aula 1 informática regular

CURSOS ON-LINE - INFORMÁTICA - CURSO REGULAR PROFESSOR SÉRGIO BONIFÁCIO

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AULA UM: HARDWARE I – MEMÓRIAS E DISPOSITIVOS DE ARMAZENAGEM

Olá a todos.

É um prazer tê-los no início deste nosso curso de informática. Teremos um longo caminho pela frente, mas que certamente valerá a pena.

Desde que comecei a integrar a equipe de professores do pontodosconcursos, tenho recebido muitos e-mails de alunos que se queixam de terem sido eliminados de concursos públicos devido a um mau desempenho na prova de informática. Gostaria de fazer breves comentários sobre isso.

O maior erro do concursando que vai prestar uma prova de informática é confiar nos seus conhecimentos de usuário de computadores. Há uma diferença gigantesca entre saber usar um computador e saber resolver questões de informática de concursos públicos.

Uma prova de concurso exige conhecimentos de informática que nem em sonho são necessários para a utilização rotineira de computadores. Pra começar, é comum os editais solicitarem conhecimentos de hardware. O problema é que sob a alegação de se cobrar “noções de hardware”, as bancas acabam por exigir conhecimentos teóricos que são desconhecidos daqueles usuários que possuem noções práticas de hardware.

No que tange ao conhecimento de software, a armadilha da autoconfiança é ainda mais perigosa. Ser um usuário experiente de Word ou Excel, por exemplo, não garante pontos em provas desses tópicos. Isso acontece por uma razão simples: quando utilizamos um determinado programa, não ficamos tentando decorar todos os seus menus, botões e opções. Quando precisamos utilizar certo recurso, simplesmente o procuramos e o testamos na hora, até conseguir o resultado desejado. Lembrar dessas minúcias na hora da prova, sem a chance de consultar o programa, é outra história.

Dessa forma, o que vamos tentar nessas próximas semanas é nos aproximar, tanto quanto possível, da informática que é apresentada nas provas de concurso e, ao mesmo tempo, deixar um pouco de lado a informática prática do dia-a-dia. Daremos mais enfoque aos assuntos que costumam ser mais cobrados para que possamos ser mais objetivos.

Além da leitura das aulas e da resolução dos exercícios de fixação, ainda haverá uma boa quantidade de trabalho a ser feito. Estou me



referindo ao estudo dos softwares, especialmente Windows, Word e Excel. Quando for o momento, teremos aqui algumas dicas e instruções mais específicas.

Portanto, vamos seguir o trabalho com ânimo e confiança. O período em que foram lançados esses cursos on-line do pontodosconcursos é especialmente favorável àqueles que forem mais perseverantes. O caminho é árduo, mas a recompensa é ótima!

Vamos lá!

Introdução ao estudo das memórias

Na primeira aula vimos alguns conceitos iniciais de informática. Conceituamos o computador e fizemos uma breve classificação deles. Em seguida analisamos a arquitetura básica dos computadores e pudemos ver, por meio da resolução comentada de algumas questões reais de concursos, a forma como esse conteúdo costuma ser cobrado pelas principais bancas examinadoras.

Hoje vamos continuar a estudar o hardware, abordando especialmente o conteúdo referente à memória dos computadores e aos seus diversos dispositivos de armazenagem.

Os dispositivos de memória são muito cobrados em questões de hardware por uma razão simples: a palavra memória é, em verdade, um termo genérico para vários dispositivos capazes de armazenar dados ou instruções no computador. Existem portanto diversos tipos de memória e, além disso, sua nomenclatura é, por vezes, muito parecida. Acredito que o domínio dos tópicos referentes aos tipos, aplicações e nomenclaturas de memória é um dos estudos mais árduos para os iniciantes em informática. Não que, na prática, seja uma tarefa difícil entender o funcionamento de tudo isso, mas, em se tratando de concursos, já sabemos de antemão que serão cobrados detalhes que, no dia-a-dia, costumam ser irrelevantes.

Portanto, respirem fundo e vamos ao estudo da memória. Mas antes de começarmos a estudar a memória propriamente dita e analisar todos os seus detalhes, precisamos entender como os computadores tratam os dados que precisam manipular. Afinal, a vocação da memória de um computador é armazenar dados.

Bits e Bytes

A unidade básica de armazenamento de dados em um computador é chamada de bit. A combinação de vários bits forma o que chamamos de byte. Tenho certeza que todos vocês, ao menos vagamente, já ouviram falar em bits e bytes, mesmo que não saibam exatamente o que significam. Vamos então entender.



Os computadores utilizam o chamado sistema binário, no qual todas as informações são guardadas utilizando-se os dígitos zero e um. A utilização do sistema binário pelos computadores advém das limitações tecnológicas dos primeiros computadores. A fim de construir um dispositivo capaz de armazenar dados com a tecnologia mecânica disponível na época, os dados em si tiveram que ser reduzidos ao seu estado mais fundamental, que é o estado o qual existem apenas duas condições: ligado ou desligado.

O dispositivo mecânico disponível na época era o relé, que é um interruptor que pode ser ativado quando lhe é aplicada uma voltagem e desativado com a remoção dessa voltagem. A partir desse princípio, basta convencionarmos que um relé ativado equivale a 1(um) e que um relé desativado equivale a 0(zero).

Mas como todas as informações às quais temos acesso em um computador podem ser representadas apenas por zeros e uns? É uma questão de análise combinatória. Vejamos.

Utilizando apenas os dígitos zero e um, quantas variações de informação podemos gerar? Somente duas: ou zero ou um. Entretanto, se tivermos dois dígitos, ao invés de apenas um dígito, quantas serão as variações que poderemos guardar? Para verificar, vamos chamar um dígito de A e o outro de B e ver o que acontece quando esgotamos suas as possibilidades de combinação.

