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Hoje em dia, quase todo mundo com condições para pagar um curso, ou ter um PC em casa, aprende muito rápido como usar o Windows ou mesmo o Linux, acessar a Internet, ou seja, usar o micro. Mas, dentre todos estes usuários, poucos, muito poucos realmente entendem como a máquina funciona. O que muda entre um processador Pentium ou um Athlon por exemplo? Por que um PC com pouca memória RAM fica lento? Como funciona um disco rígido, e como é possível armazenar uma quantidade tão grande de dados num dispositivo tão pequeno? O que fazem as placas de vídeo 3D e em que tarefas elas são necessárias? Qual é a diferença entre uma placa de som “genérica” e outra que custa mais de 100 dólares? Por que alguns modems são tão ruins? Como um PC funciona?? O objetivo deste texto introdutório é lhe dar uma visão geral sobre os componentes que formam um computador atual e como tudo funciona. Você encontrará também várias dicas de compra, explicações sobre termos e convenções usadas, etc. O objetivo é servir como “o caminho das pedras” para quem está começando a estudar hardware, e precisa de um empurrãozinho inicial para poder estudar tópicos mais avançados. Como funciona o sistema binário?
Existem duas maneiras de representar uma informação: analógicamente ou digitalmente. Uma música é gravada numa fita K-7 de forma analógica, codificada na forma de uma grande onda de sinais magnéticos, que pode assumir um número ilimitado de freqüências. Um som grave seria representado por um ponto mais baixo da onda, enquanto um ponto mais alto representaria um som agudo. O problema com esta representação, é que qualquer interferência causa distorções no som. Se os computadores trabalhassem com dados analógicos, certamente seriam muito passíveis de erros, pois qualquer interferência, por mínima que fosse, causaria alterações nos dados processados e consequentemente nos resultados. O sistema digital por sua vez, permite armazenar qualquer informação na forma de uma seqüência de valores positivos e negativos, ou seja, na forma de uns e zeros. O número 181 por exemplo, pode ser representado digitalmente como 10110101. Qualquer tipo de dado, seja um texto, uma imagem, um vídeo, um programa, ou qualquer outra coisa, será processado e armazenado na forma de uma grande seqüência de uns e zeros. É justamente o uso do sistema binário que torna os computadores confiáveis, pois a possibilidade de um valor 1 ser alterado para um valor 0, o oposto, é muito pequena. Lidando com apenas dois valores diferentes, a velocidade de processamento também torna-se maior, devido à simplicidade dos cálculos. Cada valor binário é chamado de “bit”, contração de “binary digit” ou “dígito binário”. Um conjunto de 8 bits forma um byte, e um conjunto de 1024 bytes forma um Kilobyte (ou Kbyte). O número 1024 foi escolhido pois é a potência de 2 mais próxima de 1000. Um conjunto de 1024 Kbytes forma um Megabyte (1048576 bytes) e um conjunto de 1024 Megabytes forma um Gigabyte (1073741824 bytes). Os próximos múltiplos são o Terabyte (1024 Gibabytes) e o Petabyte (1024 Terabytes) Também usamos os termos Kbit, Megabit e Gigabit, para representar conjuntos de 1024 bits. Como um byte corresponde a 8 bits, um Megabyte corresponde a 8 Megabits e assim por diante.
