1 - HARDWARE

Question 1

Considerações Iniciais

Answer 1

♦ COMPUTADOR
Conceito: Conjunto de circuitos e componentes integrados (hardware) que podem executar operações com rapidez, ordem e sistematização em função de uma série de aplicações (software), orientados para interação com o usuário (peopleware).

• Hardware: componentes físicos de um computador
  → “tudo aquilo que conseguimos pegar com as mãos”
• Software: são os componentes lógicos de um computador;
  → “programas e aplicativos”
  Ex: sistemas operacionais (Windows, Linux), aplicativos (Word, Excel, Firefox), jogos…

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♦ Arquitetura de von Neumann
Os computadores, como os conhecemos HOJE, são estruturados em cima da Arquitetura de von Neumann que idealizou os seguintes componetes:

• Dispositivos de entrada (teclado, mouse) fornecerão informações ao computador;
• Uma unidade de memória: Onde os dados e instruções são armazenados;
• CPU (Central Processing Unit, ou Unidade Central de Processamento), que será o cérebro do
  sistema;
  → Dentro da CPU:
  📍 ULA (Unidade Lógica e Aritmética): capaz de realizar cálculos;
  📍 Unidade de Controle: para coordenar a comunicação da CPU com os componentes externos a ela.
  📍 Registradores: que são pequenas unidades de memória, que permitem à CPU realizar seus cálculos internamente.

Obs: Barramentos: São os canais de comunicação entre os diversos dispositivos de um computador.

Question 2

Placa-Mãe
(Motherboard)

Answer 2

➥ Conceito:

• Conjunto de circuitos integrados, organizados em uma placa;
• Permite a integração entre a CPU e todos os componentes principais e/ou acessórios de um computador;
• É a responsável pela comunicação entre todos os componentes através de vias denominadas genericamente barramentos;

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➥ É composta por:

• Chipset (conjunto de circuitos integrados);
• Barramentos (Trilhas);
• Capacitores;
• Encaixes* (socket para o processador e slots para memória principal e placas de expansão
  contendo dispositivos);*

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♦ CHIPSET

• É o componente mais importante da placa-mãe!
• É um conjunto de chips controladores que
  auxiliam o processador no controle de tráfego que passa por ela.

➥ Chipset ponte norte: (North Bridge)

• É o responsável pela performance do computador, pois liga os dispositivos que exigem maior velocidade de comunicação;
  → Controla o tráfego que ocorre entre o processador, a placa de vídeo e a memória
  RAM(é a memória principal), ALÉM de fornecer canal para a comunicação com o chipset ponte sul;
• Fica fisicamente mais próximo do processador;
• Front Side Bus (FSB) é o barramento que intercomunica a CPU à NorthBridge. É peça chave para a performance da máquina!

➥ Chipset ponte sul: (South Bridge)

• Controla o acesso ao
  → Disco rígido (HD);
  → Componentes onboard da placa-mãe;
  → Demais dispositivos conectados nos slots da placa;
• Não determina o desempenho da máquina, porém, dirá qual é a sua capacidade de conexão;
  → Número de portas USB, conexões SATA, PCI, etc…

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♦ ON-BOARD X OFF-BOARD

➥ On-Board: é o termo dado a dispositivos integrados à Placa-Mãe.
* A principal vantagem é a redução do tamanho e do preço, permitindo equipamentos cada vez menores e mais baratos;
* O único componente onboard que pode se conectar à ponte norte de uma placa mãe é a placa de vídeo onboard.

➥ Off-Board: são dispositivos obtidos através de placas de expansão acoplados à placa-mãe através de Slots (encaixes) específicos;
* Apresentam um maior custo e normalmente um melhor desempenho se comparados com os nativos da placa on-board.

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Question 3

Inicializando um computador

henry

Answer 3

♦ Firmware: É um conjunto de instruções operacionais que são programadas diretamente em uma memória permanente (geralmente uma ROM ou Flash BIOS). Ele atua como o cérebro do computador, controlando todo o hardware.