A B

0 0

0 1

1 0

1 1

Pois bem, ao usarmos dois dígitos ao invés de um, temos quatro combinações distintas, ao invés de duas. O que acontece agora se acrescentarmos o dígito C ao sistema com os dígitos A e B? Teremos:



A B C

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

Ao utilizarmos três dígitos ao invés de um dígito, conseguimos 8 combinações distintas entre eles. Na verdade, o que fazemos é multiplicar o número 2 − que é o número de combinações possíveis de um dígito binário − n vezes, onde n é a quantidade de dígitos utilizada. Então, se utilizamos 3 dígitos, temos que o número de possibilidades de combinação entre eles é igual a 2 X 2 X 2, ou 2 elevado a 3, que é igual a 8.

Bit é a contração de binary digit, ou digito binário, e pode ter o valor zero ou o valor um. Na prática isso é feito considerando-se a presença ou não de um pulso elétrico, a presença indica o valor um e a ausência indica o valor zero.

Sempre que um processador, uma memória ou outro chip qualquer precisar receber ou transmitir dados, esses dados são transferidos na forma de bits. No entanto, para que a transferência seja mais rápida, são transferidos vários bits de uma só vez. É aqui que entra o byte. Um byte é uma seqüência de oito bits.

Portanto, utilizando a fórmula acima, qual seria o número de combinações possíveis em um byte de 8 dígitos, de 8 bits? Basta multiplicarmos o número 2 oito vezes, ou seja, elevá-lo a 8, o que dá 256 combinações distintas de bits. Não por acaso, esse é um número com o qual eventualmente nos deparamos em muitos programas (O Microsoft Excel, por exemplo, é capaz de trabalhar com tabelas de 256 colunas).

O próximo número importante é o número 1024, pois ele é a potência de 2 mais próxima de 1000, sendo utilizado para os múltiplos de “mil bytes”. De forma similar ao sistema internacional de medidas, utilizamos os múltiplos de milhares para facilitar os cálculos. Assim, temos que um Kilobyte (Kbyte) é igual a 1024 bytes. 1024 Kbytes por sua vez, formam um Megabyte e assim por diante.



Unidades de Medida de Memória

1 Bit = 1 ou 0

1 Byte = Um conjunto de 8 bits

1 Kbyte (KB) = 1024 bytes ou 8192(1024*8) bits

1 Megabyte (MB) = 1024 Kbytes, 1.048.576 bytes ou 8.388.608 bits

1 Gigabyte (GB) = 1024 Megabytes, 1.048.576 Kbytes, 1.073.741.824 bytes ou 8.589.934.592 bits

1 Terabyte (TB) = 1024 Gigabytes...

Em potência de dois

1KB = 210 bytes, 1MB = 220 bytes, 1GB = 230 bytes etc.

Quando vamos abreviar essas medidas, também existe diferença. A abreviação de bytes deve ser feita com o B maiúsculo, enquanto que a abreviação de bits deve ser feita com o b minúsculo. Portanto utilizamos KB e MB para abreviar Kbytes e Megabytes. Essa distinção, embora aparentemente irrelevante, adquire uma grande importância quando estamos falando em provas de concursos. Preste atenção a esse detalhe.

O sistema binário é, portanto, o sistema com o qual o computador trata todos os dados que manipula, ou seja, a linguagem do computador é a linguagem de zeros e uns. As memórias do computador utilizam o mesmo sistema e, por isso, têm sua capacidade medida em múltiplos de bytes.

Um exemplo prático e bastante ilustrativo de utilização de sistema binário é o Código Morse. O Código Morse era o código utilizado para comunicação via telégrafo, uma forma de transmissão de mensagens eletricamente.

A base do Código Morse são dois sinais ou símbolos: o sinal curto (ponto) e o sinal longo (traço). Uma combinação que muitos conhecem, mesmo ignorando que se trata de Código Morse, é o SOS. A mensagem internacionalmente conhecida para pedido de socorro é, no Código Morse, representada por três pontos (letra S), três traços (letra O) e mais três pontos. Essa mesma mensagem pode ser enviada, por exemplo, utilizando uma lanterna que pisca rapidamente para representar o sinal curto e um pouco mais demoradamente para representar o sinal longo.



Código Morse

_ _ _

___ ___ ___

_ _ _

S O S

NOÇÕES GERAIS DE MEMÓRIAS E DISPOSITIVOS DE ARMAZENAGEM

Memória Principal e Memória Secundária

Vamos agora analisar diversos aspectos importantes dos dispositivos de memória tomados genericamente. Após isso, enfocaremos de forma mais individual essas memórias. A idéia é primeiramente fazer um panorama geral das memórias para depois estudarmos suas particularidades.

1 - Volatilidade

A primeira distinção importante entre os diversos tipos de memória diz respeito à durabilidade e estabilidade dos dados armazenados. Quanto a esse critério, existem memórias voláteis e não-voláteis. A partir dessa distinção básica, poderemos ir desenvolvendo outras idéias para, ao final, termos uma visão geral dos diversos tipos e características das memórias normalmente encontradas em um computador.

As memórias voláteis, como o nome indica, perdem os dados facilmente. Elas necessitam de energia elétrica para preservar os dados guardados, ou seja, se desligarmos o computador, todos os dados armazenados em um dispositivo de memória volátil serão perdidos. O principal representante dessa categoria nos microcomputadores é a memória RAM (Ramdon Access Memory), também chamada de memória principal.

Fisicamente, apresentam-se como pequenos circuitos eletrônicos chamados módulos de memória. Também é comum o uso do termo pente de memória.



Módulo de memória RAM (“Pente” de memória)

A principal função da memória RAM é o armazenamento de dados que serão utilizados apenas temporariamente.

Em oposição à volatilidade da memória RAM, existem as memórias secundárias não-voláteis, também chamadas de memória de massa. Essas, por sua vez, têm como característica a capacidade de armazenar dados por longos períodos de tempo (por décadas até) prescindindo de energia elétrica para isso. São as memórias apropriadas para armazenarmos os arquivos de trabalho ou pessoais, como planilhas, artigos, vídeos, músicas, fotos etc. Também é nesse tipo de memória que devemos instalar os programas utilizados no computador, como os navegadores, programas de correio eletrônico, editores de texto, planilhas eletrônicas, jogos etc. Gosto muito da analogia usada por Carlos Morimoto para a diferenciação da utilidade desses dois tipos de memória. Morimoto é o criador de uma popular distribuição brasileira do sistema operacional Linux, chamada Kurumim. Segundo ele:

“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.”