Quando vamos abreviar, também existe diferença. Quando estamos falando de Kbytes ou Megabytes, abreviamos respectivamente como KB e MB, sempre com o “B” maiúsculo. Quando estamos falando de Kbits ou Megabits abreviamos da mesma forma, porém usando o “B” minúsculo, “Kb”, “Mb” e assim por diante. Parece irrelevante, mas esta é uma fonte de muitas confusões. Sempre que nos referimos à velocidade de uma rede de computadores, por exemplo, não a medimos em bytes por segundo, e sim em bits por segundo: 10 megabits, 100 megabits e assim por diante. Escrever “100 MB” neste caso, daria a entender que a rede transmite a 100 megabytes, que correspondem a 800 megabits. Como tudo funciona
A arquitetura básica de qualquer computador completo, seja um PC, um Macintosh ou mesmo um computador de grande porte, é formada por apenas 5 componentes básicos: processador, memória RAM, disco rígido, dispositivos de entrada e saída e softwares. O processador é o cérebro do sistema, encarregado de processar todas as informações. Porém, apesar de toda sua sofisticação, o processador não pode fazer nada sozinho. Para termos um computador funcional, precisamos de mais alguns componentes de apoio: memória, unidades de disco, dispositivos de entrada e saída e finalmente, os programas a serem executados. A memória principal, ou memória RAM, é usada pelo processador para armazenar os dados que estão sendo processados, funcionando como uma espécie de mesa de trabalho. A quantidade de memória RAM disponível, determina quais atividades o processador poderá executar. Um engenheiro não pode desenhar a planta de um edifício sobre uma carteira de escola. Caso a quantidade de memória RAM disponível seja insuficiente, o computador não será capaz de rodar aplicativos mais complexos. O IBM PC original, lançado em 1981, por exemplo, possuía apenas 64 Kbytes de memória e por isso era capaz de executar apenas programas muito simples, baseados em texto. Um PC atual possui bem mais memória: 64 MB, 128 MB ou mais, por isso é capaz de executar programas complexos. A memória RAM é capaz de responder às solicitações do processador numa velocidade muito alta. Seria perfeita se não fossem dois problemas: o alto preço e o fato de ser volátil, ou seja, de perder todos os dados gravados quando desligamos o micro. Já que a memória RAM serve apenas como um rascunho, usamos um outro tipo de memória para guardar arquivos e programas: a memória de massa. O principal dispositivo de memória de massa é o disco rígido, onde ficam guardados programas e dados enquanto não estão em uso ou quando o micro é desligado. Disquetes e CD-ROMs também são ilustres representantes desta categoria de memória. Para compreender a diferença entra a memória RAM e a memória de massa, você pode imaginar uma lousa e uma estante cheia de livros com vários problemas a serem resolvidos. Depois de ler nos livros (memória de massa) os problemas a serem resolvidos, o processador usaria a lousa (a memória RAM) para resolvê-los. Assim que um problema é resolvido, o resultado é anotado no livro, e a lousa é apagada para que um novo problema possa ser resolvido. Ambos os dispositivos são igualmente necessários. Os sistemas operacionais atuais, incluindo claro a família Windows, permitem ao processador usar o disco rígido para gravar dados caso a memória RAM se esgote, recurso chamado de memória virtual. Utilizando este recurso, mesmo que a memória RAM esteja completamente ocupada, o programa será executado, porém muito lentamente, devido à lentidão do disco rígido. Para permitir a comunicação entre o processador e os demais componentes do micro, assim como entre o micro e o usuário, temos os dispositivos de I/O “input/output” ou “entrada e saída”. Estes são os olhos, ouvidos e boca do processador, por onde ele recebe e transmite informações. Existem duas categorias de dispositivos de entrada e saída: A primeira é composta pelos dispositivos destinados a fazer a comunicação entre o usuário e o micro. Nesta categoria podemos enquadrar o teclado, mouse, microfone, etc. (para a entrada de dados), o monitor, impressoras, caixas de som, etc. (para a saída de dados). Como toda máquina, um computador, por mais avançado que seja, é burro; pois não é capaz de raciocinar ou fazer nada sozinho. Ele precisa ser orientado a cada passo. É justamente aí que entram os programas, ou softwares, que orientam o funcionamento dos componentes físicos do micro, fazendo com que eles executem as mais variadas tarefas, de jogos à cálculos