Introdução aos Conceitos de Hardware

Humberto Honda (2008)

0) Evolução do Software/Hardware

1) O que é hardware?

R: "hardware" é a parte física do computador. Pronuncia-se "Rárduer"
Tudo aquilo que você consegue mensurar fisicamente no seu computador é "hardware"

2) O que é software?
R: "software" é a parte lógica, abstrata do computador. Pronuncia-se "Sófituer"
Alguém espirituosamente descreveu-o como o "psicológico" do computador.
O "software" pode indicar um ou mais programas de computador.

2.1) O que é um programa de computador?
R: É um conjunto de instruções que o computador executa sequencialmente para realizar uma determinada tarefa. Um ou mais programas de computador podem ser entendidos como "software"

Exemplo comparativo: Uma aluna do Coltec executando uma excelente receita de bolo de fubá ensinada por sua tia.

Exemplo comparativo de hardware x software:

corpo x alma
ou
Livro x conteúdo do livro.

3) O que é um Sistema Digital (S.D)?

3.1) O que é um sistema?

Podemos entender o conceito de sistema como um mecanismo abstrato ou não que recebe algo, abstrato ou não, em uma ou mais entradas e devolve algo trasformado, abstrato ou não, em uma ou mais saídas.
Confuso, não?
Nem tanto. Veja alguns exemplos:

3.1.1) Exemplo com um mecanismo concreto e entrada e saída concreta: A Máquina de fazer caldo de cana:

cana

É um sistema com um mecanismo não abstrato que recebe como entrada não abstrata (IN) a cana, que depois de processada ou transformada gera uma saída (OUT) não abstrata: o caldo de cana.
Todo sistema deve possuir entrada(s) e saída(s)

3.1.2) Exemplo com mecanismo abstrato e entrada e saída abstrata:

I/O

O f(x) é o mecanismo que "transforma" os dados inseridos na entrada (IN) para a saída (OUT)
O mecanismo poderia ser uma função "quadradora": f(x)=x²

3.2) E um Sistema Digital?

Um sistema digital é um mecanismo que recebe algo digital em uma ou mais entradas e devolve algo digital em uma ou mais saídas.
O termo digital é aplicado a um ambiente ou sistema que funcione utilizando o código binário ou base 2. O código binário admite apenas dois estados, com elevada frequência estes estados são representados por zero (0) ou um (1)
IO2

Exemplos:
O "software" é um S.D e o "hardware" também é um S.D
Exemplos: computador, navegador (browser),celular digital etc.

Exemplos de I/O em software:
Pense, quais seriam as entradas e as saídas de um "browser"?

Exemplos de I/O em hardware:
Entrada(IN): teclado, mouse, webcam, microfone, joystick, scanner etc.
Saída(OUT):monitor,impressora,caixa acústica etc.

3.3) Vivemos numa cultura digital mas qual significado de digital para você?
R: Uma boa reflexão sobre o mundo digital pode ser encontrado em:
"Being Digital" de Nicholas Negroponte

4) O Código binário

- O 0 (zero) ou 1(um) em computação é também é conhecido como "bit" (binary digit)
ou o bit é um número que pode representar apenas dois valores: 0 (zero) ou 1.
- O bit representa a menor informação digital.
- Ora um sistema digital nada mais é do que um sistema que trabalha com códigos binários.

Outros exemplos de códigos ou bases:

-Sistema hexadecimal (base 16)
-Sistema octal (base 8)
-O código Morse:
"... Morse code uses five digital states: dot, dash, short gap (between each letter), medium gap (between words), and long gap (between sentences) to send messages via a variety of potential carriers such as electricity or light, for example using an electrical telegraph or a flashing light..."

-Vimos que existem outros códigos e bases. Por que então o código binário (0 ou 1) foi o escolhido para implementar qualquer sistema digital?

5) Uma outra forma de representar o I/O de um sistema: Sinais

5.1) O que é um sinal?

Dentro do contexto desse módulo podemos utilizar a seguinte definição de sinal extraída do dicionário Aurélio:

"...Aquilo que serve de advertência, ou que possibilita conhecer, reconhecer ou prever alguma coisa.."
"... Aquilo que transporta algum tipo de informação..."

