-- o que é um computador, um microcomputador, e um microprocessador;

-- quais os diferentes componentes que constituem o hardware de um microcomputador;

-- para que servem esses componentes;

-- como eles funcionam, isoladamente e em relação uns com outros;

-- quais os vários tipos de pastilhas ("chips") normalmente usados para compor as placas ("boards") mais comuns nos principais microcomputadores;

-- em especial, qual o papel daquelas pastilhas que são os "cérebros" dos microcomputadores: os microprocessadores;

-- que tipos de memórias existem, e como se caracterizam;

-- quais os vários tipos de acessórios (que, em linguagem computacional, são chamados de "periféricos) que você pode acrescentar a um microcomputador;

-- quais as conexões, ou "interfaces", necessárias para que esse periféricos possam funcionar como parte integrante de um microcomputador;

-- que é uma rede local de microcomputadores.

Na verdade, é muito assunto para apenas um capítulo. Teremos que ser bastante sucintos, bem como fazer uma certa seleção para chegar aos tópicos que serão discutidos. A finalidade deste livro, como dissemos no início, é introduzir o assunto, procurando fornecer respostas, em linguagem acessível, a perguntas que podem estar na sua cabeça. Na introdução fizemos uma pequena lista de algumas dessas perguntas mencionadas na Introdução como algumas outras

-- e quem sabe, até levantar algumas questões sobre as quais você ainda não pensou. Mas para uma discussão mais abrangente ou mais pormenorizada do assunto, consulte um livro dedicado especialmente a hardware. Na Bibliografia há indicações de alguns.

O presente capítulo será voltado exclusivamente ao estudo do hardware. Mas só o hardware – isto já deve ter ficado claro – não faz um computador. O software é (pelo menos) igualmente importante. Não perca isso de vista, muito embora estejamos falando, aqui, apenas do equipamento em si.

O hardware dos computadores, incluindo, naturalmente, o dos sistemas de microcomputadores, é constituído, a grosso modo, de três partes básicas, a saber:

A. Unidade central de processamento

B. Memória

C. Periféricos de entrada e/ou saída de dados

Através de PERIFÉRICOS DE ENTRADA, informações são introduzidas no computador e armazenadas em sua MEMÓRIA. Essas informações são, fundamentalmente, de dois tipos:

- informações a serem processadas, consistindo de números, palavras, etc., e que comumente são chamadas de DADOS;

- instruções sobre como processar esses dados, as quais em seu conjunto, constituem os PROGRAMAS que o computador vai executar.

Seguindo as determinações das instruções, os dados são processados pela UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO.

O resultado do processamento é passado ao usuário através de PERIFÉRICOS DE SAÍDA. (Não se esqueça de que alguns periféricos, como unidades de discos magnéticos, podem ser tanto de entrada como de saída).

As instruções que dizem ao computador o que fazer com os dados que estão armazenados em sua memória existem na forma de números ou códigos que especificam de que maneira os dados devem ser manipulados ou processados (isto é, que dados devem ser movidos para que lugar, que dados devem ser somados, etc., etc.).

Na evolução do computador, foi um momento muito importante aquele em que se descobriu que as instruções que o fariam funcionar podiam ficar armazenadas na memória do próprio computador, na forma de códigos numéricos.

Um programa, como você deve se lembrar, é um conjunto de instruções – na verdade, uma seqüência ordenada de instruções que tem por objetivo solucionar algum problema, como, por exemplo, encontrar a média aritmética de uma série de números, colocar uma lista de nomes em ordem alfabética, levar o computador a monitorar e controlar seu próprio funcionamento, etc.

Resumindo, programas e dados necessários para um processamento são introduzidos na memória do computador através de um periférico de entrada (uma unidade de discos magnéticos, ou mesmo o teclado do computador). Quando um programa é executado, os dados e as instruções, armazenados na memória, são de lá trazidos para a unidade de processamento, para que se realize o processamento. Depois de processados, os dados são devolvidos à memória, e/ou são enviados para algum periférico de saída (como uma impressora, ou mesmo a tela de um monitor de vídeo).

A operação básica de um computador sempre obedece a este ciclo: entrada, processamento, e saída – como você já deve ter visto no capítulo anterior. E as três partes fundamentais do computador, a unidade central de processamento, a memória, e os periféricos de entrada e/ou saída de dados, estão envolvidos nesse ciclo.

Antes de prosseguirmos, temos de esclarecer uma certa ambigüidade que envolve a utilização do termo "microcomputador". O termo é utilizado em mais de um sentido, e isso pode causar alguma dificuldade.

- A utilização talvez mais comum do termo é a que se refere a um módulo composto de vários circuitos integrados, entre os quais se encontram um (ou mais de um) microprocessador, circuitos de memória, circuitos controladores de entrada e saída de dados, etc., módulo este configurado e impresso em uma placa de circuitos. Normalmente, refere-se a esse tipo de microcomputador como microcomputador de uma placa só ("single-board microcomputer").

- Talvez quase igualmente comum seja a utilização do termo "microcomputador" para se referir a um sistema integrado que contém, além da placa impressa com os circuitos integrados acima mencionada, um teclado, um monitor de vídeo, e um gravador cassete ou uma unidade de discos flexíveis. A impressora pode ser incluída nesse conjunto, mas normalmente não é tão essencial quanto, digamos um teclado ou um monitor de vídeo. No presente texto procuramos, via de regra, falar em "sistema de microcomputador" quando nos referimos a um conjunto como esse, para evitar confusão. Às vezes, porém, o contexto deixa claro que estamos nos referindo ao sistema, e não apenas à placa; nestes casos, omitimos a expressão "sistema de", por ser desnecessária.

- Não tão freqüente, mas também digna de nota, é a utilização do termo "microcomputador" para se referir a apenas um "chip" ou uma pastilha, ou seja, a um só circuito integrado em larga escala (um "LSI chip", ou "Large-scale integrated chip"), no qual estão incluídos, além da unidade central de processamento, um mínimo de memória e alguns circuitos controladores da comunicação do chip com o mundo externo a ele. Nesse caso se fala, comumente, em microcomputador de uma só pastilha ("single chip microcomputer"). Microcomputadores desse tipo, muitas vezes chamados simplesmente de microprocessadores (embora contenham alguma memória e circuitos controladores de entrada r saída de dados), geralmente se encontram inseridos dentro de outros equipamentos, como, por exemplo, em equipamentos de controle automático de processos, ou, em casos mais simples, em fornos computadorizados, relógios digitais, aparelhos de televisão mais sofisticados, etc.

Para resumir, no presente texto vamos usar o termo "microcomputador" para nos referir a um computador miniaturizado, que tem, como sua unidade central de processamento, um microprocessador. Na verdade, quando um microprocessador estiver acompanhado de memória e circuitos controladores de periféricos de entrada e/ou saída de dados, temos um microcomputador, independentemente de tudo isso estar em uma só placa ou em uma só pastilha. Contudo, não estaremos prioritariamente considerando, no texto, os microcomputadores de uma só pastilha, mas sim os de várias pastilhas em uma só placa. Quando a um microcomputador desse tipo se juntarem periféricos, como teclado, monitor de vídeo, gravador cassette, unidades de discos, impressora etc., falaremos, via de regra, em "sistema de microcomputador".

Em microcomputadores, a unidade central de processamento – UCP, daqui por diante – se encontra localizada em um só chip (o microprocessador), enquanto a memória e os circuitos controladores de entrada e saída de dados se encontram em outras pastilhas (exceto, naturalmente, naqueles microcomputadores de uma só pastilha, onde tudo isso compartilha um só chip). Em parte por causa disso, mas em parte, também, porque há boas razões lógicas para fazer a distinção, prefere-se considerar a UCP e a memória como duas partes distintas e fundamentais de um sistema de microcomputador – a terceira seriam os periféricos.

Quando se discutem computadores de maior porte, porém, muitas vezes prefere-se dizer que a UCP inclui a memória – a chamada memória principal. Nesse caso, o computador teria apenas duas partes fundamentais: a UCP e os periféricos. No caso de microcomputadores porém, geralmente se prefere considerar a memória como sendo algo distinto da UCP – embora a questão seja, em grande medida, puramente semântica.

As várias pastilhas que compõem o hardware de um microcomputador estão, via de regra, ligadas entre si, ficando, todas elas, portanto, também ligadas, de alguma forma, ao microprocessador, que, por sua vez, também está ligado com "portas" de entrada e/ou saída de dados, para comunicação com os periféricos. Essas ligações se dão através de uma série de canais de comunicação chamados normalmente de "buses". Existem três tipos básicos de buses: os buses de dados, que transportam dados, os buses de endereço, que transportam endereços de memória, e os buses de controle, que carregam instruções que visam controlar as diferentes partes do microcomputador. Adiante falaremos mais sobre eles.

Não é tão difícil entender tudo isso, mas ficará mais fácil ainda depois de falarmos um pouco sobre a UCP do microcomputador.

A UCP (que às vezes é chamada também de CPU, seguindo o inglês "Central Processing Unit") é o "cérebro" (ou, como preferem alguns, o "coração") de um microcomputador. Normalmente ela tem dois componentes fundamentais: uma Unidade de Controle (UC) e uma Unidade Aritmética e Lógica (UAL). Além dessas duas unidades, a UCP também possui uma série de registradores. (É importante observar, porém, que alguns autores preferem considerar os registradores como parte integrante da UC e da UAL).