♦ São 3 programas instalados de fábrica:

➥ BIOS: (Sistema Básico de Entrada e Saída)

• É o “guardião inicial” que verifica se todos os componentes estão funcionando corretamente;
• Quando um computador é ligado, é a BIOS que inicializa a máquina, verificando as memórias, discos rígidos e dispositivos de entrada e saída. Somente depois do “OK” da BIOS que o sistema operacional do computador é inicializado;
• O BIOS realiza o POST (Teste Automático de Inicialização) para verificar se o hardware está em ordem.

➥ POST: É uma rotina executada pelo BIOS.

• Ele verifica se a memória, teclado, monitor e outros dispositivos estão operacionais.
• Se algo estiver errado, o BIOS emite bips sonoros ou fica parado até que o problema seja resolvido.

➥Setup: A Configuração Personalizada

• É um programa que permite alterar parâmetros armazenados na memória de configuração (CMOS);
• Pode personalizar configurações como data, hora, ordem de inicialização e senha;
• É acessado pressionando uma tecla específica durante a inicialização (geralmente Del ou F2).

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♦ BOOT: Ocorre quando um computador é ligado/inicializado;

• No boot, o BIOS é o primeiro a “acordar”. É ele que passa as primeiras ordens para o processador, além de verificar quais itens estão instalados na máquina;
• O BIOS é responsável por carregar a memória RAM, placa de vídeo, teclado, dentre outros, para possibilitar a inicialização do sistema operacional.

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♦ Ordem cronológica do BOOT (Etapas):

1. Acessa a memória CMOS, com informações referentes ao hardware. Nela, o BIOS estabelece reconhecimento e comunicação com peças como: placas de vídeo e memória RAM.
→ CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor – Semicondutor Complementar de óxido-metal): é uma memória complementar, que guarda as informações configuradas para a BIOS funcionar. Justamente por isso, o CMOS precisa de uma bateria de relógio, para manter estas informações ativas, mesmo que o computador esteja
desligado.

2. A seguir, ocorre o Power-On Self Test (POST): Um conjunto de testes que a BIOS realiza para saber se tudo está se inicializando da maneira correta. Quando alguns componentes essenciais estão faltando, alguns beeps ou mensagens na tela alertam o usuário.

3. A etapa seguinte consiste na procura de alguma fonte para inicializar o sistema operacional. Tal fonte é configurável (podendo ser modificada no Setup da BIOS) e pode ser um disco rígido (padrão), CD-ROM, pendrive, entre outros.

4. Agora, o BIOS vai procurar o setor zero (denominado Master Boot Record - MBR) do HD. Essa área contém um pequeno código que alavanca a inicialização do sistema operacional. É lá que o computador pergunta ao disco: cadê o sistema operacional? O MBR, então, acionará o setor do disco que contém o chamado sistema de iniciação, também chamado de carregador, boot loader, bootstrap. Quando o disco contém um único sistema operacional, é comum que o bootstrap esteja no setor um.

5. A partir daí, o bootstrap loader carrega o sistema operacional na memória RAM e permite que ele comece a operar. Somente quando todo o sistema operacional está carregado na RAM é que o usuário consegue desfrutar dele, Fazendo login e utilizando os recursos da máquina.

Question 4

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO
(UCP OU CPU)

Answer 4

♦ CPU ou Processador:

• É um chip (circuito integrado) acoplado a placa-mãe;
• Responsável por todos os cálculos, processando dados, executando as instruções em memória e interagindo com todos os componentes da máquina;
• A velocidade de um processador é medida por ciclos (instrução) por segundo (Hertz);
  → Atualmente encontra-se na faixa de bilhões de ciclos por segundo ou giga-hertz (GHz);

Obs.: Overclock = Forçar desempenho do processador!

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♦ É formado por três componentes básicos:

➥ UNIDADE DE CONTROLE (UC):

• NÃO PROCESSA OS DADOS;
• Comanda e controla o processamento dos dados;
• Interpreta as instruções que são enviadas pelos programas em execução no sistema;
• Controla a Saída e entrada de dados (dos periféricos);
• Controla as atividades internas da máquina;

➥ UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTICA (ULA):

• É o CORE;
• Responsável pelas operações matemáticas;
• Responsável pelas decisões lógicas:
  Ex: Se 5 < 3 ou 5 > 3;
• A linguagem binária ENTRA, e a ULA transforma em informações na tela;
• Resumindo: É o núcleo onde as operações são processadas;

➥ REGISTRADOR:

