Entrada e Saída
A
E/S
permite ao computador obter informações
do mundo externo, e envia os resultados
do trabalho para o mundo externo. Existe
uma infinidade de tipos de dispositivos
de E/S, dos familiares
teclados,
monitores e
drive de disquetes, até
outros menos usuais como
webcams e placas de captura
de video (dispositivos que capturam
seqüências de vídeo ou frames de vídeo e
os armazenam no computador).
O que todos os dispositivos de entrada
têm em comum é que eles precisam
codificar (converter) a informação de
algum tipo em dados que podem ser
processados pelo sistema digital do
computador. Dispositivos de saída por
outro lado, descodificam os dados em
informação que é entendida pelo usuário
do computador. Neste sentido, um sistema
de computadores digital é um exemplo de
um sistema de processamento de dados.
Podemos ter dispositivos que funcionam
tanto para entrada como para saída de
dados, o modem, o drive de disquete
entre outros, são exemplos destes
dispositivos.
O Processador ou CPU (Unidade
Central de Processamento)
é a parte principal do Hardware do
Computador e é reponsável 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.
Instruções
As instruções discutidas acima não são
um rico conjunto de instruções como a
linguagem humana. O computador tem
apenas um limitado número de instruções
bem definidas. Um exemplo típico de uma
instrução existente na maioria dos
computadores é "copie o conteúdo da
posição de memória 123 para a posição de
memória 456", "adicione o conteúdo da
posição de memória 510 ao conteúdo da
posição 511 e coloque o resultado na
posição 507" e "se o conteúdo da posição
012 é igual a 0, a próxima instrução
está na posição 678".
Instruções são representadas no
computador como números - o código para
"copiar" poderia ser 007, por exemplo. O
conjunto particular de instruções que um
computador possui é conhecido como a
linguagem de máquina do
computador. Na prática, as pessoas não
escrevem instruções diretamente na
linguagem de máquina mas em uma
linguagem de programação, que
é posteriormente traduzida na linguagem
de máquina através de programas
especiais (interpretadores
e
compiladores). Algumas
linguagens de programação se aproximam
bastante da linguagem de máquina, como o
assembly (linguagem de baixo
nível); por outro lado linguagens como o
Prolog são baseadas em
princípios abstratos e se distanciam
bastante dos detalhes da operação da
máquina (linguagens de alto nível).
Arquitetura
Nos computadores modernos, a ULA e a
unidade de controle ficam em um único
circuito integrado conhecido
como
CPU
(Central Processing Unit).
Tipicamente, a memória do computador é
localizada em poucos circuitos
integrados perto da CPU. A maior parte
da massa de um computador é devida a
sistemas auxiliares (por exemplo, a
fonte de energia elétrica) ou
dispositivos de E/S.
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.
O funcionamento do computador segue
basicamente as regras expostas. O
computador busca as instruções e os
dados da memória, as instruções são
executadas, os resultados armazenados, e
a próxima instrução é buscada. Este
processo se repete até o computador ser
desligado.
Programas
Programas são simplesmente
grandes listas de instruções para o
computador executar, talvez com tabelas
de dados. Muitos programas de computador
contêm milhões de instruções, e muitas
destas instruções são executadas
repetidamente. Um
computador pessoal típico (no
ano de
2003)
podia executar cerca de 2-3 bilhões de
instruções por segundo. Os computadores
não têm a sua extraordinária capacidade
devido a um conjunto de instruções
complexo. Apesar de existirem diferenças
de projeto com CPU com um maior número
de instruções e mais complexas, os
computadores executam milhões de
instruções simples combinadas, escritas
por bons "programadores".
Estas instruções combinadas são escritas
para realizar tarefas comuns como, por
exemplo, desenhar um ponto na tela. Tais
instruções podem então ser utilizadas
por outros programadores.
Hoje em dia, muitos computadores
aparentam executar vários programas ao
mesmo tempo. Isto é normalmente
conhecido como
multi-tarefa. Na realidade, a
CPU executa as instruções de um programa
por um curto período de tempo e, em
seguida, troca para um outro programa e
executa algumas de suas instruções. Isto
cria a ilusão de vários programas sendo
executados simultaneamente através do
compartilhamento do tempo da CPU entre
os programas. Este compartilhamento de
tempo e normalmente controlado pelo
sistema operacional.
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