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Como funciona um computador
As partes de um computador
A maioria dos computadores encaixa-se na descrição denominada "arquitetura de von Neumann", que os descreve enquanto um conjunto de três partes principais ligadas entre si por cabos (o "barramento"):
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Unidade Central de Processamento (UCP, ou CPU);
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Memória;
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Dispositivos de Entrada e Saída.
Esquematização da arquitetura de von Neumann
Unidade Central de Processamento (UCP, ou CPU)
De forma geral, a CPU pode ser compreendida em duas partes relacionadas entre si:
Unidade Lógica e Aritmética (ULA)
O componente que realiza
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operações aritméticas, como somas e subtrações;
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comparações, como igual ou maior que.
Unidade de Controle (UC)
O componente que lê as instruções e dados da memória, ou dos dispositivos de entrada, decodifica-os e, segundo estes,
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alimenta dados à ULA, nas entradas adequadas;
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recebe resultados da ULA e os encaminha à memória ou aos dispositivos de saída.
Registradores
Circuitos digitais da UC capazes de armazenar e deslocar informações binárias, tipicamente usados como dispositivos de armazenamento temporário. Alguns registros são particularmente importantes:
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O Contador de Programa (Program Counter, ou PC), que armazena o endereço de uma dada instrução corrente, assim permitindo que esta seja realizada múltiplas vezes (isto é, até esta mesma indicar o endereço de uma instrução seguinte);
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O Registrador de Instruções (RI), que define a operação a ser executada.
Esquematização da integração entre ULA e UCP
Microprocessadores
Desde a década de 1980, os componentes da CPU encontram-se inseridos em um único circuito: o microprocessador. Cada microprocessador possui um conjunto de instruções finito, executado a uma determinada frequência1, em um ciclo infinito — ou até que o computador seja desligado.
Microprocessador Athlon XP 1800+
Memória
Conceitualmente, a memória do computador pode ser vista como uma lista de células, numeradas sequencialmente, capaz de armazenar uma quantidade fixa e pequena de informação. A numeração de uma célula corresponde ao seu endereço.
A informação armazenada pode ser de dois tipos:
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instruções, as quais descrevem a execução de uma função do computador;
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dados, os quais são processados da realização de instruções.
Enquanto a memória pode ser classificada em dois grupos:
- voláteis (tipo RAM ‒ Random Access Memory), as quais necessitam ser abastecidas com energia para manter seu conteúdo (ou seja, que só funcionam enquanto o computador estiver ligado);
Chips de memória RAM
- e não voláteis, que não necessitam, como o disco rígido.
Um disco rígido moderno aberto
A memória não volátil possui maior capacidade de armazenamento e é relativamente mais barata, por volume de informação; não obstante, a memória RAM pode ser reescrita muito mais rapidamente, tornando possível o computador realizar o processamento de informações de forma mais eficiente.
Dispositivos de Entrada e Saída - E/S2
Os dispositivos aqueles por meio dos quais o computador recebe e emite, respectivamente, informação ao meio que o circunda. Alguns destes, como discos rígidos e placas de rede, que permitem conexões entre computadores, podem atuar tanto como dispositivos de entrada como de saída.
Placa de rede Wi-Fi com antena, soldada em outro componente.
Linguagens de programação
Uma linguagem de programação é um método de escrita padronizado, formando um conjunto de regras sintáticas e semânticas, por meio do qual algoritmos —um conjunto de instruções finitas, executáveis, e não ambíguas — são descritos. Um texto escrito em linguagem de programação é denominado código-fonte. Esse pode ser traduzido em um conjunto de instruções de processamento executável por um computador (isto é, um programa, ou software), por meio de um programa denominado compilador; ou mesmo ser lido e executado pelo computador após ser por este interpretado, como é o caso com scripts.
Uma das principais metas das linguagens de programação é que programadores tenham uma maior produtividade, permitindo expressar suas intenções mais facilmente do que quando comparado com a linguagem que um computador entende nativamente (código de máquina). Assim, linguagens de programação são projetadas para adotar uma sintaxe de nível mais alto, que pode ser mais facilmente entendida por programadores humanos.
Distinção entre Hardware e Software
O hardware é um termo técnico (e anglicismo de engenharia eletrônica e engenharia mecânica) que foi traduzido para a língua portuguesa como equipamento, pode ser definido como um termo geral da língua inglesa que se refere a equipamentos físicos como chaves, fechaduras, dobradiças, etc. Este é bastante utilizado no âmbito da engenharia de computação para referir-se ao conjunto dos componentes do computador: a CPU, a memória, os dispositivos de entrada e saída.
Enquanto o software é a parte "lógica": o conjunto de instruções e dados processados pelos circuitos eletrônicos do hardware.