As memórias de massa são representadas por dispositivos de memória magnéticos ou ópticos. Na categoria de dispositivos magnéticos encontramos os discos rígidos, também conhecidos como Hard Disk (HD) ou Winchester; os discos flexíveis, também chamados de disquetes ou floppy disks; as fitas magnéticas. Na categoria de dispositivos ópticos, encontramos os discos ópticos, como CD-ROMs e DVD-ROMs.



O disco rígido é o dispositivo de memória de massa mais utilizado nos microcomputadores. Isso ocorre devido à facilidade que esses discos têm de escrever e apagar dados com facilidade, velocidade e confiabilidade razoáveis.

À esquerda, um disco rígido aberto, que lembra muito um toca-discos de vinil. Ao centro e à direita, o mesmo disco

rígido, agora fechado, vista superior e inferior.

Disquetes de 3 ½ polegadas.

A interação que ocorre entre o processador (CPU), o disco rígido e a memória RAM em um computador é muito importante. Vamos a um exemplo prático dessa interação: quando iniciamos o uso de um programa como um editor de texto (Microsoft Word, por exemplo), as instruções que o processador deve executar são carregadas (transportadas) para a memória RAM. Diz-se então, que o programa está carregado na memória. A partir disso, à medida que o usuário digita o texto na área de trabalho do programa, os dados vão sendo igualmente armazenados na memória RAM. Essa situação irá mudar quando o usuário ordenar ao programa o salvamento dos dados que foram digitados até aquele instante. Nesse momento, os dados que estavam guardados temporariamente na memória RAM serão gravados de forma permanente no disco rígido. Assim, o usuário



assegurará que os dados digitados estarão disponíveis após o desligamento do computador.

É de suma importância entender o seguinte: é justamente pelo fato de os dados serem guardados primeiramente na memória RAM, que perdemos todo um trabalho que ainda não tenha sido salvo quando ocorrem falhas elétricas no computador. Quem já utilizou um computador em um dia de chuva forte, com oscilações na rede elétrica, provavelmente já se irritou ao ver o trabalho perdido após uma queda de energia, mesmo que tenha sido por uma fração de segundo. Isso acontece porque os dados que estavam sendo digitados foram armazenados apenas em uma memória volátil, a memória RAM, que não tem capacidade de guardar dados quando sua alimentação elétrica se interrompe.

2 - Taxa máxima de transferência

Outra característica importante dos dispositivos diz respeito às suas velocidades de transferência de dados, ou seja, qual a velocidade máxima com que conseguem se comunicar com o restante do computador. Precisamos saber como expressar essa grandeza. Isso é feito dividindo-se a quantidade de dados que se é capaz de transferir por uma unidade de tempo. À razão obtida pela divisão, damos o nome de taxa (máxima) de transferência. As memórias voláteis, de uma forma geral, são muito mais rápidas que as não-voláteis. Por isso, o computador usa a memória RAM para guardar os dados dos quais precisa com maior freqüência e o disco rígido para armazená-los de forma mais duradoura.

Para se ter uma idéia da diferença de velocidade, uma memória RAM normalmente encontrada em um computador doméstico atual possui uma taxa de transferência máxima acima de 3200MB/s (três mil e duzentos megabytes por segundo. Atenção ao B maiúsculo!). Um disco rígido igualmente atual, por sua vez, possui uma taxa de transferência máxima de 150MB/s (cento e cinqüenta megabytes por segundo), ou seja, mais de vinte vezes mais lento. Ao final desta aula veremos mais detalhes das taxas de transferência de alguns dispositivos de memória.

3 – Tempo médio de acesso

O tempo médio de acesso de um dispositivo de memória é o tempo que esse dispositivo leva, em média, para ler ou escrever um dado no dispositivo. Não se confunde com a taxa de transferência. Enquanto esta diz respeito à velocidade com que os dados entram e saem do dispositivo, aquele refere-se ao tempo gasto para acessar um dado. Quanto maior a taxa de transferência de um dispositivo, melhor. Quanto menor o tempo de acesso de um dispositivo, melhor. Geralmente utilizamos o termo tempo médio de acesso porque, em



condições de uso, o tempo de acesso varia quando se está lendo um determinado dado ou outro, especialmente quando estamos falando de discos.

4 - Capacidade de armazenamento

Se o disco rígido perde feio no quesito velocidade, ganha disparado, no entanto, quando o assunto é capacidade de armazenamento. Sempre tomando como base um computador pessoal padrão de mercado na atualidade, podemos constatar que os discos rígidos mais comumente vendidos são capazes de armazenar cerca de 120 GB (cento e vinte Gigabytes). Enquanto isso, os PCs de hoje costumam vir equipados com 256 ou 512 MB de memória RAM, capacidade 200 vezes inferior à dos HD.

5 - Preço

Uma decorrência direta dessas últimas distinções entre a memória RAM e a memória de massa é o preço. As memórias RAM são, em termos relativos, muito mais caras que as memórias de massa. Para calcularmos o preço relativo, basta dividirmos a capacidade de armazenamento da memória pelo seu preço. Assim, apesar de um disquete (disco flexível) custar pouco mais de um real, é um tipo de memória cara atualmente, já que possui uma capacidade de armazenamento pequena – no máximo 1,44MB.

Dessa forma, um chip de memória RAM de 512 MB que custa hoje cerca de R$ 200,00, tem o preço aproximado de R$ 0,39 por cada MB.

Um disco rígido de 120GB custa em torno de R$ 400,00, o que daria cerca de R$ 0,003 por MB.

Um CD-R sai ainda mais barato, com o MB custando em torno de R$ 0,002.

O dispositivo de memória com o preço relativo mais barato hoje é sem dúvida o DVD-R. Custando em média R$ 3,00 a unidade e sendo capaz de armazenar 4,7 GB, cada MB em um DVD-R sai por incríveis R$ 0,0005. Uma pechincha!

Pode parecer besteira ficar analisando o preço dos dispositivos de memória, mas há questões de concurso que chegam a questionar, direta ou indiretamente, a relação custo-benefício de uma determinada configuração de PC.

