciano, Magenta, amarelo (Yellow) e preto
(Black). Estas impressoras são muito comuns
em ambientes domésticos e também escritórios,
uma vez que oferecem uma impressão de boa
qualid ade e também fidelidade às cores, além
de serem mais baratas que as demais.
▪ Impressora a laser: mais comum em
ambientes corporativos, as impressoras a
laser oferecem impressões de excelente
qualidade e em velocidade bem superior
às “jato de tinta”. Elas utilizam um
toner no lugar do cartucho da
impressora a jato de tinta, o qual contém
um pó extremamente fino que, quando
aquecido, gruda no papel e permite que
a imagem, ou texto, seja “fixado” na
folha. Existem dois tipos de impressoras
a laser, as coloridas e monocromáticas.
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▪ Impressora LED: é um tipo de impressora
a laser só que mais econômica, ao invés de
utilizar laser, ela utiliza díodos emissores
de luz (LEDs). Seu funcionamento começa
com a transferência da imagem. Uma carga
eletrostática impulsiona o tambor sensível à
luz em forma de rolo através de uma faixa
com milhares de LEDs. Durante a
iluminação, enquanto o tambor gira, as
áreas com cargas atraem o toner com
carga elétrica, fixando a imagem no
papel através de calor e pressão.
▪ Impressora térmica: requer um tipo
de papel especial também, chamado
papel térmico. O seu funcionamento é
simples: quando a cabeça térmica
passa sobre o papel, este fica
escuro nas regiões onde é
aquecido, produzindo assim a
imagem, ou texto.
▪ Plotter: existem dois tipos de plotter:
o Plotter de corte: apenas recorta os desenhos em papéis
especiais, muito úteis para criar adesivos, por exemplo.
o Plotter de impressão: trabalham
com impressões em grande escala
e alta qualidade. Elas são as
responsáveis pelos banners e faixas
que vemos pela rua. Obviamente, este
tipo de máquina é destinado a
empresas de plotagem. Normalmente,
fazem uso da tecnologia jato de tinta
adaptada para a dimensão das
máquinas, permitindo a criação dos
banners e faixas.
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▪ Impressoras de cera térmica: utiliza
cilindros de cera, no esquema de cores
CMYK. Uma cabeça contendo diversos pinos
derrete a cera e também é responsável pela
fixação deste material no papel. Apesar de
não ser muito conhecida dos usuários, esta
impressora ainda é bastante utilizada,
principalmente para a impressão de
transparências e slides profissionais.
▪ Impressoras dye-sublimation:
funcionamento similar ao das
impressoras de cera térmica, com a
diferença que ao invés de cera elas
utilizam o filme dye plástico difusivo.
A cabeça de impressão esquenta o
filme e vaporiza a imagem no papel.
▪ Impressoras de tinta sólida: utiliza um
bloco sólido de tintas, as quais passam
por um processo de mudança de fase no
momento da impressão. Neste processo, o
bloco de tintas é derretido para ser aplicado
no papel e, em seguida, um fusor se
encarrega de fazer a fixação do material ao
papel. Um processo bem similar ao das
impressoras de cera térmica.
▪ Impressora de sublimação: trabalha com a
sublimação do material que substitui o cartucho
de tinta. Este material é um filme no jogo de
cores CMYK que, quando aquecido, se
transforma em gás e é aderido pelo papel, no
qual é então fixo. Em geral estas impressoras
utilizam papéis especiais, mas há modelos que
trabalham com folhas comuns também.
Obviamente, o papel utilizado influencia
diretamente no resultado da impressão.
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▪ Impressora 3D: capazes de criar desde objetos mais simples até os
mais complexos. Os materiais utilizados mais comuns são os plásticos,
porém, há impressoras que possuem fusão a laser, nessas usam-se
até metais como insumo. Os objetos são impressos com camadas
sobrepostas até serem moldados em sua forma final. Todo
objeto impresso deve ter sido criado com um modelador 3D em um
computador.
Esquematizando,
Tipo de Impressora Descrição
Impressora de impacto
Matriz de pontos (matricial): mecanismo de agulhas.
Margaridas: fita é pressionada no papel.
Impressora jato de tinta
Centenas de gotas muito pequenas de tintas, as quais são
liberadas a partir de uma minúscula abertura existente nos
cartuchos de tintas.
Esquema de cores CMYK (Ciano, Magenta, amarelo (Yellow)
e preto (Black)).
Impressora a laser Utilizam um toner no lugar do cartucho.
Impressora a LED Utiliza díodos emissores de luz (LEDs).
Impressora térmica Cabeça térmica passa sobre o papel, este fica escuro nas
regiões onde é aquecido.
Plotter
Plotter de corte: recorta os desenhos em papéis especiais.
Plotter de impressão: impressões em grande escala e alta
qualidade.
Impressoras de cera
térmica Utiliza cilindros de cera, no esquema de cores CMYK.
Impressoras dye-
sublimation
Cabeça de impressão esquenta o filme dye plástico e
vaporiza a imagem no papel.
