Sumário

Esta é a aula de abertura da disciplina. Aqui você entende a parte física do computador: o que é hardware, a arquitetura clássica, processador, memórias, armazenamento, periféricos e unidades de medida. Sem essa base, qualquer questão de informática vira chute.

1. Conceitos-chave: hardware, software, firmware

   A trinca clássica e o quarto elemento (peopleware)
   p. 04
2. Arquitetura de Von Neumann e Harvard

   Programa armazenado, ciclo busca-decodifica-executa
   p. 07
3. Processador (CPU): UC, ULA, registradores

   Clock, núcleos, threads, cache, pipeline, hyperthreading
   p. 11
4. Memórias: RAM, ROM, cache, virtual

   Hierarquia, tipos, volatilidade, DDR3/4/5
   p. 15
5. Placa-mãe, chipset, BIOS/UEFI

   Soquete, slots, barramentos, POST, CMOS, boot
   p. 19
6. Armazenamento secundário

   HDD, SSD, NVMe, óptico, flash, RAID
   p. 23
7. Periféricos e conectores

   Entrada, saída, mistos. USB, HDMI, DisplayPort
   p. 27
8. Unidades de medida e sistemas numéricos

   Bit, byte, KB-PB, binário, octal, hexadecimal, ASCII, Unicode
   p. 30
9. Mapa mental, revisão e questões comentadas

   10 questões fechando a aula
   p. 33

Meta desta aula

Distinguir hardware, software e firmware; operar a arquitetura de Von Neumann; identificar componentes da CPU e da hierarquia de memória; conhecer os tipos de armazenamento e periféricos; converter entre unidades e sistemas numéricos.

O que você vai aprender

Dica do Fuffu

Esta aula tem dois blocos: o conceitual (arquitetura, CPU, memórias) e o prático (componentes, conectores, unidades). A banca adora misturar os dois. Decore os marcos (Von Neumann 1945, Lei de Moore 1965, UEFI a partir de 2007) e os números das unidades, e você já fica acima da média.

Prof. Affonsinho explica, Módulo 01

1 Hardware, software e firmware

A trinca clássica

Quando você abre um notebook, três categorias convivem: hardware, software e firmware. A banca de concurso adora pegar você na confusão entre as três, então decore com calma.

• Hardware: a parte física, tangível do computador. Tudo o que você consegue tocar: processador, placa-mãe, memórias, fonte, gabinete, monitor, teclado, mouse, cabos. Vem do inglês "hard" (duro) + "ware" (artefato).
• Software: a parte lógica, intangível. Conjunto de instruções e dados que dizem ao hardware o que fazer. Inclui sistemas operacionais (Windows, Linux, macOS), aplicativos (Word, Chrome, Photoshop), drivers, scripts, bancos de dados.
• Firmware: o software gravado em hardware. Fica numa memória especial (ROM, EEPROM ou Flash), normalmente embutida no próprio dispositivo. Funciona como uma camada intermediária. Exemplos: BIOS/UEFI da placa-mãe, firmware do roteador, firmware do SSD, firmware da impressora, firmware do smartphone (chamado às vezes de "modem firmware").

Peopleware: o quarto elemento

A doutrina contemporânea acrescenta um quarto componente: o peopleware, ou seja, o fator humano. São os usuários, administradores, programadores, técnicos. Em segurança da informação (que você verá nas aulas 09 a 11), o peopleware é o elo mais frágil. A engenharia social ataca exatamente esse elo, não a máquina. Bancas como Cebraspe, FCC e FGV têm cobrado o conceito com frequência.

Como distinguir software de firmware

A pegadinha mais comum é confundir os dois. A regra é simples: se o software pode ser desinstalado pelo usuário comum, é software. Se ele está embutido num chip e só é trocado por um processo específico (chamado de flash ou atualização de firmware), é firmware. O Windows é software. A BIOS da sua placa-mãe é firmware.

Tipos de software

Para fechar o módulo, vale registrar a classificação de software que aparece em provas:

• Software de sistema: gerencia o hardware. Inclui o sistema operacional (Windows, Linux, macOS, Android, iOS), drivers e utilitários básicos.
• Software aplicativo: resolve problemas do usuário final. Word, Excel, navegadores, players de mídia, editores gráficos.
• Software de programação: ferramentas para criar outros softwares. IDEs, compiladores, interpretadores, depuradores. Visual Studio, IntelliJ, GCC, Python.
• Software embarcado: roda em dispositivos específicos com função fechada. Ar-condicionado, microondas, smart TV, carro moderno.

Quanto à licença, o software pode ser proprietário (Windows, Office), livre/aberto (Linux, LibreOffice, com licenças GPL, MIT, BSD), gratuito (freeware, sem custo mas com código fechado), shareware (gratuito por tempo limitado) ou SaaS (Software as a Service, cobrado por assinatura, na nuvem).

Bate-papo com o Seu Teoffilo

Note uma sutileza importante. Software livre não é a mesma coisa que software gratuito. Software livre garante quatro liberdades (uso, estudo, modificação, redistribuição), conforme Richard Stallman e a Free Software Foundation desde 1985. Já o gratuito apenas não cobra. Existem softwares livres pagos (Red Hat) e softwares gratuitos fechados (a maioria dos freewares). Banca cobra essa distinção em prova de nível médio e superior.

Prof. Affonsinho explica, Módulo 02

2 Arquitetura de computadores

O documento de 1945

A história do computador moderno começa em 30 de junho de 1945, quando John von Neumann publica o "First Draft of a Report on the EDVAC". O EDVAC era o computador que viria depois do ENIAC, na Universidade da Pensilvânia. Von Neumann, matemático húngaro-americano (1903-1957), descreveu nesse documento a arquitetura que organiza praticamente todos os computadores que você usa hoje: notebook, smartphone, console de videogame, servidor.