A UC é a parte responsável pela operação automática do microcomputador. Ela examina as instruções que estão armazenadas na memória, e transmite determinados sinais aos outros setores do microcomputador, que deverão executar as instruções, ou, conforme o caso, aos periféricos.

Depende, naturalmente, da instrução, qual o tipo de sinal que a UC vai transmitir. Se a instrução determina a realização de alguma operação aritmética ou lógica, os sinais são transmitidos ao outro componente da UCP, a UAL, que, tem sob si a responsabilidade de executar operações aritméticas e lógicas. Se a instrução determinada que alguns dados sejam enviados para um periférico. E assim por diante.

O importante é saber que todo o trabalho de gerenciamento do "tráfego" e de serviços é feito pela UC, que manipula os buses que mantêm a UCP em contato com outras pastilhas e inclusive com equipamentos externos como, por exemplo, unidades de discos, impressora, etc.

Além da UC e da UAL, existem, como observamos, dentro da UCP, vários "registradores", que são circuitos que servem de memória transitória para as operações da UCP. (A chamada memória, propriamente dita, por muitos chamada de memória principal, está contida em outras pastilhas, que ficam ligadas ao microprocessador através de buses, e será discutida em outra seção do presente capítulo). Mais adiante falaremos em maior detalhe sobre os registradores. Aqui basta dizer que eles são usados para armazenar, temporariamente, uma série de informações, como, por exemplo, o código da instrução que está sendo executada no momento, o endereço da instrução que será executada a seguir, etc.

B- Microprocessadores de Oito e Dezesseis Bits

As placas de circuito impresso que constituem um microcomputador têm uma determinada "arquitetura", que, freqüentemente, difere nos vários tipos de microcomputadores. O que determina, em grande medida, a arquitetura da placa é o microprocessador usado e as várias instruções que serão implementadas. Há vários tipos de microprocessadores e vários modelos para cada tipo. Há microprocessadores de oito bits, de dezesseis bits, de trinta e dois bits, etc. Em um minuto explicaremos o que isso significa. Vamos mencionar, antes, os microprocessadores mais usados em microcomputadores hoje. Dentre os microprocessadores de oito bits, atualmente ainda os mais usados, os modelos mais comuns são os seguintes:

- Intel 8080 e 8085

- Zilog Z80

- Motorola 6800

- MOS Technology 6502

Os microprocessadores de dezesseis bits mais conhecidos são:

- Intel 8088

- Zilog Z8000

C- Capacidade de Processamento

Mas qual o significado do fato de que um microprocessador tem oito ou dezesseis bits? É o seguinte. O poder ou a potência de um microprocessador é geralmente medido em termos da velocidade com que ele executa as instruções e em termos dos diferentes conjuntos de instruções (tais como somar, diminuir, etc.) que ele possui.

Acima de tudo, porém, os microprocessadores são classificados em termos da quantidade de informações que podem processar de uma só vez, simultaneamente. Essa característica dos microprocessadores, que, via de regra, afeta decididamente a velocidade de processamento do microprocessador, geralmente é descrita em termos de tamanho da palavra ("word length") que ele pode processar.

Lembra-se do que vimos no capítulo anterior? O tamanho da palavra que o microprocessador pode processar é normalmente medido em termos de bytes (um byte é igual a oito bits). Um byte é normalmente definido como a quantidade de memória necessária para representar ou armazenar um caractere alfabético. Assim sendo, um microprocessador cuja palavra tenha dois bytes de tamanho – e o tamanho da palavra é fixo – pode processar o equivalente a dois caracteres alfabéticos de uma só vez, simultaneamente. Como um byte é composto por oito bits, um microprocessador que pode processar apenas um caractere de cada vez é chamado de um microprocessador de oito bits. Um microprocessador que pode processar dois caracteres ou bytes ao mesmo tempo é chamado de microprocessador de dezesseis bits, e assim por diante.

É óbvio que quanto mais caracteres o microprocessador puder processar ao mesmo tempo, tanto maior (em princípio) a sua rapidez de processamento. A maior parte dos microcomputadores hoje existentes ainda tem microprocessadores de oito bits. Vários, porém, já estão vindo com microprocessadores de dezesseis bits e os de trinta e dois bits também já estão chegando.

Como veremos, microcomputadores que têm microprocessadores de oito bits, também têm buses de apenas oito bits (ou oito linhas) para movimentar ou transmitir dados. Não há sentido em se carregar, digamos, dezesseis bits de dados, de uma vez, da memória até o microprocessador, se este só tem condições de processar oito bits de cada vez. Assim sendo, os buses de dados, nos microcomputadores de oito bits, são buses também de oito bits.

D - Capacidade de Endereçamento

Não faça confusão, porém, entre o tamanho da palavra que um microcomputador pode PROCESSAR de cada vez e o número de posições de memória que ele consegue ENDEREÇAR. Esta é uma questão que deixa muita gente confusa. A maior parte dos microprocessadores de oito bits só consegue endereçar até 65.536 posições de memória ou bytes – ou seja, até 64 "kilobytes" (ou 64 K) de memória. Um kilobyte de memória como veremos, equivale a 1.024 (2¹⁰) bytes.

Como 65.536 é igual a 2¹⁶, muita gente acha que um microprocessador que consegue endereçar 65.536 posições de memória seja um microprocessador de dezesseis bits. Este não é necessariamente o caso. O tamanho da palavra que ele pode acessar é uma coisa (e é o que determina se o microprocessador é de oito, dezesseis, ou trinta e dois bits). O número de posições de memória que ele consegue endereçar é outra coisa (e tem relação com o tamanho do bus de endereços que está ligado ao microprocessador).

Para poder endereçar 65.536 diferentes posições de memória, os buses de endereços têm que ter, no mínimo, dezesseis bits, e isto pela razão simples, já explicada no capítulo anterior, de que para formar 65.536 números diferentes, no sistema binário, são necessários dezesseis bits.

É por isso que mesmo os microprocessadores de oito bits, e que têm, portanto, buses de dados de oito bits, têm, via de regra, buses de endereços de dezesseis bits. Se o bus de endereços fosse de apenas oito bits, o microprocessador só poderia endereçar 256 posições de memória!

Ainda nos reportando ao que dissemos no capítulo anterior, não se esqueça de que mesmo um microprocessador de palavra de oito bits necessita de dezesseis bits, ou dois bytes, para guardar o endereço dessa palavra, se esse endereço for maior do que 255.

Aqui talvez seja o lugar de esclarecer uma coisa interessante. Quando falamos, comumente, em um quilo alguma coisa, temos em mente 1.000 e não 1.024 unidades dessa coisa. Um quilograma é 1.000 gramas, um quilômetro é 1.000 metros, etc. Aqui está sendo usado o sistema decimal. O computador, porém, como você já está cansado de saber, usa o sistema binário. Como 2¹⁰ é igual a 1.024, convencionou-se chamar um conjunto de 1.024 bytes de um kilobyte. Um "megabyte" é 2²⁰, ou seja, 1.048.576 (1.024 * 1.024) bytes – suficientemente próximo de um milhão de bytes. Um "gigabyte" é 2³⁰, ou seja, 1.073.741.824 (1.024 * 1.024 * 1.024) bytes – suficientemente próximo de um milhão de bytes.

Um microcomputador, mesmo que seja de oito bits, que tenha buses de endereços de vinte bits, poderá, portanto, endereçar mais de um milhão de posições de memória!

E - O Funcionamento da UCP

Embora para o leigo o funcionamento de uma UCP possa parecer um mistério total, esse funcionamento, conceitualmente, não é muito complicado, nem realmente misterioso.

Ao se analisar o que se passa dentro da UCP percebe-se que grande parte do que ocorre é transferência ou movimentação de dados, sob o gerenciamento da UC. Talvez a maior parte das operações internas a uma UCP envolva a movimentação de números, instruções, e de outras palavras binárias de um lugar para outro. O resto do processamento é constituído pelas operações aritméticas (como adição) e lógicas (como comparação de palavras, para ver se são iguais, diferentes, qual delas é maior, etc.), que são realizada pela UAL.

Em termos de trabalho, porém, os elementos mais ocupados dentro de uma UCP talvez sejam os registradores, a que já nos referimos. Um registrador é um circuito digital capaz de armazenar uma palavra binária de tamanho fixo. Nisso ele é muito parecido com um endereço de memória qualquer. A diferença é que um registrador é freqüentemente usado não só para armazenar dados, mas também para manipulá-los. Isso significa que um registrador pode de alguma maneira ALTERAR a informação nele contida. registradores são, portanto, locais especiais, dentro da UCP, para o armazenamento temporário de palavras binárias de tamanho fixo, e que podem manipular os dados neles contidos.

Sendo assim, pode-se escrever um dado em um registrador, pode-se ler um registrador (i.e., verificar qual o seu conteúdo), pode-se mover a informação nele contida para algum outro lugar (como a memória principal), e pode-se alterar os dados armazenados nele.

Essa alteração pode se dar de várias maneiras. A palavra binária contida no registrador pode ser incrementada (i.e., ter o seu valor aumentado em uma unidade), decrementada (i.e., ter o seu valor diminuído em uma unidade), pode ser movida uma posição à esquerda (que, como vimos, significa basicamente multiplicar o seu valor por 2), ou à direita (que significa basicamente dividir o seu valor por 2), e assim por diante. Um registrador pode ser também "zerado" ("reset"), ficando o seu valor, qualquer que fosse antes, alterado para zero.