Impressoras de tinta
sólida
Bloco sólido de tintas, as quais passam por um processo de
mudança de fase no momento da impressão.
Impressora de sublimação Filme no jogo de cores CMYK que, quando aquecido, se
transforma em gás e é aderido pelo papel, no qual é então fixo
Impressora 3D Criação de objetos, que são impressos com camadas sobrepostas até serem moldados em sua forma final.
Esquema 36 – Tipos de Impressoras.
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11- (CESPE - 2016 - TRE-PE - Técnico Judiciário -
Operação de Computadores) O dispositivo de impressão dotado de agulhas
constitui parte do modelo de impressora
a) de sublimação.
b) com tecnologia digital LED.
c) a jato de tinta.
d) matricial.
e) a laser.
Resolução:
As impressoras que são dotadas de agulhas são as matriciais. Vejamos como
funciona cada uma das impressoras:
a) Incorreto: de sublimação. Trabalha com a sublimação do material que
substitui o cartucho de tinta. Este material é um filme no jogo de cores CMYK
que, quando aquecido, se transforma em gás e é aderido pelo papel, no
qual é então fixo.
b) Incorreto: com tecnologia digital LED. É um tipo de impressora a laser
só que mais econômica, ao invés de utilizar laser, ela utiliza díodos emissores
de luz (LEDs). Seu funcionamento começa com a transferência da imagem.
Uma carga eletrostática impulsiona o tambor sensível à luz em forma de rolo
através de uma faixa com milhares de LEDs. Durante a iluminação, enquanto
o tambor gira, as áreas com cargas atraem o toner com carga elétrica,
fixando a imagem no papel através de calor e pressão.
c) Incorreto: a jato de tinta. A impressão é feita por meio de centenas de
gotas muito pequenas de tintas, as quais são liberadas a partir de uma
minúscula abertura existente nos cartuchos de tintas. O esquema de
cores empregado por estes equipamentos é o CMYK, sigla que identifica as cores
Ciano, Magenta, amarelo (Yellow) e preto (Black).
d) Correto: matricial. Mecanismo de agulhas para formar a letra e
imprimir.
e) Incorreto: a laser. Utilizam um toner no lugar do cartucho da
impressora a jato de tinta, o qual contém um pó extremamente fino que, quando
aquecido, gruda no papel e permite que a imagem, ou texto, seja “fixado” na
folha.
Gabarito: Letra D.
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Equipamentos de Projeção
Um equipamento de projeção multimídia é um equipamento utilizado
com objetivo de transmitir imagem e som para diversas pessoas ao
mesmo tempo, de forma nítida e com qualidade.
É considerado um equipamento de projeção multimídia: projetor,
equipamento de automação, equipamento para áudio e videoconferência, tela,
cabo, entre outros.
Esse uso pode ser doméstico e para lazer, sendo possível criar um cinema
dentro da residência ou transmitir fotos para amigos e familiares. No uso
profissional, um equipamento de projeção multimídia colabora e facilita a
comunicação com funcionários em salas de reuniões e auditórios e com alunos
em salas de aula de escolas ou faculdades.
A escolha do tamanho e da capacidade desse equipamento depende do
local onde será instalado e da quantidade de pessoas que verão a projeção.
Existem basicamente dois tipos de projetores: os LCD e os DLP. A
principal diferença entre eles é a luminosidade de cada um.
▪ O projetor LCD (Liquid Cristal Display) possui imagens mais
nítidas, porém deixam a desejar no quesito qualidade de imagem
quando há luminosidade no ambiente de projeção. Os projetores com a
tecnologia LCD separam a luz branca da lâmpada em vermelho, verde e
azul e enviam essa luz através do painel LCD, que "abre" ou "fecha"
determinados pixels, gerando as outras cores e projetando a imagem no
anteparo.
▪ O projetor do tipo DLP (Digital Light Processing), por sua vez, é
mais favorável nos ambientes em que é impossível bloquear a entrada de
luz, pois possui maior luminosidade. A tecnologia DLP utiliza um chip
com espelhos microscópicos para refletir a luz da lâmpada, gerando uma
imagem monocromática, e um disco de cores para colorir a imagem.
Esquema 37 – Projeção multimídia.
Equip
am
ento
de
pro
jeção m
ultim
ídia
Visa transmitir imagem e som para diversas pessoas ao mesmo tempo, de forma nítida e com qualidade.
Dois tipos
LCD (Liquid Cristal Display)
Imagens mais nítidas
DLP (Digital Light Processing)
Maior luminosidade
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3.5 Barramentos
Barramentos são componentes eletrônicos, presentes na placa-mãe,
que conectam os componentes do computador entre si. São responsáveis
pela conexão entre o processador e a memória, e a componentes de entrada e
saída.
As principais funções dos barramentos são transportar dados, endereços
e controlar outros componentes do computador. Os barramentos podem ser de
sistema e de entrada e saída.
Os barramentos de sistema são os barramentos princiapis e podem ser
de três tipos de acordo com suas funções: barramento de dados (transporta
dados entre os componentes), barramentos de endereço (indica os
endereços de memória em que os dados que o processador deseja acessar
estão), barramento de controle (regula outras funções dos barramentos
anteriores, além de controlar solicitações e confirmações).