• É a memória mais importante e mais rápida do computador;
• Armazenamento temporário (volátil);
• Tem pequena capacidade;
• Usada para armazenar resultados temporários dos processamentos que ESTÃO sendo processados;

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Atenção

• Quanto maior o clock do processador, mais rápida é a máquina;
• Quanto mais núcleos tiver o processador, melhor é a sua performance;
• Quanto maior for a memória cache, mais rápido será o processador;
• Quanto maior for o clock do FSB (Front Side Bus), melhor é o desempenho da máquina;
• Quanto maior for o clock da memória, melhor é o desempenho da máquina;

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♦ Arquitetura dos processadores

→ Quando os dados são manipulados dentro da ULA do processador, com o auxílio dos registradores, os processadores trabalham com um conjunto limitado de instruções. Tais instruções podem ser formuladas segundo duas filosofias, que acabam por implicar na arquitetura dos processadores: a RISC e a CISC.

📍 RISC => Reduced Instruction Set Computer, ou Computador com um Conjuto Reduzido de Instruções: Executa menos instruções, PORÉM, é mais rápido;

📍 CISC => Complex Instruction Set Computer, ou Computador com um Conjuto Complexo de Instruções: Executa centenas de informações/instruções complexas diferentes, sendo assim mais versátil, PORÉM, é mais lento.

Obs¹: Na prática, os processadores modernos utilizam um “misto” de ambas as filosofias, o chamado RCISC.
Obs²: Os processadores comerciais da Intel e AMD são considerados CISC

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➥ 32 bits

• Gerencia memória RAM de até 4Gb por ciclo;
• Compatível apenas com O.S. de 32bit;
• Mais lento! não adianta fazer upgrade de Memória RAM que não irá acelerar;

➥ 64 bits

• Gerencia memória de até 16TB (Terabytes) de RAM;
• Compatível com O.S. de 32 ou 64 Bits;

Question 5

TIPOS DE MEMÓRIAS

Answer 5

♦ Conceito: é o elemento do computador no qual as informações estão armazenadas, e podem ser acessadas e modificadas pela CPU, ao realizar as suas operações.

• As memórias costumam ser classificadas sob a ótica de uma Pirâmide, em termos de custo, desempenho e capacidade de armazenamento
  Obs: Pesquisar Pirâmide Hierárquica das memórias do computador;

1 - REGISTRADORES

• São de altíssima velocidade;
• Integradas ao processador para a realização de cálculos pela ULA;
• Sua quantidade e tamanho, porém, sua ordem de grandeza está na casa dos bits/bytes (muito pequenos);
• É um tipo de memória caríssima (por isso são pequenos);
• São voláteis, pois apenas armazenam informação quando o computador ligado;

2 - MEMÓRIA CACHE

• É uma memória intermediária situada logicamente entre a memória principal e o processador do computador;
• Finalidade: Permite que o computador mantenha os dados acessados recentemente por perto, para que possam ser usados repetidamente, em vez de usar o mesmo conjunto de instruções repetidamente, diminuindo a necessidade de acesso à memória RAM;
  → Ou seja, serve para EVITAR o acesso à memória RAM, evitando passar por barramentos;
• Mantém os dados armazenados para fins operacionais futuros;
• De alta velocidade;
• Um tipo de memória RAM estática (SRAM);
• Fica entre o processador e a memória RAM;

➥ NÍVEIS DE MEMÓRIA CACHE
Quanto menor o nível, maior sua velocidade e menor sua capacidade:

L1: cache primária

• Contida no próprio processador;
• Seu tamanho varia de 16 KB a 64KB;

L2: cache secundária

• Pode estar contida dentro ou fora do chip processador;
• Seu tamanho varia de 512KB a 12MB;

* L3: cache terciária

• Contida na placa-mãe;
• Pode conter poucos MegaBytes de SRAM.

ATENÇÃO:
Como funciona:

Quando a CPU precisa de uma informação na memória, primeiro ele acessa a memória L1; caso não encontre, ele busca na L2 e assim sucessivamente; Caso a informação não esteja em cache algum, aí sim ele vai buscar a informação na memória RAM.

