O Computador - Arquitetura e Funcionamento

Computador, dispositivo eletrônico capaz de receber um conjunto de instruções e executá-las realizando cálculos sobre dados numéricos, ou compilando e correlacionando outros tipos de informação.

O computador analógico é um dispositivo eletrônico ou hidráulico desenhado para manipular a entrada dos dados em termos de níveis de tensão ou pressões hidráulicas, em vez de dados numéricos. O dispositivo de cálculo analógico mais simples é a régua de cálculo, que utiliza comprimentos de escalas especialmente calibradas para facilitar a multiplicação, a divisão e outras funções. No típico computador analógico eletrônico, as entradas se convertem em tensões que podem somar-se ou multiplicar-se empregando elementos de circuito de desenho especial. As respostas são geradas continuamente para sua visualização ou para sua conversão em outra forma desejada.

A primeira máquina de calcular mecânica, um precursor do computador digital, foi inventada em 1642 pelo matemático francês Blaise Pascal. Em 1670 o filósofo e matemático alemão Gottfried Wilhelm Leibniz aperfeiçoou esta máquina e inventou uma que também podia multiplicar.

O inventor francês Joseph Marie Jacquard, ao desenhar um tear automático, utilizou finas placas de madeira perfuradas para controlar o tecido utilizado nos desenhos complexos. Durante a década de 1880 o estatístico norte-americano Herman Hollerith concebeu a idéia de utilizar plaquetas perfuradas, similares às placas de Jacquard, para processar dados.

Durante a II Guerra Mundial (1939-1945), criou-se o primeiro computador digital totalmente eletrônico: o Colossus. Foi utilizado para decodificar as mensagens de rádio cifradas dos alemães. Em 1939, John Atanasoff e Clifford Berry já haviam construído um protótipo de máquina eletrônica no Iowa State College (EUA). Este protótipo e as investigações posteriores se realizaram no anonimato, e mais tarde foram eclipsados pelo desenvolvimento do Calculador e Integrador Numérico Digital Eletrônico (ENIAC), em 1945. No final da década de 1950 o uso do transistor nos computadores marcou o advento de elementos lógicos menores, mais rápidos e mais versáteis do que as máquinas com válvulas. Como os transistores utilizam menos energia e têm uma vida útil mais prolongada, ao seu desenvolvimento deveu-se o nascimento de máquinas mais perfeitas, que foram chamadas computadores de segunda geração.

No final da década de 1960 apareceu o circuito integrado (CI), que possibilitou a fabricação de vários transistores em um único substrato de silício no qual os cabos de interconexão são soldados. O microprocessador se converteu em realidade em meados da década de 1970, com a introdução do circuito de integração em grande escala (LSI, sigla de Large Scale Integrated) e, mais tarde, com o circuito de integração em maior escala (VLSI, sigla de Very Large Scale Integrated), com vários milhares de transistores interconectados soldados sobre um único substrato de silício.

Todos os computadores digitais modernos são conceitualmente similares independentemente de seu tamanho. No entanto, podem dividir-se em várias categorias segundo seu preço e rendimento: o computador pessoal, ou microcomputador, uma máquina de custo relativamente baixo e em geral de tamanho adequado para um escritório; a estação de trabalho, um microcomputador com gráficos melhorados e capacidades de comunicações que o fazem especialmente útil para o trabalho de escritório; o minicomputador, um computador de maior tamanho, muito caro para uso pessoal e apto para companhias, universidades ou laboratórios; e o mainframe, uma grande máquina de alto preço capaz de servir às necessidades de grandes empresas, departamentos governamentais, instituições de pesquisa científica e similares.

A maioria dos chips da CPU e dos microprocessadores é composta de quatro seções funcionais: uma unidade aritmética/lógica, áreas de registro, uma seção de controle e um barramento interno. A unidade aritmética/lógica proporciona capacidade de cálculo e permite a realização de operações aritméticas e lógicas. As áreas de registro são usadas para o armazenamento de dados e resultados. A seção de controle temporiza e regula as operações da totalidade do sistema de informática, lê as configurações dos dados e as converte em uma atividade. O último segmento de um chip da CPU ou microprocessador é seu barramento interno, uma rede de linhas de comunicação que conecta os elementos internos do processador e que também leva até os conectores externos que ligam o processador com os demais elementos do sistema de informática.

Estes dispositivos permitem ao usuário do computador introduzir dados, comandos e programas na CPU. O dispositivo de entrada mais comum é um teclado similar ao das máquinas de escrever. A informação introduzida com o mesmo, é transformada pelo computador em modelos reconhecíveis. Outros dispositivos de entrada são as canetas óticas, que transmitem informações gráficas da mesa digitalizadora até o computador; o joystick é o mouse, que converte o movimento físico em movimento dentro de uma tela do computador; os scanners luminosos, que lêem palavras ou símbolos de uma página impressa e os traduzem para configurações eletrônicas que o computador pode manipular e armazenar; e os módulos de reconhecimento de voz, que convertem a palavra falada em sinais digitais compreensíveis para o computador. Também é possível utilizar os dispositivos de armazenamento para introduzir dados na unidade de processamento.

Outro tipo de memória interna são os chips de silício nos quais já estão instalados todos os comutadores. As configurações neste tipo de chips de ROM (memória somente leitura) formam os comandos, os dados ou os programas de que o computador necessita para funcionar corretamente. Os chips de RAM são como pedaços de papel nos quais se pode escrever, apagar e voltar a utilizar; os chips de ROM são como um livro, com as palavras já impressas em cada página.

Os dispositivos de armazenamento externos, que podem residir fisicamente dentro da unidade de processamento principal do computador, estão fora da placa de circuitos principal. Estes dispositivos armazenam os dados em forma de cargas sobre um meio magneticamente sensível, como por exemplo uma fita de som ou, mais comumente, sobre um disco revestido de uma fina camada de partículas metálicas. Os dispositivos de armazenamento externo mais comuns são os disquetes e os discos rígidos, embora a maioria dos grandes sistemas de informática utilizem bancos de unidades de armazenamento em fita magnética. A tecnologia de CD-ROM, que emprega as mesmas técnicas laser utilizadas para criar os CDs de música, permite capacidades de armazenamento da ordem de várias centenas de megabytes de dados.

Estes dispositivos permitem ao usuário ver os resultados dos cálculos ou das manipulações dos dados do computador. Ver Monitor; Modem.

Um programa é uma seqüência de instruções que indicam ao hardware que operação deve realizar com os dados. Os programas podem estar incorporados no próprio hardware, ou também podem existir de maneira independente em forma de software.

As instruções devem ser dadas em uma linguagem de programação, ou melhor dizendo, em uma determinada configuração de informação digital binária.

Uma tendência constante no desenvolvimento dos computadores é a microminiaturização, iniciativa que tende a comprimir mais elementos de circuitos num espaço de chip cada vez menor. Ademais, os pesquisadores tentam agilizar o funcionamento dos circuitos mediante o uso da supercondutividade, um fenômeno de diminuição da resistência elétrica que se observa quando os objetos são submetidos a temperaturas muito baixas.

As redes de informática são cada vez mais importantes no desenvolvimento da tecnologia dos computadores. As redes são grupos de computadores interconectados mediante sistemas de comunicação. A rede pública Internet é um exemplo de rede de informática planetária. As redes permitem que os computadores conectados troquem informações rapidamente e, em alguns casos, compartilhem uma carga de trabalho, de modo que muitos computadores podem cooperar na realização de uma tarefa.

Texto extraído da enciclopédia Encarta 99 da Microsoft

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