Os barramentos de entrada e saída comunicam o processador e aos
demais componentes do computador. Podem ser: internos ou slots (ligação
interna dos componentes), ou externos ou portas (conexão a componentes
externos ao computador.
Vamos estudar os principais tipos de barramento de entrada/ saída,
que são os que normalmente caem na prova. Para os externos, temos:
▪ Barramento ISA (Industry Standard Architecture): Este padrão não
mais utilizado, tendo sido substituído pelo PCI. As placas conectadas
neste barramento eram grandes, apesar de poderem não utilizar todo
o espaço do barramento. Trabalhava com transferência de 8 bits e 16
bits e com clock de 8,33 MHz. A versão de 16 bits é capaz de
proporcionar transferência de dados na casa dos 8 MB por segundo.
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▪ Barramento PCI (Peripheral Component Interconnect): suas
principais características são a capacidade de transferir dados a 32
bits e clock de 33 MHz, especificações estas que tornaram o padrão
capaz de transmitir dados a uma taxa de até 132 MB por segundo.
Uma versão não muito comum de 64 bits com clock de 66 MHz foi
lançada permitindo transferência de dados em até 512 MB/s, mas não
se tornou muito popular. Os slots são menores que os ISA.
Além disso, estes barramentos possuem os seguintes recuros:
o Bus Mastering, que se trata de um sistema que permite a
dispositivos que fazem uso do barramento ler e gravar dados
direto na memória RAM, sem que o processador tenha que
"parar" e interferir para tornar isso possível.
o Plug and Play (PnP), reconhecendo automaticamente
dispositivos que são conectados a esses barramentos.
▪ Barramento AGP (Accelerated Graphics Port): foi lançado para lidar
com o grande volume de dados gerados pelos processadores gráficos,
permitindo a evolução de uma tela escura para imagens de altíssima
qualidade. Este padrão oferece alta taxa de transferência e pode
operar sempre em sua máxima capacidade, pois como só é usada para
placas de vídeo, não possui interferência de outros dispositivos. O AGP
também permite que a placa de vídeo faça uso de parte da memória
RAM do computador como um incremento de sua própria memória,
um recurso chamado Direct Memory Execute.
Foi lançado nas seguintes versões:
o AGP 1.0: trabalha a 32 bits, clock 66 MHz, taxa de
transferência de 266 MB. Utilizando o AGP 2X são feitas duas
transferências de dados por ciclo de clock, possibilitando uma
frequência na prática de 133 MHz e taxa de 532 MB por
segundo.
o AGP 2.0: continua operando a 66 MHz, mas utiliza 4x, em que
são feitas quatro transferências de dados por ciclo de clock,
equivalendo na prática, a uma frequência de 266 MHz e
pemitindo taxa de transferência de até 1.066 MB por segundo.
o AGP 3.0: opera a 66 MHz, mas com 8x funcionando como se
operasse 528 MHz e possibilitando taxas de até 2.133 MB/s.
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▪ PCI Express: utiliza uma frequência da ordem de 2,5 GHz podendo
variar entre os modelos. Substituiu ao mesmo tempo o PCI e o AGP.
Isso acontece porque o PCI Express está disponível em vários
segmentos: 1x, 2x, 4x, 8x, 16x e 32x. Quanto maior esse número,
maior é a taxa de transferência de dados. O PCI Express 16x, por
exemplo, é capaz de trabalhar com taxa de transferência de cerca de
4 GB por segundo, característica que o faz ser utilizado por placas de
vídeo, um dos dispositivos que mais geram dados em um computador.
Possui as seguintes versões:
o PCI Express 1.0: Contando com 16 caminhos de transmissão
de dados (16x), um slot PCI-Express pode realizar o tráfego de
até 4 GB/s.
o PCI Express 2.0: mostrou um aumento de desempenho e
envio de dados. Com 16x, alcançam até 8 GB/s, podendo
chegar até 16 GB/s caso seja um conector 32x.
o PCI Express 3.0: alcança a largura de banda de 32 GB/s
quando utilizada em configuração 16x. Adicionalmente, foi
modelado para melhor utilização de energia.
▪ SATA (Serial ATA): é uma tecnologia para discos rígidos, unidades
ópticas e outros dispositivos de armazenamento de dados que surgiu
para substituir a tradicional interface PATA
(Paralell ATA, somente ATA ou, ainda, IDE).
Fornece melhor velocidade de transferênca
dos dados, cabos menores e mais finos que
permitem o resfriamento mais eficiente,
ocupam menos espaço que os antigos IDEs.
Além disso, possuem os seguintes recursos:
o Hot swap ou hot plug: permitem remover ou adicionar
hardwares com a máquina em funcionamento.
o NCQ (Native Command Queuing): permite ao HD organizar
as solicitações de gravação ou leitura de dados em uma ordem
que faz com que as cabeças se movimentem o mínimo possível,
aumentando (pelo menos teoricamente) o desempenho do
dispositivo e a sua vida útil.
o Link Power Management: permite consumir menos energia,
fazendo com que o HD assuma 3 estados possíveis: ativo,
parcialmente ativo ou inativo.
o Stagged Spin-Up: permite ativar ou desativar os discos que
estão trabalhando em conjunto, sem que haja interferência no
restante dos discos.