6 - Forma de acesso e leitura dos dados

Uma outra forma de diferenciar os dispositivos de memória é a maneira como eles acessam os dados armazenados. Podemos citar os dispositivos de acesso seqüencial e os de acesso não-seqüencial.



Esta é uma classificação simples: se a leitura dos dados pode ser feita diretamente a partir de qualquer parte do dispositivo, a forma de acesso é chamada de não-seqüencial, aleatória ou randômica. Aqui se enquadra grande parte dos dispositivos que vimos hoje, como a memória RAM e todos os discos (rígidos ou flexíveis).

O acesso seqüencial, por sua vez, é aquele em que não temos acesso direto a uma parte qualquer da memória. Nesses casos, temos que obrigatoriamente passar por parte dos dados até chegar onde queremos. Aqui temos as fitas magnéticas ou perfuradas.

Para entender melhor esse conceito, vejamos um exemplo familiar: quando assistimos a um filme em vídeo cassete (VHS) e queremos ir diretamente ao final do filme, temos que passar por toda a fita até atingir o seu final; quando assistimos a um filme em DVD, podemos ir, a partir do menu, diretamente a um capítulo no final do disco. Com os computadores a lógica é a mesma: as fitas têm acesso seqüencial e os discos, não-seqüêncial.

Fita magnética de 40GB - memória de acesso seqüencial

A partir dessas idéias básicas, já podemos tirar várias conclusões sobre o uso dos diversos dispositivos de memória em um computador. A principal e mais marcante distinção entre as memórias é a que diz respeito à sua volatilidade. As demais diferenças são quase que decorrentes desta, já que há uma diferença de arquitetura radical entre elas. As memórias voláteis, que dependem de energia elétrica para funcionar, são mais rápidas, armazenam menos dados e custam mais caro por byte armazenado do que os dispositivos de memória de massa. Por suas características, elas são utilizadas com maior freqüência pelo processador para as operações temporárias, enquanto que as memórias de massa são utilizadas para armazenamento duradouro e massivo (desculpem a redundância) de dados e programas, graças à confiabilidade e preço desse tipo de memória.



Apesar de achar pouco relevante, ressalto que podemos armazenar dados utilizando meios perfurados. Os concursandos mais velhos certamente se lembram da época em que marcavam as respostas da prova em cartões perfurados. Existem também as fitas perfuradas, que eram muito utilizadas na década de 80 em máquinas de telex. Por serem tecnologias muitíssimo ultrapassadas, a possibilidade de caírem em algum concurso é ínfima.

Esquema resumido de memórias

Esses dispositivos de memória que compõem a chamada memória principal e a memória secundária de um computador são, de certa forma, os mais importantes.

Veremos agora outros tipos de memória utilizados no computador com fins mais específicos, mais restritos. No fim, todos os dispositivos que estudaremos são fundamentais em um computador moderno, mas alguns dispositivos atuam em um plano mais secundário, enquanto outros estão mais sob nosso alcance. A memória principal e a secundária, por exemplo, permitem configurações e combinações as mais diversas possíveis. Esses aspectos são importantes não só na compra de um computador novo, mas também na resolução de questões de concurso que solicitam a análise de uma configuração que nos é informada.

Optei por não entrar nas especificações das memórias principal e secundária neste momento. Ao invés disso, vamos tentar adquirir



uma visão geral do funcionamento de toda a memória do computador.

A parte mais pesada (ou chata) desse conteúdo está nas especificações, classificações e velocidades desses dispositivos. Veremos isso mais tarde. Nas provas de concurso, encontramos tanto questões mais genéricas como mais específicas.

Outras Memórias

1 - Memória ROM

A sigla ROM significa Read-only Memory, ou memória de somente-leitura (ficou feia a tradução, mas dá pra entender, não dá?). Assim como a memória RAM, a ROM também é um dispositivo eletrônico e, portanto, uma memória de alta velocidade. Mas, ao contrário da RAM, a memória ROM não perde os dados quando fica sem fornecimento de energia elétrica. Essas diferenças são o aspecto mais importante para a definição da utilização da memória ROM.

O principal uso da memória ROM é o armazenamento de firmware. Firmware é um software que vem embutido nos dispositivos de hardware. Lembram do exemplo da calculadora eletrônica visto na aula demonstrativa? Pois bem, quando ligamos uma calculadora, suas instruções básicas de funcionamento estão armazenadas na memória ROM. Alguns micros mais antigos vinham com o sistema operacional inteiro (eram pequenos) na ROM. Outro ponto importante é que o firmware já vem, de fábrica, gravado na memória ROM do equipamento de hardware.

Nos PCs modernos, a memória ROM vem gravada com o chamado BIOS (Basic Input/Output System). Como o nome indica, o BIOS (e não a BIOS, como eu mesmo costumo chamar) é o sistema responsável por gerenciar os dispositivos de entrada e saída do computador. Um PC não funciona sem um BIOS. Se a memória ROM for danificada, torna-se necessário sua substituição para que o micro volte a funcionar. Todo PC tem um BIOS específico para gerenciar os dispositivos que possui. Assim, um chip de memória ROM é desenvolvido e carregado com um BIOS específico para um determinado conjunto de hardware que precisa gerenciar. Na verdade, o principal papel da memória ROM e do BIOS é deixar o computador pronto para receber outros softwares, especialmente os sistemas operacionais, que vão "assumir o comando" do computador.

A memória ROM é, portanto, um componente eletrônico (um chip) de memória não-volátil projetado para guardar o software mínimo necessário para que o equipamento funcione. Como sempre vem do fabricante pré-gravada, a memória ROM tem um problema. O que



fazer no caso de o BIOS não ser compatível com algum hardware novo que queiramos acrescentar ao computador? Para superar esse obstáculo, foram criados outros tipos de memória ROM:

• PROM (Programmable ROM) – um tipo de memória ROM que pode ser programado usando equipamentos específicos.

• EPROM (Erasable Programmable Read-only Memory) - São memórias ROM, mas que podem ser apagadas por meio de exposição a luz ultravioleta para depois serem reescritas por um equipamento programador de memória ROM. Esses chips são facilmente identificáveis por que têm uma janela translúcida para permitir a incidência da luz ultravioleta.

