COMPUTADORES E INTERFACES

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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 quartzo O ciclo de tempo da CPU, que pode
variar de 10 a 104 ns, combinado com o numero de
bytes processado por ciclo, determina a
velocidade do computador na CPU
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Elementos funcionais básicos em um computador.
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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.
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• Controles de entrada e saída - permitem a
  comunicação do computador com o dispositivos
  periféricos
• BUS interconecta os componentes do computador

BUS Subsistema que transfere dados entre
componentes de um computador, dentro do
computador, e entre computadores
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).
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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

• Menor
• mais lento
• mais barato

• Maior
• mais rápido
• mais caro

A classificação está constantemente mudando, ou
seja, o que era um supercomputador há algumas
décadas, atualmente equivale a um minicomputador
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B. Interfaces e dispositivos periféricos

• 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

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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 um 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., 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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Diagrama de um sistema computadorizado para
monitoramento e controle de uma planta piloto de
fermentação.
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C. Sistemas de Software

• 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

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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
  arquivos
• Programas 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