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As portas normalmente são de 4 tipos diferentes: portas seriais, portas
paralelas, portas USB e portas Fireware.
▪ Portas seriais: transmitem um bit por vez. As portas
seriais eram amplamente utilizadas para conectar mouses,
modems e impressoras.
▪ Portas paralelas: transmistem 8 bits por vez. Eram
utilizadas para conectar impressoras. A velocidade de
transmissão de uma porta paralela podia chegar a 1.2
MB por segundo. Isso gerou uma limitação, que fez com
que novas tecnologias como o USB e o Fireware fossem
criadas.
▪ Portas USB: são muito utilizadas atualmente. A
vantagem da porta USB é que ela é mais rápida
que as seriais e paralelas tradicionais, e de menor
custo. Além disso, os computadores atuais
normalmente possuem várias portas USB.
Possuem os seguintes recursos:
o Plug and Play (PnP).
o Hot swap ou hot plug.
▪ Firewire: criado pela Apple. Possui velocidade superior
ao USB e foi adotado por várias empresas como a Sony
e a Apple. Contudo, os altos royalties que os possuidores
da patente exigiram e o seu custo superior impediram
que este tomasse o lugar do USB.
Além dessas portas, temos ainda as chamadas portas PS/2, um
conector mini-DIN de 6 pinos usado para conectar alguns teclados e mouses a
um sistema de computador compatível com PC. Por
convenção o teclado é plugado na porta roxa, e o mouse
na verde. Estas portas estão atualmente em desuso, pois
os mouses e teclados geralmente são USB.
A porta RJ-45 (porta Ethernet, adaptador de rede ou
tomada de rede) é a porta de rede em um computador. A porta
RJ45 é ligada diretamente na placa de rede interna do computador.
É um plugue do tipo 8P8C que possui 8 posições onde são
encaixados 8 fios.
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As portas analógicas ou portas de áudio servem
para conectar dispositivos de áudio. As cores de cada
conector têm funções diferentes: verde (caixas
frontais/fone), azul (entrada de linha), rosa (microfone),
laranja (subwoofer e central) e cinza (caixas laterais).
O VGA ou Video Graphics Array é um padrão de
gráficos de computadores introduzido em 1987 pela IBM,
também usado vulgarmente para designar o conector
associado ao padrão. Está presente em computadores com
gráficos integrados e em alguns dos monitores que ainda
estão no mercado – embora o padrão esteja mudando.
O High-Definition Multimedia Interface (HDMI) é
uma interface condutiva totalmente digital de áudio e
vídeo capaz de transmitir dados não comprimidos. O
HDMI fornece uma interface de comunicação entre
qualquer fonte de áudio/vídeo digital. O HDMI 1.4
trouxe suporte a resoluções de 4.096 por 2.160 pixels
(4K), e o HDMI 2.0 passou a aceitar essa resolução em
até 60 quadros por segundo, ideal para transmissões
excelentes de esportes ou games de última geração.
De forma mais esquemática e resumida temos:
Barramentos internos ou slot
ISA (Industry
Standard
Architecture)
Não mais usado. Grandes. 8 ou 16 bits. Clock de 8,33 MHz.
PCI (Peripheral
Component
Interconnect)
Menores que os ISA. 32 bits e clock de 33 MHz ou 64 bits e clock
de 66 MHz. Bus Mastering. Plug and Play (PnP).
AGP
(Accelerated
Graphics Port)
Lançado para processadores gráficos. Direct Memory Execute. ▪ AGP 1.0: 32 bits, clock 66 MHz, taxa de 266 MB/s. Versão 2x com
clock de 133 MHz e taxa de 532 MB/s. ▪ AGP 2.0: clock base de 66 MHz, mas com 4x, operando a 266 MHz
e taxa de 1066 MB/s. ▪ AGP 3.0: clock base de 66 MHz, mas com 8x, operando a 528 MHz
e taxa de 2133 MB/s.
PCI Express
Frequência da ordem de 2,5 GHz. Substituiu o AGP e o PCI.
Segmentos 1x, 2x, 4x, 8x, 16x e 32x. ▪ PCI Express 1.0: com 16x taxas de 4GB/s.
▪ PCI Express 2.0: taxas de 8GB/s com 16x e de 16 GB/s com 32x. ▪ PCI Express 3.0: taxa de 32GB/s com 16x. Melhor uso da energia
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SATA
(Serial ATA)
Usado para discos rígidos, unidades ópticas e outros dispositivos de
armazenamento. Melhor velocidade de transferência, cabos
menores e mais finos que o antecessor IDE (ou PATA). Hot swap
ou hot plug. NCQ (Native Command Queuing). Link Power
Management. Stagged Spin-Up.
