Conceitos sobre Arquitetura e Organização

Introdução

• É essencial que todos os profissionais de computação tenham os conhecimentos básicos de Arquitetura e Organização de Computadores;
• Estudar Arquitetura e Organização de Computadores praticamente é um desafio;
• Há muitas variedades de produtos no mercado - custo, aplicação, desempenho e tamanho;
• Rápida evolução da tecnologia de computadores.

Arquitetura de Computadores

• A arquitetura se refere aos atributos que possuem impactos diretos na execução lógica de um programa;
• Os atributos são um conjunto de instruções e número de bits que representa um determinado dado, mecanismos de entrada e saída, entre outros;
• Lida com o funcionamento do Sistema Computacional.

Organização de computadores

• A organização refere-se às unidades operacionais e suas interconexões;
• Os atributos que representam a organização de um computador são: detalhes de hardware tais como sinais de controle, interfaces entre computadores e periféricos, tecnologias de memórias utilizadas.

Dados

Os Dados são registros soltos, aleatórios, sem qualquer tipo de análise.

Dados são códigos que fazem parte da matéria prima da informação "não tradada", que ainda não apresenta uma relevância.

Eles representam um ou mais significados de um sistema que não transmite isoladamente uma mensagem representando algum conhecimento.

Exemplo: 32ºC.

Informação

A Informação é qualquer estruturação ou organização desses dados.

Ela é um registro, em suporte físico ou intangível, disponível à assimilação crítica para produção de conhecimento.

Informação é, portanto, o material de que é feito o conhecimento, após posicionamento crítico do indivíduo. Além disso, a Informação é derivada dos dados que, sem um sentido ou contexto, significam muito pouco.

Exemplo: Previsão da temperatura: 32ºC.

Conhecimento

Informação não é conhecimento, informação é diferente de conhecimento. A informação ("matéria-prima" para o conhecimento) é um bem comum ao qual todo cidadão deve ter direito/acesso, levando à socialização da informação, das oportunidades e do poder (Rezende, 2014).

Exemplo: Vai fazer calor.

Componentes básicos de um computador

Hardware

Responsável pelo processamento dos dados, trata-se do elemento físico.

Software

Responsável pela organização e metodologia no qual os Dados serão processados, trata-se do elemento lógico.

Peopleware

Pessoa que utiliza o hardware e o software, inserindo ou retirando Informações do sistema, trata-se do usuário.

Tipos de Sistemas Operacionais

Os Sistemas Operacionais (SO) podem ser classificados segundo diversos parâmetros e perspectivas, como tamanho, velocidade, suporte a recursos específicos, acesso à rede, etc.

• Batch (de lote)
• De rede
• Distribuído
• Multiusuário
• Desktop
• Servidor
• Embutido
• Tempo real

Batch (de lote)

• Todos os programas a executar eram colocados em uma fila.
• O processador recebia um programa após o outro, processando-os em sequência, o que permitia um alto grau de utilização do sistema.
• Ainda hoje é usado o termo lote para definir um conjunto de comandos que rodam sem interferência do usuário.

Exemplos de processamentos em Batch no dia-a-dia

Leituras de Consumo de: água, luz, cartão de Crédito e Débito (comerciante), etc.

Um exemplo mais detalhado da realização do processamento Batch é na leitura do consumo de água, pois somente após o funcionário da distribuidora comparecer na empresa com os dados do hidrômetro para serem processados. A empresa não fica sabendo o consumo de forma automática.

De rede

• Suporte a operação em rede;
• Maioria dos sistemas operacionais atuais;
• Compartilhamento de recursos de vários computadores;
• Disponibilizar os próprios recursos;
• São independentes e caso a conexão entre um dos nós sofra qualquer problema, os demais continuam operando normalmente, apesar de alguns recursos se tornarem indisponíveis.

Distribuído

• Os recursos de cada máquina estão disponíveis globalmente, de forma transparente aos usuários;
• Para o usuário e suas aplicações é como se não existisse uma rede de computadores e sim um único sistema centralizado;
• Usuário desconhece o computador em uso;
• Exemplo: ThinClient.

Vantegens:

• Custo baixo de administração de TI;
• Melhor segurança;
• Custo baixo de hardware;
• Custo menor para licenciamento de softwares;
• Consumo baixo de energia;
• Não possui valor significativo para furtos;
• Favorável aos ambientes hostis;
• Silencioso em relação ao micro convencional;
• Não necessita de ser substituído com a mesma frequência de um micro convencional, gerando menos lixo eletrônico;
• Mais agilidade para rodar planilhas complexas que utilizam macros e tabelas dinâmicas.

Desvantagens:

• Se o servidor der problema e não houver redundância, todos os ThinClients ficarão inoperantes;
• Necessita maior largura de banda na rede onde é empregado.

Multiusuário

• Múltiplos usuários simultâneos;
• Maioria dos sistemas operacionais atuais;
• Deve suportar a identificação do “dono” de cada recurso dentro do sistema;
• Arquivos, processos, conexões de rede;
• Imposição de regras de controle de acesso para impedir o uso desses recursos por usuários não autorizados.

Desktop

• Sistema operacional “de mesa”;
• Usuários domésticos e corporativos;
• Atividades corriqueiras;
• Ambiente gráfico, interatividade com usuário e suporte a rede.