3 - MEMÓRIA RAM (RANDOM ACCESS MEMORY ou Memória de Acesso Aleatório) – MEMÓRIA PRINCIPAL

• É a memória responsável por armazenar (temporariamente) tudo que está em execução, quando o computador está ligado;
• É uma memória volátil/transitória/temporária (Os dados são apagados quando desliga o PC;;
• Recebe o Sistema Operacional;
• Esse tipo de memória trabalha com os dados de forma temporária, por isso serve para acessar e “trabalhar” dados ao invés de armazenar;

♦ Tipos de memória RAM:

➥ Dynamic RAM (RAM Dinâmica - DRAM)

• Utilizada como memória principal no computador;
• Menos rápidas e mais capacidade!!
• NECESSITA que seja atualizada para a que a informação permaneça armazenada;
• O padrão atualmente é a SDRAM (Syncronous Dynamic RAM) - DDR4;
• Obedecem ao padrão DIMM (Dual-Inline Memory Module). Significa que os contatos da memória (que encaixam na placa-mãe) possuem sensores distintos dos dois lados;

➥ Static RAM (RAM Estática)

• Utilizada na memória cache;
• É muito mais veloz (e cara) do que a DRAM, porém, com menor capacidade;
• NÃO NECESSITA que seja atualizada para a que a informação permaneça armazenada;

➥ Vídeo RAM
* É uma memória própria para placas de vídeo;
* Variante da DRAM;
* Principal característica: a memória de vídeo consegue jogar dados para um monitor ao mesmo tempo que troca dados com o processador;

➥ MEMÓRIA VIRTAL

• Seu objetivo é evitar que a memória DRAM se esgote e falte memória para o computador trabalhar;
• O sistema operacional reserva um espaço no disco rígido que funciona como um prolongamento da memória RAM;
  OBS: Para minimizar a perda de performance, existem algumas técnicas para a implementação da memória virtual. São elas:
• Paginação;
• Segmentação;
• Segmentação com paginação;

4 - Memória ROM – (Read Only Memory ou Memória Somente leitura)

• Memória gravada de fábrica em um circuito eletrônico (chip) que fica contido na placa-mãe;
• Não pode ter seu conteúdo apagado pelo usuário e permite apenas leitura;
• Contém informações básicas para que o computador interprete o Sistema Operacional e possa efetuar o boot;
• Armazenamento não-volátil;
• Criada para preservar a informação mesmo na ausência de alimentação;
• Existem vários tipos de ROMs;

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RESUMÃO

Memórias

• Volátil: Armazenamento TEMPORÁRIO;
• Não volátil: Armazenamento EFETIVO;

* Primárias:

RAM (Random Access Memory) Leitura e Gravação -> Volátil;

ROM (Read Only Memory) Somente Leitura -> Não volátil;

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• Intermediárias:
• Secundárias:

Question 6

Periféricos

Answer 6

Definição:
* Periféricos são dispositivos que se conectam ao sistema central de um computador (CPU e memória) para expandir suas funcionalidades.
* Eles podem ser internos (como uma placa de vídeo) ou externos (como um teclado ou mouse).

Função Principal: Permitir que o usuário interaja com o computador, insira dados, obtenha resultados e armazene informações de maneira eficiente.

Classificação:

1. Periféricos de Entrada:

• Função: Captam informações do usuário ou do ambiente e enviam esses dados para o computador processá-los.
• Exemplos:
  → Teclado: Permite a digitação de texto e comandos.
  → Mouse: Controla o cursor na tela, permitindo a seleção e manipulação de objetos.
  → Scanner: Digitaliza documentos e imagens, convertendo-os em formato digital.
  → Microfone: Captura som, permitindo gravação de áudio ou comunicação em tempo real.
• Aplicações Comuns: Digitação de documentos, navegação em sistemas operacionais, gravação de áudio para podcasts ou chamadas de vídeo.

2. Periféricos de Saída:

• Função: Recebem dados do computador e os apresentam ao usuário em um formato perceptível (visual, auditivo, etc.).
• Exemplos:
  → Monitor: Exibe informações visuais, como gráficos, vídeos, documentos e a interface do sistema operacional.
  → Impressora: Produz cópias físicas de documentos digitais.
  → Caixas de Som: Emitam sons, permitindo a reprodução de áudio, música e notificações.
  → Projetor: Amplia e exibe imagens em uma tela grande, ideal para apresentações.
• Aplicações Comuns: Visualização de conteúdo multimídia, impressão de relatórios e documentos, apresentações em reuniões.

