computadores e seus desenvovedores computers and their developers

computador e seus componentes

computer and its components

 

ENIAC, computador desenvolvido pelo Exército dos Estados Unidos.
No ENIAC, o programa era feito rearranjando a fiação em um painel. Nesse ponto John von Neumann propôs a ideia que transformou os calculadores eletrônicos em “cérebros eletrônicos”: modelar a arquitetura do computador segundo o sistema nervoso central. Para isso, eles teriam que ter três características:
1.    Codificar as instruções de uma forma possível de ser armazenada na memória do computador. Von Neumann sugeriu que fossem usados uns e zeros.
2.    Armazenar as instruções na memória, bem como toda e qualquer informação necessária a execução da tarefa, e
3.    Quando processar o programa, buscar as instruções diretamente na memória, ao invés de lerem um novo cartão perfurado a cada passo. 

 

 

 Visão simplificada da arquitetura de Von Neumann.
Este é o conceito de programa armazenado, cujas principais vantagens são: rapidez, versatilidade e auto modificação. Assim, o computador programável que conhecemos hoje, onde o programa e os dados estão armazenados na memória ficou conhecido como Arquitetura de von Neumann.
Para divulgar essa ideia, von Neumann publicou sozinho um artigo. Eckert e Mauchy não ficaram muito contentes com isso, pois teriam discutido muitas vezes com ele. O projeto ENIAC acabou se dissolvendo em uma chuva de processos, mas já estava criado o computador moderno.
Arquitetura de hardware

 

 

 LEGENDA: 01-monitor 02 pl 03- Processador; 04-Memória RAM; 05- Placas de Rede, Placas de Som, Vídeo, Fax...; 06-Fonte de Energia; 07- Leitor de CDs e/ou DVDs; 08- Disco Rígido (HD);09- Mouse (Rato); 10- Teclado.
Mesmo que a tecnologia utilizada nos computadores digitais tenha mudado dramaticamente desde os primeiros computadores da década de 1940 (veja história do hardware), quase todos os computadores atuais ainda utilizam a arquitetura de von Neumann proposta por John von Neumann.

Seguindo a arquitetura, os computadores possuem quatro sessões principais, a unidade lógica e aritmética, a unidade de controle, a memória e os dispositivos de entrada e saída. Essas partes são interconectadas por barramentos. A unidade lógica e aritmética, a unidade de controle, os registradores e a parte básica de entrada e saída são conhecidos como a CPU.

Alguns computadores maiores diferem do modelo acima em um aspecto principal - eles têm múltiplas CPUs trabalhando simultaneamente. Adicionalmente, poucos computadores, utilizados principalmente para pesquisa e computação científica, têm diferenças significativas do modelo acima, mas eles não tem grande aplicação comercial.

Processamento
Ver artigo principal: Processamento

O processador (ou CPU) é uma das partes principais do hardware do computador e é responsável pelos cálculos, execução de tarefas e processamento de dados. A velocidade com que o computador executa as tarefas ou processa dados está diretamente ligada à velocidade do processador. As primeiras CPUs eram constituídas de vários componentes separados, mas desde meados da década de 1970 as CPUs vêm sendo manufaturadas em um único circuito integrado, sendo então chamadas microprocessadores.

A unidade lógica e aritmética (ULA) é a unidade central do processador, que realmente executa as operações aritméticas e lógicas entre dois números. Seus parâmetros incluem, além dos números operandos, um resultado, um comando da unidade de controle, e o estado do comando após a operação. O conjunto de operações aritméticas de uma ULA pode ser limitado a adição e subtração, mas também pode incluir multiplicação, divisão, funções trigonométricas e raízes quadradas. Algumas podem operar somente com números inteiros, enquanto outras suportam o uso de ponto flutuante para representar números reais (apesar de possuírem precisão limitada).

A unidade de controle é a unidade do processador que armazena a posição de memória que contém a instrução corrente que o computador está executando, informando à ULA qual operação a executar, buscando a informação (da memória) que a ULA precisa para executá-la e transferindo o resultado de volta para o local apropriado da memória. Feito isto, a unidade de controle vai para a próxima instrução (tipicamente localizada na próxima posição da memória, a menos que a instrução seja uma instrução de desvio informando que a próxima instrução está em outra posição.

A CPU também contém um conjunto restrito de células de memória chamados registradores que podem ser lidos e escritos muito mais rapidamente que em outros dispositivos de memória. São usados frequentemente para evitar o acesso contínuo à memória principal cada vez que um dado é requisitado.

