Fundamentos de Hardware 1ª edição 2017

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Apresenta o conteúdo básico para aprender o que é necessário para que um computador seja utilizado. Abordar o conceito de hardware, periféricos, memória, HD e sistemas operacionais, como Windows e Linux. Explica, por meio de tutorial, como instalar os sistemas operacionais. Discorre sobre protocolos de segurança e como montar uma rede decomputadores de acordo com as necessidades dos usuários. Trata dos tipos de monitores de vídeo. Auxilia na identificação das principais configurações de umcomputador e aprofunda temas como a função da placa-mãe, considerada o coração e o cérebro de uma máquina.

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1 - Processamento de Dados

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Processamento de Dados

Para começar

Neste capítulo, você aprenderá o que é o processamento de dados, seu objetivo e finalidades. Em seguida, estudaremos os sistemas de computação, em que serão mostrados os componentes físicos, sistemas operacionais e aplicativos, para que um computador possa funcionar.

Por último, vamos analisar a diferença entre software e hardware e suas aplicações.

1.1 Conceito

Chamamos de processamento de dados uma sequência ordenada de ações que possibilita uma organização específica de informações e dados coletados, para atingir um determinado objetivo.

Para que esse sistema funcione é importante destacar que, antes de tudo, é essencial obter os dados que serão trabalhados, para que tais elementos possam ser corretamente ordenados.

O processamento de dados não indica, necessariamente, a obrigatoriedade do uso de sistemas informatizados para sua execução. Por exemplo, os arquivistas, pessoas responsáveis por arquivar os mais diversos tipos de documentos impressos em pastas e gavetas de armários de aço com utilização de uma metodologia específica, desempenham função semelhante ao agrupar essas informações para que seja possível executar de uma determinada análise de dados.

 

2 - Tipos de Softwares

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Tipos de Softwares

Para começar

Existe, atualmente, uma grande variedade de softwares disponíveis no mercado, que abrangem praticamente todas as áreas de conhecimento humano. Eles podem ser agrupados em diversas categorias, de acordo com a necessidade do usuário ou empresa. Veremos cada uma das principais neste capítulo.

2.1 Software de sistema

Os softwares de sistema podem ser subdivididos em sistemas operacionais e programas utilitários.

Os sistemas operacionais têm a função fundamental de controlar todas as operações do computador, como entrada e saída, armazenamento de arquivos, gerenciamento de memória, execução de programas de aplicativos etc. Os sistemas operacionais mais conhecidos da atualidade são

Windows, macOS e Linux. Temos também os sistemas operacionais para dispositivos móveis, como smartphones e tablets, sendo os principais o Android (desenvolvido com tecnologia Google), o iOS

(da Apple) e o Windows Phone (da Microsoft). Alguns sistemas antigos tiveram grande importância nesse desenvolvimento, como o Symbian, da Nokia, agora fora de uso.

 

3 - Tipos de Hardware

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Tipos de Hardware

Para começar

Quando falamos sobre arquitetura de computadores, principalmente equipamentos da linha PC, encontramos uma característica muito importante: ela é extensível, ou seja, permite a inclusão de novos componentes. No Capítulo 3, veremos todos os dispositivos de um computador e quais outros elementos podem ser acoplados ao computador que vem de fábrica. O objetivo de alterar configurações iniciais é sempre melhorar a performance.

3.1 Motherboard ou placa-mãe

A placa-mãe é o centro de comando do computador. Sendo a peça fundamental de um sistema computacional, pode ser considerada o coração e o cérebro. As capacidades dos sistemas são determinadas pelo tipo de placa utilizada. Os componentes de uma placa-mãe são: a)

Chipset: é o elemento responsável por determinar quais componentes, como memória e processadores, a placa-mãe pode utilizar. É a sua “inteligência”.

Modelos mais antigos do chipset podiam ser dividido em dois componentes, mas, atualmente, suas funções foram integradas em um mesmo chip. Dentro desse chip, encontram-se:

 

4 - Evolução dos Computadores

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Evolução dos

Computadores

Para começar

Quem não utiliza um computador hoje em dia? Seja para fins pessoais ou profissionais, estamos sempre conectados. No Capítulo 4, vamos aprender sobre a história dos computadores, os primeiros sistemas desenvolvidos, até chegarmos às tecnologias atuais. Também vamos aprender sobre as Cinco Gerações que marcam a história da evolução dos computadores e os fatos mais importantes de cada uma delas.

