Introdução a Informática – Parte 02

Introdução

No post anterior, foram abordados assuntos mais ligados a história do surgimento do computador e da informática. Hoje vamos entrar um pouco mais nos computadores de hoje, ver um pouco do que tem dentro, e o que acontece quando você liga o seu desktop ou laptop.

Por dentro do Microcomputador

Um micro-computador é composto basicamente pelos seguintes componentes:

.Processador: Equipamento responsável pela execução de instruções de máquina.
.Memória RAM: Conjunto de memória que mantém bytes armazenados enquanto o computador está ligado. Ao ser desligado, as informações são perdidas (Memória Volátil, não persistente). Usada pelos programas em execução do equipamento para armazenamento temporário do próprio programa e dos dados manipulados pelo programa.
.BIOS: Consiste em um programa básico de infra-estrutura do equipamento, armazenado em uma memória diferenciada na placa principal do equipamento (ROM ou FLASH), que executa um diagnostico inicial quando o computador é ligado, e permite ajustar detalhes internos de comportamentos dos componentes instalados dentro do computador. BIOS é um acrônimo para “Basic Input Output System”, ou “sistema básico de entrada e saída.
.Disco Rígido: Unidade de disco magnético, de uso interno ou externo, usado para armazenar de forma persistente programas e dados. Não é volátil, quando desligado mantém os dados armazenados por longos períodos.
.Placa-mãe ou placa principal (MotherBoard): Hardware utilizado para integrar o processador à memória RAM e a todos os demais periféricos do computador, incluindo outras placas de acesso a dispositivos que podem ser acopladas nela.
.Portas de comunicação: Serial, Paralela, SATA, USB. Usadas para acoplar no computador vários periféricos, como mouse, teclado, fone de ouvido, impressoras, Disco Rígido (ou HD) externo, Scanners, etc.
.Fonte de energia: Conversor de energia alternada (110/220V) para fornecer corrente contínua estabilizada com voltagens de -5 a +12 V para os componentes do equipamento.

Ligando um computador

Assim que o computador é ligado, o primeiro programa carregado automaticamente na memória do equipamento é o BIOS. Ao ser executado, ele faz um diagnóstico nas placa principal, verificando o que está instalado no equipamento: Quantos “pentes” de memória RAM, interfaces de Entrada e Saída, placa de vídeo, rede, portas de comunicação serial, paralela, USB, SATA, etc. Normalmente é feito um teste rápido em alguns blocos dos endereços de memória RAM, para certificar-se que ela está armazenando e recuperando dados corretamente, e se os dispositivos acoplados estão em condições operacionais.

Se um computador não tivesse nada além do BIOS, uma vez ligado o equipamento precisa de um programa para que o operador possa “operar” o equipamento. O primeiro microcomputador que eu aprendi a programar era um MSX, da Gradiente. Processador Z-80, 32 KB de RAM, sem unidade de disco. Depois do BIOS ser carregado e executado com sucesso, o próximo programa carregado era um interpretador de BASIC, que já vinha gravado na memória ROM do equipamento. Este interpretador mostrava um “Prompt” na tela, onde através dele eu poderia executar comandos do BASIC, criar programas na memória e executar estes programas. Este interpretador de comandos é que tornava o meu microcomputador “operável”. Logo, você tinha que aprender quais instruções você poderia utilizar em modo interativo, como usar esse recurso, e quais instruções você tinha disponíveis na linguagem BASIC do equipamento para fazer um programa.

Para tornar um computador “operável”, de uma forma mais flexível, foram criados por várias empresas, com diversos nomes, um conjunto de programas conhecido por “Sistema Operacional”. Como o próprio nome diz, este programa torna um computador “operável”, e através dele você pode executar outros programas, gerenciar programas e arquivos de dados armazenados no equipamento, executar programas utilitários que são distribuídos com o sistema operacional para operações simples, como criação, armazenamento e impressão de arquivos de texto, imagens, áudio, vídeo, etc.

Carga do Sistema Operacional

Após a BIOS ser executada, ela verifica em uma lista de periféricos (Disco Rígido, CD/DVD, porta USB) se existe uma instrução de carga de programa pré-definida armazenada no primeiro segmento de dados destes dispositivos. A BIOS faz esta verificação em uma ordem pré-definida, que pode ser configurada. O primeiro dispositivo acessado que tiver uma instrução de carga de programa, a BIOS executará esta carga.

