Estrutura e conceito do computador

Um computador é uma máquina eletrônica que recebe dados de entrada, processa esses dados
de acordo com um conjunto de instruções (programas) e produz uma saída como resultado. Ele
é composto por vários componentes físicos e lida com software para realizar diversas tarefas,
desde cálculos complexos até reprodução de mídia.

Estrutura de um Computador

Hardware
Hardware é a parte física de um computador ou sistema de computação. Inclui todos os
componentes tangíveis.
Os componentes físicos que constituem o computador incluem:

 Processador (CPU): Considerado o cérebro do computador, a CPU executa instruções

e processa dados. É composta pela unidade de controle (CU), que coordena as
operações, e pela unidade aritmética e lógica (ALU), que executa operações
matemáticas e lógicas.
 Memória: A memória de acesso aleatório (RAM) armazena dados temporariamente
enquanto programas estão em execução, permitindo um acesso rápido. A memória
também pode incluir a memória ROM, que armazena informações permanentes, como
o firmware.
 Armazenamento: Inclui dispositivos como discos rígidos (HDDs), unidades de estado
sólido (SSDs) e outras formas de armazenamento para guardar dados de longo prazo.
 Placa-mãe: A placa central que conecta todos os componentes do computador,
permitindo a comunicação entre eles.
 Dispositivos de Entrada e Saída: Dispositivos como teclado, mouse, monitor,
impressora, alto-falantes, entre outros, permitem que o usuário interaja com o
computador e visualize ou ouça as informações de saída.
 Placas de Expansão: Placas que podem ser adicionadas ao computador para expandir
suas capacidades, como placas de vídeo, placas de som, e outras.

Software

Software é um conjunto de programas, dados, instruções e procedimentos que dizem ao

hardware como executar tarefas específicas. Ele é intangível e não pode ser visto ou tocado.
Os programas e sistemas que rodam no computador, incluindo:

 Sistema Operativo: O sistema operativo gerencia os recursos do computador e fornece

uma interface para o usuário interagir com o hardware. Exemplos incluem Windows,
macOS, Linux, entre outros.
 Programas e Aplicativos: Incluem programas como navegadores de internet, editores
de texto, planilhas, jogos, aplicativos para dispositivos móveis, entre outros.

Conceito de Computador:

O conceito de computador envolve a ideia de uma máquina capaz de executar operações

complexas de forma rápida e eficiente, usando uma combinação de hardware e software. Os
computadores têm a capacidade de processar grandes volumes de dados em alta velocidade,
realizar cálculos avançados, e executar tarefas variadas como processamento de texto, edição
de imagens, reprodução de música e vídeo, e muito mais.

Funcionamento do computador

O funcionamento do computador é baseado na interação entre seus componentes de hardware

e software para realizar tarefas de processamento de dados. A seguir está um resumo dos
principais aspectos:

 Inicialização do Sistema: Ao ligar o computador, o firmware realiza um procedimento

de inicialização chamado Power-On Self-Test (POST) para verificar o funcionamento
do hardware. Em seguida, o sistema operativo é carregado da unidade de
armazenamento para a memória RAM.
 Execução do Sistema Operativo: O sistema operativo gerencia os recursos do
computador, como memória, processador e dispositivos de entrada/saída, além de
fornecer uma interface para o usuário interagir com o sistema.
 Execução de Programas: O sistema operativo carrega programas solicitados para a
memória RAM, e o processador (CPU) executa as instruções desses programas em um
ciclo que inclui buscar, decodificar e executar instruções.
 Processamento de Dados: Durante a execução dos programas, o processador realiza
operações aritméticas, lógicas e outras sobre os dados, que podem ser armazenados na
memória ou em dispositivos de armazenamento permanentes.
  Comunicação com Dispositivos de Entrada/Saída: O sistema operativo gerencia a
comunicação entre os programas e dispositivos como monitores, teclados, impressoras
e outros dispositivos periféricos.
 Armazenamento e Recuperação de Dados: Os programas podem ler e escrever dados
nos dispositivos de armazenamento, enquanto o sistema operativo gerencia o acesso a
esses dispositivos para garantir a integridade e segurança dos dados.
 Multitarefas e Gerenciamento de Recursos: O sistema operativo permite a execução
simultânea de múltiplos programas, dividindo o tempo do processador e os recursos
entre eles de maneira eficiente.

Arquitetura de von Neumann

A Arquitetura de von Neumann é um projeto modelo de um computador digital de programa

armazenado, projetado por John von Neumann e sua equipe em 1946, durante seu trabalho no
Instituto de Estudos Avançados de Princeton (IAS). Essa arquitetura tornou-se a base para a
maioria dos computadores modernos.