Os quatro componentes da arquitetura de Von Neumann

1. Unidade Central de Processamento (UCP): também chamada de CPU (Central Processing Unit) ou processador. Executa as instruções do programa.
2. Memória principal: armazena instruções e dados. Aqui está a inovação: na arquitetura anterior, a memória só guardava dados; o programa era cabeado fisicamente. Von Neumann propôs guardar o programa na mesma memória dos dados - é o conceito de programa armazenado.
3. Dispositivos de Entrada e Saída (E/S, I/O): comunicam o computador com o mundo externo. Teclado, mouse, monitor, impressora, rede.
4. Barramento (bus): conjunto de vias que liga os três componentes anteriores. Por ele trafegam endereços, dados e sinais de controle.

Programa armazenado

O conceito de programa armazenado ("stored program") é o coração da arquitetura. Significa que instruções e dados ficam no mesmo espaço de memória, indistintos para a CPU em termos de meio físico. Isso permite que um programa modifique outro programa, que sistemas operacionais existam, que linguagens de programação compilem código em tempo real. Sem isso, computação universal seria impossível.

Ciclo de instrução: busca-decodifica-executa

A CPU funciona em um ciclo eterno, sincronizado pelo clock:

1. Busca (fetch): a UC busca a próxima instrução na memória, no endereço apontado pelo registrador PC (Program Counter, contador de programa). A instrução vai para o registrador IR (Instruction Register).
2. Decodifica (decode): a UC decodifica a instrução: identifica a operação (somar, mover, comparar, desviar) e os operandos.
3. Executa (execute): a operação é realizada pela ULA (se for aritmética/lógica), pela própria UC (se for desvio) ou pela unidade de E/S (se for leitura/escrita externa). O resultado vai para um registrador ou volta para a memória.

Em processadores modernos, esse ciclo está paralelizado em pipeline (várias instruções em estágios diferentes ao mesmo tempo), mas a sequência conceitual é essa.

Arquitetura Harvard

A arquitetura concorrente é a Harvard, derivada do computador Harvard Mark I (1944, Howard Aiken). A diferença central:

• Von Neumann: instruções e dados na mesma memória, com um único barramento. Mais simples e flexível, mas a CPU não pode buscar instrução e dado ao mesmo tempo (o barramento é um gargalo, conhecido como "gargalo de Von Neumann").
• Harvard: instruções e dados em memórias separadas, cada uma com seu barramento. A CPU busca instrução e dado em paralelo, ganhando performance. Em contrapartida, é menos flexível e mais cara.

Os processadores modernos (Intel, AMD, ARM) usam um híbrido: arquitetura Von Neumann no nível da memória principal, mas cache separada para instruções (cache L1i) e dados (cache L1d), que é uma característica Harvard. Tanenbaum chama isso de arquitetura Harvard modificada.

Antes de Von Neumann: ENIAC e Turing

O ENIAC (1945, Eckert e Mauchly) foi o primeiro computador eletrônico de propósito geral, mas usava programação por cabeamento físico: para mudar de programa, técnicos reconfiguravam fios e chaves durante dias. Alan Turing (1912-1954), matemático britânico, já havia descrito em 1936 a máquina universal de Turing, modelo teórico que prova ser possível um único dispositivo executar qualquer algoritmo computável. A arquitetura de Von Neumann é a primeira realização prática dessa ideia.

Pegadinha da Dotôra Soffya

Cuidado com duas confusões frequentes em prova. Primeira: muita gente acha que a arquitetura de Von Neumann tem cinco componentes, separando UC e ULA. Não. Os quatro componentes clássicos são UCP, memória, E/S e barramento. UC e ULA são partes internas da UCP. Segunda: o ENIAC não usava arquitetura de Von Neumann (ele veio antes do conceito); o EDVAC é que foi o primeiro projeto a usá-la. Banca troca o nome dos dois para confundir.

Prof. Affonsinho explica, Módulo 03

3 Processador (CPU)

A unidade central

O processador ou CPU (Central Processing Unit), também chamado em livros mais antigos de UCP (Unidade Central de Processamento), é o componente que executa as instruções. É o "cérebro" do computador, expressão batida mas ainda usada em provas. Por dentro, a CPU tem três partes principais.

Unidade de Controle (UC)

A UC é o "maestro" da CPU. Ela coordena todos os componentes: busca a instrução na memória, decodifica, decide o que cada parte deve fazer, sincroniza com o clock. Sem a UC, a ULA e os registradores ficariam parados. A UC implementa o ciclo busca-decodifica-executa que vimos no módulo anterior.

Unidade Lógica e Aritmética (ULA)

A ULA (Arithmetic Logic Unit, em inglês ALU) é onde acontecem as operações de fato:

• Aritméticas: soma, subtração, multiplicação, divisão. Em processadores modernos, há uma FPU (Floating-Point Unit) dedicada a operações com ponto flutuante (números decimais grandes ou pequenos).
• Lógicas: AND, OR, NOT, XOR, comparações (igual, maior, menor).
• Deslocamento de bits: shift left, shift right, rotação.

Registradores

Os registradores são pequenas células de memória dentro da CPU, ultrarrápidas (acesso em fração de nanosegundo). Guardam dados que a CPU está manipulando neste exato instante. Os principais:

• PC (Program Counter): aponta o endereço da próxima instrução.
• IR (Instruction Register): guarda a instrução atual em execução.
• MAR (Memory Address Register): endereço de memória sendo acessado.
• MDR (Memory Data Register): dado lido ou escrito na memória.
• Acumulador (ACC): registrador de uso geral para resultados aritméticos.
• Registradores de uso geral: dezenas, identificados por nomes como EAX, RBX, RCX nos processadores Intel/AMD modernos, ou r0, r1, r2 nos ARM.
• Flag Register (PSW, Program Status Word): bits de estado (zero, sinal, carry, overflow).