Quando instalamos um sistema operacional no equipamento (hoje a maioria já vem com um S.O. pré-instalado de fábrica no Disco Rígido), o programa de carga do sistema operacional é executado, e ele é o responsável por carregar todos os demais programas internos criados pelo fabricante do sistema operacional e “drivers” (programas de acesso a dispositivos ) fornecidos pelos fabricantes dos equipamentos e periféricos conectados de alguma forma à placa principal. Esta sequência de carga constitui a carga do “Kernel” do sistema operacional. São programas gerenciadores de disco, memória, vídeo, áudio, comunicação, etc… Cada um destes programas está gravado no Disco Rígido (ou HD) do equipamento, dentro de uma pasta reservada para uso do Sistema Operacional. O sistema Operacional sabe onde eles estão, e sabe interpretar o que tem dentro de cada um.

Enquanto os programas estão sendo carregados, é mostrada normalmente uma imagem no monitor (ou vídeo) do computador, normalmente um logotipo do fabricante do Sistema Operacional sendo carregado. Quando esta carga é bem sucedida, logo em seguida são carregados e iniciados os programas internos, chamados de “serviços” do Sistema Operacional, e um programa dedicado a fornecer a interface “operacional” do sistema. No caso do Windows, é carregado automaticamente o processo chamado “Explorer”, responsável pelo DeskTop do equipamento, onde a partir dele podemos acessar todas as opções do sistema operacional e executar todos os demais programas instalados no equipamento.

Old School

Um dos primeiros sistemas operacionais que eu tomei contato foi o MSX-DOS (Sistema operacional de disco do MSX), carregado quando você iniciava o computador com uma unidade de disquete externa acoplada no equipamento. Sua interface era bem similar ao MS-DOS ( Microsoft Disk Operational System). Basicamente eram carregados apenas dois drivers ( IO.SYS e MSDOS.SYS ), e na sequência era carregado o interpretador de comandos do DOS ( Ainda hoje presente em praticamente todas as versões de Windows, acessado através do ícone “Prompt de Comando”.

Na primeira carga do interpretador de comandos, um arquivo com as configurações iniciais de carga do sistema operacional era processado. No arquivo CONFIG.SYS eram definidos os drivers de gerenciamento de memória, disco e demais dispositivos. Uma vez que tudo estava carregado, era executado um arquivo chamado AUTOEXEC.BAT, com uma lista de chamada adicionais de outros programas para definir configurações de ambiente e carregar outros dispositivos. Enfim, você tinha acesso ao Prompt de comandos, que mostrava normalmente a unidade de disco atual “C:\>”.

O interpretador de comandos possui um conjunto de comandos nativos, e o sistema operacional já vinha com alguns programas simples, como um editor de textos em formato TXT (EDIT), um programa interpretador para desenvolver usando a linguagem BASIC, algumas ferramentas de manutenção de disco (FORMAT/CHKDSK/SCANDISK/DEFRAG), comandos para criar estruturas de pastas nas unidades de disco para armazenamento de arquivos, comandos para realizar cópia, mover arquivos, apagar arquivos e pastas, etc. Estes comandos tinham que ser digitados no Prompt de comando, seguindo a sintaxe e parâmetros adequada para cada comando. Todos os demais programas que você quisesse instalar e executar no equipamento precisam ser compatíveis com aquela versão do sistema operacional.

E agora ?

Uma vez que o computador esteja ligado, e o sistema operacional esteja carregado, você pode abrir qualquer um dos programas instalados, instalar novos programas, enfim, você pode usar o computador. Para cada tarefa ou utilização do computador, você precisa usar um programa. Para criar um programa você usa um ou mais programas.

Editores de texto mais avançados, planilhas eletrônicas, aplicações de bancos de dados, ambientes de desenvolvimento para programação, jogos e afins, são programas ainda vendidos ou obtidos separadamente. No início da década de 90, as aplicações mais famosas para edição de textos, planilha eletrônica e banco de dados eram o WordStar, Lotus 123 e DBASE III, respectivamente. Hoje são os programas do Microsoft Office “Word”, “Excel” e “Access”. Todos estes novos programas são evoluções dos programas iniciais, com mais recursos, funcionalidades e integrações.