científicos. Os programas instalados, determinam o que o micro “saberá” fazer. Se você quer ser um engenheiro, primeiro precisará ir a faculdade e aprender a profissão. Com um micro não é tão diferente assim, porém o “aprendizado” é não é feito através de uma faculdade, mas sim através da instalação de um programa de engenharia, como o AutoCAD. Se você quer que o seu micro seja capaz de desenhar, basta “ensiná-lo” através da instalação um programa de desenho, como o Corel Draw! e assim por diante. Toda a parte física do micro: processadores, memória, discos rígidos, monitores, enfim, tudo que se pode tocar, é chamada de hardware, enquanto os programas e arquivos armazenados são chamados de software. Existem dois tipos de programas, chamados de software de alto nível, e software de baixo nível. Estas designações não indicam o grau de sofisticação dos programas, mas sim com o seu envolvimento com o Hardware. O processador não é capaz de entender nada além de linguagem de máquina, instruções relativamente simples, que ordenam a ele que execute operações matemáticas como soma e multiplicação, além de algumas outras tarefas, como leitura e escrita de dados, comparação, etc. Como é extremamente difícil e trabalhoso fazer com que o processador execute qualquer coisa escrevendo programas diretamente em linguagem de máquina, usamos pequenos programas, como o BIOS e os drivers de dispositivos do Windows para executar as tarefas mais básicas, funcionando como intermediários, ou intérpretes, entre os demais programas e o hardware. Estes programas são chamados de software de baixo nível. Todos os demais aplicativos, como processadores de texto, planilhas, jogos, etc. rodam sobre estes programas residentes, não precisando acessar diretamente ao hardware, sendo por isso chamados de softwares de alto nível. É justamente por causa desta divisão que muitas vezes um novo dispositivo, uma placa de som que acabou se ser “espetada” na placa mãe por exemplo, não funciona até que sejam instalados os drivers que vem no CD ou disquetes que acompanham a placa. O Windows é capaz de perceber a presença da nova placa, mas para usa-la, ele precisa do driver correto. O driver funciona como uma espécie de intérprete, que converte os comandos usados pelo Windows nos comandos entendidos pela placa e vice-versa. O próprio Windows possui uma grande biblioteca de drivers, que permite instalar automaticamente muita coisa, mas, muitos dispositivos, principalmente placas mais recentes, lançadas depois da versão do Windows que estiver usando, não funcionarão adequadamente até que sejam instalados os drivers corretos. Sem os drivers, é impossível fazer qualquer placa funcionar, é como perder a chave do carro. Felizmente, hoje em dia é possível encontrar drivers para praticamente qualquer tipo de placa, mesmo antiga, através dos sites dos fabricantes. Você também encontrará vários links na sessão de drivers do guia do Hardware: http://www.guiadohardware.net/drivers/index.asp Para instalar uma nova placa, o procedimento básico é sempre o mesmo. Depois de instalar fisicamente a placa e ligar o PC, o Windows exibirá uma aviso de “novo Hardware encontrado”, pedindo os drivers em seguida. Escolha a opção de procurar um driver para o dispositivo e mostre a localização dos arquivos, seja uma pasta no CD-ROM, uma pasta do HD, um disquete, etc. Caso tenha apontado os arquivos corretos, o Windows irá instala-los e o dispositivos passará a funcionar. Lembre-se que existem drivers específicos para cada sistema operacional. Se o modem tiver apenas drivers para Windows 98 por exemplo, ele não funcionará no Linux, DOS ou outros sistemas, a menos que o fabricante resolva disponibilizar novas versões do driver. Continuando a explicação sobre software, não podemos nos esquecer do próprio sistema operacional, que funciona como uma ponte entre o hardware e o usuário, automatizando o uso do computador, e oferecendo uma base sólida apartir da qual os programas podem ser executados. Continuando com os exemplos anteriores, o sistema operacional poderia ser definido como a “personalidade” do micro. Um micro rodando o Linux por exemplo, dificilmente seria tão amigável e fácil de operar quanto um outro micro rodando o Windows 98. Por outro lado, este último jamais seria tão estável quanto um terceiro micro rodando o Windows 2000. As diferenças não param por aí: Os programas desenvolvidos para rodar sobre um determinado sistema operacional quase sempre são incompatíveis com outros. Uma