A arquitetura de von Neumann é caracterizada por armazenar programas e dados no mesmo

espaço de memória, permitindo a manipulação dos programas. Ela é composta pelos seguintes
componentes:

 Memória: Armazena programas e dados.

 Unidade Aritmética e Lógica (ALU): Realiza operações aritméticas e lógicas.
 Unidade Central de Processamento (CPU): Contém vários registradores e executa
instruções sobre dados de entrada.
  Unidade de Controle (CU): controla a busca e execução de instruções armazenadas na
memória.

A CPU processa instruções sob o controle de relógios com períodos típicos de 1 nanosegundo,
enquanto as memórias centrais têm tempos de acesso da ordem de dezenas de nanosegundos.
As unidades de entrada e saída possuem tempos de resposta variáveis, mas geralmente
superiores à escala do nanosegundo.

Os dispositivos de hardware evoluíram ao longo do tempo, passando por relés

eletromagnéticos, tubos de vácuo e semicondutores, como transistores e circuitos integrados
com diferentes níveis de integração (MSI, LSI, VLSI).

O modelo de von Neumann influenciou muitos projetos subsequentes de outras máquinas,

sendo uma referência para a estrutura dos computadores atuais.

O sistema operativo

O Sistema operativo é o interlocutor directo dos utilizadores no seu diálogo com a máquina.
Trata-se do mais importante conjunto de software de base que equipa um sistema informático.
As suas características determinam em grande porte, as performances de todo sistema
computacional.

Sistema operativo

Bios

Hardware

Fig1. Hierarquia dos componentes básicos de um sistema computacional

Os sistemas operativos actualmente mais utilizados nos computadores genericamente
designados PC´s são o MS-DOS, O WINDOWS 3.1, WINDOWS 95 e o WINDOWS NT.

O MS-DOS foi o sistema operativo que equipou os primeiros PC´s, surgidos no início da
década de 80. Manteve-se durante largos anos como o sistema operativo mais usado em todo
o mundo. Esta neste momento a perder rapidamente terreno em favor de sistemas operativos
mais evoluídos, que tiram maior partido da evolução tecnológica do hardware.

É um sistema operativo desenhado para computadores baseados nos microprocessadores da

família intel 8086, 80286, 80386 e 80486. Trata-se de um sistema operativo single-user e
single-task ou seja, desenhado para dialogar com um único utilizador em cada sessão e executar
uma só tarefa de cada vez. A interface com o utilizador baseia-se em comandos de linha o que
implica a sua aprendizagem prévia.

MS-DOS foi descontinuado com o surgimento do Windows 95, um sistema com uma interface
gráfica e que liberta o utilizador da aprendizagem dos comandos do Ms-dos. As suas funções
passam basicamente pela execução de programas e pela organização da informação seguindo
o modelo apresentado anteriormente.

Discos

A identificação dos discos é feita através de letras atribuídas sequenciadamente do seguinte

modo:

 `A´ E ´B´ para as unidades de disquetes;

 A partir do ´C´ para os discos rígidos e outros tipos ( CDs, ZIPs ou discos virtuais
partilhados através de uma rede);

Um computador pessoal com uma unidade de disquete, um disco rígido e um CD-ROM

tem respectivamente o disco A, C e o D.

Ficheiros e diretórios

O identificador de um ficheiro ou diretório é constituído por duas partes:

 Nome base tem um máximo de 8 caracteres e deve sugerir o conteúdo do ficheiro

ou diretório. Ex: factura, notas.
  Extensão è opcional e tem um máximo de 3 caracteres, serve para rotular os
ficheiros. Ex: DOC, TXT, XLS usados para ficheiros de dados.

O WINDOWS 3.1 não é tecnicamente um sistema operativo. Trata-se mais propriamente de

uma extensão do sistema operativo MS-DOS. Possui todavia um interface gráfico que torna
mais fácil e intuitivo o trabalho com o computador, por parte dos utilizadores. Constituiu um
dos maiores sucessos na história da informática. É ainda hoje o sistema operativo mais
utilizado.

O Windows 95 surgiu no verão de 1995 e constitui uma versão mais elaborada e mais potente
do Windows 3.1. apresenta um novo interface gráfico que resultou de estudos exaustivos sobre
a ergonomia do trabalho computacional. Para alem do novo interface gráfico é um sistema
operativo completo. Incorpora todas as funções básicas necessárias a um sistema operativo e
não necessita , como Windows 3.1. do MS-DOS como sistema operativo de base.

O Windows NT constitui uma versão tecnicamente mais aperfeiçoada de um sistema operativo.

