COMPUTADORES E INTERFACES A. Elementos de computadores digitais - CPU – Central processing unit -...
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COMPUTADORES E INTERFACES
A. Elementos de computadores digitais
- CPU – Central processing unit- Control Unit- ALU – Arithmetic and Logical Unit- Internal Registers
As operações na CPU são controladas e sincronizadas por um relógio oscilatório interno de quartzoO ciclo de tempo da CPU, que pode variar de 10 a 104 ns, combinado com o número de bytes processados por ciclo, determina a velocidade do computador na CPU
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Elementos funcionais básicos em um computador.
Read only memory
Hardwired software
Random access memory
Read/writeInput/output
control
Peripheral devices
Control Unit C
PU
Registers
ALU
BUS
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- Read only memory (ROM) – contem conjuntos fixos de instruções como compiladores e programas de interpretação
- Random Access Memory (RAM) – armazenamento de programas de uso por curto prazo, entrada de dados, resultados
- Memórias adicionais externas
- Fita cassete- Disco flexível (5 ¼)- Disquete (3 ½)- Compact Disks- Pen drive- HD externo
História
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Elementos funcionais básicos em um computador.
Read only memory
Hardwired software
Random access memory
Read/writeInput/output
control
Peripheral devices
Control Unit C
PU
Registers
ALU
BUS
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PCI Express bus card slots (from top to bottom: x4, x16, x1 and x16), compared to a traditional 32-bit PCI bus card slot (bottom).
BUS – Subsistema que transfere dados entre componentes de um computador, dentro do computador, e entre computadores
- Controles de entrada e saída - permitem a comunicação do computador com o dispositivos periféricos
- BUS – interconecta os componentes do computador
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Dispositivos Periféricos
- Teclado - Mouse- Impressora- Monitor- Câmera- Scanner- Etc.
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- Os elementos apresentados são comuns em todos os computadores, porém, as velocidades e capacidades de memória são determinadas pela configuração particular de da máquina.
- De acordo com estes parâmetros os computadores são geralmente classificados em Supercomputadores, Mainframes, Minicomputadores e Microcomputadores
- Maior- mais rápido- mais caro
- Menor- mais lento- mais barato
A classificação está constantemente mudando, ou seja, o que era um supercomputador há algumas décadas, atualmente equivale a um minicomputador
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As capacidades lógica e aritmética e de armazenamento de um computador são inúteis se ele não estiver conectado ou interfaceado com alguma coisa
Pode-se classificar as interfaces de um computador de acordo com o objeto conectado a ele, como segue:
- Computador computador: comunicação
- Operador computador: instrução
- Computador operador: informação- Sensor Computador: entrada
- Computador Atuador: manipulação
B. Interfaces e dispositivos periféricos
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- Conecções computador-computador são importantes porque diferentes tipos de computadores e dispositivos digitais têm diferentes custos e capacidades
- A eficiência global é maximizada e o custo é minimizado usando-se o mínimo de potência computacional para o máximo de tarefas a cumprir
- Usar computadores de maior capacidade quando for necessário realizar operações complexas e rápidas e armazenar grandes quantidades de dados
- A seguir é mostrada uma proposta de hierarquia de níveis computacionais aplicada à pesquisa e desenvolvimento de processo fermentativo
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Esquema mostrando a separação das funções num sistema computacional hierárquico.
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No primeiro nível, em que ocorre medidas do processo fermentativo, registro e armazenamento de dados, emprega-se um microcomputador
No segundo nível, em que análise mais detalhada de dados assim como interações com o operador são necessárias, é preciso um minicomputador
Nestes dois níveis, as funções são conduzidas em tempo real, ou seja, é desprezível o tempo entre a entrada de informações ou instruções no computador e a saída de dados ou ações de controle baseadas nestas informações
No terceiro nível, um mainframe deve ser usado, uma vez que é necessário resolver equações de modelo complicadas, estimar parâmetros de modelo e avaliar estratégias de controle e otimização avançadas
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- Para a comunicação computador-operador são empregados registradores digitais, CRT (mostrador catode-ray tube), plotter, monitores LCD, impressoras, linguagem digitalizada ou gravada.
- As informações podem ser por meio de texto ou gráficos
- Para a comunicação operador-computador usam-se teclados, mouse, tela sensível ao toque, reconhecimento de voz
- Para a entrada de programas ou dados pré-gravados, empregam-se os dispositivos periféricos de memória já mencionados
- Os dois tipos de conecção acima permitem um exame detalhado de aspectos particulares do processo, alerta o operador para possíveis problemas e possibilita alterações de controles pré-definidos
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- As interfaces sensor-computador dependem da quantidade medida e das formas de saída do sensor disponíveis
- Algumas variáveis tem apenas o estado “ligado” ou “desligado”, como uma bomba ou compressor, ou fechar ou abrir uma válvula
- Outras variáveis tem o sinal do tipo pulso, como o de um tacômetro ou de um medidor de fluxo de massa
- Muitos sensores monitoram parâmetros que têm valores contínuos (pH, O.D., temperatura, etc.)
- Neste caso são necessários os conversores Analógico/Digital (A/D). Antes de entrar nestes conversores o sinal vindo do instrumento tem que ser condicionado adequadamente (traduzido, amplificado ou atenuado ou mesmo convertido de corrente para voltagem)
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Diagrama esquemático de um sistema de análise de gás de exaustão com base em um microcomputador.
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- As considerações sobre as interfaces computador-atuador são análogas às descritas anteriormente
- Saídas digitais controlam interruptores elétricos (ligado/desligado) e velocidade de motores
- Conversores Digital/Analógico (D/A) enviam sinais analógicos para o atuador, correspondentes aos sinais digitais de saída do computador
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Software – conjunto de instruções programadas que governam a operação de um computador, sua interfaces e seus dispositivos periféricos
É o componente crítico de um processo de fermentação computadorizado
Determina quais dados serão mostrados e armazenados, quais entradas ou intervenções do operador são necessárias (ou permitidas)
Um bom software é a chave para o sucesso de um sistema, e seu desenvolvimento é a tarefa principal e significativa-mente cara na instalação de um processo computadorizado
C. Sistemas de Software
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O sistema operacional do computador controla a execução do programa, o armazenamento de arquivos, o registro e a alocação de memória, assim como a coordenação destas funções
Existem três tipos de programas:
Programas utilitários – iniciam o sistema e criam arquivosProgramas de linguagem – permitem o uso de linguagem de alto nível (Basic, Fortran, APL, C, etc.)Programas aplicativos – realizam de tarefas específicas
Um fator importante na seleção do sistema máquina-programa é a sua habilidade de realizar operações multitarefas.Com isso, ele pode executar vários programas simultaneamen-te, “observando”, analizando e controlando várias unidades de processo ao mesmo tempo