Clock

O clock é o pulso que sincroniza tudo dentro da CPU. Mede-se em hertz (Hz): número de ciclos por segundo. 1 GHz = 1 bilhão de ciclos por segundo. Um processador moderno opera entre 2 e 5 GHz, com modos turbo que extrapolam por curtos períodos.

Atenção, porque banca pega aqui: maior clock não significa, sozinho, maior performance. Um processador com clock menor mas com mais núcleos, cache maior e arquitetura melhor pode entregar mais. Por isso saiu de moda comparar processadores só por GHz: hoje a métrica relevante é "instruções por segundo" (IPS) e benchmarks específicos.

Núcleos e threads

Um núcleo (core) é uma CPU completa dentro do mesmo encapsulamento. Um processador quad-core tem 4 CPUs trabalhando em paralelo. Um thread é uma linha de execução. Tecnologias como o Hyper-Threading da Intel e o SMT (Simultaneous Multi-Threading) da AMD permitem que um núcleo execute 2 threads simultaneamente, aproveitando ciclos ociosos. Por isso, um Intel Core i7 com 8 núcleos aparece no Gerenciador de Tarefas como 16 threads (ou 16 "processadores lógicos").

Cache do processador

A cache é uma memória pequena e ultrarrápida embutida na CPU, hierarquizada em níveis:

• L1: a mais rápida e a menor (16 a 64 KB por núcleo). Geralmente dividida em L1i (instruções) e L1d (dados).
• L2: maior (256 KB a 1 MB por núcleo) e um pouco mais lenta.
• L3: a maior (4 a 64 MB), compartilhada entre todos os núcleos.

A cache existe para resolver o desequilíbrio entre velocidade da CPU (gigahertz) e velocidade da RAM (centenas de megahertz efetivos). Se a CPU precisasse buscar tudo na RAM, ficaria parada esperando.

Pipeline

Pipeline é a técnica de paralelizar internamente o ciclo de instrução. Em vez de a CPU buscar uma instrução, decodificar, executar e só então buscar a próxima, ela encadeia: enquanto executa a instrução N, decodifica a N+1 e busca a N+2. Como uma linha de montagem. Aumenta drasticamente o throughput (instruções concluídas por segundo).

Lei de Moore

Em 1965, Gordon Moore (cofundador da Intel) publicou um artigo na revista Electronics observando que o número de transistores num chip dobrava a cada 18 a 24 meses, com custo aproximadamente constante. A previsão se sustentou por mais de 50 anos e ficou conhecida como Lei de Moore. Hoje (2026), ela está chegando ao limite físico (transistores próximos do átomo de silício), e a indústria caminha para multinúcleos, cache massiva e arquiteturas heterogêneas (CPU + GPU + NPU).

Lei de Amdahl

Gene Amdahl, em 1967, formulou que o ganho de paralelizar é limitado pela fração serial do programa. Se 20% do código é estritamente sequencial, mesmo com 1000 núcleos o speedup máximo é 5x. Importante para entender por que adicionar núcleos não escala linearmente.

Principais fabricantes

• Intel (1968, EUA): linhas Core (i3, i5, i7, i9), Xeon (servidores), Pentium e Celeron (entrada).
• AMD (1969, EUA): linhas Ryzen (3, 5, 7, 9), EPYC (servidores), Threadripper (workstation).
• ARM (1990, Reino Unido): arquitetura licenciada para Apple (M1, M2, M3, M4), Qualcomm (Snapdragon), Samsung (Exynos), MediaTek. Domina mobile e cresce em servidores.
• Apple Silicon (2020): chips ARM próprios (M1 a M4) que substituíram Intel nos Macs.

Conjunto de instruções (ISA)

A ISA (Instruction Set Architecture) é o "idioma" que a CPU entende. Duas filosofias:

• CISC (Complex Instruction Set Computer): muitas instruções, algumas complexas. Exemplos: x86 (Intel/AMD).
• RISC (Reduced Instruction Set Computer): poucas instruções, todas simples e rápidas. Exemplos: ARM, RISC-V, MIPS, PowerPC.

Na prática, a fronteira hoje está borrada (processadores x86 modernos traduzem internamente para microoperações tipo RISC), mas a distinção ainda cai em prova.

Dica do Raffinha

Dica de quem já tropeçou em prova. Quando a banca pergunta o que está dentro da CPU, a resposta canônica é UC, ULA e registradores. Cache costuma ser cobrada como parte da CPU também, embora seja "memória dentro do processador". Já o coprocessador matemático (FPU), em provas modernas, aparece dentro da ULA. Decore essa hierarquia: CPU contém UC + ULA (com FPU) + registradores + cache.

Prof. Affonsinho explica, Módulo 04

4 Memórias

Hierarquia de memória

Memória de computador é uma pirâmide. No topo, o que é mais rápido, mais caro e em menor quantidade. Na base, o que é mais lento, mais barato e em maior quantidade. A ordem clássica, do mais rápido para o mais lento:

1. Registradores: dentro da CPU, acesso em ~0,3 ns. Capacidade total: kilobytes.
2. Cache L1, L2, L3: dentro/perto da CPU, acesso de 1 a 10 ns. Capacidade: KB a MB.
3. RAM (memória principal): pentes na placa-mãe, acesso de 50 a 100 ns. Capacidade: GB.
4. Armazenamento secundário: SSD (~50 µs) ou HDD (~10 ms). Capacidade: TB.
5. Armazenamento terciário: fitas magnéticas, mídias ópticas, nuvem. Acesso: segundos a minutos. Capacidade: PB.