O seu interface gráfico é muito semelhante ao do Windows 3.1. a sua arquitectura é mais
robusta no sentido em que dispõe de mecanismos de segurança muito mais aperfeiçoada. Os
sistemas operativos até ao Windows 3.1. foram concebidos para computadores pessoais. Nesse
tipo de computadores, os problemas de segurança de acesso aos dados e na execução de
aplicações criticas não são fundamentais. O Windows NT destina-se a aplicações profissionais
e empresariais que exijam um grau elevado de segurança e fiabilidade.

Ms-windows

Foi, por volta de 1985, uma resposta da Microsoft á Apple que tinha lançado no mercado um
computador com características revolucionárias nomeadamente um sistema operativo com uma
com uma interface totalmente gráfica onde a execução de um programa era iniciada pela
ativação no ecrã de um ícone. A ideia base do MS-WINDOWS é esconder a organização do
MS-DOS e apresentar toda a interface com o utilizador de uma forma pictoria onde este tenha
de escrever o mínimo possível. O MS-WINDOWS funcionou ate o lançamento do Windows
95, como um segundo sistema operativo que era carregado depois do MS-DOS e que permita
evitar especificidade deste.

O MS-WINDOWS é um ambiente de trabalho que simula no ecrã o trabalho diário sobre uma
secretaria típica.
Mac OS

O MS- WINDOWS foi resultado de uma imitação do sistema operativo. Lançado pela APLLE,
no início da década 80. Associado ao primeiro Macintosh. Ate aos dias de hoje os Macintosh,
tem sido, no domínio dos computadores pessoais, a única alternativa aos PCs .

Unix

O unix é um sistema tradicionalmente associado a computadores multiutilizador e

multiprocessamento onde o acesso é feito através de contas individuais (login) controladas por
palavras chave(password).

Classificação dos computadores

A classificação dos computadores pode ser feita de várias maneiras, com base em diferentes
critérios, como arquitetura, capacidade, tamanho físico, propósito e aplicação específica.

1. Classificação por Arquitetura:

 Arquitetura de von Neumann: baseada no modelo de John von Neumann, onde o

programa e os dados são armazenados na mesma memória e o processador executa
instruções sequencialmente.
 Arquitetura Harvard: neste modelo, a memória para dados e instruções é separada,
permitindo a execução simultânea de instruções e acesso a dados.

2. Classificação por Capacidade e Tamanho:

 Supercomputadores: Máquinas com capacidade de processamento muito alta, usadas

em simulações científicas, previsão do tempo, modelagem molecular, entre outros.
 Mainframes: Computadores de grande porte, utilizados por empresas e organizações
para processamento em larga escala de dados, como transações financeiras.
 Minicomputadores: computadores menores e mais acessíveis em comparação com
mainframes, normalmente usados por empresas menores ou departamentos específicos.
 Microcomputadores: incluem computadores pessoais (PCs) e laptops, destinados a uso
individual ou doméstico.
 Servidores: Computadores projetados para fornecer serviços, como armazenamento de
dados, hospedagem de sites, ou execução de aplicativos em rede.
3. Classificação por Finalidade ou Aplicação:

 Computadores de uso geral: Projetados para executar uma ampla variedade de tarefas,
como processamento de texto, planilhas, navegação na internet, etc.
 Computadores de uso específico: Projetados para realizar uma função específica, como
computadores industriais, sistemas embarcados, ou equipamentos de controle de
processos.

4. Classificação por Dispositivo Físico:

 Desktop: Computadores projetados para uso em um local fixo, geralmente em cima de

uma mesa ou bancada.
 Laptop/Notebook: Computadores portáteis com tela, teclado e bateria integrados.
 Tablet: Dispositivos portáteis com tela sensível ao toque, usados para navegação, leitura
e outras tarefas.
 Smartphones: Dispositivos móveis que combinam funcionalidades de um computador
com telefonia móvel.

5. Classificação por Geração:

 Primeira geração: Computadores com válvulas (tubos de vácuo), grandes e pouco

eficientes.
 Segunda geração: Computadores com transistores, menores e mais eficientes que os de
primeira geração.
 Terceira geração: Computadores com circuitos integrados (ICs), mais compactos e
eficientes.
 Quarta geração: Computadores com microprocessadores, ainda menores e mais
potentes.
 Quinta geração e além: Computadores com tecnologias avançadas, como inteligência
artificial, computação quântica, e outras inovações emergentes.
Vantagens e desvantagens no uso do computador

Os computadores oferecem uma série de vantagens em diversas áreas, desde a eficiência até a
comunicação. No entanto, também apresentam algumas desvantagens que devem ser
consideradas

Vantagens:

 Velocidade e Eficiência: os computadores são capazes de processar grandes

quantidades de informações em um curto período de tempo, aumentando a
produtividade e a eficiência das tarefas.
 Armazenamento de Dados: os computadores podem armazenar grandes volumes de
dados de forma organizada e acessível, o que facilita o gerenciamento e a recuperação
de informações.
 Comunicação: permitem comunicação instantânea através de e-mails, mensagens
instantâneas, videoconferências, redes sociais, entre outros, facilitando a colaboração e
o compartilhamento de informações.
 Acesso à Informação: A internet fornece acesso a uma vasta quantidade de informações
e recursos educacionais, permitindo aprendizado contínuo e pesquisa em diversos
campos.
 Automatização de Tarefas Repetitivas: os computadores podem automatizar tarefas
rotineiras, reduzindo erros humanos e liberando tempo para atividades mais criativas e
estratégicas.
 Entretenimento: permitem acesso a uma variedade de entretenimento, como jogos,
vídeos, música e streaming de filmes, proporcionando diversão e relaxamento.

Desvantagens:

 Dependência Tecnológica: A dependência excessiva de computadores pode levar à

perda de habilidades manuais e à incapacidade de realizar tarefas sem o uso de
tecnologia.
 Custos: O custo inicial de aquisição de um computador e seus acessórios pode ser alto,
além dos custos contínuos de manutenção, atualização de software e segurança.
  Problemas de Saúde: O uso prolongado do computador pode causar problemas de
saúde, como fadiga ocular, dores musculares, lesões por esforço repetitivo (LER) e
problemas posturais.
 Segurança: os computadores estão sujeitos a ataques de hackers, vírus, malware e outras
ameaças cibernéticas, o que pode comprometer a privacidade e a segurança dos dados.
 Isolamento Social: O uso excessivo de computadores pode levar ao isolamento social,
à medida que as interações pessoais são substituídas por comunicações online.
 Desigualdade Digital: nem todos têm acesso igual a computadores e à internet, o que
pode ampliar as disparidades sociais e econômicas entre as populações.

Historia e Evolução do Sistema Operativo

A história e a evolução dos sistemas operativos (ou sistemas operacionais) remontam às

primeiras máquinas computacionais, evoluindo significativamente ao longo das décadas para
atender às necessidades crescentes de hardware e software. A seguir, uma visão geral de sua
evolução ao longo do tempo:

Primeiros Sistemas Operativos

 Década de 1950: nos primeiros computadores, não havia sistemas operativos como
conhecemos hoje. As máquinas eram programadas usando cartões perfurados ou fitas
magnéticas para executar uma única tarefa por vez.
 Lote (batch processing): os primeiros sistemas operativos surgiram como sistemas de
lote, permitindo que várias tarefas fossem executadas sequencialmente sem intervenção
humana.

Sistemas Operativos Interativos

 Década de 1960: surgem sistemas operativos com interfaces de linha de comando (CLI)
que permitiam a interação direta com o computador. Isso levou ao desenvolvimento de
sistemas como o IBM OS/360 e o Unix.
 Multitarefa e Multiusuário: Sistemas operativos passaram a suportar a execução
simultânea de múltiplas tarefas e permitiram que vários usuários acessassem o
computador ao mesmo tempo.

Início da Era de Sistemas Operativos para PCs

  Década de 1980: O surgimento do microprocessador e do PC doméstico levou ao
desenvolvimento de sistemas operativos como o MS-DOS, que se popularizou com os
computadores pessoais.
 Apple Macintosh: introduziu a interface gráfica do usuário (GUI) com ícones e menus,
tornando o computador mais acessível ao público em geral.

Consolidação da Interface Gráfica

 Década de 1990: Sistemas operativos como o Windows 95 popularizaram a interface

gráfica do usuário, com menus suspensos e ícones, tornando-se padrão nos
computadores pessoais.
 Linux: surge como uma alternativa de código aberto, fornecendo uma plataforma
estável e configurável, principalmente para servidores.

Sistemas Operativos para Dispositivos Móveis:

 Anos 2000: com o avanço dos dispositivos móveis, sistemas operativos como iOS e
Android surgem para atender à crescente demanda por smartphones e tablets.
 Portabilidade: A necessidade de acesso a informações e recursos em qualquer lugar
levou ao desenvolvimento de sistemas operativos otimizados para mobilidade.

Sistemas Operativos Contemporâneos:

 Sistemas para a Nuvem: O crescimento da computação em nuvem levou ao

desenvolvimento de sistemas operativos focados em servidores e ambientes de nuvem,
como o Linux e o Windows Server.
 Integração e Conectividade: os sistemas operativos modernos enfatizam a integração
com a nuvem, Internet das Coisas (IoT) e a interoperabilidade entre dispositivos e
plataformas.