Se você quiser acessar a Internet, você precisa ter um programa chamado “Internet Browser”, que a partir de um endereço de um servidor (ou site), este programa é capaz de conectar no site, recuperar o arquivo que contém um script com a tela inicial do site, e “desenhar” este arquivo na sua tela, servindo de “interface” para você acessar os conteúdos e funcionalidades do site. Hoje os Browses mais famosos são o Google Chrome, o Internet Explorer, o Mozzila Firefox….

Se você quiser programar na linguagem Python, você precisa instalar o programa responsável por interpretar os scripts desta linguagem no seu computador. Hoje em dia basta ter uma conexão com a Internet, abrir o seu Internet Browser, acessar um mecanismo de pesquisa ( Google Search, Yahoo, Bing ) e procurar por “Python Download”, entrar no site “Phyton.org”, localizar a área de Download, escolher a versão da linguagem adequada ao seu sistema operacional, fazer o download, e instalar o aplicativo na sua máquina. Uma vez instalado, você deve aprender como a linguagem funciona, como você escreve um programa, e como você executa um programa.

Mas, antes de mais nada, eu recomendo que você aprenda o que é e como funciona o sistema operacional que você está utilizando. Para ser apenas um operador da máquina, e utilizar ela para fazer seus textos, documentos, ver fotos e filmes, acessar a Internet, você precisa pelo menos de uma noção de “como” e “onde” o seu sistema operacional guarda no disco os seus arquivos de dados, os seus programas instalados, as suas fotos, vídeos e afins, e como você faz para instalar, desinstalar e executar um ou mais programas.

Conclusão

Quando vemos um sistema computacional ‘por cima’, ele é relativamente simples. O que começa a dar volume da complexidade das operações é quantidade de recursos e etapas que uma instrução ‘simples’ faz por baixo do capô. Você não precisa ser mecânico para dirigir um carro, mas ter pelo menos uma noção de mecânica pode servir de orientação e explicar por quê determinados procedimentos não são boas práticas ao dirigir. O mesmo principio é totalmente válido ao operar um computador. Para programar a máquina, você precisa ter pelo menos um conhecimento superficial de mecânica, de como ela funciona. Isso vai fazer você conseguir aproveitar melhor os recursos do equipamento que você têm em mãos.

Fala-se sobre em “lógica de programação”, e sobre este tema pintam um monstro de 2 cabeças e vários tentáculos. Lembre-se, programar é como escovar os dentes, não passa de uma lista de tarefas. A “lógica” em si é a ordenação destas tarefas em uma sequência de operações e decisões que chegue ao resultado esperado. Depois de escrever um programa simples em qualquer linguagem e ver como ele funciona, você verá que o monstro não é tão feio quanto o que falam dele.

Curiosidades

Antes de aprender programação, eu literalmente “devorei” a coleção de revistas de eletrônica do meu pai. Chamava-se “Be-a-Bá da Eletrônica”, ele tinha a coleção completa da edição 1 a 32, que abordava em uma linguagem didática desde o que era um elétron e um fluxo de energia, até eletrônica digital e portas lógicas. Eu realmente fiquei fascinado ao saber o que era eletricidade e eletromagnetismo, e como vários tipos de materiais poderiam ser usados para gerar luz e dar movimento às coisas, apenas controlando o fluxo de elétrons entre as partes de um circuito elétrico. Quando eu aprendi a primeira linguagem de programação, eu imaginei usar este conhecimento para criar programas e ferramentas que me ajudassem a projetar circuitos eletrônicos. Porém, quando eu comecei a programar, e parei de tomar choque em capacitor carregado, parei de queimar a mão no ferro de solda ao tentar colocar um transístor em uma ponte de terminais, em “fritar” uma peça por que um fio estava errado… Chega de eletrônica, isso aqui é mais divertido.

Desejo novamente a todos TERABYTES de Sucesso 😀

Até o próximo post, pessoal 😉

Referências

SISTEMA OPERATIVO. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2015. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistema_operativo&oldid=43714710>. Acesso em: 1 nov. 2015.

PREEMPTIVIDADE. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2015. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Preemptividade&oldid=43360409>. Acesso em: 1 nov. 2015.

SISTEMA DE FICHEIROS. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2015. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistema_de_ficheiros&oldid=43725348>. Acesso em: 1 nov. 2015.

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