RAM (memória principal)

A RAM (Random Access Memory, memória de acesso aleatório) é a memória principal do computador. "Aleatório" aqui não significa "imprevisível": significa que qualquer endereço pode ser acessado em tempo igual, ao contrário da memória sequencial (fita). Características fundamentais:

• Volátil: perde o conteúdo ao desligar o computador.
• Leitura e escrita: programa e SO leem e escrevem livremente.
• Rápida: muito mais que armazenamento secundário, mas mais lenta que cache.

Na placa-mãe, a RAM ocupa slots DIMM (Dual In-line Memory Module) ou SO-DIMM (versão pequena, para notebooks). Subtipos relevantes:

• DRAM (Dynamic RAM): a forma usual; cada bit é um capacitor que precisa ser refrescado periodicamente. Mais barata, mais lenta.
• SRAM (Static RAM): cada bit é um flip-flop; não precisa refresh. Muito mais rápida, muito mais cara. Usada em cache.
• SDRAM (Synchronous DRAM): DRAM sincronizada com o clock do barramento.
• DDR (Double Data Rate): dobra a taxa transferindo dados nas duas bordas do clock. Gerações: DDR3 (2007), DDR4 (2014), DDR5 (2020). Cada geração quase dobra a banda da anterior.

ROM (memória somente leitura)

A ROM (Read-Only Memory) guarda informação permanente, gravada normalmente na fábrica. Características:

• Não volátil: mantém o conteúdo sem energia.
• Apenas leitura (originalmente; hoje há variantes graváveis).
• Usada para firmware e sistemas que não devem mudar (BIOS, controle de eletrodomésticos).

Subtipos, do mais rígido ao mais flexível:

• ROM (mask ROM): gravada na fabricação. Imutável.
• PROM (Programmable ROM): gravada uma vez pelo usuário, depois imutável.
• EPROM (Erasable PROM): apagada com luz ultravioleta e regravada.
• EEPROM (Electrically Erasable PROM): apagada e regravada eletricamente, byte a byte.
• Flash: variante de EEPROM apagada em blocos. É a tecnologia que move pendrives, cartões SD, SSDs, BIOS modernas (UEFI). Não-volátil, regravável milhares de vezes.

Memória cache

Já vimos no Módulo 03, mas vale lembrar que cache é memória SRAM dentro ou ao lado da CPU, organizada em níveis L1, L2, L3 (e em servidores, L4). É volátil (zerada ao desligar) e tem como única função reduzir o tempo de espera da CPU pela RAM. Não é confundível com a "cache de navegador" (que é arquivo no disco) nem com a "cache de disco" (que pode ser RAM dedicada).

Memória virtual

Quando a RAM acaba, o sistema operacional usa parte do disco rígido ou SSD como uma extensão da RAM. Isso é a memória virtual. No Windows chama-se arquivo de paginação (pagefile.sys); no Linux, partição swap ou arquivo swap. A vantagem é evitar que o programa quebre por falta de memória; a desvantagem é que disco é muitíssimo mais lento que RAM, então o sistema fica visivelmente arrastado quando paginar muito (efeito chamado de thrashing).

Volatilidade: o que cai e o que fica

• Volátil (perde com a energia): RAM, cache, registradores.
• Não volátil (mantém sem energia): ROM (todas as variantes), HDD, SSD, pendrive, cartão SD, CD/DVD/Blu-ray, fita magnética.

Alerta do Examinador

Decore esta tabela como se fosse um juramento. A banca cobra "qual memória é volátil?" em quase toda prova. Resposta: RAM, cache e registradores. Tudo o resto, do pendrive ao DVD, é não volátil. Outra pegadinha: a CMOS guarda a configuração da BIOS e é alimentada por uma bateria (CR2032). Por isso, quando a bateria acaba, o relógio do PC zera. CMOS é tecnicamente uma SRAM com bateria, classificada por algumas bancas como volátil "com manutenção", mas na prática a banca trata como caso à parte. Se aparecer "CMOS perde dados sem energia", está formalmente correto.

Prof. Affonsinho explica, Módulo 05

5 Placa-mãe e firmware

Placa-mãe (motherboard)

A placa-mãe é a placa-base do computador. Nela são fixados todos os componentes principais: CPU, RAM, placas de expansão, conectores de armazenamento. Funciona como um sistema circulatório, distribuindo dados, endereços e energia. Os elementos centrais:

• Soquete da CPU: encaixe específico do processador. Intel usa LGA (Land Grid Array, atualmente LGA 1700 e LGA 1851); AMD usa AM4 e AM5.
• Slots DIMM: encaixes da memória RAM (geralmente 2 ou 4 slots em desktop, 2 em notebook).
• Chipset: conjunto de chips que controla a comunicação entre CPU, memória e periféricos. Em arquiteturas antigas, dividia-se em ponte norte (CPU/RAM/PCIe) e ponte sul (E/S, USB, áudio). Em arquiteturas modernas (Intel a partir da geração Sandy Bridge, AMD a partir do Ryzen), parte da ponte norte foi integrada à CPU; sobra apenas o PCH (Platform Controller Hub) para E/S.
• Slots PCIe (PCI Express): para placas de vídeo, SSDs M.2, placas de rede, placas de captura. Versões PCIe 3.0, 4.0, 5.0 (cada uma dobra a banda da anterior).
• Conectores SATA: para HDDs e SSDs SATA (até ~600 MB/s).
• Conector M.2: para SSDs NVMe ou SATA pequenos. Usa o barramento PCIe.
• Painel traseiro: USB, Ethernet, áudio, vídeo (HDMI, DisplayPort), PS/2.

