Arquitetura Geral do Sistema de Computação(Hardware e Software).

ARQUITETURA GERAL DO SISTEMA DE COMPUTAÇÃO
Hardware e Software
Hardware é o conjunto de dispositivos elétricos/eletrônicos que englobam a CPU, a memória e os dispositivos de entrada/saída de um sistema de computador. O hardware é composto de objetos tangíveis (circuitos integrados, placas de circuito impresso, cabos, fontes de alimentação, memórias, impressoras, terminais de vídeo e teclados).
O software, ao contrário, consiste em algoritmos (instruções detalhadas que dizem como fazer algo) e suas representações para o computador, ou seja, os programas.

Como funciona um sistema de computação:
Uma unidade central de processamento recebe informações através de uma unidade de entrada de dados, processa estas informações segundo as especificações de um programa armazenado em uma unidade de memória, e devolve os resultados através de uma unidade de saída de dados.

Elementos de um sistema da computação:
Unidade Central de Processamento (CPU): a unidade gestora do computador capaz de administrar todas as operações de leitura/escrita da memória ou de uma unidade de entrada/saída de dados, de executar operações aritméticas ou lógicas e de interpretar todas as instruções recebidas de um programa que está em execução.

- Unidade Lógica e Aritmética (ULA) - responsável pela realização das operações lógicas (E, OU, etc) e aritméticas (somar, etc);
- Unidade de Controle (UC) - envia sinais de controle para toda a máquina, de forma que todos os circuitos e dispositivos funcionem adequada e sincronizada mente;
- Registradores: memórias pequenas, muito caras e de alta velocidade.

Unidades de Entrada/Saída: blocos internos responsáveis pelas transferências de dados entre o microcomputador e qualquer dispositivo periférico. É através de uma unidade de entrada de dados que as informações de periférico de entrada são levadas à CPU ou à memória. De forma similar, é através de uma porta de saída de dados que as informações são levadas da CPU ou da memória para um periférico de saída.

Barramentos: Um barramento ou via ou bus é um conjunto de pinos do microprocessador por onde trafegam um ou mais sinais de hardware. Estes barramentos estão presentes em todo o sistema de computação. Serve de interconexão entre os diversos dispositivos. Os barramentos podem ser de:
- Dados: por onde trafegam os dados entre um dispositivo e outro;
- Endereço: transferem os bits que representam os endereços;
- Controle: onde são passados os sinais de controle.
Memórias: Componentes de um sistema de computação cuja função é armazenar as informações que são (ou serão) manipuladas por esse sistema, para que elas (as informações) possam ser pronta mente recuperadas quando necessário.

As memórias seguem uma hierarquia:
Memória secundária: possuem uma capacidade elevada e baixo custo se comparada as outras memória. Sua velocidade também é baixa se comparada as outras memórias. Precisam de uma alta capacidade de armazenamento porque tem opções de leitura e escrita. Não volátil, ou seja, os dados não se perdem quando a energia é desligada, quando computador é desligado.

Memória principal: tem opções apenas de leitura, ou seja, os dados que estão na memória secundária ou em qualquer outro dispositivo são carregados na memória principal para assim poderem ser manipulados e por isso precisam de uma velocidade maior.

Memória cache: mais rápidas que a memória principal e com maior velocidade. Estas armazenam as últimas operações que estão sendo feitas no sistema, para que possam ser recuperadas assim que necessário.
Registradores: são memórias de altíssima velocidade e que armazenam informações muito pequenas mas que são de grande importância para o funcionamento do sistema. Estão presentes dentro da UCP.

Arquitetura e Organização:
Arquitetura: atributos referentes ao projeto do sistema, que não são visíveis ao programador e que tem impacto direto sobre a execução do programa. A arquitetura deixa definido tudo que o sistema de computação vai precisar, como componentes, dispositivos etc.

Organização: refere-se às unidades operacionais e interconexões, ou seja, modo como todas as definições que ficaram definidas na arquitetura são implementadas, as quais são visíveis ao programador. A organização tem a preocupação de colocar tudo que ficou definido na arquitetura para funcionar.
Estrutura e Função:
Estrutura: modo como os componentes estão inter-relacionados;
Função: operação de cada componente individual como parte da estrutura.

Como os componentes se relacionam:
Uma instrução ou informação é passada para o sistema de computação através de uma unidade ou dispositivo de entrada, podendo ser um mouse, teclado, scanner etc. Assim que essa informação entra no sistema ela vai direto para a UCP, responsável por processar esses dados. Ela possui uma UC (Unidade de Controle) responsável por controlar todo o fluxo da informação desde o momento em que ela entra no sistema até o momento em que ela sai por algum dispositivo de saída. A UC vai saber de onde aquele dado veio ou onde está o dado que vai ser usado e para onde ele precisa ir.

A UC precisa solicitar os dispositivos necessários para realizar aquela operação que foi determinada, podendo ser a memória principal, secundária, monitor, impressora ou qualquer outro. Essa solicitação é feita através do barramento de controle, por onde a UC envia um sinal para o dispositivo especificado. Esse dispositivo por sua vez devolve um sinal pelo mesmo barramento se estiver tudo ok.

Se esse dispositivo for alguma memória, como secundária, principal ou outra qualquer, será necessário também enviar o endereço da informação pelo barramento de endereços, onde ao receber este endereço e verificar que está tudo ok o dispositivo deve emitir um sinal para avisar a UC através do barramento de controle para só depois serem enviados os dados pelo barramento de dados.

Se a UC precisar de algum dispositivo de saída como monitor, impressora ou outro que não tenham endereços de memória, então a após receber a confirmação que veio pelo barramento de controle informando que este tudo ok com o dispositivo, ele pode enviar diretamente os dados pelo barramento de dados.

O importante é saber que em qualquer operação e seqüência é sempre a mesma:
UC envia um sinal para o dispositivo sempre pelo barramento de controle e aguarda uma resposta pelo mesmo barramento;
UC envia o endereço sempre pelo barramento de endereço e aguarda uma resposta sempre pelo barramento de controle;
UC envia ou recebe os dados sempre pelo barramento de dados.