Chip de EPROM

• EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) - São memórias ROM que podem ser apagadas e reescritas eletricamente.

• Flash-ROM - é um tipo derivado de EEPROM e, portanto, tem facilidade de apagamento e gravação de dados. Tem largo uso atualmente (nos computadores mais modernos, o BIOS geralmente vem armazenado em Flash-ROM, possibilitando facilmente sua alteração).

Dessa forma, as antigas memórias ROM que continham o BIOS dos computadores, foram sendo substituídas pelas modernas EEPROM. A implicação disso é que hoje podemos atualizar o BIOS de nossos computadores simplesmente baixando a atualização da internet, no site do fabricante, e cumprindo os passos necessários. Nos computadores com chips ROM tradicionais isso não era possível. Quando muito, os chips de ROM podiam ser retirados da placa da CPU e alterados com equipamentos especializados.

A evolução dos chips de memória ROM tem uma importância de ordem prática muito grande na atualidade. Os chips EEPROM e Flash-ROM estão presentes, por exemplo, em sistemas de injeção eletrônica, air-bag, máquinas fotográficas digitais, celulares, mp3 players etc.



Tomemos como exemplo uma máquina digital cujo firmware esteja em uma memória Flash-ROM. Podemos atualizar o software gerenciador dessa máquina baixando novas versões da internet. Isso garante a compatibilidade das máquinas para mudanças nos sistemas operacionais de nossos micros. Além disso, os pequenos cartões de memória utilizados hoje em vários dispositivos como mp3 players, câmeras digitais etc, são tipos de Flash-ROM. Os chamados pen-drives, dispositivos de armazenamento portáteis, também são tipos de Flash-ROM.

Memória Flash-ROM: à esquerda, pen drive de 512 MB e à

direita, vários tipos de cartões de memória.

Outro exemplo da implicação prática da evolução desses chips é a sua utilização nos handleds, os computadores de mão. Vou detalhar essa evolução porque a considero muito ilustrativa para que possamos distinguir bem a diferença entre a memória RAM e a ROM.

Eu tive dois desses handleds, de gerações diferentes, ambos da marca Palm. O primeiro deles, o Palm Pilot, era um computador de mão que dispunha de um sistema operacional armazenado em uma memória do tipo ROM, além de ter um espaço disponível para dados e programas em memória RAM. Ele funcionava com duas pilhas AAA (palito) e enquanto havia energia disponível nas pilhas, podíamos armazenar e processar dados. Quando a pilha estava perto do fim, o sistema emitia alertas para que as substituíssemos. Se, por distração, esquecêssemos de substituí-las, não tinha jeito, perdíamos todos os dados armazenados. Por quê? Porque os dados estavam todos guardados na memória RAM do handled, que, como sabemos, não é capaz de manter dados se não houver energia elétrica disponível. Na prática, como podíamos fazer backup de todos os dados do handled em nossos PCs, bastava que, depois de uma eventual perda, restaurássemos os dados.

Pois bem, hoje tenho um handled de nova geração, um Palm Zire. A grande diferença em termos das memórias utilizadas nesses dois modelos é que este último utiliza memória Flash-ROM para armazenar os dados. Isso significa que, mesmo que fique sem



bateria, os dados permanecem intactos. Ao carregar novamente a bateria do handled, ele volta a operar como se nada tivesse acontecido.

2 - Memória Cache

De uma forma bem resumida, cache é uma técnica de replicação de dados para economizar recursos. Quando armazenamos dados que precisamos com maior freqüência em um local mais próximo ou mais veloz do que seu local de origem, estamos utilizando memória cache.

Vamos a um exemplo: esta página que você está lendo agora foi baixada para o seu computador a partir de um servidor onde estão armazenadas as páginas do pontodosconcursos. Dependendo das configurações do seu navegador de internet, caso você volte a acessá-la, ao invés de ir novamente buscá-la no servidor do site, o seu computador vai abrir a página que já havia armazenado anteriormente no disco rígido. O resultado disso é que custou menos ao computador exibir novamente a página, ou seja, ele utilizou menos recursos ao consultar os dados que estavam mais próximos. Nesse caso, costumamos dizer que a página estava armazenada em cache.

O exemplo acima mostrou a utilização de memória cache entre computadores, mas ela também ocorre dentro de um mesmo computador. Os processadores (CPUs) modernos possuem dispositivos de memória cache embutida. A memória cache é uma memória volátil que fica mais próxima do processador e é mais rápida que a memória principal, ou seja, é uma memória intermediária entre o processador e a memória principal. “Intermediária” é uma palavra chave quando falamos de memória cache. Guarde essa associação, pois ela é comumente cobrada nas questões de memória cachê.

A lógica é a mesma. É "mais barato" em termos de recursos e muito mais rápido para o processador consultar um dado na memória cache, do que fazê-lo diretamente na memória principal. Portanto, o processador verifica se o dado requerido está na memória cache, caso não esteja, vai buscá-lo na principal.

Observação: apesar de o termo cache estar mais relacionado a uma técnica do que a um equipamento ou dispositivo, podemos considerar que a expressão “memória cache” refere-se à memória física que fica próxima aos processadores. Quando não for esse o caso, a questão provavelmente especificará de que cache está tratando, como os arquivos de cache de internet, por exemplo.

Fisicamente, a memória cache é um tipo de memória RAM, portanto também volátil e bastante veloz. Vem junto ao processador (encapsulada), não sendo possível diferenciarmos onde ela se



encontra. No entanto, em termos esquemáticos ou lógicos, a cache é uma memória externa ao processador, intermediária entre este e a memória principal.

Ainda sobre a memória cache, é importante saber que elas existem em vários níveis. A maior parte dos processadores atuais possui dois níveis de cache (L1 e L2), enquanto outros possuem ainda um terceiro nível (L3). A L1 possui capacidade de armazenamento bem menor e está mais próxima do processador que a L2. No entanto, esses valores variam muito de um processador para outro.