BIOS

A BIOS (Basic Input/Output System) é o firmware tradicional da placa-mãe, criado nos anos 1970 pela IBM. Funções centrais:

• POST (Power-On Self-Test): autoteste no momento de ligar o computador. Verifica CPU, RAM, placa de vídeo. Se algo falha, emite bipes codificados pelo alto-falante interno.
• Inicialização do hardware: configura registradores básicos da CPU, do chipset e do controlador de memória.
• Carregamento do bootloader: localiza o disco de boot, lê o setor zero (MBR) e transfere o controle para o sistema operacional.
• Setup: tela de configuração acessada por F2/Del, onde se ajusta ordem de boot, perfil de memória, virtualização, senha de acesso.

Limitações da BIOS: arquitetura 16 bits, máximo de 2 TB por disco (limitação MBR), inicialização lenta (em torno de 30 segundos), sem suporte gráfico avançado.

UEFI

A UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) é a sucessora moderna da BIOS, padronizada pela Unified EFI Forum a partir de 2007 (origem na EFI da Intel, de 2002). Vantagens:

• Arquitetura 32 ou 64 bits: mais memória endereçável.
• Suporte a discos de até 9,4 zettabytes via tabela GPT (GUID Partition Table), substituindo a velha MBR.
• Boot mais rápido: 5 a 15 segundos em geral.
• Interface gráfica, com mouse e múltiplos idiomas.
• Secure Boot: assina digitalmente o bootloader, impedindo que rootkits assumam o controle antes do SO. Cobrado em Cebraspe e FGV.
• Compatibilidade com BIOS (modo CSM, Compatibility Support Module), em desuso a partir de 2024.

Hoje (2026), praticamente todo computador novo usa UEFI. O Windows 11 exige UEFI com Secure Boot e TPM 2.0.

CMOS

A CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) é uma pequena memória SRAM na placa-mãe, alimentada por uma bateria de lítio (CR2032). Guarda as configurações da BIOS/UEFI: data, hora, ordem de boot, senha. Quando a bateria acaba (em 5 a 10 anos), o relógio reseta e as configurações voltam ao padrão de fábrica. Tirar a bateria é um truque clássico para resetar senha esquecida da BIOS.

Processo de boot

Quando você aperta o botão liga:

1. Energização: a fonte fornece tensão estável.
2. POST: a BIOS/UEFI faz o autoteste.
3. Localização do dispositivo de boot: segue a ordem definida no setup (SSD, HDD, USB, rede).
4. Carregamento do bootloader: lê o GRUB (Linux), o Windows Boot Manager, o systemd-boot etc.
5. Carregamento do kernel: o bootloader carrega o kernel do SO na RAM.
6. Inicialização dos serviços: o SO inicia drivers, serviços e a interface de login.

Barramentos da placa-mãe

O barramento é o conjunto de vias que carrega dados, endereços e controle. Tipos relevantes:

• FSB (Front Side Bus): ligava a CPU ao chipset (em arquiteturas pré-2008). Substituído por QPI (Intel) e HyperTransport (AMD), depois por UPI e Infinity Fabric.
• PCIe (PCI Express): barramento serial para placas de expansão. Composto por lanes (vias). Slot x16 tem 16 lanes.
• SATA: para discos. SATA III opera a 6 Gb/s (~600 MB/s).
• USB: serial universal. Versões 1.0/1.1, 2.0, 3.0/3.1/3.2 (Gen 1, Gen 2, Gen 2x2), 4.0, USB-C.

Bate-papo com o Seu Teoffilo

Para concursos federais (TRT, INSS, CGU, TCU), uma pergunta recorrente é a função do POST. Memorize: o POST é o autoteste de energização. Se ele falha, o computador nem chega a iniciar o sistema operacional: emite bipes ou códigos de erro. Outra que cai bastante é a sucessão BIOS para UEFI a partir de 2007 (proposta original Intel) e a popularização nos anos 2010 (Windows 8, 2012, foi o primeiro Windows a exigir UEFI por padrão). E não confunda: TPM (Trusted Platform Module) é um chip dedicado de criptografia, não é UEFI; mas o Windows 11 exige os dois juntos.

Prof. Affonsinho explica, Módulo 06

6 Armazenamento

HDD (Hard Disk Drive)

O HDD é o disco rígido magnético clássico, dominante de 1956 (IBM 350) a meados da década de 2010. Como funciona:

• Discos (pratos) magnéticos giram a 5.400 ou 7.200 RPM (notebook/desktop) ou 10.000 a 15.000 RPM (servidor).
• Cabeças de leitura/escrita deslizam sobre os pratos, polarizando partículas magnéticas.
• Setor: menor unidade de gravação (512 bytes nos antigos, 4 KB nos modernos).
• Trilha (cilindro): círculo concêntrico onde as cabeças leem.

Vantagens: barato por GB, capacidade alta (até 24 TB hoje). Desvantagens: lento (~100 MB/s sequencial, milissegundos de latência), frágil (partes móveis), barulhento.

SSD (Solid State Drive)

O SSD usa memória flash (NAND) em vez de discos magnéticos. Sem partes móveis. Surgiu comercialmente em 2007 e hoje (2026) é o padrão em qualquer computador novo. Vantagens:

• Muito mais rápido: 500 MB/s (SATA) a 14.000 MB/s (NVMe PCIe 5.0).
• Latência em microssegundos (versus milissegundos do HDD).
• Silencioso, frio, leve, resistente a impacto.
• Menor consumo de energia.

Desvantagens: mais caro por GB (embora a diferença esteja diminuindo); número limitado de gravações por célula (TBW, Terabytes Written, controlado por algoritmos de wear leveling).

Tipos de SSD por interface

• SATA: encaixa no mesmo conector dos HDDs. Limitado a ~550 MB/s pela interface. Formato 2,5 polegadas.
• M.2 SATA: formato pequeno (cartucho), mas usa o protocolo SATA. Mesma velocidade do SATA tradicional.
• M.2 NVMe (Non-Volatile Memory Express): formato pequeno, usa o barramento PCIe. Velocidades muito maiores (3.000 a 14.000 MB/s).
• U.2: formato 2,5 polegadas com conector NVMe. Usado em servidores.