Memória

A memória é um dispositivo que permite ao computador armazenar dados por certo tempo. Atualmente o termo é geralmente usado para definir as memórias voláteis, como a RAM, mas seu conceito primordial também aborda memórias não voláteis, como o disco rígido. Parte da memória do computador é feita no próprio processador; o resto é diluído em componentes como a memória RAM, memória cache, disco rígido e leitores de mídias removíveis, como disquete, CD e DVD.

Nos computadores modernos, cada posição da memória é configurado para armazenar grupos de oito bits (chamado de um byte). Cada byte consegue representar 256 números diferentes; de 0 a 255 ou de -128 a +127. Para armazenar números maiores pode-se usar diversos bytes consecutivos (geralmente dois, quatro ou oito). Quando números negativos são armazenados, é utilizada a notação de complemento para dois.

A memória do computador é normalmente dividida entre primária e secundária, sendo possível também falar de uma memória "terciária".

Memória primária

Memória RAM, Memória ROM
A memória primária é aquela acessada diretamente pela Unidade Lógica e Aritmética. Tradicionalmente essa memória pode ser de leitura e escrita (RAM) ou só de leitura (ROM). Atualmente existem memórias que podem ser classificadas como preferencialmente de leitura, isso é, variações da memória ROM que podem ser regravadas, porém com um número limitado de ciclos e um tempo muito mais alto.

Normalmente a memória primária se comunica com a ULA por meio de um barramento ou canal de dados. A velocidade de acesso a memória é um fator importante de custo de um computador, por isso a memória primária é normalmente construída de forma hierárquica em um projeto de computador. Parte da memória, conhecida como cache fica muito próxima à ULA, com acesso muito rápido. A maior parte da memória é acessada por meio de vias auxiliares.
Normalmente a memória é nitidamente separada da ULA em uma arquitetura de computador. Porém, os microprocessadores atuais possuem memória cache incorporada, o que aumenta em muito sua velocidade.

Memória RAM

 

 

 Memória RAM de um PC.

A memória RAM (Random Access Memory) é uma sequência de células numeradas, cada uma contendo uma pequena quantidade de informação. A informação pode ser uma instrução para dizer ao computador o que fazer. As células podem conter também dados que o computador precisa para realizar uma instrução. Qualquer célula pode conter instrução ou dado, assim o que em algum momento armazenava dados pode armazenar instruções em outro momento. Em geral, o conteúdo de uma célula de memória pode ser alterado a qualquer momento, a memória RAM é um rascunho e não um bloco de pedra.

As memórias RAM são denominadas genericamente de DRAM (RAM dinâmica), pelo fato de possuírem uma característica chamada refrescamento de memória, que tem a finalidade de regravar os dados armazenados em intervalos regulares de tempo, o que é necessário para a manutenção de seu conteúdo. O tamanho de cada célula, e o número de células, varia de computador para computador, e as tecnologias utilizadas para implementar a memória RAM variam bastante. Atualmente o mais comum é a implementação em circuitos integrados.

Memória ROM

 

 

 Memória ROM de um PC.

A memória ROM (Read-Only Memory) é uma memória que só pode ser lida e os dados não são perdidos com o desligamento do computador. A diferença entre a memória RAM e a ROM é que a RAM aceita gravação, regravação e perda de dados. Mesmo se for enviada uma informação para ser gravada na memória ROM, o procedimento não é executado (esta característica praticamente elimina a criação de vírus que afetam a ROM).

 

ENIAC computer developed by the United States Army.
In the ENIAC, the program was done by rearranging the wiring in a panel. At this point John von Neumann proposed the idea that transformed the electronic calculators in "electronic brains": modeling the architecture of the computer as the central nervous system. For this, they would have to have three characteristics:
1. Coding instructions for a possible way to be stored in computer memory. Von Neumann suggested that they were used ones and zeros.
2. Store instructions in memory, as well as any task execution information required, and
3. When processing the program, fetching instructions directly into memory, rather than read a new card punched at each step.

Simplified view of the Von Neumann architecture.
This is the concept of stored program, whose main advantages are: speed, versatility and self modification. Thus, the programmable computer we know today, where the program and data are stored in memory known as the von Neumann architecture.
To promote this idea, von Neumann published a paper alone. Eckert and Mauchy were not too happy about it, because they would have discussed many times with him. The ENIAC project ended up dissolving in a hail of processes, but I was already created the modern computer.
Hardware Architecture

LEGEND: 01-monitor 02 pl 03 - processor, RAM-04, 05 - Network Cards, Sound Cards, Video, Fax ..;-06 Power Supply, 07 - Reader CDs and / or DVDs; 08 - Hard Disk (HD), 09 - Mouse (Rat); 10 - Keyboard.
Even though the technology used in digital computers has changed dramatically since the first computers dadécada 1940 (see history of hardware), almost all current computers still use the architecture of von Neumannproposta by John von Neumann.