Barramentos externos ou portas
Serial Transmitem um bit por vez. Eram amplamente utilizadas para
conectar mouses, modems e impressoras.
Paralela Transmitem 8 bits por vez. Eram utilizadas para conectar
impressoras.
USB Muito utilizadas e existem várias. Mais rápidas que seriais e
paralelas. Plug and Play. Hot swap ou hot plug.
Fireware Criado pela Apple. Velocidade superior a USB. Custo muito alto por
conta dos royaltes.
PS/2 Conector de 6 pinos para mouses e teclados. Atualmente em
desuso.
RJ-45 Conector para a rede. 8 pinos.
Analógicas ou
de áudio Dispositivos de áudio. Cores tem funções diferentes.
VGA Padrão gráfico. Usado para conectar monitores.
HDMI Conexão digital de áudio e vídeo. 19 pinos. Esquema 38 – Barramentos de entrada e saída.
12- (CESPE - 2016 - TRE-PE - Técnico Judiciário -
Operação de Computadores) Assinale a opção que apresenta dispositivo de
conexão que suporta, por meio de um único cabo, formatos de imagens de
televisão ou de computador, incluindo resoluções padrão, alta definição e 4k.
a) EGA
b) HDMI
c) VGA
d) videocomponente
e) DVI
Resolução:
O High-Definition Multimedia Interface (HDMI) é uma interface condutiva
totalmente digital de áudio e vídeo capaz de transmitir dados não comprimidos.
O HDMI fornece uma interface de comunicação entre qualquer fonte de
áudio/vídeo digital.
O HDMI 1.4 trouxe suporte a resoluções de 4.096 por 2.160 pixels (4K), e o
HDMI 2.0 passou a aceitar essa resolução em até 60 quadros por segundo,
ideal para transmissões excelentes de esportes ou games de última geração.
Gabarito: Letra B.
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Padrões ou portas USB
Vamos abordar agora em um pouco mais de detalhes as portas USB, pois
são as mais cobradas em prova. O padrão USB evolui com o tempo,
aumentando as taxas de transferência e melhorando alguns outros aspectos.
Vamos estudar estes padrões USB:
▪ USB 1.0 ou USB original: foi lançado em 1996 com taxa de
transferência de dados é de 1,5 Mbit/s em banda estreita e de
12 Mbit/s na banda larga.
▪ USB 1.1: a versão 1.1 chegou dois anos depois com correções
relacionadas ao uso de hubs, mas mantendo as velocidades.
▪ USB 2.0: foi lançado no ano 2000, apresentando velocidade de
transferência 40 vezes maior que a geração anterior. A taxa máxima
na banda larga é de 480 Mbit/s, cerca de 60 MB/s. As portas são
compatíveis com cabos USB 1.1, mas a velocidade é reduzida aos 12
Mbit/s do modelo mais antigo.
O novo padrão implementou mudanças importantes que auxiliaram a
popularização. Uma delas foi a liberação do pagamento da licença
de uso da tecnologia para a USB Implementers Forum,
desenvolvedora do USB, motivando as fabricantes a adotarem o
padrão em larga escala.
Também foi na segunda geração que surgiram os plugues e portas
mini e micro USB (tipos A e B). Esses conectores menores
permitiram utilizar o USB em dispositivos pequenos, como celulares e
tablets. O cabo USB 2.0 ainda é o mais comum atualmente.
▪ USB 3.0 (USB 3.2 Gen 1): em 2008, foi lançado o USB 3.0. A taxa
de transferência recebeu o nome de SuperSpeed, dada à
impressionante velocidade de 5 Gbit/s (ou 625 MB/s, 10 vezes
superior a do USB 2.0). Outro avanço da tecnologia foi a capacidade
de enviar e receber dados ao mesmo tempo, ao contrário da
comunicação em única via das gerações anteriores.
A USB Implementers Forum recomenda que as fabricantes adotem a
cor azul no interior das conexões USB 3.0 em diante, além de colocar
as iniciais SS (de SuperSpeed). Com lançamento da versão 3.2 a USB-
IF mudou o nome desse padrão para USB 3.2 Gen 1.
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▪ USB 3.1 (USB 3.2 Gen 2): cinco anos mais tarde, em 2013, a USB
Implementers Forum lançou o USB 3.1, que trouxe o dobro de taxa
de transferência: 10 Gbit/s.
▪ USB 3.2 (USB 3.2 Gen 2x2): em 2019, a USB-IF lançou a USB 3.2
com taxa de transferência de 20 Gbits/s. Pessoal, o detalhe aqui
é que a USB-IF fez uma confusão na nomenclatura passado a
renomear também os padrões anteriores.
Em resumo, o que foi feito foi:
▪ USB 3.0 passou a se chamar USB 3.2 Gen 1;
▪ USB 3.1 passou a se chamar USB 3.2 Gen 2;
▪ USB 3.2 passou a se chamar USB 3.2 Gen 2x2;
Esquema 39 – Padrões USB.