Mídias ópticas

• CD (Compact Disc, 1982): 700 MB. Lê com laser infravermelho (780 nm).
• DVD (Digital Versatile Disc, 1995): 4,7 GB single layer; 8,5 GB dual layer; 9,4 GB double sided. Laser vermelho (650 nm).
• Blu-ray (2006): 25 GB single layer; 50 GB dual layer; até 128 GB em BDXL. Laser azul-violeta (405 nm). Nome vem da cor do laser.

Em 2026, mídias ópticas estão em desuso para uso pessoal, mas ainda são relevantes em arquivamento de longo prazo e instalação de software corporativo. Atenção: CD-ROM é só leitura, CD-R grava uma vez, CD-RW regrava. Mesma lógica para DVD e Blu-ray.

Memória flash externa

• Pendrive (USB flash drive): 1 GB a 2 TB.
• Cartão SD: SD (até 2 GB), SDHC (4 a 32 GB), SDXC (64 GB a 2 TB), SDUC (até 128 TB).
• microSD: versão miniaturizada do SD.
• CompactFlash, Memory Stick: legados, ainda usados em câmeras profissionais.

RAID

RAID (Redundant Array of Independent Disks, antes "Inexpensive") é a técnica de combinar vários discos para melhorar performance, redundância ou ambos. Níveis principais cobrados em prova:

• RAID 0 (striping): divide os dados entre discos. Dobra a velocidade. Sem redundância: se um disco falha, perde tudo.
• RAID 1 (mirroring): espelha o conteúdo. Cada bit é gravado em dois discos. Tolera falha de um disco. Capacidade útil é metade do total.
• RAID 5: striping com paridade distribuída. Mínimo 3 discos. Tolera falha de 1 disco. Capacidade útil = (n-1) × capacidade do menor disco.
• RAID 6: igual ao 5 mas com dupla paridade. Tolera falha de 2 discos. Mínimo 4 discos.
• RAID 10 (1+0): combina espelhamento e striping. Mínimo 4 discos. Velocidade do 0, segurança do 1.

Sistemas de arquivos

O sistema de arquivos organiza como os bytes ficam no disco:

• FAT32: antigo, simples, usado em pendrives e SD. Limite de 4 GB por arquivo.
• exFAT: substituto moderno do FAT32, sem limite de 4 GB. Usado em SDs grandes.
• NTFS: padrão Windows. Suporta arquivos enormes, journaling, ACL, compressão, criptografia (EFS).
• ext4: padrão Linux. Journaling. ext2 (legado, sem journal), ext3, ext4 (atual), em transição para Btrfs e XFS.
• APFS: padrão macOS desde 2017. Antes era HFS+.
• ZFS, Btrfs, XFS: sistemas avançados (servidores, NAS).

Pegadinha da Dotôra Soffya

Três armadilhas frequentes. Primeira: SSD não é mais rápido que RAM. RAM tem latência em nanossegundos; o SSD mais rápido (NVMe Gen 5) tem latência de 10-50 microssegundos. Diferença de mil vezes. Segunda: RAID 0 não tem redundância: aumenta performance e o risco de perda. Mesmo apelidado de "redundant", o RAID 0 só é redundante no nome. Terceira: o limite de 4 GB por arquivo é do FAT32, não do exFAT nem do NTFS. Se a banca disser que pendrive não aceita arquivo grande, está pensando em FAT32.

Prof. Affonsinho explica, Módulo 07

7 Periféricos

Classificação por função

Periférico é qualquer dispositivo que se liga ao computador para troca de dados. Classificam-se em três categorias:

• Entrada: dados entram no computador. Teclado, mouse, scanner, microfone, webcam, leitor biométrico, joystick, touchpad, mesa digitalizadora, leitor de código de barras.
• Saída: dados saem. Monitor, impressora (não multifuncional), alto-falante, fone de ouvido, projetor, plotter, head-up display.
• Mistos (entrada e saída, E/S): operam nos dois sentidos. Touchscreen, multifuncional (impressora + scanner), modem, placa de rede, drive óptico (lê e grava), gravador de DVD, monitor com touch, headset (saída de som + entrada de microfone).

O ponto que mais cai em prova é a categoria mistos: bancas adoram listar dispositivos e perguntar quais são entrada-saída.

Periféricos de entrada

• Teclado: ABNT2 no Brasil (com cedilha e tecla específica). USB ou sem fio (Bluetooth, RF 2,4 GHz).
• Mouse: óptico (LED), laser, trackball. DPI mede resolução; CPI é sinônimo.
• Scanner: digitaliza papel. Versões plana e de alimentação automática.
• Webcam, microfone: captam vídeo e áudio.
• Leitores biométricos: digital, facial, íris. Cobrados em provas de TI.

Periféricos de saída

• Monitor: LCD (Liquid Crystal Display), LED (LCD com retroiluminação LED), OLED (Organic LED, cada pixel emite luz própria), QLED (LCD com camada de quantum dots). Resoluções: HD (1280x720), Full HD (1920x1080), QHD/2K (2560x1440), UHD/4K (3840x2160), 8K (7680x4320). Taxa de atualização: 60 Hz, 120 Hz, 144 Hz, 240 Hz, 360 Hz.
• Impressora: jato de tinta (cara para imprimir, barata para comprar), laser (oposto), térmica (cupom), matricial (pino, em desuso, só para formulário contínuo), 3D (deposição de filamento ou resina).
• Alto-falantes, fones: estéreo, surround, USB, P2 (3,5 mm), Bluetooth.
• Projetor: DLP, LCD, laser. Lumens medem o brilho.