Por exemplo, um processador AMD Athlon64 FX 2,2 Ghz possui 128KB de memória cache L1 e 1MB de memória cache L2. Um processador Intel Celeron de 2,4 Ghz por sua vez, possui apenas 128KB de cache L2, a mesma quantidade da L1 do Athlon anterior. O notebook que estou usando pra escrever esta aula possui um processador Intel Celeron M desenvolvido especificamente para computadores portáteis que tem cache L2 de 1MB. Alguns notebooks equipados com Intel Centrino têm cache L2 de 2MB. O que creio que precisamos tirar dessa confusão é a capacidade média dessas memórias na atualidade, e que a L1 sempre terá capacidade menor que a L2 em um mesmo processador.

Temos então o seguinte: inicialmente, o processador consulta a cache L1. Se não encontrou o que procurava, consulta a cache L2. Caso não encontre o dado necessário em nenhum nível da memória cache, aí então o processador consulta a memória RAM. Desse funcionamento, podemos concluir que o aumento da capacidade da memória cache de um computador resulta em uma melhora em sua performance.

Cache hit e cache miss

Os processadores utilizam técnicas para otimizar o uso da memória cache e assim aumentar a performance do computador. Há um princípio chamado posição de referência, que diz:

• Se a CPU utilizou determinado dado no momento, provavelmente vai necessitar desse mesmo dado nos próximos instantes.

• Se uma instrução foi lida a partir da memória, provavelmente a CPU necessitará ler a instrução armazenada na posição seguinte da memória.

A aplicação desse princípio permite que o processador, ao precisar de um dado, encontre-o na memória cache em 80% das vezes, no mínimo. A essa taxa de acerto chamamos cache hit.

Quando, ao contrário, um dado necessitado pelo processador não é encontrado na memória cache, temos um cache miss.

Observação: assim como cache é um termo que define uma técnica e não um dispositivo, os termos cache hit e cache miss



também podem ser associados a outros usos de cache, como o cache de internet, por exemplo.

3 - Memória Virtual

3.1 - Introdução

Como sabemos, todo programa aberto pelo sistema operacional fica carregado na memória principal do computador, ou seja, na memória RAM. Da mesma forma, os arquivos nos quais estamos trabalhando ou fazendo alterações, como planilhas e documentos de texto, vão sendo guardados nessa memória.

Pois bem. Nos sistemas operacionais modernos podemos ter diversos programas abertos simultaneamente e em cada um deles pode haver vários arquivos sendo trabalhados. Assim, é possível (e provável) que em um determinado momento a quantidade de memória principal do computador seja totalmente utilizada.

Em outras palavras, imagine que você está trabalhando com o Word, o Excel e o Power Point abertos. Além disso, abriu um documento pdf, e o visualizador de imagens do Windows. Como se não bastasse, está tocando algumas músicas em mp3 e navegando na internet. A essa altura, é provável que a quantidade de programas e arquivos abertos tenha ultrapassado a capacidade máxima de armazenamento da memória principal (RAM).

A boa notícia é que o computador não pára de funcionar nessa situação. A má notícia é que ele fica mais lento. Quando a capacidade da memória principal é totalmente utilizada, entra em cena a chamada memória virtual. A memória virtual é um recurso gerenciado pelo sistema operacional que aloca um espaço no disco rígido do computador fazendo com que ele (o disco rígido) funcione como um complemento da memória principal.

Quando instalamos o sistema operacional no computador, automaticamente ele já reserva um espaço no disco rígido (valores que podem ser alterados) para o funcionamento da memória virtual. Se for necessário, os dados que estavam guardados na memória principal serão transferidos para o disco rígido formando então mais um nível físico de memória a ser consultado pela CPU. Assim, a CPU procura um dado requerido primeiramente na memória cache. Não encontrando-o, faz a busca na memória RAM e, dependendo das condições de uso no momento, procede à busca na memória virtual, que fica no disco rígido.

3.2 - Considerações sobre desempenho

A primeira decorrência da utilização da memória virtual é que o micro fica mais lento. Os dados que antes estavam disponíveis na memória



RAM, que é uma memória rápida, agora estão armazenados no disco rígido, que é muito mais lento.

É por isso que um computador com pouca memória RAM instalada costuma acessar muito o disco rígido enquanto o operamos. Portanto, se isso está ocorrendo, a instalação de memória RAM adicional resultará em uma melhor performance do computador, já que, com isso, haverá menos acesso ao disco rígido.

A propósito, o aumento da capacidade de memória RAM em um computador só resulta em um melhor desempenho quando a memória virtual é muito utilizada. Se o computador que utilizamos já possui muita memória RAM, com capacidade de lidar com todos os programas e arquivos que executamos simultaneamente sem muito acesso ao disco rígido, a instalação de mais memória RAM não vai impactar em nada o seu desempenho.

Em outras palavras, o acréscimo de memória RAM não resulta, obrigatoriamente, em um aumento de desempenho do computador. Para que isso ocorra, deve haver uma situação de déficit da quantidade da memória RAM em relação ao uso que se faz do micro. Ou seja, o aumento de desempenho depende de condições específicas de uso. É, pois, um aumento condicional.

Outra conclusão é que a quantidade de memória RAM instalada pode afetar o desempenho do computador, mas não altera a velocidade de processamento, pois esta depende somente do processador instalado.

3.3 - Configurações da memória virtual

Conceitualmente, memória virtual é uma técnica de gerenciamento de memória, na qual a memória apresentada a um aplicativo é maior e/ou mais contínua e uniforme do que realmente é. Quer dizer, um determinado aplicativo vai partir do pressuposto de que a memória principal disponível é o total da memória virtual e não apenas a quantidade fisicamente instalada de memória RAM. Mesmo parte dessa memória virtual estando na RAM e parte no disco rígido, o aplicativo a trata como se ela fosse uma só memória, contígua. A memória virtual é, portanto, a soma da memória RAM e da área do disco rígido utilizada.

A forma mais comum de implementação da memória virtual é a utilização de um arquivo de troca, ou Swap file (memorize o termo em inglês, que é bastante utilizado), no disco rígido.