USB 1.0
1,5 Mbit/s em banda estreita e de 12 Mbit/s
na banda larga
USB 1.1: correçõesrelacionadas ao uso de hubs, mas mantendo as
velocidades
USB 2.0
A taxa máxima na banda larga é de 480
Mbit/s
USB 3.2Envia e recebe dados
ao mesmo tempo
USB 3.2 Gen 1:
5 Gbit/s
USB 3.2 Gen 2:
10 Gbit/s
USB 3.2 Gen 2x2:
20 Gbit/s
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Além dos diferentes padrões, existem também diferentes conectores USB
que são usados para os diversos dispositivos que podem ser conectados por
meio desse padrão. Vamos falar um pouco sobre os principais conectores:
Esquema 40 – Conectores USB.
USB-A
Mais comuns. 4 pinos.
Mini-A
5 pinos.
Micro A
5 pinos, mas menor.
USB-B
4 pinos, mas 2 de cada lado
Mini-B
5 pinos
Micro-B
5 pinos, mas menor
USB-C
24 pinos , 12 de cada lado
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13- (UFMT - 2016 - TJ-MT - Analista Judiciário - Direito)
A principal vantagem do padrão USB 3.0 em relação aos padrões anteriores
de portas USB é:
a) Possibilidade de conectarem-se, sem a necessidade de adaptadores, num
único tipo de porta, dispositivos USB e HDMI.
b) Remoção da compatibilidade com os dispositivos USB 2.0, o que elimina
as restrições do padrão 3.0.
c) Aumento da taxa de transferência de dados entre dispositivos que utilizam
o padrão 3.0.
d) Redução da quantidade de fios utilizados para conectar dois dispositivos,
o que torna o cabo de diâmetro mais reduzido.
Resolução:
O padrão USB evolui com o tempo, aumentando as taxas de transferência e
melhorando alguns outros aspectos. O esquema a seguir representa as
diferenças entre as versões do padrão:
Vamos então à análise dos itens:
a) Incorreto: Portas USB não conectam dispositivos HDMI.
b) Incorreto: O padrão 3.0 não é incompatível com 2.0.
c) Correto: Aumento da taxa de transferência de dados entre dispositivos
que utilizam o padrão 3.0.
d) Incorreto: Não houve redução do cabo.
Gabarito: Letra C.
USB 1.01,5 Mbit/s em banda
estreita e de 12 Mbit/s na banda larga
USB 1.1: correçõesrelacionadas ao uso de hubs, mas mantendo as
velocidades
USB 2.0
A taxa máxima na banda larga é de 480 Mbit/s.
USB 3.0SuperSpeed, dada à
impressionante velocidade de 5 Gbit/s
Envia e recebe dados ao mesmo tempo
USB 3.1: dobro de taxa de transferência: 10 Gbit/s
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3.6 Entendendo as configurações de um computador
Agora que você já conhece os principais componentes do computador,
vamos ver como as configurações dos computadores comerciais são analisadas.
Este conhecimento é importante, pois diversas questões apresentam uma
configuração e pedem que você identifique uma dada característica.
As especificações dos equipamentos de mercado diferem bastante na
forma de apresentação, sendo mais detalhadas ou omitindo certos elementos.
Vamos apresentar um esquema genérico, que pode ser utilizado para ter uma
noção de como analisar estas configurações:
Esquema 41 - Entendendo as configurações do computador.
Intel Core i7-5960X 3.0GHz 20MB LGA 2011 V3 8 GB DDR4 2133MHz 128GB SSD
Marca e modelo Clock
Processador
Memória cache
(geralmente L3)
Soquete
Memória
Capacidade Tipo Clock
Disco rígido
Capacidade Tipo
Outras informações que podem vir são as marcas dos componentes e outras características
específicas deles como a rotação para os HDs, o barramento utilizado ou as polegadas de
um monitor.
Para facilitar o relacionamento por meio das marcas, vamos especificar os principais:
▪ Processadores: Intel e AMD;
▪ Placa mãe: ASUS, Gigabyte, MSI e Intel.
▪ Memória RAM: Kingston, Samsumg, Corsair, OCZ.
▪ HDDs: Seagate, Maxtor, Quantum, Samsumg, Western Digital, IBM;
▪ SSDs: Intel, Samsumg, Hyper X, Kingston, Crucial, Corsair, SanDisk.
▪ Placas de vídeo: ATI Tecnhologies (AMD) e nVidia.
Se vierem somente duas capacidades seguidas, associe a menor delas a memória RAM e a
maior ao disco rígido. Ex.: 8GB 1TB, significa que o computador possui 8GB de memória RAM
e 1TB de HD.