Como um endereço de memória qualquer, um registrador tem um tamanho fixo, como oito ou dezesseis bits. As transferências e manipulações de dados realizadas com registradores são iniciadas por instruções do programa. Por exemplo, uma instrução pode determinar que o registrador seja carregado com o valor contido em uma determinada posição de memória. Outra instrução pode determinar que o valor armazenado no registrador seja transferido para uma dada posição de memória, e assim por diante.

A maior parte das transferências de dados que ocorre na UCP são feitas em PARALELO – isto é, todos os bits (comumente oito) são movidos simultaneamente da origem ao destino – e não da maneira SERIAL – isto é, com os bits sendo transmitidos um a um, em série (ver, adiante, a discussão dos buses).

Outras instruções envolvendo registradores podem determinar, como vimos, que seus conteúdos sejam incrementados, decrementados, movidos, ou zerados.

F - O Acumulador

O principal registrador da UCP é, sem dúvida, o ACUMULADOR. O acumulador, como qualquer outro registrador, pode armazenar uma palavra, semelhantemente a um endereço de memória. Mas esse armazenamento é sempre muito temporário – freqüentemente até a execução da instrução seguinte. Um microprocessador de oito bits tem um acumulador de oito bits.

O acumulador faz parte da UAL. Os dados a serem processados pela UAL ficam, normalmente armazenados no acumulador. No momento de executar a instrução, o dado é fornecido à UAL, que pode realizar com ele uma série de operações aritméticas e lógicas. A UAL é capaz de receber e processar dois "inputs", ou seja, dados oriundos de duas fontes diferentes: um geralmente vem do acumulador, o outro de alguma posição de memória ou de algum outro registrador.

Na verdade, alguns microprocessadores têm mais de um acumulador, compartilhando a mesma UAL. Quanto maior o número desses registradores, tanto maior a flexibilidade na manipulação dos dados. Quando há acumuladores múltiplos, o programa necessário para executar uma dada operação geralmente é menor, mais simples, e mais rápido. Alguns microprocessadores mais sofisticados têm quatro, oito, e até dezesseis acumuladores. Geralmente, nesses casos, esses acumuladores adicionais são chamados de registradores de propósito geral ("general purpose registers"). Cada um deles pode usar o UAL e funcionar como local de armazenamento temporário para dados ou cálculos intermediários.

Quando o microprocessador comporta acumuladores múltiplos, as duas palavras a serem processadas pela UAL (os dois inputs mencionados acima) vêm normalmente de dois daqueles acumuladores ou de um deles e de uma posição de memória. O destino que o resultado desse processamento (o "output" da UAL) irá Ter também pode ser tanto um desses acumuladores como uma posição de memória.

G - Alguns Outros registradores Especiais

Além dos acumuladores, um microprocessador também tem outros registradores importantes. Dentre os mais importantes vamos destacar o Registrador de Instruções e o Contador do Programa. Esses registradores são, geralmente, considerados parte da UC.

O REGISTRADOR DE INSTRUÇÕES é usado para armazenar a palavra binária que é o código da instrução a ser executada. Depois da UCP buscar na memória uma instrução, que nada mais é do que uma palavra binária que especifica, em código, a operação a ser executada, essa instrução é armazenada no registrador de instruções, e a seguir decodificada e executada.

O CONTADOR DO PROGRAMA é, ao mesmo tempo, um registrador e um contador, isto é, um registrador que é incrementado cada vez que se executa uma instrução do programa. Nele é armazenada, no início da execução do programa, uma palavra binária que indica o endereço da primeira instrução a ser executada. Por exemplo: se a primeira instrução a ser executada está na posição de memória 4.096, o contador do programa é carregado com 4.096. Assim sendo, no momento de se buscar essa instrução na memória, o endereço já está indicado no contador do programa. A UC vai à memória, busca a instrução, que é armazenada no registrador de instruções e é, então, decodificada e executada. Depois de executada a instrução, o contador do programa é incrementado uma, duas ou até mesmo três vezes, de modo a indicar a posição de memória da próxima instrução.

A razão pela qual o contador é incrementado, às vezes, mais de uma vez (até três) é que o formato das várias instruções pode ser de até três tipos diferentes em um microprocessador típico, como o 8080/8085 da Intel. Há instruções que têm formato de uma só palavra. Nesse caso, a instrução é apenas uma palavra de oito bits, que representa o código da operação a ser executada. Nesse formato, não se utiliza nenhum endereço de memória, pois o objeto da instrução fica implícito na própria instrução, Em outras palavras, nesse caso o dado a ser processado já está onde deveria estar, geralmente em algum registrador.

Há porém, instruções que têm um formato de duas palavras. Nesse caso, duas palavras de oito bits são necessárias para definir a operação, estando ambas armazenadas em posições de memória seqüenciais (i.e., consecutivas). A primeira dessas palavras é o código que representa a operação a ser executada. A segunda palavra contém um endereço, que especifica uma posição de memória onde o dado a ser processado está armazenado. Por exemplo, se o código de operação indicar que se deve realizar uma adição, a segunda palavra indica a localização na memória em que se encontra o número que deve ser somado – somado a quê? Somado ao conteúdo do acumulador, geralmente. É por isso que há apenas um endereço de memória, embora, como vimos, a UAL receba sempre dois inputs, um dos quais vem da memória, o outro geralmente do acumulador (podendo vir os dois de acumuladores, no caso de existir mais de um).

Como já vimos, uma palavra de oito bits pode endereçar apenas 256 posições de memória. Esse formato, portanto, permite que sejam endereçadas apenas as primeiras duzentas e cinqüenta e seis posições de memória – geralmente chamadas de "página zero" da memória (veja abaixo a discussão de memória).

Para se endereçar posições de memória de endereço acima de 255 é necessário que a instrução tenha um formato de três palavras. A primeira é o código da operação a ser executada, e as outras duas contêm o endereço (em dezesseis bits) do dado a ser processado. A segunda palavra contém a metade menos significativa do endereço e a terceira palavra a metade mais significativa. Naturalmente, essas três palavras são armazenadas em endereços de memória consecutivos.

É por isso que o contador do programa às vezes é incrementado uma vez, às vezes duas e até três vezes. Se a instrução executada tem um formato de três palavras, o contador é incrementado três vezes, de modo a indicar, depois da execução da instrução, o endereço da próxima instrução. Não se esqueça de que as instruções que compõem um programa ficam armazenadas em posições de memória cujos endereços são consecutivos.

O contador de programa é um registrador de dezesseis bits em um processador típico como o 8080/8085. Isso porque precisa ser capaz de armazenar endereços de memória que freqüentemente chegam até 65.535. E você se lembra de que com dezesseis bits podemos endereçar até 65.536 (2¹⁶) posições de memória, não é verdade?

Para se executar, portanto, uma dada instrução que está na memória, é necessário que o endereço da instrução a ser executada esteja no registrador contador do programa. A instrução, então, é buscada na memória, e o código da operação é armazenado no registrador de instruções. A instrução é decodificada e executada, e o contador do programa incrementado uma, duas, ou até três vezes, conforme o caso, de modo a ficar apontando para o endereço da próxima instrução a ser executada. E assim por diante.

H - Os Buses

Como já mencionamos atrás, todas essas transferências de dados, daqui para lá e de lá para cá, são feitas através de buses. Um bus nada mais é do que múltiplas conexões elétricas que vão de uma origem até um destino, e que servem como canal de transmissão de dados ou de comunicação – na verdade, um canal com múltiplas (oito, dezesseis, etc.) linhas de comunicação.

Os buses podem ser uni-direcionais ou bi-direcionais, isto é, podem levar dados em uma só direção (como, por exemplo, somente do microprocessador para a memória) ou em ambas as direções (tanto do microprocessador para, por exemplo, a memória, como vice-versa).

Esses buses também podem ser de oito bits, ou de dezesseis bits, etc. Um bus de oito bits carrega dados em blocos de oito bits (ou de um byte); um bus de dezesseis bits, em blocos de dezesseis bits, ou de dois bytes. Diz-se, em decorrência disso, como já observamos, que esses buses transmitem dados em forma "paralela" e não "serial", e isso porque os dados não são transmitidos, através deles, em série, bit por bit, mas, isto sim, em blocos de oito ou dezesseis bits, que "viajam" paralelamente.

Os principais tipos de buses em um microcomputador, como já foi mencionado, são os bus de dados ( "data bus"), o bus de endereços ("address bus").

Via de regra, na maior parte dos microcomputadores hoje existentes, que têm microprocessadores de oito bits, o bus de dados, como já vimos, é de oito bits, enquanto, nesses mesmos microcomputadores , o bus de endereços é um bus de dezesseis bits.

Isso significa que, em um microcomputador com microprocessador de oito bits, os dados são transmitidos de byte em byte, oito bits de cada vez. Embora microprocessadores de oito bits sejam, via de regra, considerados vagarosos, são necessários apenas alguns nano-segundos, para que todos os bits de um registrador sejam transferidos para outro registrador. Um micro-segundo é um milionésimo de um segundo (isto é, 0,000001 segundo). Um nano-segundo, por sua vez, é um bilionésimo de um segundo (isto é, 0,000000001 segundo). Rápido, não?

