Olá, aluno(a)! Estamos avançando na compreensão e entendimento de como a Era Digital chegou até nós. É muito interessante descobrirmos que muitas das tecnologias atuais são embasadas em descobertas anteriores, não é mesmo? Não há dúvidas de que, a cada dia, a computação ocupa um lugar ainda mais importante. Isso, então, leva-nos a procurar entender como um computador moderno funciona. Esse é o objetivo de nossa lição: dar um entendimento claro de como um computador digital funciona, e isso inclui entendermos a estrutura de um computador.
Conforme vimos nas lições anteriores, o Homem sempre buscou construir dispositivos e máquinas para facilitar o seu dia a dia. Esse processo levou tempo e teve contribuições de várias pessoas, foi sendo desenvolvida uma ciência em torno de máquinas de cálculos, e, como consequência disto, surgiram, também, outras necessidades, e os objetivos das invenções também foram se alterando, como processar dados para gerar informações.
A máquina de Turing foi o primeiro passo dado para direcionar o entendimento de como uma máquina poderia resolver qualquer problema a partir de uma estrutura organizada. Mas como um estudo teórico poderia ser aplicado para que uma máquina real conseguisse operar com estes preceitos? É exatamente isso que veremos nesta lição! Vamos lá?
Você já estudou sobre alguns preceitos que a computação se baseia e viu, também, que muitas tecnologias atuais são resultado de contribuições realizadas durante o tempo. No entanto o Homem começou a se deparar com um problema: como passar instruções para uma máquina em um formato que ela consiga entender e, assim, tornar-se automatizada e confiável?
Um dos primeiros instrumentos desenvolvidos para isso foi o Ábaco, que já citei na Lição 1, como sendo um método de cálculo. Você sabe como funciona o Ábaco? Bom, se você é um(a) aluno(a) curioso(a), pode ser que já pesquisou mais sobre ele ou, até mesmo, já viu um ábaco modernizado pessoalmente e já conhece um pouco sobre do que se trata, porém de qualquer forma entenderemos mais sobre ele?
O ábaco, como já vimos, foi um instrumento utilizado para ajudar no cálculo. Ele é um objeto retangular com bastões na posição horizontal, e cada um deles representa as casas decimais, ou seja, unidade, dezena, centena, milhar, unidades de milhar e assim por diante. Cada um desses bastões é composto por bolinhas, geralmente, coloridas. Por meio das posições que cada uma dessas bolinhas se encontra, é possível formar um número. Isso, com certeza, foi um grande avanço, pois, por meio do Ábaco, era possível representar um número e qualquer pessoa, mesmo não falando o mesmo idioma, conseguiria entender.
Embora não fosse automatizado, ele cumpriu a missão de receber uma informação e transmiti-la, ou seja, um número era “programado”, usando os bastões e as bolinhas do ábaco, e essa informação era “lida” por outras pessoas. Depois, não faltaram avanços tecnológicos para a época, conforme as contribuições que vimos na Lição 1. No entanto a questão de automatizar as operações, para a máquina executar, ainda existia. Como conseguir produzir um modo da máquina entender o que queremos que ela faça? Faltava pensar em uma estrutura mais definida de uma máquina para que isso se tornasse possível, e é isso que você verá nesta lição.
De acordo com Guimarães e Lages (2005) a estrutura de um computador digital pode ser entendida de forma bastante simples, que seria:
Entrada: a melhor maneira de pensar nessa estrutura seria retomar a analogia do computador hipotético da Lição 3. Nesse caso da entrada, o que a representaria, de acordo com o modelo, seria a pilha de cartões.
Processamento: considerando o computador hipotético para nos ajudar a entender, o processamento seria composto pelo operador, pelo escaninho e pela calculadora.
Saída: ainda considerando a analogia, a saída seria representada pelo caderno.
Dessa forma, então, podemos entender que essa estrutura segue uma ordem bastante simples, conforme apresentado na Figura 1:
Para ajudar nesse raciocínio, pense no uso de uma simples calculadora. Suponha que você quer multiplicar 10 * 9. Quando você insere, na calculadora, o algarismo “1” e, depois, o “0”, você está realizando uma entrada. O mesmo acontece quando você digita o símbolo de multiplicação, “*”, e o algarismo “9”. Quando você aperta o símbolo de igual, “=”, você realiza mais uma entrada. No instante em que você aperta o sinal de igual, “=”, você envia uma instrução e esta é “entendida” pela calculadora, por meio de linguagem de máquina, que ela já pode realizar o processamento das entradas. Após isso, ela exibe o valor do processamento, que é “90”, no visor da calculadora. Isso seria a saída.
Percebeu como é simples entender a estrutura de um computador digital? Ele possui apenas três componentes! Bom, agora que você já entendeu a estrutura de acordo com o computador hipotético, podemos aprofundar a explicação em relação ao computador real. Vamos lá?