Eletrocard1

Exame de ECG (Eletrocardiograma)

eletrocardio2

Representação gráfica: Sinal do Eletrocardiagrama

Podemos reconhecer o I/O de um sistema através de seus respectivos sinais.
Os sinais podem ser uma forma gráfica de reconhecer, descrever ou prever o funcionamento de um sistema.

5.2) Por que utilizar a representação gráfica de sinais?
É um forma concisa, consistente e precisa para descrever ou reconhecer a realidade ou o funcionamento de um sistema.

Para a informática é importante destacar dois tipos de sinais: O sinal digital e o analógico

5.3) O sinal digital

O sinal digital é um sinal representado por dois estados (zero ou um)

Exemplo gráfico de sinais digitais:

Exemplo sinal digital

5.4) O sinal analógico

5.4.1) O que é um sinal analógico?

O termo analógo indica uma comparação entre causa e efeito.
Todo efeito supõe uma causa; O efeito de uma pedra que é jogada do décimo andar é a sua repentina queda causada pela força da gravidade.
A representação gráfica de um sinal analógico mostra uma analogia ou comparação contínua entre a causa e o efeito de 2 ou mais grandezas.
No sinal digital não existe comparação contínua entre grandezas.

Exemplo:
Um típico gráfico de sinal analógico:

Analog Signal

+ Informações em:

http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_signal
http://www.modem.com/glossary/glos1.html

Um bom e conciso texto abordando os conceitos acima pode ser encontrado em:
http://www.mediatec.iar.unicamp.br/CS305/tecnologias/analogicodigital.htm

Considere que o mundo dos humanos é analógico.

5.5) Digital versus analógico qual o melhor tipo de sinal?

R: A pergunta não procede. O melhor seria perguntar: Digital versus analógico qual o mais conveniente?

5.6) Sistema Digitais/Analógicos e/ou Analógicos/Digitais
-Existem sistemas que são digital/analógico possuem I/O que podem trabalhar com sinais analógicos e digitais. Tenha como exemplo a placa de som de um computador. Este dispositivo pode receber como entrada um sinal analógico: a voz de uma narração
Como saída a placa de som pode gerar uma cadeia de 0 e 1´s oriundas da narração. Este processo tão comum é conhecido como digitalização.

6) O "peso" da informação digital

matryoshkus 1

É importante também ter a noção do "peso" ou a quantidade de informação digital que trafega entre a entrada e a saída.
Vimos que "0" ou "1" é a menor informação a ser armazenada num sistema digital.
Se um único bit "passeia" nas entranhas de um sistema digital podemos certamente afirmar que a informação trafegante neste sistema é a mais "leve" possível.

6.1) Como medir a informação digital ?

Basta lembrar que:

	Equivalência
0 ou 1	1 bit
8 bits	1 byte
1024 bytes	1Kbyte ou 1KB
1024 kilobyte	1 Megabyte ou 1MB
1024 megabyte	1 Gigabyte ou 1GB
1024 gigabyte	1 Terabyte ou 1TB
1024 terabyte	1 Petabyte ou 1PT
1024 Petabyte	1 Exabyte ou 1EX

Exemplos para captar a noção do "peso" digital:
1 caractere ocupa 1 byte.
1 música de um CD de loja ocupa aproximadamente 30MB
1 música no formato MP3 ocupa aproximadamente 3MB
1 filme de DVD de 2 horas ocupa aproximadamente 7GB
1 Blue-Ray Disc de 2 horas ocupa aproximadamente 15GB

7) Como entender melhor o Hardware próximo a você ou entendendo um pouco do "informatês" da cultura digital.

Exemplo 1:
Propaganda da Dell (08/02/2006)

Conforme Anunciado

DimensionTM 1100n
-Sem Sistema Operacional
-Processador Intel® Celeron® D 325 (256KB L2 Cache, 2.53GHz, FSB 533MHz) - BR2005
-Sistema Operacional FreeDOS - Não instalado em fábrica
-Adicione um Monitor CRT 17" a esta configuração por apenas R$ 349

A partir de R$1.100
SOMENTE HOJE!