4.1 História

A história da criação e desenvolvimento de computadores é longa. Esse tipo de máquina vem sendo desenvolvida e aprimorada desde a Idade Antiga, nos momentos em que os povos tinham a necessidade de realizar contagens cada vez mais complexas. Os métodos utilizados até então, como contar com pedras, não eram mais suficientes para atender às necessidades. Foi, então, pensado em um novo método de contagem, arquitetando-se novos dispositivos voltados à realização prática de cálculos maiores.

Nesse processo, surgiu o ábaco, na China, que consiste em um aparelho mecânico com hastes paralelas e pequenas esferas, as contas, utilizadas para realizar contagens. A posição de cada conta representava um número e, ao movimentá-las, cálculos de até 5 dígitos eram realizados. De acordo com as habilidades de quem o utilizava, os cálculos poderiam ser executados com grande rapidez.

 

5 - Sistemas de Numeração

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Sistemas de

Numeração

Para começar

Neste capítulo, vamos abordar os sistemas de numeração, como focos nos sistemas decimal

(base 10), binário (base 2), octal (base 8), hexadecimal (base 16). O capítulo inclui, ainda, exemplos ilustrativos de cálculos.

5.1 Introdução

Para começar o estudo sobre sistemas de numeração, é fundamental saber que um numeral é um símbolo ou grupo de símbolos que representam um número. Assim, um sistemas de numeração

é um sistema que representa os números de uma forma consistente.

Exemplo

(11) 2 (11) 10

Essa área é de suma importância de aprendizado porque os computadores trabalham com números binários, além de ser importante também para outras áreas, como eletrônica.

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5.2 Sistemas de numeração

A seguir serão apresentados os principais tipos de sistemas de numeração.

5.2.1 Sistema de numeração posicional

O método de numeração de quantidades que usamos utiliza um sistema de numeração posicional. A regra para esse sistema é que o valor de um numeral depende da sua posição no conjunto de símbolos que representa uma quantidade, além da base do sistema. Essa base seria a quantidade de algarismos disponíveis na representação.

 

6 - Tipos de Processadores

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Tipos de

Processadores

Para começar

Neste capítulo, abordamos os dois principais tipos de processadores – CISC e RISC –, suas características e diferenças. Veremos também que, atualmente, os computadores utilizam essas duas arquiteturas, criando o conceito de arquitetura híbrida.

O capítulo explica ainda quais são os processadores utilizados em computadores domésticos e quais são mais indicados para quem trabalha com programação.

6.1 Diferenciando os processadores CISC e RISC

Atualmente, existem dois tipos de processadores que coexistem e precisam ser estudados:

CISC e RISC. Entre os profissionais da área, existe grande debate sobre qual deles é melhor. A seguir, vamos entender as características de cada um.

O CISC (Complex Instruction Set Computer) faz parte de uma linha de arquitetura de processadores que pode realizar centenas de instruções complexas diferentes ao mesmo tempo. Como as instruções ficam gravadas no processador CISC, isso facilita muito o trabalho dos programadores. São exemplos de processadores dessa categoria a linha x86 da Intel, assim como a família Pentium e Core ix, que apresentam a capacidade de executar diversas tarefas complexas diferenciadas.

 

7 - Placa-Mãe

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Placa-Mãe

Para começar

Neste capítulo, vamos detalhar o que é a placa-mãe, peça considerada o coração e o cérebro de um computador. Aprenderemos de forma ilustrativa seus principais componentes e como instalá-los de forma correta para não danificar a máquina.

7.1 Introdução

A placa-mãe (motherboard ou mainboard, em inglês) é o elemento responsável por realizar a interconexão entre todas as peças que formam um computador, como memória, placa de vídeo, mouse, teclado, HD, entre outros. Para bom funcionamento, essa placa precisa estar bem conectada a todos seus componentes constituintes, proporcionando ligação entre elementos como processador,

HD, memória RAM, dispositivos de entrada e saída. Embora cada placa possa apresentar distinções em suas características, todas devem permitir a conexão dos dispositivos.

