Funcionamento do Computador

Um computador, quando em operação, lembra muito a estrutura de fases de um processamento de dados:

Um computador, na realidade, é um sistema composto por três partes: Hardware + Software + Firmware.

O software é a parte lógica do sistema. São os chamados programas e aplicativos. Veremos mais adiante detalhes de vários softwares. O hardware é a parte física do sistema. É a máquina propriamente dita. É a parte tangível. O firmware é o meio termo... É um conjunto de software gravado em um hardware, quase que inseparáveis.

Firmware

A fase de firmware é talvez a fase mais importante no funcionamento de um computador. É a fase de inicialização, também chamada de boot da máquina. É a fase compreendida entre o momento que você liga o computador até o término do carregamento do sistema operacional.

O computador, como toda e qualquer máquina, é burro; ou seja não têm inteligência ou mesmo consciência de sua existência. Cada vez que ligamos o computador é como se ele estivesse "nascendo" novamente. Temos que ensinar tudo a esta máquina... Como fazer para aceitar uma letra, como comunicar-se com o monitor, como "conversar" com o Hard Disk etc.

O único modo de "ensinar" o computador a fazer qualquer coisa é através de programas (software). Assim existe um conjunto de software básico que tem de entrar em ação até mesmo antes do carregamento do sistema operacional. Sem este "soft" o computador não pode ser inicializado. Estes programas vêm gravados em um chip especial que faz parte da máquina. Ou seja, o computador vem com o firmware de fábrica.

Para garantir que este programa não será alterado ou apagado, o usuário não tem acesso a ele. É a chamada ROM do computador (Read Only Memory ou Memória de Somente Leitura, também conhecida como Memória Não Volátil). A ROM é baseada em chips semicondutores que contém instruções e dados cujo conteúdo pode ser lido mas não modificado.

Temos hoje outros tipos de chips ROM, como a PROM (Programmable Read Only Memory, ou memória de leitura programável). O chip de PROM vem "em branco" e pode ser gravado por um dispositivo chamado de programador de PROM. Depois que um chip PROM é programado seu conteúdo não pode mais ser modificado.

Hardware

O hardware de um computador é composto pela CPU + Periféricos. A CPU ou UCP (Unidade Central de Processamento de Dados), também chamada de processador ou microprocessador, é o cérebro do computador. É na CPU que são feitos os cálculos lógicos e aritméticos e o controle de toda a máquina.

A CPU é dividida em duas partes: a ULA (unidade lógica e aritmética) e a UC (unidade de controle). A UC controla, direta ou indiretamente, toda a máquina, até mesmo a ULA. A UC cuida do endereçamento de memória, colocando e retirando dados, manda os dados para a ULA, juntamente com as operações que ela deve realizar, e ainda confere os resultados devolvidos pela ULA.

A CPU ou processador do computador é um Circuito Impresso (chip) de vital importância da máquina, mas não é o único. Dentro de um chip tem-se o equivalente a milhões de transistores. Por exemplo, um Pentium Pró tem o equivalente a 5,5 milhões de transistores ligados com trilhas de 0,35 mícrons. O processador da Intel Merced, por exemplo, deve atingir 10 milhões de transistores.

Memória RAM e ROM

Quase tudo, antes de ir para o processador, tem de passar pela Memória Principal. Assim, a CPU está constantemente acessando a memória. Os dados entram no computador por algum periférico, como um teclado, e a CPU os coloca na memória. Quando da execução de um programa, antes, ele "sobe" para a memória.

Os dados resultantes de um processamento podem até sair diretamente da CPU para um periférico de saída, mas muito provavelmente, antes, estes resultados também serão alocados na memória. Por isso que a CPU não consegue "viver" sem esta tal de "Memória Principal", também chamada de memória RAM (Random Access Memory, ou memória de acesso aleatório).

A memória RAM depende da eletricidade e, na sua falta, é perdida; a ROM não depende de eletricidade e não se perde quando o computador é desligado. A RAM pode, e deve, ser alterada a qualquer momento; a ROM é de somente leitura, não podendo ser alterada.

Aliás, a principal função da ROM é guardar o programa de boot quando a máquina está desligada.

Hoje, a RAM utilizada em microcomputadores foi substituída pela SDRAM (Synchronous DRAM), que proporciona taxas de surto de até 150 MHz, significativamente maior que a EDODRAM de 60 ns e 40 MHz.

Memória Cache

Mesmo as memórias mais velozes, ainda representam um gargalo na velocidade de processamento. A solução foi munir o computador com um pouco desta memória rápida, chamada de Memória Cache.

A memória cache L2 é alocada em chip externo ao processador. A cache L1, por outro lado, é uma memória instantânea acoplada diretamente no processador.

O clock, cujo papel é sincronizar a comunicação entre todas as partes de um computador, gera pulsos elétricos em determinada frequência que se propagam por toda a máquina. A comunicação entre os periféricos e CPU ocorre sempre em um pulso de clock, garantindo o sincronismo na comunicação.