Como dissemos, essa transferência em paralelo de dados se dá através de um bus de dados. Vários desses buses existem dentro da UCP. Alguns carregam dados apenas dentro da UCP – são espécies de "circulares" internas. Outros levam dados da UCP para fora dela, ou trazem dados de fora para dentro da UCP. Os buses de dados permitem que a UCP se comunique com a memória RAM, a memória ROM (ver logo à frente), bem como com os setores responsáveis pelo controle de periféricos e pela comunicação com eles.

Dois registradores da UCP que estão ligados ao bus de dados são, naturalmente, o acumulador e o registrador de instruções. Isto porque o registrador de instruções contém o código da operação a ser executada, e o acumulador, freqüentemente, um dos dados sobre o qual será realizada a operação.

Os buses de dados são bi-direcionais: tanto trazem dados para a UCP como levam dados fornecidos pela UCP para a memória, ou para periféricos, como para a tela, por exemplo.

Mas microprocessadores, como já vimos, têm, além de buses de dados, buses de endereços. Os buses de endereços permitem que a UCP se comunique com a memória e com os periféricos. Os buses de endereços, porém, são uni-direcionais, lavando endereços da memória em apenas uma direção – da UCP para os circuitos externos a ela. Isso porque os endereços de memória a serem acessados são produzidos dentro da UCP (como, por exemplo, através do contador do programa).

Como já mencionamos, é o tamanho dos buses de endereços que basicamente determina a capacidade de endereçamento de um microprocessador.

O bus de controle, como o próprio nome sugere, carrega instruções de controle da UCP para as outras partes do microcomputador e para os periféricos.

Isto posto, vamos falar um pouco, agora, nos vários tipos de memória – você já deve estar cansado de toda esta terminologia nova. Daqui por diante as coisas serão mais simples.

A primeira coisa essencial a saber sobre a memória de um microcomputador – por muitos chamada de memória principal, para distinguir da memória dita auxiliar, que seria a encontrada em periféricos, como discos ou fitas magnéticos – é que, fundamentalmente, ela existe em dois tipos básicos: as chamadas memória RAM e memória ROM. "RAM" representa a expressão inglesa "Random Access Memory" (Memória de Acesso Aleatório); "ROM" a expressão "Read Only Memory" (Memória apenas para Leitura).

Em ambos os casos, os nomes originalmente dados a esses tipos de memória, nomes que ficaram consagrados, são impróprios. Isto porque, como se verá, em primeiro lugar, ambos os tipos de memória são de acesso aleatório, hoje em dia, e, em segundo lugar, a memória dita apenas para leitura pode, hoje, ser apagada e regravada, através de equipamentos próprios. "Memória Volátil" e "Memória não Volátil" seriam nomes bem mais adequados para esses dois tipos de memória. Mas, como dissemos, os termos estão consagrados, e não há porque alterá-los agora.

Falaremos em maior detalhe sobre esses dois tipos de memória mais adiante. Gostaríamos aqui de mencionar um segundo fato importante sobre memórias, a saber, que a memória existente em um microcomputador precisa ser endereçável pelo microprocessador, ou não será de nenhuma utilidade. Não é de grande valia ter 512 K de memória RAM em seu microcomputador, se o máximo que o microprocessador consegue endereçar é 65.536 posições (64 K). É verdade que há maneiras de se dividir 512 K de memórias em blocos de 64 K (oito blocos), e determinar ao microprocessador que enderece, um de cada vez, os vários blocos. Dessa forma, você pode ter dados em um bloco e depois mudar para outro bloco, onde há dados diferentes, depois voltar para o primeiro bloco, ou ir para um terceiro, e assim por diante. Isso é possível, mas provavelmente será mais eficiente (e eventualmente até mais barato) comprar um microcomputador cujo processador tenha maior capacidade de endereçamento, se você vai precisar de tanta memória assim. Os que usam microcomputadores em contextos não profissionais raramente chegarão a esgotar uma memória de 64 K.

Observe, porém, que quando nos referimos à capacidade de endereçamento de um microprocessador, não estamos fazendo distinção entre memória RAM e ROM. Se um microprocessador só consegue endereçar 64 K de memória, dentro desses 64 K estão incluídas tanto a memória RAM como ROM. É por isso que vários microcomputadores, cujo processador consegue endereçar 64 K, têm apenas 48 K de memória RAM: os outros 16 K que o microprocessador vai endereçar são de memórias ROM, onde, possivelmente, estarão incluídos BASIC (ou outra linguagem), talvez o sistema operacional (veja próximo capítulo) e outros programas integrantes do software básico do sistema (como o gerador de caracteres, por exemplo).

Quando esses sistemas operam com linguagens ou sistemas operacionais não residentes (carregados a partir de uma unidade de discos externa), então basicamente os 64 K de memória ficarão disponíveis para o usuário, como memória RAM, antes, naturalmente de se carregar a linguagem, ou o sistema operacional isso se, naturalmente, for inserida no equipamento uma placa de expansão de memória RAM de 16 K, para substituir a memória ROM.

Também pode dar-se o caso, como já acontece com alguns equipamentos disponíveis hoje, de o microcomputador Ter memória RAM "escondida", por assim dizer, "debaixo" da memória ROM, de modo que, quando se desativa, através de um comando, a memória ROM, a memória RAM existente "por baixo" dela fica imediatamente disponível, sem necessidade de placa de expansão, nas mesmas posições de memória em que a memória ROM era endereçada.

B - Memória RAM

Mas voltaremos a falar nas memórias RAM e ROM. Para nossa finalidade aqui, a principal característica da memória RAM é que ela é volátil. Isto quer dizer que, assim que você desliga o computador, ou na eventualidade de faltar a energia elétrica, mesmo que por alguns segundos, todo o conteúdo da memória RAM "voa" (donde o termo "volátil"), evapora, desaparece. Todo um trabalho de, às vezes, horas, pode ser perdido, se a energia elétrica falha por instantes ("pisca"). Portanto, cuidado com o que você está guardando na memória RAM. Se é importante, grave tudo em diskette ou fita antes de desligar o microcomputador, porque, uma vez desligado, adeus.

Mas o que se guarda na memória RAM? Em primeiro lugar, o programa que você digita ou que você carrega de um disco ou de uma fita. Esse programa, uma vez digitado ou carregado, fica armazenado em RAM. Os microcomputadores geralmente têm posições de memória pré-fixadas onde, por exemplo, um programa em linguagem BASIC fica armazenado: a posição inicial é, em condições normais, sempre a mesma (por exemplo, a posição de endereço 2.048); a posição final depende, naturalmente, do tamanho do programa.

É possível, porém, através de alguns comandos, alterar a posição na memória onde um programa vai ser armazenado, de modo que ele fique armazenado em endereços diferentes dos normais – isto às vezes é não só recomendável como necessário, especialmente no caso de programas em linguagem de máquina. Mas, via de regra, os programas são sempre armazenados a partir de um endereço de memória fixo, principalmente quando em linguagem de alto nível. (No próximo capítulo estaremos discutindo linguagens).

Além dos programas, são armazenados em RAM os dados que o seu programa vai processar. Há posições de memória onde são guardadas variáveis, onde são guardadas constantes, etc. Tudo bem organizado, segundo os princípios rígidos do sistema operacional (veja também o próximo capítulo). Os resultados do processamento também serão guardados em RAM. Dessa forma, programas, dados, etc., tudo estará perdido na eventualidade de faltar energia elétrica. ( É por isso que se recomenda, quando você está desenvolvendo um programa, ou digitando um programa longo encontrado em algum livro ou revista, que o programa seja gravado, ou "salvado", em diskette ou fita, a intervalos periódicos. Assim, se seu filho ou irmãozinho sem querer tropeçar no fio, ao correr atrás do gato, estará evitado um drama familiar de grandes proporções – você sé perder o que digitou desde a última gravação...). Quanto aos dados, não há o que fazer: eles terão de ser reprocessados. É a vida. (Na verdade, está se tentando dar um jeito nisso: alguns microcomputadores pessoais mais recentes já vêm com baterias que entram imediatamente em ação caso falte a energia elétrica, e que permitem, também, que você use o equipamento em aviões, automóveis, etc. Mas por enquanto isso ainda é, via de regra, mordomia, para a maior parte dos usuários pessoais).

Por fim, em RAM são ainda armazenadas informações importantes sobre o estado do sistema, a cada momento.

C - Memória ROM

A principal característica da memória ROM, para os fins de nossa discussão, é que ela é não-volátil: o seu conteúdo não se evapora na falta de energia elétrica. Desliga-se o microcomputador hoje, e, quando ele for religado, amanhã ou daqui a duas semanas, o conteúdo da memória ROM estará lá, inalterado.

Mas tudo tem seu preço: ROM não perde seu conteúdo na falta de energia elétrica, mas, em compensação, não é fácil introduzir, ou gravar, algum conteúdo na memória ROM. Na verdade, até bem pouco tempo não só era difícil gravar como, uma vez gravado, esse conteúdo não poderia nunca ser apagado: o jeito era substituir a pastilha, se houvesse a necessidade de alterar o conteúdo da memória ROM. Foi por isso que esse tipo de memória ficou sendo conhecido como Memória Apenas para Leitura – ROM, "Read Only Memory".

Com o desenvolvimento da tecnologia, tornou-se possível programar a memória ROM com maior facilidade: ela passou inclusive a se chamar Memória Programável Apenas para Leitura, ou PROM, "Programmable Read Only Memory". Caminhou ainda mais a tecnologia, e tornou-se finalmente possível, com mais facilidade, apagar o conteúdo de uma memória ROM e reprogramá-la. Esse tipo de ROM ficou então sendo conhecido como Memória, Apenas para Leitura, Programável e Apagável – ou EPROM, "Erasable Programmable Read Only Memory".

