Os computadores evoluíram bastante do século passado para cá e para entender sobre componentes de um computador básico é interessante analisar antes a famosa arquitetura de Von Neumann.
Essa arquitetura, pensada lá pela década de 40, esboça o design da arquitetura, da organização de um computador digital, demonstrando seus componentes e suas conexões.
O matemático e físico John Von Neumann descreveu um computador onde os componentes principais eram os seguintes:
- Memória
- Unidade de processamento, contendo uma unidade lógica aritmética e registradores
- Uma unidade de controle, contendo um registrador de instruções e um contador de programa
- Dispositivos de entrada e saída
Dê uma olhada no esquema:
Essa arquitetura armazena dados e programas na mesma memória. Nos dizeres de Tanenbaum:
Juntas, a unidade de lógica e aritmética e a unidade de controle formavam o “cérebro” do computador. Em computadores modernos, elas são combinadas em um único chip, denominado CPU (Central Processing Unit – unidade central de processamento).
Atualmente, um computador digital tem basicamente os seguintes componentes:
- Processador (CPU)
- Memória primária
- Memória secundária
- Dispositivos de entrada e saída (I/O, input/output)
Para visualizar melhor, dê uma olhada nesse esquema simples de um computador digital moderno:
Destrincharemos a seguir os componentes citados.
Processador
A Unidade Central de Processamento (Central Processing Unit, CPU em inglês) executa instruções dos programas armazenados na memória primária. Ela é composta por algumas partes:
- Unidade de Controle (Control Unit)
- Unidade Lógica Aritmética (Arithmetic and Logic Unit, ALU em inglês)
- Registradores
A Unidade de Controle busca instruções que estão na memória principal e determina o tipo de instrução. A ALU, como o próprio nome já diz, realiza operações aritméticas e também booleanas.
Os registradores servem como uma memória rápida para armazenar resultados temporários, a exemplo, temos o Contador de Programa (Program Counter), que indica a próxima instrução a ser lida.
Memória primária
Memória é onde armazenamos dados e programas, onde o bit é a unidade mais básica de memória, que pode assumir 1 ou 0 como valor.
A memória é dividida em agrupamentos de células que possuem endereços e, por padrão dos fabricantes de computadores, um agrupamento de células com 8 bits é chamado de byte.
Uma forma de acessar dados e programas de forma mais rápida é com a memória cache, que é a memória que guarda as palavras de memória mais usadas.
“Palavras” são as unidades de dados movimentadas entre memória e registradores. Uma palavra pode ser um número inteiro.
Memória secundária
A memória secundária tende a ser mais lenta, e é usada para armazenar tudo aquilo que as pessoas necessitam além do funcionamento do computador em si. Podemos pensar em cinco níveis de memória, onde quanto mais abaixo na pirâmide, maior tempo de acesso e maior capacidade para armazenamento:
Dentre as memórias secundárias mais comuns podemos citar:
- Discos magnéticos
- CD-ROMs
- DVD
- Blu-ray
Entrada/saída (E/S ou I/O)
São dispositivos que transferem informação para dentro e para fora do computador. Alguns dispositivos de E/S:
- Teclado
- Touch screen
- Mouse
- Impressora
Cada componente no computador é conectado por barramentos, que são fios paralelos que distribuem dados, sinais de controle e endereços entre os componentes. Os componentes de I/O são conectados ao computador por um ou mais barramentos.
Então, de forma simplificada, lembre-se de CPU, memória primária, memória secundária e I/O. Para avançar nos estudos, recomendo o Organização Estruturada de Computadores do Tanenbaum.
Fontes:
Photo by Matthew Mech on Unsplash
TANENBAUM, Andrew S; AUSTIN, Todd. Organização estruturada de computadores. Tradução Daniel Vieira; revisão técnica Wagner Luiz Zucchi. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2013.
Imagens de Organização estruturada de computadores
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