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14- (FCC - 2015 - TRE-AP - Analista Judiciário -
Administrativa) Para comprar um computador que atenda suas
necessidades, um Analista fez uma pesquisa na Internet para conhecer as
configurações dos componentes internos. Nessa pesquisa, concluiu
corretamente que
a) “HyperX FURY 4 GB 1600MHz DDR3 CL10 DIMM Red Series
HX316C10FR/4" refere-se à memória RAM.
b) “GIGABYTE Micro ATX p/ Intel LGA 1155 GA-H61M-S1" refere-se à placa
de vídeo.
c) “Seagate SATA 3 500 GB 7200RPM 6.0 Gb/s ST500DM002" refere-se ao
processador.
d) “AMD A4 7300 Dual Core 3.8 GHz (4.0 GHz Max Turbo) 1MB FM2
AD7300OKHLBOX" refere-se ao disco rígido.
e) “VGA Point of View GeForce GTX650 1 GB GDDR5 128-Bits - VGA-650-C1-
1024" refere-se à placa mãe.
Resolução:
a) Correto: especificação bem completa de uma memória RAM descrevendo a
marca, capacidade, frequência, tipo e modelo.
b) Incorreto: especificação da placa mãe.
c) Incorreto: especificação de HD.
d) Incorreto: especificação de um processador.
e) Incorreto: especificação de uma placa de vídeo.
Gabarito: Letra A.
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4. SOFTWARE
O software é um conjunto de instruções ordenadas e lógicas
fornecidas ao hardware, para a execução de procedimentos necessários à
solução dos problemas e tarefas do processamento de dados.
Quanto as finalidades, os softwares podem ser classificados em
aplicativos, sistemas e utilitários:
▪ Software Aplicativo: programas que tem aplicações práticas para
o usuário. Também não são obrigatórios para o funcionamento do
computador, porém, quando instalados, oferecem praticidade para os
usuários.
▪ Software Básico ou Sistema operacional: é o programa
considerado essencial para o funcionamento de um computador.
Sem ele o computador não funciona.
▪ Software Utilitário: qualquer programa não obrigatório para o
funcionamento do computador, porém, é considerado extremamente
útil para o seu bom funcionamento.
Vamos esquematizar as diferenças entre esses tipos de softwares:
Esquema 42 - Tipos de softwares quanto as finalidades.
Aplicativo
• softwares maissimples, amigáveis;
• normalmente nãose comunicamdiretamente com a máquina;
• há uma interfacecom o usuário.
•Exemplos: Word, planilhas eletrônicas, jogos, navegadores web.
Sistema
• softwares maiscomplexos;
• se comunicam diretamente com a máquina (hardware);
• interface (ligação) entre o usuário, o software aplicativo e o computador;
• Exemplos: sistemasoperacionais.
Utilitários
• permitem aos usuários executarem tarefascomplementaresàs oferecidas pelos sistemasoperacionais.
• Exemplos: antivírus, compactação de arquivos, backup de arquivos, etc.
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Quanto as licenças, os softwares podem ser livres ou proprietários, que
possuem algumas variações.
▪ Software Livre: qualquer programa que tem a liberdade de ser
usado, copiado, modificado e redistribuído. Opõe-se ao conceito de
software proprietário. Pode ser vendido ou disponibilizado gratuitamente.
Um caso é o da Red Hat que comercializa o Red Hat Enterprise Linux. A
possibilidade de modificações implica na abertura de seu código fonte. A
maioria dos softwares livres é licenciada como GNU GPL ou BSD.
o GPL: a Licença Pública Geral GNU acompanha os pacotes
distribuídos pelo Projeto GNU (General Public License). É a mais
utilizada, sendo adotada pelo Linux. Ela impede que o software
seja integrado em um software proprietário e garante os
direitos autorais. Não permite que as liberdades originais sejam
limitadas, nem que sejam impostas restrições que impeçam a
distribuição da mesma forma que foram adquiridos.
o BSD: a licença BSD foi inicialmente utilizada nos softwares da
Berkeley Software Distribution. Ela impõe poucas restrições
sobre as formas de uso, alterações e redistribuição do
software e, por isso, é chamada de copycenter. O programa pode
ser vendido e não precisa incluir o código fonte.
o Software em Domínio Público: o autor do software relega a
propriedade do programa e este se torna bem comum, ou seja,
não possui copyright. Entretanto, o autor pode restringir que
modificações sejam feitas.
o Copyleft: retira barreiras à utilização, difusão e modificação
do software, mas impedem a utilização não-autorizada. Ele
requer que as alterações sejam livres, passando adiante a
liberdade de copiá-lo e modificá-lo novamente.
▪ Software proprietário: é aquele cuja cópia, redistribuição ou
modificação são proibidos pelo autor em determinado grau. É
necessário solicitar permissão ou pagar para utilizar.
o Freeware: software proprietário que é disponibilizado
gratuitamente, mas não pode ser modificado.
o Shareware: é o software disponibilizado gratuitamente por um
período de tempo ou com algumas funções abertas, mas que
implica no posterior pagamento pela sua licença.
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o Trial: versão de teste de vários softwares. É disponibilizada
algumas funções, geralmente por 30 dias, para que o usuário
experimente o programa para saber se ele atende às suas
necessidades.
o Demo: versão de demonstração, semelhante ao Trial. É
possível usar o programa por um tempo ou com apenas
algumas funções disponíveis.
o Software Comercial: é o software desenvolvido com o
objetivo de lucrar.
▪ Open Source: o software de código aberto é aquele que disponibiliza
seu código fonte e restringe-se aos termos técnicos da questão.