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A

H2

B

D

G

E1

E2

H1

C1

 

8 - Dispositivos de Armazenamento

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Dispositivos de

Armazenamento

Para começar

Neste capítulo, veremos quais são os dispositivos de armazenamento disponíveis no mercado, com foco em suas características e aplicação. Estudaremos com atenção os modelos PATA, SATA,

SCSI, IDE e SAS.

8.1 Introdução

Dispositivos de armazenamento são responsáveis por, como diz o nome, armazenar informações e dados importantes para o bom desempenho de um computador. Tanto discos rígidos quanto outros dispositivos chamados de memória secundária (CD-ROM, Blu-ray) são utilizados para armazenar grandes volumes de informações.

As siglas PATA, SATA, SCSI e SAS relacionam-se a modelos distintos de conexão entre os dispositivos de armazenamento de um computador, ou seja, os discos rígidos e unidades de discos

ópticos. Tais modelos podem ser divididos de acordo com suas características, conforme será visto a seguir.

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8.2  Modelos PATA, SATA, SCSI, IDE e SAS

 

9 - Tecnologia RAID

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Tecnologia RAID

Para começar

Neste capítulo, vamos estudar o que é a tecnologia RAID, para que serve, como utilizá-la. Além disso, também vamos analisar questões sobre armazenamento de informações, como o armazenamento de massa, e quais são os dispositivos de um computador necessários para que todo trabalho realizado e dados obtidos permaneçam seguros e guardados.

9.1 Introdução

O Conjunto redundante de discos independentes – em inglês, Redundant Array of Independent

Disks (RAID) – é uma tecnologia que permite que arquivos ou sistemas operacionais possam ficar mais seguros. Foi desenvolvido por David Patterson, Garth Gibson e Randy Katz em 1988. Atualmente, é utilizada, principalmente, em servidores e consiste no conjunto de dois ou mais discos rígidos. É importante frisar que a tecnologia RAID pode ser utilizada com HDs IDE, SATA e SCSI.

As placas-mãe utilizadas em computadores domésticos já vêm com RAID embutidos e eles podem ser classificados em RAID, RAID 0, RAID 1, RAID 0+1 e RAID 5. Os RAID 3 e 4 não costumam ser muito usados hoje em dia. Veja cada um deles: a)

 

10 - Barramentos e Chipsets

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Barramentos e

Chipsets

Para começar

Este capítulo trata do barramento, um conjunto de linhas de comunicação que permitem a interligação entre dispositivos de um sistema de computação. Entenderemos suas funções, tipos, características e como pode afetar o desempenho das máquinas. Além disso, também será discutido o importante papel do CMOS no adequado funcionamento de um computador e seus periféricos.

10.1 Barramento

De acordo com a arquitetura de computadores, um barramento é um conjunto de linhas de comunicação que torna possível a conexão entre os dispositivos de um computador, por exemplo, a memória ou o HD, e entre diversos sistemas de computação.

A largura de banda, ou seja, a quantidade de bits possível de ser transmitida ao mesmo tempo define o desempenho dos barramentos. Em geral, essas medidas são expressas em potências de dois, como 8, 16, 32, 64 e 128 bits.

Outro elemento que define o desempenho é a velocidade de transmissão, que é medida em bits por segundo, tendo assim valores como 10 bps, 160 Kbps, 200 Mbps, 1 Gbps.

 

11 - Memória RAM e ROM

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Memória

RAM e ROM

Para começar

Neste capítulo, veremos os tipos de memória de um computador, com foco nas memórias RAM e ROM, as características de cada uma delas, subtipos, velocidade, além de capacidade de armazenamento de dados.

11.1 Introdução

Os dispositivos responsáveis pelo armazenamento dos dados com os quais o processador irá trabalhar são denominados memória. Existem dois tipos de memória: a RAM – Random-Acess

Memory, ou memória de acesso aleatório – e ROM – Read-Only Memory, ou memória somente de leitura. A memória RAM torna possível ao processador a leitura e a gravação de dados temporários, mas que se perdem quando o computador é desligado. Já a memória ROM apenas permite a leitura dos dados, o que significa que os dados não são perdidos quando o computador está desligado, mas também não podem ser regravados pelo processador.