versão do Corel Draw! desenvolvida para rodar sobre o Windows 98, jamais rodaria sobre o Linux por exemplo, seria preciso reescrever todo o programa, criando uma nova versão. A interface dos vários sistemas operacionais também é diferente. No MS-DOS, por exemplo, temos apenas um prompt de comando baseado em texto, enquanto no Windows temos uma interface gráfica baseada em janelas. Esta divisão visa facilitar o trabalho dos programadores, que podem se concentrar em desenvolver aplicativos cada vez mais complexos, num espaço de tempo cada vez menor. Fazer um programinha simples de controle de caixa em uma linguagem de baixo nível, como o Assembler, por exemplo, tomaria pelo menos um dia inteiro de trabalho de um programador. Um programa com as mesmas funções, feito em uma linguagem visual (ou de alto nível) como o Visual Basic ou Delphi, tomaria bem menos tempo, e ainda por cima teria uma interface gráfica muito mais bonita e amigável, já que muitas das funções usadas no programa já estariam prontas. Arquiteturas
Nos primórdios da informática, nas décadas de 50, 60 e 70, vários fabricantes diferentes disputavam o mercado. Cada um desenvolvia seus próprios computadores, que eram incompatíveis entre sí, tanto a nível de hardware, quanto a nível de software. Apesar de executarem as mesmas operações básicas, praticamente tudo era diferente: Os componentes de um não serviam em outro, os programas eram incompatíveis e, até mesmo as linguagens de programação, eram diferentes. Porém, com a popularização dos microcomputadores era inevitável uma padronização. No início da década de 80, tínhamos basicamente apenas duas arquiteturas, ou “famílias” de computadores pessoais diferentes: O PC, desenvolvido pela IBM, e o Macintosh, desenvolvido pela Apple. Como era mais barato, o PC tornou-se mais popular, ficando o uso dos Macintoshs restrito a nichos onde suas características peculiares o tornam mais atraente, como a edição de imagens ou sons e editoração eletrônica. Durante muito tempo, a própria Apple pareceu se conformar com a posição, lançando micros voltados principalmente para o seguimento profissional. Atualmente, vemos uma aceitação maior dos Macs, principalmente devido ao lançamento do iMac, mas os PCs ainda são a grande maioria. Como os micros PC possuem uma arquitetura aberta, ou seja, a possibilidade de vários fabricantes diferentes desenvolverem seus próprios componentes, baseados em padrões já definidos, temos uma lista enorme de componentes compatíveis entre sí. Podemos escolher entre várias marcas e modelos os componentes que melhor atendam nossas necessidades e montar nossa própria configuração, assim como podemos escolher os materiais que serão usados para construir uma casa. Também é possível melhorar posteriormente o micro montado através de upgrades, trocando alguns componentes para melhorar seu desempenho. Mesmo micros de grife, como os IBM, Compaq, Itautec, Dell, etc. também são micros montados, já que quase todos os seus componentes são comprados de outros fabricantes. Temos, por exemplo, um processador da Intel, um disco rígido da Quantum, uma placa mãe da Asus, memórias da Kingstone, CD-ROM e drive de disquetes da Mitsumi, um monitor da LG, e por aí vai :-) A diferença principal entre os micros montados e os micros de grife é que os últimos são montados por grandes empresas e temos todo o suporte e garantia. Porém, adquirindo um micro de grife, quase sempre pagamos mais caro e ao mesmo tempo não temos tanta liberdade para configurar o micro a gosto. Entretanto, o simples fato de comprar um micro de grife não é garantia de qualidade. Em geral eles possuem uma qualidade bem superior à dos micros montados por lojas de informática por exemplo. Porém, a necessidade de lançar micros de baixo custo, muitas vezes leva os grandes fabricantes a lançarem verdadeiras bombas no mercado, usando componentes de baixíssima qualidade. A lista é enorme, já tivemos casos de micros de grife que não traziam sequer memória cache L2 (na época em que este ainda fazia parte da placa mãe). Pesquisando por aí, você irá encontrar vários PCs de marcas conceituadas, usando placas PC-Chips, pouca memória RAM, etc. “economias” que aumentam o lucro do integrador, deixando a bomba na mão do infeliz que compra-los. Se você quer conhecer mais sobre como os computadores evoluíram, leia também o meu tutorial História e Evolução dos Computadores: http://www.guiadohardware.info/tutoriais/058/
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