Apostila para auxiliar nos estudos (parte 1) | Arquitetura de computadores: por trás de como seu programa funciona

Criei uma espécie de "apostilinha" com alguns resumos e meu entendimento sobre os temas abordados no curso, se for de serventia para futuros estudantes ou alguém que deseje revisar o conteúdo segue ela abaixo: (parte 1)

-Como o computador intende o código:

.Através da codificação com um tradutor do arquivo original para um escrito em linguagem de maquina (ASEMBLY), lendo ele da cima para baixo linha a linha

.Existem, em geral, dois tipos de tradutores: Compiladores (linguagens de mais baixo nível como C) que compilam o arquivo inteiro para ser lido de uma vez e os Interpretadores (presentes em linguagens de mais alto nível como JavaScript e Phyton), estes executam linha a linha do código compilando por partes o arquivo, são mais lentos quando comparadas as performance com as compiladas, porém propiciam um maior produtividade.

-Componentes de armazenamento(Velocidade x Armazenamento):

.HD- armazenamento de dados em grandes quantidades porém porém por possuir um mecanismo de leitura físico de uma agulha e um disco, é mais lento

.SSD- armazenamento de dados de maneira mais rápida, por não ter essa limitação física a transmissão de dados é mais rápida, porém seu armazenamento é menor

-Processador e RAM:

.Memoria RAM é a memoria de acesso que comunica diretamente com o processador, é responsável por copiar os trechos a serem usados no processador para utilização (copiando o trecho de memoria todo- metáfora da bancada)

. Processador é a parte do computador que vai interpretar as instruções do código de máquina para posteriormente executa-los e armazenar seu resultado

obs: Memória ROM ( memoria estática do computador que armazena as informações essenciais como a BIOS e quais programas executar durante o inicio) diferente da memoria RAM que é dinâmica (perde a informação armazenada quando se desliga o computador) a memoria ROM é estática.

-Placas de vídeo(GPU):

.Consistem em chips que podem ou não ser integrados ao processador ( os não ligados chamados de dedicados são mais potentes) e ficam responsáveis por realizar toda a parte de cálculos para atualização de pixel a pixel da tela.

obs: placas de vídeo por serem especializadas em fazer muitos cálculos de maneira rápida, possuem alta capacidade de processamento de dados e por isso são empregadas nas block-chains para a criação de crypto moedas

-Interação Humano Máquina:

.Essa interação ocorre através dos dispositivos de entrada e saída (I/O ou periféricos).

.Os dispositivos de entrada recebem interações do mundo externo (teclados e mouses ) passando informações do que deve ser feito para o processador executar

.Já os dispositivos de saídas (tela, alto falantes), são os dispositivos que após realizadas as operações no processador vão exibir os resultados para o mundo externo

-Como funciona o Multitasking:

.O multitasking funciona através de um efeito parecido com o de um vídeo ao qual através de pequenas execuções em um tempo determinado acabam gerando essa ideia de fluidez .Tal efeito ocorre através da criação de uma fila em que cada um dos programas tem um tempo pré-determinado de execução e quando acaba volta ao fim da fila e executa o próximo (para causar a ideia de instantaneidade programas podem furar a fila e serem executados imediatamente).

parte 2:

-Como otimizar processos:

.Para a otimização dos processos uma melhor utilização dos componentes, o computador se baseia em dos princípios: o principio da localidade com a memória cache que consiste em guardar os dados utilizados com maior frequência pelo processador, partindo do principio que um dado utilizado várias vezes tem grande possibilidade de ser usado novamente (localidade temporal) e que as posições adjacentes a mesma tem uma probabilidade de acesso consecutivo alta (localidade espacial). Assim, quando o processador solicita um dado que não esteja presente nos seus registradores, ou seja, precise ser buscado na memória, ele irá procurar primeiro na cache, onde o dado pode ser acessado mais rapidamente

-Diferença entre processadores 32 e 64 bits:

.A diferença se da na capacidade de armazenamento dos dados nos quais nos processadores de 32 é possível se representar um número decimal com 32 bits (64 para o de 64 bits), sendo impossível representar em um processador de 32 bits uma informação de 64

-Armazenamento de informações na memória:

.Números inteiros são representados em espaços de 8 bits, ao qual o primeiro (ou mais significativo) representa o sinal.

.Caracteres são armazenados da mesma forma que inteiros, em que para o computador interpretar a diferença é necessário indicar que tipo é ( 65 representa o inteiro 65 e o 'A')

.Listas são formas de agrupar vários valores de forma contigua na memoria, para que posteriormente possa ser usados, podendo ser listas de números quando queremos operar um cluster, lista de caracteres ou lista de posições (utilizando o conceito de ponteiros é possível referenciar listas de diferentes tamanhos e acessá-los através do indicie).

.Números decimais no computador são armazenados na forma de notação cientifica porém ao invés de se utilizar o padrão de base 10 como usamos, eles se baseiam na base 2, dividindo o numero em um bit para o sinal (mais significativo), 8 bits para representar o expoente do número e 23 para o numero em si; por ser representado em base 2 números como 0,1 não são representados de maneira precisa (0,1000000034242, ou seja, 0,1 + pequeno erro, esse erro geralmente é ignorado pelas linguagens, porém quando se opera com ele, existe a chance desse erro não ser mais significativo e ser exibido: 0, 1 + 0,2 = 0,300000000000004).

-Padrão UTF-8

.Para a globalização da internet e que fosse possível a representação de diferentes símbolos utilizado pelo mundo (como assentos e kanjis), foi criado o Unicode que posteriormente deu origem ao padrão UTF-8 que é o padrão utilizado em 95% da Web.