Following the architecture, computers have four main sessions, the arithmetic logic unit, the control unit, amemória and input and output devices. These parts are interconnected by busses. The arithmetic logic unit, the control unit, registers and the basic part of the input and output are known as the CPU.

Some larger computers differ from the above model in one key aspect - they have multiple CPUs working simultaneously. Additionally, few computers, used primarily for research and scientific computing, have significant differences from the above model, but they do not have great commercial application.

Processing
Main article: Processing

The (or CPU) is one of the main parts of computer hardware and is responsible for the calculation, task execution and data processing. The speed with which the computer performs tasks or processes data is directly linked to the speed of the processor. Early CPUs were composed of many separate components but since the mid-1970s CPUs have been manufactured on a single integrated circuit, and then calls microprocessors.

The arithmetic logic unit (ALU) is the central processing unit, which actually performs the arithmetic and logic operations between two numbers. Its parameters include, in addition to the operands numbers, a result, a command from the control unit, and the state of the command after the operation. The set of arithmetic operations of an ALU can be limited to addition and subtraction, but can also include multiplication, division, trigonometric functions, and square roots. Some may operate only with integers, while others support the use of floating point to represent real numbers (despite having limited accuracy).

The control unit is a processing unit that stores the memory location that contains the current instruction that the computer is running, informing the ALU what operation to perform, seeking information (memory) that ULA needs to execute it and transferring the result back to the appropriate memory location. This done, the control unit goes to the next instruction (typically located in the next memory location, unless the statement is an instruction stating that bypass the next instruction is in another position.

The CPU also contains a restricted set of memory cells called registers that can be read and written much faster than other memory devices. They are often used to prevent continued access to main memory every time a data is requested.

Memory

The memory is a device that allows your computer to store data for a time. Currently the term is generally used to define the volatile memories such as RAM, but its primary concept also addresses non-volatile memories such as hard disk. Part of computer memory is done in the CPU, the rest is diluted in components such as RAM, cache memory, hard disk and removable media readers such as floppy, CD and DVD.

In modern computers, each memory location is configured to store groups of eight bits (called a byte). Each byte can represent 256 different numbers, from 0 to 255 or -128 to +127. To store larger numbers can use several consecutive bytes (usually two, four or eight). When negative numbers are stored in two's complement notation is used for.

Computer memory is typically divided between primary and secondary, and you can also speak of a "tertiary" memory.

Primary memory

RAM, ROM memory
The primary memory that is accessed directly from the Arithmetic and Logic Unit. Traditionally this memory can be read and written (RAM) or read-only (ROM). Currently there are memories that can be classified as preferentially reading, it is, variations of ROM memory that can be rewritten, but with a limited number of cycles and a much higher time.

Normally the primary memory communicates with the ALU through a data channel or bus. The speed of memory access is an important cost factor for a computer, so the primary memory is usually constructed hierarchically in a computer project. Part of memory, known as cache is very close to the ALU, with very fast access. Most of the memory is accessed by means of auxiliary means.
Normally memory is clearly separated from the ULA in a computer architecture. However, current microprocessors have cache memory, which greatly increases your speed.

RAM

RAM of a PC.

The RAM (Random Access Memory) is a sequence of numbered cells, each containing a small amount of information. The information can be umainstrução to tell the computer what to do. Cells may also contain dadosque the computer needs to perform an instruction. Any cell can contain instruction or data, so that at some point stored data can store instructions at another time. In general, the contents of a memory cell can be changed at any time, RAM is a draft and not a block of stone.

The RAM memories are generically referred to as DRAM (dynamic RAM), because they have a feature called a refresh memory which is intended to rewrite the stored data at regular intervals of time, which is necessary to maintain its contents. The size of each cell, and the number of cells varies from computer to computer, and the technologies used to implement the RAM vary widely. Currently the most common is the implementation in integrated circuits.

ROM

ROM from a PC.

The ROM (Read-Only Memory) is a memory that can only be read and the data is not lost with the shutdown of the computer. The difference between RAM and ROM memory is RAM that supports recording, rewriting and data loss. Even if a piece of information to be recorded in ROM is sent, the procedure is not executed (this feature virtually eliminates the creation of viruses that affect the ROM).