As configurações do Swap file podem ser alteradas no sistema operacional. No Windows XP, por exemplo, podemos configurar o tamanho mínimo e máximo do disco rígido que pode ser usado pelo swap file. Pode-se também indicar um disco rígido específico para essa tarefa, uma partição (uma parte reservada) para trabalhar exclusivamente como swap file ou ainda uma combinação de discos e



partições. Uma recomendação do Windows é que se evite o uso do swap file no mesmo disco rígido em que o sistema está instalado, o que na maioria dos micros domésticos é difícil de implementar, já que geralmente eles possuem apenas um disco rígido.

Segundo a documentação do Windows XP, o tamanho do arquivo de Swap padrão é 1,5 vezes a quantidade de memória RAM instalada. De qualquer forma, este é um recurso configurado automaticamente pelo sistema e que muitas vezes é alterado durante o uso do computador. Às vezes, quando estamos utilizando o Windows, ele avisa que o tamanho do arquivo de paginação (outro termo para o swap file) está insuficiente e que será aumentado. Portanto, não é algo com que tenhamos que nos preocupar. Entretanto, em sistemas de uso crítico ou em computadores destinados a usos específicos (servidores web, p.ex.), é recomendável uma configuração mais cuidadosa do swap file.

Observação: é comum referir-se à memória virtual como sendo o arquivo de Swap. Há certa confusão desses conceitos nas próprias documentações dos sistemas operacionais. Pessoalmente, não consideraria errada uma questão que estabelecesse essa relação a não ser que o equívoco ficasse evidente. Ou seja, via de regra, consideraria correta a associação direta de memória virtual como sendo o arquivo de Swap, mesmo sabendo que memória virtual é uma técnica genérica e não um arquivo.

Observações sobre nomenclaturas

Algo que causa certa confusão nos iniciantes em informática é a incoerência de algumas nomenclaturas utilizadas. Vamos fazer algumas considerações sobre isso.

O termo RAM deriva, como sabemos, de acesso aleatório (Random Access). Isso ocorre porque a CPU acessa a RAM usando um endereço para chegar diretamente aos dados, sem necessidade de passar por outros, ou seja, é um acesso não seqüencial. Entretanto, a memória ROM também é capaz de acessar os dados dessa forma.

De forma semelhante, a memória ROM (Read Only) que ganhou seu nome graças à impossibilidade de gravação posterior de dados em seus chips, hoje se tornou uma forma de armazenamento de dados altamente versátil, especialmente por meio das Flash-ROM. Essas últimas, mesmo podendo ser facilmente regravadas, continuam carregando a sigla ROM consigo.

Não se deixem confundir com isso. As nomenclaturas em informática geralmente fazem muito sentido na época de seu lançamento e, mesmo perdendo o sentido com o tempo, costumam permanecer intactas.



EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO - NOÇÕES GERAIS

1) (CESPE – SEAD/ADEPARÁ /2004 – Analista de TI) Em um microcomputador do tipo PC, a BIOS é um programa instalado na memória permanente do computador cujo objetivo é o gerenciamento das atividades básicas de entrada e de saída; a RAM é uma memória volátil, enquanto a ROM é uma memória permanente (não-volátil) que possui, geralmente, códigos ou programas gravados pelo fabricante do equipamento.

Comentário:

Este item do Cespe dispensa maiores comentários. O único errinho da questão foi ter chamado o sistema BIOS de “a” BIOS. Esse é um vício comum dos profissionais de informática brasileiros (eu também faço isso).

Gabarito: item correto.

2) (FCC – UFT 2005) O disco rígido (HD) é o dispositivo de hardware:

A) no qual residem os arquivos do sistema operacional e todo o espaço de trabalho das memórias principal e cache L1.

B) que contém apenas os arquivos do sistema operacional.

C) que contém apenas os documentos resultantes da execução dos softwares instalados no computador.

D) onde residem os arquivos do sistema operacional e todo o espaço de trabalho das memórias principal e cache L2.

E) no qual podem ser gravados os arquivos do sistema operacional, os arquivos decorrentes dos aplicativos instalados no computador e os documentos produzidos pelo Office.

Comentário:

Alternativa A. O disco rígido é onde normalmente ficam guardados os arquivos do sistema operacional. Devemos dizer “normalmente” porque, por exemplo, há várias distribuições do sistema operacional Linux que são carregadas a partir de um CD-ROM, sem que seja necessária a sua instalação no disco rígido. A questão erra ao afirmar que o disco rígido guarda todo o “espaço de trabalho” da memória principal (RAM) e da cache L1. Essa expressão “espaço de trabalho” também foi muito infeliz.

Alternativa falsa.



Alternativa B. O disco rígido, além do sistema operacional, também guarda os arquivos dos programas que foram instalados (planilhas, jogos etc) no computador e os arquivos de dados (documentos, músicas, vídeos etc).

Alternativa falsa.

Alternativa C. Quando a questão fala em documentos resultantes da execução dos softwares instalados no computador, dá a idéia de se referir aos arquivos de dados que normalmente geramos em programas como editores de texto e planilhas eletrônicas, por exemplo. A redação ficou bem ruim, mas, de qualquer forma, como vimos, o disco rígido guarda, além desses arquivos, os arquivos do sistema operacional e os arquivos dos programas instalados no computador.

Alternativa falsa.

Alternativa D. Aqui houve uma variação da alternativa “A” igualmente errada.

Alternativa falsa.

Alternativa E. Essa é a alternativa correta.

Gabarito: alternativa E.

3) (CESPE – SEAD/ADEPARÁ /2004 – Analista de TI) Em uma arquitetura de computador do tipo von Neumann, nenhum programa fica armazenado na memória, além dos dados.

Comentário:

Uma das contribuições do modelo de von Neumann foi conceber o armazenamento de programas e de dados na memória do computador. Verificamos esse funcionamento observando que armazenamos programas e arquivos nos discos rígidos, por exemplo, e os carregamos para a memória RAM, quando em uso.

Os projetos de computadores anteriores à máquina de von Neumann armazenavam os programas diretamente em seus circuitos eletrônicos. Esses circuitos tinham que ser reconfigurados para que houvesse a troca dos programas.

Nas chamadas máquinas de von Neumann temos, portanto, a união dos dados e dos programas na memória do computador.

Gabarito: item errado.