3. Periféricos de Entrada e Saída (E/S):

• Função: Realizam tanto a entrada quanto a saída de dados, interagindo de maneira bidirecional com o computador.
• Exemplos:
  → Monitor Touchscreen: Funciona como uma tela tradicional, mas também permite a interação direta através do toque.
  → Impressora Multifuncional: Combina as funções de impressão (saída), digitalização (entrada) e às vezes fax (E/S).
  → Headset (com microfone embutido): Permite a saída de áudio (via fones) e a entrada de som (via microfone).
• Aplicações Comuns: Kiosques interativos, centros de impressão e digitalização, comunicação em videoconferências.

4. Periféricos de Armazenamento:

• Função: Armazenam dados de forma permanente ou temporária, permitindo ao usuário salvar informações para uso posterior.
• Exemplos:
  Pen Drive: Dispositivo portátil de armazenamento, ideal para transporte de dados entre computadores.
  → HD Externo: Oferece grande capacidade de armazenamento para backups e transporte de grandes volumes de dados.
  → SSD (Unidade de Estado Sólido): Armazena dados com maior velocidade e confiabilidade em comparação aos HDDs tradicionais.
  → CD/DVD: Mídias ópticas usadas para armazenamento de música, vídeos, software, entre outros.
• Aplicações Comuns: Backup de dados importantes, transporte de arquivos, instalação de sistemas operacionais ou programas.

5. Periféricos de Comunicação:

• Função: Facilitam a transmissão de dados entre o computador e outros dispositivos ou redes.
• Exemplos:
  → Modem: Converte sinais digitais em analógicos e vice-versa, permitindo a conexão à internet via linha telefônica.
  → Placa de Rede (NIC): Permite que o computador se conecte a uma rede local (LAN) ou à internet.
  → Adaptador Wi-Fi: Conecta o computador a redes sem fio (Wi-Fi), proporcionando mobilidade ao usuário.
• Aplicações Comuns: Acesso à internet, comunicação em redes corporativas, transferência de arquivos entre dispositivos.

Question 7

Unidades de Medidas

Answer 7

♦ Bizu Cavernoso da Sofrência

Unidades de Medida
P→(Pensei) Peta Byte 1024 Tb
T→(Tanto) Tera Byte 1024 Gb
G→(Gostar) Giga Byte 1024 Mb
M→(Mas) Mega Byte 1024 Kb
K→(Kabei) Kilo Byte 1024 B
B→ (Besta) Byte
b→ (bebendo) bit

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1. Cálculos Importantes:

• Para conversões precisas, use a potência de base 2: 1 KB = 2¹⁰ bytes, 1 MB = 2²⁰ bytes, e assim por diante.

Exemplo Prático:
→ Um pendrive de 256MB contém:
256 x 2²⁰ bytes = 256 x 1.048.576 = 268.435.456 bytes.

2. Unidades de Velocidade de Transmissão:

Bits por Segundo (bps):

• Definição: A velocidade de transmissão de dados é frequentemente medida em bits por segundo (bps), que indica quantos bits são transferidos a cada segundo.
• Unidades Comuns:
  → 1 Kbps: 1.000 bits por segundo.
  → 1 Mbps: 1.000.000 bits por segundo.
  → 1 Gbps: 1.000.000.000 bits por segundo.
• Diferença entre “b” e “B”:

→ “b” minúsculo: Refere-se a bits (ex.: Mbps).
→ “B” maiúsculo: Refere-se a bytes (ex.: MBps). Como 1 byte = 8 bits, a velocidade em bytes por segundo (Bps) é 8 vezes menor que a velocidade em bits por segundo (bps).

• Exemplo de Cálculo:

Problema:
Quanto tempo é necessário para baixar um arquivo de 100MB com uma conexão de 100Mbps?
Solução:
100MB em bytes: 100 x 1.048.576 = 104.857.600 bytes.
Convertendo para bits: 104.857.600 bytes x 8 = 838.860.800 bits.
Tempo de Download:
838.860.800 bits ÷ 100.000.000 bps = 8,39 segundos.