Mas programar e apagar ROMs ainda não é uma atividade para qualquer um. Se você não tem muita familiaridade com o assunto, deixe essa atividade para os entendidos, porque, entre outras coisas, ela exige equipamentos especializados que não são muito comuns ou populares, chamados de "Programadores e Apagadores de EPROM". Considere, em princípio, que memória ROM, seja ela ROM mesmo, PROM ou EPROM, é, para você, usuário, tudo a mesma coisa: memória apenas para leitura, na qual você não pode armazenar suas informações – apenas ler o que já está gravado lá.

Há outros tipos de memória ROM (EAROM, por exemplo), mas você não precisa se preocupar com eles. Basta saber as diferenças básicas entre RAM e ROM: a primeira e volátil, a segunda não; a primeira pode armazenar seus programas e dados, a segunda só armazena programas e outros tipos de informação necessários à operação do sistema, e que já vêm gravados em ROM quando o microcomputador sai da fábrica.

Mas o que é realmente que fica armazenado em ROM? Isso depende muito do microcomputador a que se esteja referindo. Alguns microcomputadores vêm com 16, ou 20, ou até 32 K de memória ROM (ou mesmo muito mais: alguns pequenos microcomputadores portáteis estão vindo com mais de 300 K de memória ROM!). Outros vêm com apenas 2 ou 4 K. Por que a diferença? A diferença se deve ao fato de que os vários fabricantes decidem colocar diferentes coisas em ROM.

Microcomputadores que têm apenas 2 K de ROM, provavelmente só têm, em ROM, um programinha chamado "bootstrap", que, assim que o microcomputador é ligado, faz um teste geral no sistema e o coloca à espera de programas mais "substanciosos" que provavelmente serão carregados a partir de uma unidade de discos. Nesse caso, qualquer linguagem que se queira usar, mesmo BASIC, bem como o sistema operacional, terão que ser carregados de um disco.

Microcomputadores que têm de 12 a 16 K de memória ROM provavelmente têm BASIC já residente, isto é, gravado em ROM. Dessa maneira, quando se liga o equipamento não será necessário carregar BASIC de um disco: BASIC já reside dentro do equipamento. Provavelmente haverá um gerador de caracteres em ROM – que é um programa que define a forma dos caracteres que aparecem na tela do microcomputador. O sistema operacional, que gerencia principalmente as comunicações com os periféricos, provavelmente terá que ser carregado de disco.

Microcomputadores que têm por volta de 20 K de memória ROM provavelmente têm em ROM, além de tudo que os que têm menos ROM possuem, um sistema operacional para gerenciar principalmente as comunicações com os periféricos.

Microcomputadores que têm 32 K ou mais de memória ROM provavelmente terão tudo aquilo que os de menor memória têm e mais uma série de programas utilitários e aplicativos. Hoje em dia é comum encontrar microcomputadores, até mesmo portáteis, que possuem, em ROM, processadores de texto, gerenciadores de arquivos ou bancos de dados, programas que permitem a criação de planilhas eletrônicas, e mais uma série de coisas. Veja o capítulo sobre software para uma explicação desses termos.

Basicamente, pois, é isso que é armazenado em ROM. Observe que quanto maior for a quantidade de memória ROM, maior será a quantidade de software (programas) que já vem residindo no microcomputador. Se a quantidade de ROM for muito pequena, quase tudo, desde a linguagem que você irá usar, terá que ser carregado a partir de uma unidade de armazenamento externo, e irá consumir parte da memória RAM que você tem – que não ficará, portanto, totalmente disponível para seus programas e dados. É por isso que algumas pessoas se surpreendem quando, depois de carregar BASIC, sistema operacional, etc., em um microcomputador que prometia ser de 64 K, o sistema informa que estão disponíveis ao usuário apenas cerca de 40 K de memória RAM. Na verdade, um microcomputador com 32 K de memória RAM, e 20 K de memória ROM, com um microprocessador que é capaz de endereçar até 65.536 posições de memória, provavelmente terá mais ou menos o mesmo tanto de memória RAM disponível para uso pelo usuário do que um microcomputador, com o mesmo microprocessador, que tenha 48 K de memória RAM e apenas 2 K de memória ROM – porque esse último caso parte de memória RAM terá que ser usada para armazenar a linguagem, o sistema operacional, etc.

Fabricantes de microcomputadores que são destinados a uso geral, e que provavelmente vão usar diferentes linguagens, geralmente procuram colocar um mínimo de programas em ROM, deixando o restante dos endereços de memória para ser ocupado por RAM. Isso por que um usuário pode querer programar em BASIC, outro em PASCAL, outro em FORTH, ainda outro em Assembly, de modo que não há muita razão para se colocar um BASIC residente. Microcomputadores menores, que são usados quase que exclusivamente como microcomputadores pessoais, geralmente têm bem mais programas em ROM – certamente, nesse caso, BASIC estará em ROM. Isso também se dá com microcomputadores destinados a aplicações específicas, como controle de processos industriais. Nesse caso, toda a programação necessária provavelmente já virá gravada em ROM – a quantidade de memória RAM, por seu lado, possivelmente será um mínimo indispensável.

Vídeo-jogos, que são microcomputadores destinados a aplicações específicas, a saber, jogos, têm um mínimo de ROM e de RAM residente dentro deles. O que acontece é que os cartuchos de jogos são, na verdade, memória ROM, de modo que, assim que um cartucho é inserido no vídeo-jogo, a memória ROM do cartucho, na qual está gravado o jogo, opera como se fosse um ROM dentro do vídeo-jogo.

D - Organização da Memória

Quanto à organização da memória, o que é preciso saber é que ela é disposta em pequenos blocos, de tamanhos iguais, normalmente equivalentes a um byte, que são representados pelos endereços de memória – que normalmente vão de 0 a 65.535, no caso de um microprocessador que enderece até 64 K. Cada posição de memória, com seu respectivo endereço, é, por sua vez, dividida em células de memória: normalmente oito para cada posição de memória – esses os oito bits que compõem o byte de cada endereço. É possível, em uma posição de memória armazenar qualquer número de 0 a 255 – que é o maior número que pode ser representado, no sistema binário, por oito bits ou um byte, como você bem se lembra – manipulando cada uma das células, ou cada um dos bits, que constituem aquela posição.

Da mesma forma que posições de memória podem divididas em bits, elas podem ser agrupadas em blocos maiores. Um bloco de 256 posições de memória é geralmente chamado de uma página de memória. A página 0 da memória é a página que contém as posições 0 a 255. Essa página de memória é uma página muito disputada, e é geralmente reservada para o sistema operacional. ( É por isso que programas do usuário são geralmente armazenados a partir da posição 1.024, ou 2.048, ou 4.096, etc., e não a partir da posição 0). A razão pela qual essa página é muito disputada é que você pode endereçar qualquer uma de suas posições usando um endereço de apenas um byte – pois, repetindo, com oito bits você pode formar, no sistema binário, qualquer número de 0 a 255. Para um endereço superior a 255, já são necessários pelo menos dois bytes para fazer sua representação, e isso significa maior gasto de memória. É por essa razão que a página 0 é muito disputada, e, na disputa, quem ganha, como em qualquer outro lugar, é quase sempre o sistema (no caso, o sistema operacional)...

Outros agrupamentos de posições de memória, em blocos de 1 K, 4 K, 16 K, etc., são possíveis, mas não serão discutidos aqui por não serem relevantes a um texto introdutório.

Não se esqueça, portanto, de que cada posição de memória tem um ENDEREÇO (que geralmente vai de 0 a 65.535) e um CONTEÚDO (que pode variar de 0 a 255). O endereço de uma dada posição de memória é sempre o mesmo. O conteúdo varia, no caso de memória RAM; no caso de memória ROM, permanece sempre o mesmo.

Os dois principais periféricos são o teclado e o vídeo – o primeiro um periférico de entrada, o segundo de saída.

A - O Teclado

O teclado pode não parecer um periférico, porque em muitos microcomputadores está contido no mesmo módulo em que se encontram a UCP e os demais circuitos. Isso não o desqualifica, porém, como um periférico. Mesmo nesses microcomputadores de um módulo só, você pode ligar um teclado diferente à placa de circuitos central, e funcionar normalmente. O teclado é, lógica de eletronicamente, uma entidade diferente da UCP e dos demais circuitos que constituem a placa básica do microcomputador, e deve, portanto, ser considerado como um periférico – na verdade, o periférico básico de entrada de dados. O teclado, naturalmente, não é um periférico de saída de dados.

Quando você aperta uma tecla qualquer no teclado, certos circuitos são acionados que transmitem ao microprocessador (ou a algum chip que funcione como seu auxiliar) um código – geralmente um código ASCII (veja o Capítulo II) – que, se for um código correspondente a algum caractere alfabético, numérico ou especial, é colocado, pelo software básico do sistema (geralmente gravado em ROM), na tela do microcomputador. Se o código é um código de controle, a ação correspondente a esse código (como por exemplo, parar a execução do programa, caso a tecla apertada seja "BREAK", ou "STOP") será executada.