4) (CESPE – BB – 2001 – com adaptações) Com o objetivo de adquirir um novo computador e com o auxílio de um navegador, um usuário acessou um site de busca para selecionar sites especializados na venda e na compra de computadores via Internet, obtendo a seguinte proposta para a aquisição de seu novo computador.

Hardware:

Processador Intel Pentium 4 1,5 GHz

128 MB de memória RAM

Floppy disk de 1,44 MB de 3 ½"

Winchester de 20 GB

Acerca das especificações e da possibilidade de aquisição do computador da proposta acima, julgue o item a seguir:

Dada a capacidade de memória do winchester, é possível dispensar a aquisição de memória RAM, barateando o preço do computador e mantendo as mesmas características de desempenho da configuração original apresentada acima.

Comentário:

É muito comum encontrarmos questões que exploram o conhecimento de hardware do candidato utilizando configurações de PC e solicitando a análise de um ou outro item dessa configuração.

Esse item do CESPE não trouxe maiores dificuldades. Basta sabermos que a memória RAM é imprescindível a um computador, ou seja, não podemos deixar de adquiri-la como argumento para baratear o preço. Situação diferente seria se a questão perguntasse se poderíamos diminuir a quantidade de memória RAM, o que é perfeitamente possível.


5) (CESPE – ANATEL/2004 – Analista Administrativo) Um usuário acessou, por meio de uma conexão ADSL e utilizando o Internet Explorer 6 (IE6), o sítio da ANATEL http://www.anatel.gov.br e, após navegar pelas páginas desse sítio, obteve a página web mostrada na janela do IE6 ilustrada acima. Considerando essa situação e sabendo que o computador do usuário tem como microprocessador um Pentium 4 de 2,8 GHz, cache de 512 kB e 256 MB de RAM, julgue o item a seguir.

Se o computador não dispusesse de cache, não seria possível ter acesso à Internet por meio de conexão ADSL. Por outro lado, pelo fato de o computador dispor de cache de 512 kB, a conexão à



Internet mencionada pode atingir taxas de transmissão, no download de arquivos, de até 256 kbps.

Comentário:

Essa questão tem o enunciado meio longo e aborda alguns aspectos que ainda não estudamos, mas quis trazê-la para ilustrar a forma como os examinadores tentam confundir a cabeça do candidato mais desavisado (ou cansado). Apesar da confusão do texto, para respondê-la só precisamos saber que a cache não tem nada a ver com velocidade de download de arquivos, acesso a sítios na internet etc.

A única relação da memória cache é a de memória intermediária entre a memória principal e o processador, em qualquer tarefa que esteja sendo feita. Seria muito difícil fazer qualquer análise somente se partindo de um dado valor de memória cache, ou seja, não dá para afirmarmos praticamente nada baseados nisso. Entretanto, podemos estabelecer relações derivadas do aumento ou diminuição da quantidade de memória cache, já que essa variação promove um acréscimo ou decréscimo quase que direto na performance geral do computador.


6) (ESAF - Analista de Finanças e Controle - AFC/CGU - 2004) Uma memória cache mantém os blocos de dados mais freqüentemente usados em uma memória pequena e rápida que é local à CPU.

Comentário:

Apenas recordo que em termos lógicos a memória cache é externa ao processador, mas fisicamente está integrada a ele (“é local à CPU”).

Gabarito: item certo.

7) (ESAF – Técnico Administrativo - MPU 2004) Um Cache miss ocorre quando o dado não está no cache e o processador precisa acessá-lo na memória RAM.

Comentário:

Quando o dado procurado é encontrado na memória cache, ocorre o chamado “cache hit”, caso contrário temos o “cache miss”. Cabe lembrar que esses termos podem referir-se à memória cache do processador ou a outros tipos de cache, como o cache de arquivos da internet (web cache).



Gabarito: item certo.

8) (ESAF – Técnico Administrativo - MPU 2004) A memória Cache L3 é a mais antiga das memórias cache, tendo surgido com os processadores 386 onde era localizada dentro do próprio processador. Atualmente, esta memória cache vem sendo substituída gradativamente pelas memórias Cache L1 e L2 que são significativamente mais rápidas.

Comentário:

A cache L3 só existe em processadores mais modernos. Também não se pode dizer que um nível de cache substitui outro. Se um processador possui cache L3, certamente também possui cache L1 e L2. Não se tratam de gerações ou tecnologias diferentes de memória cache, mas simplesmente de indicadores de níveis subseqüentes dessa memória: L1, level1; L2, level2 etc.


9) (CESPE – FHCGV – Técnico em processamento de dados) Memória virtual é uma funcionalidade que permite aos programas endereçar a memória de um ponto de vista lógico, sem considerar a quantidade de memória principal disponível fisicamente.

Comentário:

Esse item dispensa muitos comentários. Conceituação precisa de memória virtual. O maior propósito da memória virtual é aumentar artificialmente a quantidade de memória principal disponível no sistema, geralmente usando para isso áreas do disco rígido.

Gabarito: item correto.

10) (ESAF – AFRF 2002) Quando um disco magnético é utilizado como memória virtual, o tempo de acesso é inferior ao da memória cache.

Comentário:

Essa é uma questão simples, porém perigosa. A memória cache é aquela intermediária entre o processador e a memória RAM, utilizada preferencialmente pelo processador devido a sua alta velocidade. Em ordem de velocidade temos, da mais veloz para a mais lenta: memória cache, memória RAM e disco rígido. O que acho que essa questão tentou foi confundir o candidato com o conceito de tempo de acesso superior/inferior.



Possui tempo de acesso inferior, aquela memória mais rápida. Possui tempo de acesso superior, aquela mais lenta. Portanto, o disco magnético, em qualquer condição de uso, possui tempo de acesso superior ao da memória cache.


É isso. Por hoje ficamos por aqui.

Na próxima aula, concluiremos o estudo de memórias e dispositivos de armazenamento analisando os seus aspectos mais específicos - os detalhes desses dispositivos. Veremos tópicos como tipos de memória RAM, capacidade de armazenamento e velocidade dos dispositivos de memória.

Até lá.

aula 1 informática regular

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