Conector USB

O USB (Universal Serial Bus) padroniza conexões desde 1996. Versões e velocidades:

• USB 1.0/1.1 (1996/1998): 1,5 Mbps (low speed) ou 12 Mbps (full speed).
• USB 2.0 (2000): 480 Mbps (high speed). Conector preto.
• USB 3.0 (2008), depois renomeado USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (super speed). Conector azul.
• USB 3.1 Gen 2, depois USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps.
• USB 3.2 Gen 2x2: 20 Gbps.
• USB4 (2019): até 40 Gbps. Compatível com Thunderbolt 3.
• USB4 Versão 2.0 (2022): até 80 Gbps.

Quanto ao formato físico: Tipo A (retangular, padrão), Tipo B (quadrado, usado em impressoras), Mini-USB (legado), Micro-USB (smartphones antigos), Tipo C (reversível, atual). Importante: USB-C é só o formato; ele pode operar em USB 2.0, 3.x, 4 ou Thunderbolt, dependendo do cabo e da porta.

Conectores de vídeo

• VGA (1987): analógico, 15 pinos. Em desuso.
• DVI (1999): digital ou misto (DVI-D, DVI-A, DVI-I). Em desuso.
• HDMI (2002): digital, áudio + vídeo. Versões 1.4 (4K a 30 Hz), 2.0 (4K a 60 Hz), 2.1 (8K a 60 Hz). Padrão em TVs e notebooks.
• DisplayPort (2006): digital, áudio + vídeo. Versões 1.4 (8K), 2.0 (8K HDR a 60 Hz, 16K a 60 Hz com DSC), 2.1 (mais banda). Comum em monitores profissionais.
• Thunderbolt (2011, Intel + Apple): combina vídeo, dados e energia em um conector. Thunderbolt 3 e 4 usam USB-C; Thunderbolt 5 (2023) chega a 80/120 Gbps.

Tipos de computadores

Para fechar o módulo, o agrupamento clássico:

• Desktop: gabinete + monitor.
• Notebook/laptop: portátil com bateria.
• Ultrabook: notebook fino e leve (Intel definiu o padrão em 2011).
• Tablet: telas sensíveis ao toque, sem teclado físico (ou destacável).
• Smartphone: telefone-computador.
• Servidor: máquina dedicada a serviços (web, arquivo, banco).
• Workstation: PC poderoso para tarefas profissionais (CAD, render, IA).
• Mainframe: computador de grande porte (Petabytes de RAM, milhares de núcleos), usado em bancos e setor público para processar grandes volumes em batch.
• Supercomputador: foco em performance científica (TOP500). Mede em FLOPS (operações de ponto flutuante por segundo).

Coach Jeff manda a real

Foco aqui. Decore as três categorias de periférico (entrada, saída, misto) e os exemplos canônicos de cada. Banca adora colocar uma lista de cinco itens e pedir os mistos: o monitor com touch, o multifuncional, o headset com microfone, o gravador de DVD e o modem. E não confunda HDMI com DisplayPort: HDMI é mais comum em TVs e domínio doméstico; DisplayPort é mais técnico, padrão em monitores profissionais. As duas portas hoje (versão 2.1) suportam 8K, mas a banca cobra a "vocação" de cada padrão.

Prof. Affonsinho explica, Módulo 08

8 Unidades de medida

Bit e byte

O bit (binary digit) é a menor unidade de informação. Vale 0 ou 1. O termo foi cunhado por Claude Shannon em 1948, no artigo "A Mathematical Theory of Communication", base da teoria da informação.

Um byte é um agrupamento de 8 bits. Foi padronizado nessa quantidade por Werner Buchholz em 1956, durante o projeto do IBM Stretch. Antes, "byte" tinha tamanhos variáveis (4, 6, 9 bits dependendo da máquina). Hoje, byte = 8 bits é universal.

Atenção à grafia: bit usa "b" minúsculo; byte usa "B" maiúsculo. Essa distinção importa em redes, onde se mede velocidade em Mbps (megabits por segundo) e arquivo em MB (megabytes). 100 Mbps de internet equivalem a 12,5 MB/s de download teórico (dividir por 8).

Múltiplos do byte

Aqui mora uma das maiores confusões em prova. Existem dois padrões:

• Decimal (SI): prefixos do Sistema Internacional. 1 KB = 1.000 bytes; 1 MB = 1.000.000; 1 GB = 1.000.000.000. É a forma usada por fabricantes de HD, SSD, operadoras de internet.
• Binário (IEC, 1998): 1 KiB (kibibyte) = 1.024 bytes; 1 MiB (mebibyte) = 1.048.576; 1 GiB (gibibyte) = 1.073.741.824. É a forma usada por sistemas operacionais e RAM.

Por isso o seu HD de 1 TB aparece como ~931 GiB no Windows: o fabricante anuncia em decimal (10^12 bytes); o sistema operacional mostra em binário (2^40 = 1,0995 × 10^12). Não é defeito, é convenção de unidade.

Bancas modernas (Cebraspe, FCC, FGV) costumam aceitar tanto a tabela decimal quanto a binária, desde que não misture. Se o enunciado fala em "1 GB tem quantos bytes", a resposta esperada (em geral) é 1.073.741.824 (binário) em provas mais antigas e 1.000.000.000 (decimal) em provas mais novas. Leia o contexto com calma.

Sequência completa, em decimal:

• 1 KB = 10³ B = 1 mil bytes
• 1 MB = 10⁶ B = 1 milhão
• 1 GB = 10⁹ B = 1 bilhão
• 1 TB = 10¹² B = 1 trilhão
• 1 PB (petabyte) = 10¹⁵ B
• 1 EB (exabyte) = 10¹⁸ B
• 1 ZB (zettabyte) = 10²¹ B
• 1 YB (yottabyte) = 10²⁴ B

Sistemas numéricos

O computador opera em binário (base 2). O ser humano usa decimal (base 10). Programadores usam também octal (base 8) e hexadecimal (base 16) para encurtar números binários longos.

