Para utilizar com eficiência e segurança qualquer equipamento, como por exemplo, uma máquina de lavar, um aspirador de pó, um aparelho de televisão, ou um automóvel, precisamos de algumas informações sobre o seu funcionamento. Do mesmo modo, para utilizar um computador de maneira proveitosa e sem correr riscos de perder ou danificar o seu trabalho, devemos conhecer minimamente o seu funcionamento. Para atingir este objetivo, precisamos entender o seu modelo lógico.
O esquema abaixo representa o modelo lógico do computador. Um modelo lógico é uma representação de como algo funciona, embora esta representação não mostre a aparência física do objeto real. Embora nem todos os computadores atuais obedeçam o modelo aqui apresentado, a maioria o segue e contém todos os elementos aqui mostrados. Atualmente existem, por exemplo, os sistemas com processamento paralelo, ou seja, com mais de um processador. Isto já representa uma evolução da ideia original de como funciona um computador.
No início do século XIX o matemático Charles Babbage, o "pai do computador", definiu um modelo lógico de computador, que chamou de "Máquina Analítica". Este trabalho permaneceu esquecido por mais de um século, tendo sido encontrado quando os computadores eletrônicos já eram realidade. Mais tarde este modelo foi confirmado pelas pesquisas.
Em 1945 o matemático John Von Neumann propôs alguns princípios para a construção de computadores, que ficaram conhecidos como Arquitetura Von Neumann. Estes princípios são as ideias básicas que permitiram construir os computadores atuais. Estabelecem, por exemplo, que o controle do processamento seja feito por meio de uma instrução de software, sem a necessidade de alterar a configuração interna do computador durante a execução do programa.
Arquitetura Von Neumann:
1) Arquitetura física interna fixa da máquina;
2) Existência da memória interna;
3) Existência da unidade de controle;
4) Armazenamento prévio do programa e dos dados na memória interna;
5) Armazenamento dos resultados do processamento na memória interna;
6) Existência da instrução de desvio condicional do controle.
O esquema da figura abaixo obedece tanto aos princípios propostos por Babbage quanto à arquitetura de Von Neumann. Possui componentes para realizar as etapas de entrada dos dados, armazenamento, processamento, saída dos resultados e controle.
Observe o desenho.
Os componentes são montados sobre placas de um metal condutor elétrico especial. São as placas de circuito integrado. A principal destas é conhecida como placa-mãe.
Há dois tipos de linhas com setas percorrendo o desenho. Estas linhas representam os dois tipos de impulsos elétricos que percorrem o equipamento.
As linhas do Fluxo de dados representam o caminho das informações que estão sendo processadas. Elas seguem no sentido para dentro do desenho, para fora do desenho, ou nos dois sentidos, dependendo do caminho das informações.
Por outro lado, as linhas do Fluxo de controle representam o caminho dos sinais de controle dos componentes. Estas linhas partem sempre da CPU no sentido dos demais componentes.
Conectadas diretamente aos circuitos da placa-mãe ficam a unidade central de processamento, a memória principal e as unidades de entrada ou saída. Conectados à placa-mãe através das unidades de entrada ou saída ficam os componentes periféricos.
Os componentes são montados sobre placas de um metal condutor elétrico especial. São as placas de circuito integrado. A principal destas é conhecida como placa-mãe.
Há dois tipos de linhas com setas percorrendo o desenho. Estas linhas representam os dois tipos de impulsos elétricos que percorrem o equipamento.
As linhas do Fluxo de dados representam o caminho das informações que estão sendo processadas. Elas seguem no sentido para dentro do desenho, para fora do desenho, ou nos dois sentidos, dependendo do caminho das informações.
Por outro lado, as linhas do Fluxo de controle representam o caminho dos sinais de controle dos componentes. Estas linhas partem sempre da CPU no sentido dos demais componentes.
Conectadas diretamente aos circuitos da placa-mãe ficam a unidade central de processamento, a memória principal e as unidades de entrada ou saída. Conectados à placa-mãe através das unidades de entrada ou saída ficam os componentes periféricos.
A Unidade Central de Processamento, ou simplesmente CPU (Central Processing Unit), é o dispositivo físico a partir do qual os programas são executados. A CPU é o componente que executa as instruções dos programas. As instruções podem ser de controle dos periféricos, de armazenamento, ou de cálculo. Estas instruções são fornecidas pelo sistema operacional pois, como vimos anteriormente, o que controla o computador é este programa.
A função da Memória Principal é armazenar informação num formato que possa ser entendido pela CPU. A memória principal divide-se em duas partes com funções diferentes: memória ROM e memória RAM.
A ROM (Read Only Memory) é uma memória somente de leitura. Isto significa que seu conteúdo não pode ser alterado pela operação do computador, ou seja, através da execução de qualquer programa. Esta pequena parte da memória principal somente pode ser acessada pela CPU, e sua finalidade é permitir a inicialização do computador.
A ROM guarda de forma permanente os programas que executam as funções de:
a) teste da memória RAM;
b) teste dos periféricos básicos: teclado, vídeo, HD;
c) armazenamento do sistema operacional na memória RAM.
A ROM é vulgarmente conhecida como BIOS (nome de um de seus programas).
A memória RAM (Random Access Memory) é a memória de trabalho, ou seja, é a que de fato utilizamos. Nela deverão estar armazenados o programa que será utilizado e os dados que serão trabalhados, antes que o processamento possa ser iniciado. Nela serão armazenados os resultados do processamento.
Por ser composta por circuitos eletrônicos, que somente permanecem energizados enquanto houver fornecimento de energia, a memória RAM não guarda seu conteúdo quando é retirada a fonte de energia. Por isso dizemos que ela é volátil.
Já que a memória RAM é volátil, tudo o que criamos no computador é virtual e, para que não seja perdido precisa ser gravado, de modo que possamos voltar a utilizar aquele conjunto de informações. As informações criadas são gravadas na memória auxiliar. A função da memória auxiliar é armazenar de forma permanente os programas e as informações por eles processadas.
As unidades de entrada (UE) e/ou saída (US) são componentes que permitem a comunicação entre a CPU e os periféricos. As UE's e US's repassam a informação do periférico para a CPU, e vice-versa. A UE ou a US são conhecidas popularmente como "chipset", ou ainda, "portas".
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EXERCÍCIOS
I - Responda no caderno
1) Qual a função da CPU?
2) Qual a principal característica da memória ROM?
2) Qual a principal característica da memória ROM?
3) Qual a função da memória ROM?
4) Qual a principal característica da memória RAM?5) POr que dizemos que a memória RAM é volátil?
6) Para que serve a memória RAM?
7) Qual a finalidade da memória auxiliar?
II - Representação gráfica
Desenhe o esquema acima no seu caderno. Utilize lápis ou canetas de cores diferentes para representar os componentes que estão sobre a placa-mãe, os que estão fora desta, o fluxo de dados e o fluxo de controle.