Há teclados de vários tipos, com maior ou menor sofisticação. Alguns contêm mais de cem teclas. Outros contêm menos teclas, mas oferece a possibilidade de que duas teclas sejam apertadas ao mesmo tempo para produzir uma ação diferente daquela que seria produzida caso apenas uma das teclas fosse apertada. Isso se dá geralmente com a tecla "SHIFT" (que pode produzir maiúscula, e não minúscula) e "CTRL" (abreviatura de "CONTROL"), que, combinada com outras teclas, produz uma série de código de controle.

Independentemente de ter 56 ou 120 teclas, um teclado, via de regra, pode gerar, incluindo-se as combinações de teclas, até 255 códigos (nunca se esqueça de que 255 é o maior número que, no sistema binário, pode ser constituído com oito bits). A Tabela ASCII padrão, que você viu no capítulo anterior, tem apenas 128 códigos que um teclado padrão pode transmitir são códigos de caracteres gráficos, cores, etc., além de códigos adicionais de controle. (A Tabela ASCII padrão usa apenas sete bits para representar os códigos dos caracteres e das funções de controle. O oitavo é usado como bit de paridade. As tabelas ASCII usadas em muitos microcomputadores não são padrão, e usam os oito bits para representar códigos. Essas tabelas ganham, assim 128 códigos para utilizar com caracteres gráficos, cores, etc.).

B - A Tela

A tela é o periférico de saída mais comum. Via de regra, todos os caracteres que você digita no teclado são impressos na tela. É possível, porém, dirigir esses caracteres para a impressora, por exemplo. Ou então determinar que eles sejam impressos na tela e na impressora ao mesmo tempo. Mas, em circunstâncias normais, o que você digita, e que é imprimível, é impresso na tela.

A tela, ou vídeo, de seu microcomputador pode ser um monitor (colorido ou monocromático, isto é, de uma cor só), ou um aparelho de TV (novamente, colorido ou em branco e preto). O microcomputador, normalmente, é feito de tal forma que as imagens que ele gera apareçam em um monitor especial, que, freqüentemente, é vendido junto com ele (na verdade, em alguns modelos é impossível comprar o microcomputador sem o monitor, porque eles vêm em um módulo só). Para que essas imagens apareçam na tela de uma televisão comum, é necessário que o computador seja equipado com um modulador de freqüência de rádio (geralmente chamado de modulador de "RF", em decorrência do inglês "Radio Frequency"). Com esse modulador, as imagens geradas aparecem em uma televisão comum, colorida ou em branco e preto.

Alguns microcomputadores não geram imagens a cores. Nesse caso, mesmo que seu monitor ou televisor seja colorido, a imagem aparecerá em branco e preto (como um filme antigo que é transmitido em branco e preto mesmo num televisor a cores), ou na cor que seu monitor exibir: alguns exibem em verde, outros em uma cor amarela, geralmente chamada de âmbar.

Caso seu microcomputador gere imagens coloridas, é preciso verificar se ele é nacional ou estrangeiro, e isso porque microcomputadores estrangeiros são construídos para gerar imagens em aparelhos de televisão a cores que utilizam um sistema de cores diferente do utilizado no Brasil. Nos Estados Unidos, por exemplo, o sistema usado é o chamado NSTC. No Brasil é o chamado PAL/M. Um microcomputador construído para gerar imagens coloridas no sistema NSTC não vai gerá-las num sistema PAL/M, a menos que ou o microcomputador ou o televisor seja adaptado. Mesmo com alguns microcomputadores nacionais, inspirados por similares estrangeiros, é necessário instalar uma placa de circuitos especial para que a imagem a cores gerada possa ser transmitida na tela de um televisor a cores nacional.

Agora quanto à tela, propriamente dita. Se você estiver usando um televisor, provavelmente o maior número de caracteres que poderão ser legivelmente representados na tela é mil, dispostos em vinte e cinco linhas e quarenta colunas. (ou de quarenta caracteres) cada. Se você estiver usando um monitor, colorido ou monocromático, você poderá representar, normalmente, até dois mil caracteres: as mesmas vinte e cinco linhas, mas agora com oitenta caracteres cada uma delas. Isso depende, porém, não só do televisor ou do vídeo: depende também do microcomputador. Da mesma forma que não basta ter um vídeo colorido para ter imagens coloridas, não basta ter um monitor com capacidade de representação de oitenta colunas para ter oitenta colunas: é necessário que o microcomputador, também, seja capaz de gerar oitenta colunas por linha. Alguns microcomputadores, mesmo com um monitor, não geram mais do que quarenta colunas ou até menos.

Os tamanhos de tela mais comuns são: vinte e cinco linhas por quarenta colunas (25x40); vinte e cinco linhas por oitenta colunas (25x80); e dezesseis linhas por sessenta e quatro colunas (16x64).

Em circunstâncias "normais", o seu microcomputador opera em um sistema chamado de "baixa resolução". Isso quer dizer que, nesse sistema, ele consegue imprimir na tela apenas caracteres cuja "fisionomia" já está definida, dentro dele, em um programa chamado "gerador de caracteres". O microcomputador consegue imprimir um caractere qualquer na tela "acendendo" alguns dos pequenos pontos existentes na tela, pontos estes que podem ser vistos, num televisor, quando ele está ligado. Cada caractere portanto, que o microcomputador consegue imprimir é constituído por um número de pontos na tela, cujo "molde" está definido no gerador de caracteres.

Um ponto na tela normalmente corresponde a um bit de uma posição de memória. Em princípio, em grande parte dos microcomputadores, um caractere é formado usando-se um bloco de sessenta e quatro desses pontos – um bloco, portanto, de 64 bits, ou oito bytes. Isto porque cada caractere é geralmente formado utilizando-se uma matriz de oito por oito pontos – de sessenta e quatro bits, ou oito bytes, portanto. Se o seu microcomputador consegue representar 256 caracteres, ele deverá ter, nesse caso, em algum lugar na memória (geralmente em ROM), um gerador de caracteres, onde estarão guardados os moldes de cada um dos caracteres que ele consegue representar. Como cada molde, nessa hipótese, gasta 64 bits, ou 8 bytes, um gerador de 256 caracteres precisará de 2048 bytes, ou 2 K, de memória, para armazenar os moldes de todos esses caracteres.

Mas muitos microcomputadores conseguem também gerar imagens em "alta resolução". Isto significa que conseguem "acender" ou "apagar" na tela, um a um, os pequenos pontos que você consegue ver quando chega bem perto da tela – os bits individuais – e não apenas os blocos de bits que correspondem aos caracteres predefinidos.

Numa tela de 25 por 40 caracteres, dado o fato de que cada caracteres exige 64 bits para ser representado, há maneiras de se ligar ou desligar, acender ou apagar, 64.000 pontos individuais (ou seja 25*40*64, ou 1.000*64). Essa tela terá, portanto uma resolução de 200 por 320 pontos (que é 25*8 por 40*8), que, naturalmente, é 64.000. Dessa forma, é possível gerar gráficos impressionantes, pois, em muitos sistemas, é possível para cada bit da tela, não só determinar se ele ficará aceso ou apagado, mas que, se aceso, terá essa ou aquela cor (desde que a tela, naturalmente, seja a cores). É assim que se produzem as belíssimas imagens que tanto impressionam os vídeo-jogos. Muitos microcomputadores conseguem, com programação adequada, gerar imagens idênticas. Um microcomputador capaz de gerar, em um monitor, 25 linhas por 80 colunas, quando em baixa resolução, poderá controlar, via de regra, quando operando em alta solução, 200 pontos verticais por 640 horizontais – ou seja, 128.000 pontos – ou até mesmo 400 pontos verticais por 640 horizontais, num total de 256.000 pontos.

Da mesma forma que o teclado é um periférico apenas de entrada de dados, a tela é, fundamentalmente, um periférico apenas para saída de dados. É possível, porém, em alguns sistemas, indicar-se alguma opção tocando na tela, com uma caneta eletrônica, ou, em alguns casos, com o próprio dedo. Há, aqui mesmo no Brasil, em terminais bancários destinados a utilização pelos clientes, telas que possuem sensores especiais que são acionados pelo toque de dedo do usuário. Nesse caso, dados – a opção do usuário – estão sendo introduzidos no sistema através da tela, e ela está funcionando como um periférico também de entrada de dados.

Cremos que é basicamente isso que precisava ser dito sobre o teclado e o vídeo, os dois periféricos mais fundamentais. Mas há outros, quase tão importantes, sem os quais você não pode armazenar nenhum dos programas que fizer: unidades de gravador cassette ou de discos magnéticos flexíveis – os chamados periféricos de armazenamento externo, que às vezes são denominados de "memória auxiliar".

C - Gravador Cassette e Unidade de Discos Magnéticos

Fitas cassette comuns e discos magnéticos flexíveis – os chamados "diskettes" – são, hoje em dia, os meios mais comuns de armazenamento de informações. Neles podem ser armazenados programas e dados, propriamente ditos. Isso significa que os programas que você vai adquirir para seu microcomputador virão ou em fitas cassette ou em diskettes. (A outra modalidade comum é o cartucho, que, como dissemos acima, funciona como um bloco de memória ROM que é acoplado ao equipamento, e que opera, portanto, como memória ROM, e não como fitas ou diskettes).