No computador real, todas as operações que simulamos no exemplo, para realizar, de fato, a multiplicação, são feitas pela Unidade Aritmética e Lógica (ULA). Conforme o nome diz, ela consegue realizar comparações entre números e caracteres. Por exemplo, quando você responde a um comando ou pergunta usando o caractere “S”, para SIM, ou “N”, para Não, ou quando você compara se quatro é maior que cinco. Essa unidade é capaz de realizar esses cálculos de forma confiável e muito rápida.
As funções dos componentes de um computador real podem ser explicadas como as de um computador hipotético, em que temos:
Entrada: essa unidade será responsável por traduzir informações de vários dispositivos de uma maneira que a unidade central de processamento (CPU) seja capaz de compreender. Para isso, ela precisa realizar a tradução de letras, números, imagens ou sons em padrões de pulsos elétricos que são compreensíveis ao computador (a entrada pode ser realizada via teclado, mouse, leitura óptica, toque ou, mesmo, fala).
Memória: essa é uma estrutura com capacidade de armazenar os dados e, também, os códigos criados com instruções, ou seja, os programas que manipularão os dados. Possui diferenças em relação ao papel de cada estrutura de memória, sendo que há aquelas que são de acesso direto e outras que têm o papel de serem auxiliares. A funcionalidade desse dispositivo possibilita a maioria das interações que o computador realiza (lembra do funcionamento da máquina de Turing?).
Aritmética e Lógica: conforme falado anteriormente, é nessa estrutura em que são feitos todos os cálculos aritméticos, lógicos e qualquer manipulação de dados. Essa função desempenha um papel muito importante em processar as operações, que são enviadas por meio das instruções e dos dados, que estão localizados nas unidades de memória.
Controle: essa unidade realiza o tráfego de dados. Realiza a interpretação dos dados que estão armazenados na memória e, também, tem capacidade de controlá-los. É fundamental para organizar a execução das instruções que são repassadas à máquina.
Saída: realiza a conversão dos dados processados (impulsos elétricos são convertidos em palavras ou números) para sua impressão ou visualização.
Os componentes dessa estrutura estão organizados no que chamamos de placa-mãe, a qual une todos os componentes. O seu formato possibilita a todos os caminhos e redes (processadores, memórias, sistemas de armazenamento, placa de rede e tudo mais), que permitem a troca de informação, comunicarem-se entre si. A Figura 2 ilustra essa placa de forma genérica:
Conforme observado no modelo esquemático, todos os componentes se interligam e é por isso que a placa-mãe permite o que chamamos de “tráfego de informações”. Sendo assim, a placa-mãe é a parte do computador responsável por conectar e interligar todos os componentes do equipamento, sendo os principais:
Processador.
Memória RAM.
Bios (Memória ROM).
Bateria.
Chipset.
Slots de expansão.
Conector IDE.
Conector SATA.
Conector Mouse.
Conector Teclado.
Conector Impressora.
Conector USB.
Nesta aula, abordamos alguns conceitos-chave das relações de funcionamento do computador: dispositivos, componentes eletrônicos, circuitos e placas. Para conhecer melhor os componentes disponíveis no mercado, você pode simular a montagem de um computador em alguns sites, para isso, basta digitar “monte seu computador” em uma plataforma de pesquisa, como o Google, e montar seu equipamento.
Conhecer e entender como funciona cada uma das partes de um computador faz parte das atribuições de um(a) futuro(a) Técnico(a) em Análise e Desenvolvimento de Sistemas, ou seja, é necessário que você conheça o equipamento como um todo.
É verdade que, à medida que o tempo passa, as tecnologias utilizadas são alteradas. No entanto a ideia central dos componentes e suas funções permanecem. A ideia não é que você saiba consertar um computador ou, mesmo, dar uma assistência técnica. Conhecer mais sobre o computador permite que você consiga, realmente, extrair possibilidades de explorar melhor os seus recursos. Por exemplo, como criar um software que consiga otimizar o uso de memória? Para isso, não basta apenas saber programar, você precisa, também, entender o funcionamento dos dispositivos de memória. Dessa maneira, conhecer um pouco de como essa máquina que revolucionou o mundo funciona é fundamental para que as suas contribuições sejam mais eficientes e eficazes.
Aplique os conhecimentos adquiridos para simular a montagem de um computador, selecionando os componentes necessários para a máquina funcionar. O site listará os periféricos, e você precisará escolher os modelos dos componentes. Acesse o link: https://www.fgtec.com.br/monte-seu-computador e “monte o seu computador”.
GUIMARÃES, A. M; LAGES, N. A. Introdução à Ciência da Computação. Rio de Janeiro: LTC, 2005.
LAUDON, K. C. Sistemas de Informação. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
WIKIMEDIA. Diagrama de placa-mãe típica. 2008. Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/Diagrama_placa-m%C3%A3e.png. Acesso em: 30 jan. 2023.