11.2 Memória ROM

A memória ROM tem esse nome − memória somente de leitura − pelo fato de receber a gravação dos dados apenas uma vez. Essas informações não podem ser apagadas ou alteradas pelo processador, ao contrário do que ocorre com a memória RAM, o que faz ser necessário procedimentos mais específicos.

 

12 - CAS e RAS

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CAS e RAS

Para começar

A todo momento, no processo de funcionamento de memórias RAM, temos a execução de tarefas de gravação, acesso e eliminação de dados. Esse processo é possível graças ao controlador de memória.

No Capítulo 12, veremos como a eficiência desses processos é gerada pela disposição das células de memória, em linhas e colunas, ou seja, num formato que lembra matrizes. Quando isso ocorre, o endereço de memória se encontra na intersecção de uma linha (wordline), com uma coluna (bitline).

Dessa forma, para que o endereço de uma posição na memória possa ser acessado, o controlador deverá verificar o valor da linha, denominado valor RAS (Row Address Strobe) e o valor da coluna, chamado de valor CAS (Column Address Strobe).

12.1 Temporização e latência das memórias

Por meio de parâmetros de temporização e latência é possível estabelecer o tempo que o controlador de memória utiliza com as operações de leitura e escrita. Quanto menores forem esses valores, mais rápidas são as operações.

 

13 - Erros e Tipos de Encapsulamento de Memórias

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Erros e Tipos de

Encapsulamento de Memórias

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Para começar

Neste capítulo, vamos falar dos dispositivos de um computador que permitem encontrar erros, como essa tarefa é realizada, e como o cálculo é feito. Falaremos também de encapsulamento de memória e detalharemos cada tipo. Também estudaremos os módulos e tecnologias de memórias, bem como a memória cache.

13.1 Detecção de erros

Caso ocorram erros na memória, existem diversos dispositivos responsáveis por detectá-los, amplamente utilizados em aplicações de alta confiabilidade, como servidores de missão crítica.

O mecanismo de paridade é responsável por detectar esses erros, mas não os pode corrigir.

Nesse caso, um bit é adicionado a cada byte de memória (sabendo que 1 byte corresponde a 8 bits).

O bit adicional assumirá o valor 1, se a quantidade de bits 1 do byte for par; porém, assumirá o valor

0, se a quantidade for ímpar. Em alguns casos, o contrário também poderá valer. Ao ser realizada a leitura de dados, a paridade correspondente à quantidade de bits 1 ou 0 do byte será verificada por um circuito. Caso ela seja diferente da regra estabelecida, a falha será localizada.

 

14 - Periféricos

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Periféricos

Para começar

Neste capítulo, estudaremos os periféricos, que são todos os dispositivos conectados ao computador, cujo objetivo é auxiliá-lo na execução de suas tarefas ou mesmo melhorar suas capacidades.

14.1 Periféricos de entrada-saída

O periférico de entrada de dados mais comum é o teclado, enquanto o de saída é o monitor de vídeo. Podemos mencionar como outros dispositivos de entrada, como caneta óptica, leitor de código de barras, mouse, scanner, joystick, microfone, mesa digitalizadora etc.

Classificamos o monitor de vídeo como um dispositivo de saída temporário, uma vez que as informações exibidas na tela são perdidas quando o computador é desligado. Entre os dispositivos de saída, podemos mencionar a impressora, o plotter, as caixas de som etc.

14.2 Fitas magnéticas

Existem dois tipos de fitas magnéticas: as de rolo, denominadas Open Reel Tape e as Data Cassete.

As fitas de rolo são utilizadas em computadores de grande porte e para a realização de cópias de segurança de arquivos, porém permitem uma leitura sequencial e seu processo é mais lento.

 

15 - Personalização do BIOS

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Personalização do BIOS

Para começar

No Capítulo 15, vamos aprender o que é BIOS e qual sua importância na configuração de um computador, em especial no momento em que a máquina é inicializada. Conectado à placa-mãe, é responsável por parte de inicialização do sistema operacional e outros programas.