Exemplo 2: Dell Inspiron 531 nSeries

Propaganda da Dell (21/04/2008)

Processador AMD Sempron™ 3600+ (2 GHz) - BRH7820
Memória 512MB DDR2 667MHz (2x1GB)
Disco Rígido SATA de 80 GB (7.200RPM) c/ Cache DataBurst™
Unidade de DVDROM 16X
Monitor Dell Flat Panel 15" LCD E157FPFC
PLACA DE VÍDEO NVIDIA GeForce 6150 LE GPU com Gráficos integrados
SOM Áudio 7.1 Canais Integrados
Sem alto-falantes (Os alto-falantes são necessários para ouvir áudio do sistema)
Mouse Óptico Dell USB com dois botões
Sem Modem de acesso discado
Sem unidade de Disquete

A partir de R$1170,00 SOMENTE HOJE!

Algumas considerações sobre o exemplo 1 e 2:

7.1) Sem sistema operacional?
"Eu comprei um computador mais completo no Barro-Preto e o vendedor entregou a máquina com Windows Vista, Office 2007, Norton anti-vírus, NFS Carbon e Winning Eleven 2008. Como que é isto?"

7.2) Processador? O que é isto?
O processador é um S.D responsável por "transformar" automaticamente inúmeras quantidades de informações com o intuito de realizar alguma tarefa. Essa operação de transformação é o que chamamos de processamento. As tarefas mais comuns em processadores são movimentação de dados na memória e operações lógicas e aritméticas.

Conceitos importantes num processador:
-velocidade
-Entrada e Saída ou Input/Output (I/O):caracterizado pela largura da via de dados ("Bus")
-memória: o cache

Exemplo comparativo: motor de carro x processador

8) Quais são as principais partes de um computador e como ele é montado?

gabinete

Num sistema digital quais seriam os principais elementos ou dispositivos que participariam na "transformação" ou no processamento da informação inserida?
O item a seguir pretende abordar e conceituar estes principais elementos do hardware na forma como eles são encontrados em nosso dia a dia.

8.1) Processadores

8.1.1) Processadores de 1 núcleo
chip_geral

Precssador Intel: Frente

verso

Processador Intel: Verso

8.1.2) Processadores High-end e a tendência a partir de 2005: Processadores de vários núcleos

dual core

Intel Core Duo e Intel Core 2 Duo

Quad Core

Intel Intel Core 2 Quad Processor

Cooler básico:

Cooler

Motherboard:

Mobo

Principais fabricantes:Asus,Intel, MSI, Abit,GigaByte,FIC,Epox etc.

8.2) Memória

8.2.1) Memória Primária
Ram

8.2.2) Memória Secundária:

msecundaria

8.3) Quadro comparativo de conceitos: Memória Primária x Secundária

Primária (RAM):	Secundária (H.D):
Volátil	Não volátil
Dispositivo eletrônico, portanto mais veloz.	Dispositivo eletromecânico, portanto mais lento.
armazenamento máximo de aproximadamente 4GB por "pente"	armazenamento máximo de aproximadamente 1TB por disco

Quadro comparativo de custos por Gigabyte: Memória Primária x Secundária

Custo por GB	Memória Primária	Memória Secundária
Fev. de 2006	aproximadamente R$ 300,00/GB	aproximadamente R$ 3,00/GB
Abril de 2008	aproximadamente R$ 50,00/GB (1 GB DDR2 667Mhz)	aproximadamente R$ 1,13/GB (H.D 7200 rpm 250GB SATAII)

8.4) Monitor

CRT (Cathode Ray Tube) => Obsoleto

LCD (Liquid Cristal Display)=> Melhor custo benefício

LCD soh tela

LCD utilizando tecnologia LED

8.5) Placa de vídeo: O que é e qual a sua função?
R: A imagem que você vê no monitor não surge do nada. A placa de vídeo transforma as informações digitais do computador em minúsculos pontos, conhecidos como pixels, em seu monitor. Quanto maior a quantidade de pixels maior é a resolução exibida no monitor.
Sem placa de vídeo não há interação visual com o computador.

Exemplos de resolução (colunas x linhas):
1024 x 768 =786432 pixels

components_video_card

Os principais componentes de uma placa de vídeo:
(extraído de http://computer.howstuffworks.com/graphics-card1.htm)

Existem diversos modelos de placas de vídeo (graphics cards). Veja alguns:

Radeon

Placa de vídeo para entusiastas:

Video_entusiasta