Da mesma forma, quando você desenvolver um programa, ou copiá-lo de um livro ou de uma revista, terá que gravá-lo, antes de desligar o microcomputador, em uma fita ou um diskette, para que seu trabalho não fique totalmente perdido. É por isso que gravadores cassete e unidades de discos flexíveis – chamadas, em inglês, de "Disk Drives" – então entre os periféricos mais comuns e indispensáveis de um microcomputador. Não é preciso que se tenha os dois, mas um deles é indispensável.

A diferença básica entre um gravador cassette e uma unidade de discos flexíveis está na rapidez e eficiência. Um gravador cassette é bem mais vagaroso do que uma unidade de discos, ao gravar ou carregar um programa ou um conjunto de dados, mesmo que a fita já esteja posicionada corretamente no lugar onde o gravador irá gravar ou ler a informação. Mas a vagarosidade do gravador, relativamente à unidade de disco, se torna ainda exponencialmente maior, quando o programa ou os dados têm que ser procurados na fita. Isso porque o gravador só consegue procurar o programa ou os dados seqüencialmente: começando em um determinado lugar, ele vai lendo o que acha pela frente, até que encontre o que estava procurando. Se a fita estava posicionada no início, e o programa ou os dados estavam gravados no fim, essa operação pode levar longos minutos. A unidade de discos flexíveis, por outro lado, não precisa ler as informações contidas em um diskette de modo seqüencial. O diskette contém um setor onde ficam armazenadas informações sobre tudo o que está gravado nele: ao se comandar a leitura de um determinado programa ou arquivo de dados, a unidade de discos verifica em que local do diskette estão essas informações e vai diretamente lá para lê-las – sem precisar ler nenhum outro programa ou arquivo. Isso faz com que o tempo de acesso aos programas e dados armazenados seja substancialmente menor no caso de uma unidade de discos do que no de um gravador cassette.

Do que ficou dito você já depreendeu que numa fita cassette as informações são gravadas de um modo seqüencial, como são gravadas as músicas (no caso de a fita ser utilizada para esse fim), enquanto que no diskette há todo um complexo trabalho de organização das informações gravadas e armazenadas, que é feito pelo sistema operacional (veja o capítulo seguinte). O sistema operacional que controla a unidade de discos – geralmente chamados de DOS, a partir do inglês "Disk Operating System" – gerencia todo o processo de gravação e leitura de informações no diskette. Quando você quer gravar um programa que está na memória do computador, o sistema operacional lhe pede um nome para o programa, que dali em diante servirá como identificador do programa, verifica se este cabe no espaço disponível no diskette, escolhe, caso haja espaço, um lugar para gravá-lo, coloca o nome do programa no "Diretório" ou "Catálogo" do diskette, juntamente com as informações sobre o lugar em que o programa está gravado no diskette: onde se inicia e onde termina.

Para que possa fazer tudo isso, o sistema operacional, antes de gravar qualquer coisa no diskette, precisa "formatá-lo". Formatar um diskette significa organizar o espaço disponível. Essa organização se dá criando-se, magneticamente, na superfície do diskette, um número de "trilhas" concêntricas, que, por sua vez, estão divididas em "setores". Toda a superfície utilizável do diskette fica, portanto, dividida em trilhas e setores. É assim que a informação, no Diretório ou Catálogo do diskette, sobre onde se inicia e onde termina um programa, é guardada: trilha número x, setor número y.

As informações são transferidas do microcomputador tanto para a fita como para o diskette, e vice-versa, usando-se a tabela ASCII. Assim, o que é transmitido é uma série de códigos numéricos, ou dígitos, donde a expressão "transferência digital de dados". Na fita e no diskette, o que fica armazenado é apenas uma série de códigos. E mais do que isso: o que fica armazenado é uma série de 0s e 1s, porque, embora os códigos da tabela ASCII possam ser representados por um byte, ou oito bits, que corresponde aos números decimais 0 s 255, a transferência de informações entre o microcomputador e o gravador cassette ou a unidade de discos se dá, via de regra, serialmente, isto é, bit por bit. O que é transmitido, portanto, é sempre ou um 0 ou um 1. Cada bloco de oito bits é, depois, agrupado, para formar um byte, que corresponde a um número decimal de 0 a 255, que será o código correspondente a um caractere ou uma função de controle da tabela ASCII.

Do que foi dito depreende-se, claramente, que gravadores cassette e unidades de discos flexíveis são periféricos tanto de entrada como de saída, pois podem ser usados tanto para gravar (armazenar) como para ler (recapturar) informações.

Resta apenas mencionar que há diskettes cujo diâmetro é de 8 polegadas há outros às vezes chamados de "mini-diskettes", de diâmetro de 5 ¼ polegadas, e, mais recentemente, apareceram os "micro-diskettes", de diâmetro de 3 ou 3 ½ polegadas.

Você pode, ainda, querendo e podendo, acoplar unidades de discos rígidos, e não flexíveis, ao microcomputador, ou, então, unidades de discos chamados "Winchester". Embora estas últimas sejam mais baratas do que as de discos rígidos, propriamente ditos, ambas ainda são, via de regra, inacessíveis, em termos de preço, ao usuário comum, pessoal. Provavelmente, portanto, apenas quem usa um microcomputador em alguma empresa ou instituição terá acesso a esse tipo de unidade de discos. Exceto, porém, pela maior capacidade de armazenamento e pela maior rapidez de acesso, essas unidades de discos funcionam segundo os mesmos princípios que as unidades de discos flexíveis.

D - A Impressora

Dos periféricos mais comuns ainda falta mencionar a impressora. Uma impressora é necessária se você quiser ter uma cópia em papel de qualquer coisa que esteja na memória do microcomputador. Se você for fazer processamento de texto (veja o próximo capítulo), então é imprescindível.

A comunicação entre o microcomputador e a impressora se dá fundamentalmente da mesma maneira que a comunicação entre o microcomputador e o gravador cassette ou a unidade de discos flexíveis: usando a Tabela ASCII. A impressora contém circuitos que permitem que ela decodifique as informações que recebe do microcomputador, imprimindo os caracteres correspondentes e obedecendo os comandos de controle (como, por exemplo, passe para a linha seguinte, pule uma linha, vá para a página seguinte, etc.).

Há impressoras que recebem essas informações em forma serial, bit por bit. Outras recebem as informações em forma paralela, byte por byte. Conseqüentemente, é muito importante, ao escolher uma impressora, verificar se ela é perfeitamente compatível com o seu microcomputador, pois há microcomputadores que só transmitem dados em forma serial, ou, então, só em forma paralela, para uma impressora. Se você ligar uma impressora paralela a um microcomputador que só transmite dados em forma serial, não vai haver comunicação.

Em geral, porém, para os microcomputadores mais comuns e populares, sempre há, no mercado, uma série de adaptadores, ou "interfaces", que permitem que eles se comuniquem com quase qualquer tipo de impressora padrão, serial ou paralela. Igualmente, para as impressoras mais comuns, sejam elas seriais ou paralelas, existem interfaces, que permitem que elas sejam usadas pela maioria dos microcomputadores mais comuns.

A interface serial mais comum é a padrão RS-232C. A interface paralela mais comum é a padrão Centronics.

Mas mantenha em mente o fato de que o diálogo microcomputadores/impressora geralmente não é muito fácil. Problemas com impressoras que não entendem determinados comandos ou não imprimem determinados caracteres gerados por um dado microcomputador são extremamente comuns. Se você está pensando em comprar uma impressora, exija que ela seja testada em um microcomputador igual ao seu, para ter certeza de que são inteiramente compatíveis.

A impressora, naturalmente, é um periférico apenas de saída de dados. Você não pode introduzir dados no microcomputador através dela.

E - O Modem

O modem é o periférico que permite que um microcomputador se comunique com outro microcomputador, ou com um computador de médio ou grande porte, ou ainda com um periférico distante, através de uma linha telefônica. O termo "modem" vem de "MOdulador/DEModulador", e isso porque, usando uma linha telefônica, os sinais digitais que o computador emite – os 0s e 1s – têm que ser transformados em sinais audíveis para serem transmitidos, os quais, ao serem recebidos pelo modem acoplado ao outro computador, têm que ser novamente transformados em sinais digitais.

Também no caso do modem as informações são transmitidas na forma de códigos ASCII. Há vários tipos de modem. Alguns, os mais baratos e mais simples, transmitem informações à velocidade de apenas 300 "bauds", ou bits por segundo. Outros a velocidade de 900, 1.200, 2.400, 4.800 e 9.600 bauds, ou a velocidade ainda maiores. Uns transmitem as informações de maneira "síncrona", outros de maneira "assíncrona".

Uma transmissão SÍNCRONA ocorre segundo um padrão fixo de tempo: cada bit transmitido como parte de uma mensagem é esperado, pelo equipamento que recebe a mensagem, a intervalos de tempo limitados e fixos. No caso de transmissão ASSÍNCRONA, os dados são transmitidos, a intervalos de tempo arbitrários, um caractere de cada vez, embora a transmissão seja serial, e não paralela.

Além disso, os diferentes tipos de modem transmitem nos chamados modos "Full Duplex", ou "Half Duplex", ou "Simplex". Vejamos o que significa cada um desses modos.

No modo de transmissão em FULL DUPLEX, é possível aos dois modems interligados tanto transmitir como receber dados e isso pode se realizar simultaneamente. Em HALF DUPLEX, também é possível aos dois modems tanto transmitir como receber dados, mas somente um deles pode estar transmitindo a cada momento. Para que, digamos, o modem B possa transmitir, é necessário que a transmissão do modem A tenha terminado ou seja interrompida. No modo SIMPLEX, a transmissão pode se dar somente em uma direção. Por isso, o modo simplex é usado mais para operações como, por exemplo, o envio de dados de um computador para uma impressora localizada em lugar distante.