Servidor

• Gestão de grandes quantidades de recursos;
• Discos, memórias e processadores;
• Multiusuários;
• Suporte a rede.

Embutido (ou embarcado)

• Hardwares com pouca capacidade de processamento;
• Celulares, calculadoras, tocadores de MP3;
• Função específica.

Tempo real

• Desenvolvidos para possibilitar a execução de diversas tarefas;
• É possível realizar uma determinada quantidade de serviços em um tempo pré-definido de resposta, ou seja, o tempo exerce função determinística;
• Destaca-se pela sua constante presença e interação com o meio ao seu redor; 
• Classificados como: Críticos e Não Críticos.

Críticos

• Também chamados de Hard RTOS ou Rígidos;
• Tempo de execução da tarefa (deadline), não pode sofrer atraso;
• Controle de vôo, controle de esteiras de fábrica, sinais de trânsito, usinas nucleares, equipamentos de monitoramento cardíaco, sistemas de freios automotivos ABS, entre outros.

Não críticos

• Também chamados de Soft RTOS ou Moderados;
• Tempo é parâmetro fundamental, porém a falha ou retardo é aceitável, não provocando danos irreversíveis;
• Leitores de CD e DVD, mp3, Playstation, entre outros.

Funcionalidades

Visando cumprir o objetivo de gerência, o Sistema Operacional atua em várias frentes, utilizando cada recurso com um determinado grau de particularidades.

PRINCIPAIS FUNCIONALIDADES EMPREGADAS POR UM SO:

• Gerência do processador;
• Gerência de memória;
• Gerência de dispositivos;
• Gerência de arquivos;
• Gerência de proteção.

Gerência do processador

Também conhecida como gerência de processos ou de atividades, esta funcionalidade visa distribuir a capacidade de processamento de forma justa entre as aplicações, evitando que uma aplicação monopolize esse recurso e respeitando as prioridades dos usuários. O sistema operacional provê a ilusão de que existe um processador independente para cada tarefa, o que facilita o trabalho dos programadores de aplicações e permite a construção de sistemas mais interativos.

Gerência de memória

Tem como objetivo fornecer a cada aplicação uma área de memória própria, independente e isolada das demais aplicações e inclusive do núcleo do sistema. O isolamento das áreas de memória das aplicações melhora a estabilidade e segurança do sistema como um todo, pois impede aplicações com erros (ou aplicações maliciosas) de interferir no funcionamento das demais aplicações.

Gerência de dispositivos

Cada periférico do computador possui suas peculiaridades; assim, o procedimento de interação com uma placa de rede é completamente diferente da interação com um disco rígido.

A função da gerência de dispositivos (também conhecida como gerência de entrada/saída) é implementar a interação com cada dispositivo por meio de drivers e criar modelos abstratos que permitam agrupar vários dispositivos distintos sob a mesma interface de acesso.

Gerência de arquivos

Esta funcionalidade é construída sobre a gerência de dispositivos e visa criar arquivos e diretórios, definindo sua interface de acesso e as regras para seu uso. É importante observar que os conceitos abstratos de arquivo e diretório são tão importantes e difundidos que muitos sistemas operacionais os usam para permitir o acesso a recursos que nada tem a ver com armazenamento.

Gerência de proteção

Com computadores conectados em rede e compartilhados por vários usuários, é importante definir claramente os recursos que cada usuário pode acessar, as formas de acesso permitidas (leitura, escrita, etc.) e garantir que essas definições sejam cumpridas. Para proteger os recursos do sistema contra acessos indevidos, é necessário:

• Definir usuários e grupos de usuários;
• Identificar os usuários que se conectam ao sistema, através de procedimentos de autenticação;
• Definir e aplicar regras de controle de acesso aos recursos, relacionando todos os usuários, recursos e formas de acesso e aplicando essas regras através de procedimentos de autorização;
• Registrar o uso dos recursos pelos usuários, para fins de auditoria e contabilização.

Reflexão

• Por que da variação dos Sistemas Operacionais?
• Identifique as diferenças entre Arquitetura e Organização de Computadores e suas funções.

Questões

1. É essencial que todos os profissionais de computação tenham os conhecimentos básicos de?

a) Arquitetura de Computadores

b) Arquitetura e Organização de Computadores

c) Organização e Sistemas Operacionais

2. Sobre Arquitetura de Computadores é correto afirmar que se refere aos atributos que possuem impactos indiretos na execução lógica de um programa?

a) Sim

b) Não

3. Sobre Organização de Computadores é correto afirmar que a organização refere-se às unidades operacionais e suas interconexões?

a) Sim

b) Não

4. Os Dados são registros soltos, aleatórios, sem qualquer tipo de análise?

a) Certo

b) Errado

5. A Informação é qualquer estruturação ou organização desses dados?

a) Certo

b) Errado

6. Informação e Conhecimento são iguais, Informação é Conhecimento.

a) Certo

b) Errado

7. Cite 3 exemplos de processamentos em Batch no dia-a-dia.

8. Cite 3 exemplos de utilização do Sistema Operacional Embutido. 

9. Cite 3 exemplos de utilização do Sistema Operacional Tempo real.

1 - B

2 - B

3 - A

4 - A

5 - A

6 - B

7 - Água, Luz e Cartão de crédito/débito .

8 - Celular, Calculadora e Tocadores de MP3.

9 - Controle de vôo, Controle de esteiras de fábrica e Playstation