15.1 Como personalizar o BIOS

BIOS (Basic Input/Output System) ou Sistema Básico de Entrada e Saída trata-se de um mecanismo indispensável para o bom funcionamento do computador, seus programas e softwares, e é ativado no momento da inicialização. Sem o BIOS, o computador para. Ele é ativado quando o PC é ligado até o momento em que o sistema operacional é carregado na máquina. O BIOS fica gravado dentro de um chip na memória ROM (somente de leitura), o que significa que não é possível alterar suas características principais.

Na inicialização, a BIOS faz uma varredura por todo computador até o sistema operacional ser carregado, o que inclui avaliar todos os hardwares, ajustes de discos e componentes, clock dos processadores, chipsets integrados, memória, frequência de funcionamento etc.

 

16 - Redes de Computadores

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Redes de

Computadores

Para começar

Neste capítulo, vamos aprender o que é uma rede de computadores e como é possível configurá-la, dependendo do seu uso (doméstico, comercial). Com o aumento da procura por smartphones e notebooks, o desktop deixou de ser a única forma de construir uma rede.

16.1 Conceito

Uma definição clara e objetiva para uma rede de computadores seria dizer que se trata da constituição de sistemas computacionais homogêneos ou heterogêneos interligados por um sistema de comunicação, de acordo com seus meios de transmissão e protocolos, que permitem a troca de informações e o compartilhamento de recursos. Veja a Figura 16.1.

Cliente

Servidor

Cliente

Rede

Figura 16.1 – Exemplo básico de uma rede de computadores.

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Algumas aplicações comerciais de rede de computadores permitem o acesso a licenças de softwares, impressoras, arquivos, além dos famosos sistemas de comunicação existentes, como e-mail, redes sociais, métodos de streaming, vídeoconferência, VoIP.

 

17 - Monitores de Vídeo

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Monitores de Vídeo

Para começar

No Capítulo 17, vamos detalhar os tipos de monitores existentes no mercado e quais as melhores opções, de acordo com o propósito do usuário. Desde a TV de tubo até a TV em 3D, houve grande avanço tecnológico na área.

17.1 Introdução

Antigamente, os monitores de vídeos e televisores eram chamados de Catodic Ray Tube (CRT), ou seja, constituídos por um tudo de raios catódicos, desenvolvidos primeiramente em 1897. Tal estrutura fazia com que sua dimensão e peso fossem muito grandes.

Com a evolução da tecnologia, surgiram as telas de display de cristal líquido, chamadas de

Liquid Crystal Display (LCD) e as telas de plasma. Em seguida, sugiram as telas LED, as Organic

Light-Emitting Diode, (OLED) e as Active Matrix Organic Light-Emitting Diode (AMOLED). Veremos cada uma delas.

17.2 Tela LCD

As telas LCD trabalham com um material denominado cristal líquido. Esse cristal possui algumas características que fazem com que seu funcionamento haja como uma substância em estado líquido, embora ele não se trate de um componente líquido. A constituição dessas telas apresenta

 

Apêndice A - Montagem de um Computador

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A

Apêndice

Montagem de um

Computador

Para começar, siga os seguintes passos:

1)

Encaixe adequadamente o processador no soquete da placa-mãe, seguindo as orientações do fabricante. Lembre-se de que o processador deverá ser compatível com o soquete da placa-mãe e com a própria placa-mãe. Isso significa que uma placa-mãe destinada a processadores Intel não podem ser utilizadas com processadores AMD e vice-versa. Tome cuidado, pois uma instalação incorreta do processador pode gerar um curto-circuito, podendo até mesmo queimá-lo ou danificar a placa-mãe.

2)

Realize a conexão do cooler do processador à placa-mãe.

3)

Os módulos da memória RAM devem ser acoplados aos slots correspondentes. Os pinos devem estar corretamente alinhados com os conectores da placa-mãe. Geralmente, é possível encontrar placas com duas ou três seções de comprimento variado. Nesses casos, esses slots não devem ser confundidos com os PCI, que são, geralmente, mais largos.

 

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