Pode ser livre, ou proprietário. Algumas empresas como IBM, HP,
Intel e Nokia investem em software de código aberto.
Esquematizando, temos:
Esquema 43 – Licenças de software.
Lic
enças
Livre
Liberdade de ser usado, copiado, modificado e
redistribuído.
GPL
Impede que o software seja integrado em um software proprietário e garante os direitos autorais.
BSD
Poucas restrições sobre as formas de uso, alterações e redistribuição do software. Pode ser vendido.
Domínio Público
Autor do software relega a propriedade do programa, mas pode restringir algumas alterações.
Copyleft
Retira barreiras à utilização, difusão e modificação do software, mas impedem a utilização não-autorizada.
Proprietário
Cópia, redistribuição ou modificação são
proibidos pelo autor em determinado grau.
Comercial
Desenvolvido com o objetivo de lucrar.
Freeware
Disponibilizado gratuitamente, mas não pode ser modificado.
Shareware
Gratuitamente por um período de tempo ou com algumas funções abertas.
Trial
Versão de testes por alguns dias.
Demo
Demonstração por um tempo ou comalgumas funções.Opensource
Disponibiliza seu código fonte e restringe-se aos
termos técnicos da questão.
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15- (FCC - 2012 - TJ-RJ - Analista Judiciário - Análise
de Sistemas) Para que um programa de computador seja considerado software
livre, este programa
a) pode ser utilizado para fins lucrativos, mas não pode ser, ele próprio,
comercializado.
b) deve ter seu código fonte colocado em domínio público.
c) não pode ser utilizado para fins lucrativos.
d) deve ter seu código fonte disponível para seus usuários.
e) não pode ter seu código fonte modificado.
Resolução:
Vamos analisar as alternativas:
a) Incorreto: é muito natural associar software livre a software gratuito, porém
essa relação não é totalmente verdadeira. Os softwares que tem licença BSD,
por exemplo, podem ser vendidos.
b) Incorreto: o domínio público é apenas uma das subcategorias do software
livre. Assim, não necessariamente o software livre deve ser disponibilizado em
domínio público.
c) Incorreto: vide comentário do item a.
d) Correto: o software livre é qualquer programa que tem a liberdade de
ser usado, copiado, modificado e redistribuído. A possibilidade de
modificações implica na abertura de seu código fonte.
e) Incorreto: a abertura do código fonte é justamente uma das características
que permite a modificação do software livre.
Gabarito: Letra D.
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Driver de dispositivo
Um tipo de software bastante importante para os computadores são os
drivers de dispositivo ou, simplesmente, drivers. Os drivers são pequenos
elementos de software que permitem a comunicação entre o sistema
operacional e o equipamento em si. São eles que, por exemplo, fazem a
conversão dos dados digitais para serem impressos ou regulam o
processamento de uma placa de vídeo.
Os drivers são específicos para os sistemas operacionais sob os quais
executam, portanto, o fabricante deve fornecer um drive para cada sistema
operacional em o dispositivo for compatível.
Esquema 44 – Drivers.
Sistema operacionalDriver ou controlador
de dispositvoHardware
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5. REFERÊNCIAS
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Acesso em: 02 mar. 2018.
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<https://canaltech.com.br/hardware/o-que-e-um-chipset/>. Acesso em: 27 fev. 2018.
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em: <https://canaltech.com.br/hardware/fique-por-dentro-de-todos-os-modelos-de-
memoria-ram/>. Acesso em: 05 mar. 2018.
CANALTECH. Entenda as diferenças entre os tipos de DVDs e discos de Blu-Ray.
Disponível em: <https://canaltech.com.br/curiosidades/Entenda-as-diferencas-entre-
os-tipos-de-DVDs-e-discos-de-Blu-Ray/>. Acesso em: 05 mar. 2018.
CANALTECH. O que são os drivers e como eles funcionam?
<https://canaltech.com.br/software/O-que-sao-os-drivers-e-como-eles-funcionam/>.
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<https://www.devmedia.com.br/como-funcionam-os-dispositivos-de-entrada-e-
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MACEDO, Diogo. Arquitetura de processadores: RISC e CISC. A anatomia de uma
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UOL. Software livre, freeware, shareware, copyleft: entenda as licenças de
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TECHTUDO. O que é memória cache? Entenda sua importância para o PC.
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TECHTUDO. Memória DRAM e SRAM: entenda as tecnologias e suas diferenças.
<http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2014/11/memoria-dram-e-sram-
entenda-tecnologias-e-suas-diferencas.html>. Acesso em: 05 mar. 2018.
TECHTUDO. SSD e HD: entenda a diferença entre as tecnologias.
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ssd.html>. Acesso em: 05 mar. 2018.
TECHTUDO. Conheça todos os tipos de cabos USB do mercado e escolha o seu.
<http://www.techtudo.com.br/listas/noticia/2016/06/conheca-todos-os-tipos-de-
cabos-usb-do-mercado-e-escolha-o-seu.html>. Acesso em: 07 mar. 2018.