Quando são fornecidas as especificações de um modem, normalmente se informa o seguinte: a (s) velocidade (s) em que ele transmite dados; se a transmissão é síncrona ou assíncrona (ou em ambas as formas); e se ele opera em full duplex, ou half duplex, ou apenas em simplex. Não resta dúvida de que um modem que transmite em velocidade maior, em modo full duplex, é mais conveniente e eficiente para a interação entre dois computadores. A transmissão síncrona é normalmente utilizada para transmissão de dados em alta velocidade, por permitir uma maior velocidade através da atuação de mecanismo de deteção de erros bastante eficientes. Modems que usam essa maneira de transmitir dados precisam, porém, ter circuitos muito mais sofisticados, e, por isso, são bastante mais caros do que os que usam transmissão assíncrona.

F - Outros Periféricos

Há uma série de outros periféricos menos usados, que mencionamos aqui apenas de passagem.

"Canetas eletrônicas" e "lousas eletrônicas" são outros periféricos relativamente bem difundidos. A caneta eletrônica, já mencionada, permite que você, tocando a tela com ela, transmita informações ao microcomputador, ou mesmo desenhe na tela. O que estamos chamando de "lousa eletrônica" é um tablete, com circuitos eletrônicos, no qual você pode desenhar, e que transmite para a tela os desenhos que você faz, inclusive gráficos.

Uma impressora normal não é capaz de imprimir os gráficos e os desenhos feitos com a ajuda de canetas e lousas eletrônicas, e nem mesmo, via de regra, os feitos de maneira mais convencional, usando-se programação regular e o teclado. Para que esses gráficos e desenhos possam ser impressos, você precisa usar uma impressora com capacidade gráfica.

Especialmente no caso de gráficos mais sofisticados, a melhor solução para imprimi-los, é ainda um "plotter", que é um periférico que utiliza uma finíssima caneta de desenho, que é capaz de, sob o controle do computador, traçar linhas retas ou curvas, às vezes em diferentes cores. A caneta pode ser abaixada e levantada, por ordem do computador, de modo a ter condições de mover-se deixando um risco ou não. Desse modo, os mais complexos gráficos podem ser transpostos da tela para o papel.

Extremamente bem conhecidos dos mais chegados aos jogos eletrônicos são o "joystick" e a "paddle". O joystick permite que se movimente o cursor na tela, em várias direções. Possui um bastão que pode ser movimentado em quatro, ou oito direções (norte, sul, leste, oeste, nordeste, suleste, sodoeste, noroeste, considerando-se a parte de cima da tela como norte), e um botão que pode ser acionado para produzir basicamente qualquer efeito que se desejar (como iniciar ou interromper um programa, produzir um efeito sonoro, etc. A paddle também permite mover o cursor na tela, em diferentes direções, e não apenas nas pré-fixadas para o joystick.

G - Interfaces

Há uma série infindável de periféricos hoje em dia, mas os mais comuns foram pelo menos mencionados. Todos os periféricos têm que ser ligados ao microcomputador através de alguma conexão, de algum acoplador. É essa conexão que normalmente é chamada de INTERFACE.

Não deixe os vários tipos e modelos de interface, mencionados nos anúncios de equipamento, assustar você. Normalmente o que os anúncios querem dizer é que o equipamento que está sendo anunciado já vem equipado com uma série de interfaces, e que, portanto, pode ser ligado a vários tipos de impressora, ou de vídeo, ou de joystick, sem necessidade de maiores preocupações. Um microcomputador com várias interfaces realmente facilita as coisas.

Um modulador de RF, mencionado acima, é uma interface: permite que você use seu microcomputador com uma televisão comum. Se o seu microcomputador não tem essa interface, embutida dentro dele, você precisará adquiri-la, a custo adicional, caso queira utilizar um televisor comum como vídeo. Assim sendo, quanto mais interfaces já vêm incluídas dentro de um microcomputador, tanto mais fácil, e mais barato, será utilizá-lo com diferentes tipos de periféricos. Leve isso em consideração.

Na seção em que discutimos impressoras, mencionamos os dois padrões de interface mais comuns, para transmissão de dados de forma serial e de forma paralela: respectivamente, o padrão RS-232C e o padrão Centronics. Há vários outros, mas não é necessário discuti-los aqui.

Além da interface, que é hardware é necessário que você tenha programas utilitários que permitam que o computador e a interface "se entendam". Normalmente, esses programas são chamados de "protocolos", ou "protocolos de aperto de mão", porque são eles que permitem que o computador e a interface "se apresentam" e estabeleçam comunicação.

A criação de redes de longa distância, através das quais se estabelece comunicação entre um computador central e seus terminais distantes ou remotos, é algo que já acontece há bastante tempo. A ligação se dava (e ainda se dá, nesses casos) através de linhas telefônicas, comuns ou dedicadas exclusivamente a interligar o computador com seus terminais. A finalidade do estabelecimento desse tipo de rede era, e ainda é, naturalmente, permitir que a utilização dos recursos computacionais fornecidos pelo equipamento de grande porte seja aumentada e otimizada, servindo-se, para tanto, do serviço de telefonia já existente.

A finalidade das redes locais também é permitir a racionalização e otimização dos recursos existentes, permitindo que o uso desses recursos a serem compartilhado. Só que, nesse caso, os recursos a serem compartilhados estão todos dentro de uma área geógrafica relativamente bem delimitada – freqüentemente dentro de uma só empresa ou instituição.

No caso de redes locais de microcomputadores, vários microcomputadores podem estar interligados entre si, ou com um computador maior, e compartilhar recursos como unidades de discos ou de fitas, impressoras, etc.

Redes locais de microcomputadores são algo bem mais recente do que as redes de longa distância a que fizemos menção. Mas também, como vimos, no capítulo primeiro, microcomputadores também são coisas muito recentes.

Como redes locais são projetadas e criadas para atender necessidade específicas de uma organização, que pode até ser um pequeno grupo de usuários, interessados em interligar seus equipamentos, elas precisam ser flexíveis, permitindo reconfigurações fáceis e ágeis, ditadas pelo surgimento de novos equipamentos na rede ou pelo aparecimento de novas idéias ou necessidades.

A menor e mais simples rede local de microcomputadores possível é, naturalmente, constituída por dois microcomputadores (ou um microcomputador e um computador de maior porte) interligados. Nesse caso, teríamos o que se convencionou chamar de uma rede "ponto a ponto".

Um outro tipo de rede simples (mas não muito eficiente) é o chamado "multiponto". Aqui vários equipamentos – chamados de "nós" da rede – estão interligados em série, seqüencialmente, cada nó estando conectado no máximo com dois outros nós. A razão pela qual esse tipo de rede não é muito eficiente está no fato de que, se um nó falha, todos os nós subseqüentes ficam impedidos de receber ou transmitir mensagens para os nós localizados do outro lado da falha.

Em virtude disso foi sugerido um outro tipo de rede: o "anel". Nesse caso, havendo uma falha, sempre pode haver comunicação entre todos os nós restantes, sem que seja preciso passar por aquele que apresentou problemas. Sempre há duas, e no máximo duas, rotas possíveis para encaminhar as mensagens – e esse fato também é, de certa maneira, atraente, porque simplifica as coisas.

A rede tipo "estrela" liga vários sistemas a um sistema central. Nesse caso, o funcionamento de toda a rede depende, naturalmente, do bom funcionamento do equipamento central, pois todo o tráfego passa por ele. Pode haver várias redes tipo estrela interligadas, formando uma rede tipo "multi-estrela".

Os tipos mais complexos de rede permitem que qualquer nó se comunique diretamente com qualquer outro nó. Como se pode imaginar, nesse caso, a rede será bastante complexa, porque todos os seus componentes estarão interligados, sempre havendo, portanto, uma série de rotas para se chegar de um ponto a outro. Esse fato acarreta uma sensível complicação no software que terá que administrar a rede: ele terá que decidir qual a rota mais eficiente. No caso, por exemplo, de uma rede tipo "anel", a decisão é relativamente simples, porque sempre haverá, no máximo, duas opções: ou por um lado, ou pelo outro. No presente caso, porém, se houver um número razoável de equipamentos interligados na rede, haverá uma quantidade considerável de possíveis rotas, e o trabalho de decidir qual a melhor fica bem mais fácil.

Redes locais estão ficando cada vez mais comuns. Com o desenvolvimento da tecnologia de redes locais, está se tornando viável estabelecer redes locais de microcomputadores apenas para permitir que compartilhem, digamos, uma impressora.

Outra aplicação que se torna mais e mais difundida é a utilização de microcomputadores como terminais inteligentes de computadores de maior porte. Em casos assim, os microcomputadores podem fazer a maior parte do processamento localmente, e usar o equipamento de maior porte ligado à rede apenas para serviços maiores ou para fins de armazenamento.

Caso haja, na rede, mais de um computador de maior porte, o fato de estarem interligados permitirá que o usuário decida com qual desses equipamentos deseja comunicar-se – ou, caso lhe seja indiferente com qual computador ele vá se comunicar, o sistema poderá decidir qual o equipamento com maior disponibilidade, etc., tornando a utilização dos recursos compartilhados mais eficiente.