• Binário: dígitos 0 e 1.
• Octal: dígitos 0 a 7. Cada dígito octal vale 3 bits.
• Decimal: dígitos 0 a 9. O que usamos no dia a dia.
• Hexadecimal: dígitos 0-9 e A-F (A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15). Cada dígito hexa vale 4 bits.

Conversões clássicas:

• Decimal 10 → binário 1010 → octal 12 → hexadecimal A.
• Decimal 255 → binário 11111111 → octal 377 → hexadecimal FF.
• Decimal 256 → binário 1.0000.0000 → octal 400 → hexadecimal 100.

Endereços IPv6 são escritos em hexadecimal (8 grupos de 4 dígitos hexa). Cores em CSS são hexa (#FF0000 = vermelho puro). Códigos de erro do Windows e endereços de memória aparecem em hexa também.

Codificação de caracteres

Os caracteres no computador são apenas números. A tabela de codificação diz qual número representa qual letra.

• ASCII (American Standard Code for Information Interchange, 1963): 128 caracteres em 7 bits. Cobre letras inglesas, dígitos, pontuação. Não tem ç, ã, é.
• ASCII estendido: 256 caracteres em 8 bits. Versões regionais (ISO-8859-1 / Latin-1, ISO-8859-15) com ç, é, ã.
• Unicode (1991): tabela universal com mais de 140 mil caracteres, cobrindo praticamente todos os idiomas do mundo, incluindo emoji.
• UTF-8: codificação variável de Unicode (1 a 4 bytes por caractere). Compatível com ASCII no primeiro byte. É o padrão da web (mais de 98% das páginas em 2026) e de quase todo software moderno.
• UTF-16: codificação de 2 ou 4 bytes. Padrão interno do Windows.
• UTF-32: 4 bytes fixos. Pouco usado.

Alerta do Examinador

Três pontos que caem em prova quase toda. Um: 1 byte = 8 bits, não 4 nem 16. Dois: para converter Mbps em MB/s, divida por 8. Internet de 200 Mbps entrega 25 MB/s no máximo. Três: o ASCII original tem 128 caracteres (7 bits); o estendido tem 256 (8 bits). Banca adora trocar esses números. E mais: UTF-8 é o padrão da web; UTF-16 é o padrão interno do Windows. Não troque um pelo outro.

! Encontro com o vilão

Aqui aparece o primeiro vilão da disciplina: o Estagiário Confuso. Ele acabou de chegar à banca e fala sobre informática como quem leu um resumo no metrô. Ele parece que sabe, mas troca tudo: confunde RAM com ROM, acha que SSD é mais rápido que cache, jura que CD-ROM grava, e ainda diz que processador "puxa" arquivo direto do disco.

É o vilão mais comum nas provas de banda 1-2: dificuldade baixa, mas ele consegue derrubar candidato afobado.

O vilão da aula: Estagiário Confuso

Ele troca volátil × não volátil, RAM × ROM, HDD × SSD, BIOS × UEFI, USB 2.0 × 3.0. Mistura datas (acha que UEFI é dos anos 1980, BIOS é dos anos 2000) e inverte funções (jura que a UC faz cálculo e a ULA controla). Nas dez questões finais, atenção redobrada: ele tenta exatamente esse tipo de troca.

Como derrotar o Estagiário Confuso:

1. Memorize a hierarquia de memória: registradores, cache, RAM, secundária, terciária. Em ordem de velocidade decrescente.
2. Memorize volatilidade: RAM, cache e registradores são voláteis; o resto, não.
3. Memorize as datas-chave: ENIAC 1945, Von Neumann 1945, Moore 1965, Amdahl 1967, BIOS anos 1970, UEFI 2007.
4. Memorize as funções: UC controla, ULA calcula, registradores armazenam temporariamente.
5. Memorize que SSD não é mais rápido que RAM: a hierarquia respeita a ordem.

◆ Mapa mental

↻ Revisão relâmpago

Se você tem 5 minutos antes da prova, leia só isto.

1. Hardware × software × firmware: físico × lógico × software gravado em hardware. Peopleware = fator humano.
2. Von Neumann (1945): UCP, memória, E/S, barramento. Programa armazenado.
3. Ciclo de instrução: busca, decodifica, executa.
4. Harvard × Von Neumann: memórias separadas × unificada. Modernos usam híbrido (cache L1 separada).
5. CPU: UC (controla), ULA (calcula), registradores (PC, IR, MAR, MDR), cache.
6. Clock: pulso de sincronização (Hz, GHz). Não é a única medida de performance.
7. Núcleos × threads: cores × linhas de execução. HT (Intel) e SMT (AMD) dobram threads por núcleo.
8. Cache L1 (rápida, pequena), L2, L3 (maior, mais lenta).
9. Lei de Moore (1965): nº de transistores dobra a cada ~2 anos. Lei de Amdahl (1967): paralelismo limitado pela fração serial.
10. RAM: volátil. DRAM (cara, refresh), SRAM (cache), SDRAM, DDR3/4/5.
11. ROM: não volátil. PROM, EPROM, EEPROM, Flash (atual).
12. Memória virtual: pagefile (Windows) / swap (Linux). Disco como extensão da RAM.
13. Voláteis: RAM, cache, registradores. Resto é não volátil.
14. BIOS (anos 1970, 16 bits, MBR) → UEFI (2007, 32/64 bits, GPT, Secure Boot).
15. POST: autoteste. CMOS: configuração da BIOS, alimentada por bateria CR2032.
16. HDD (magnético, 100 MB/s) × SSD (flash, 500 a 14.000 MB/s). NVMe usa PCIe, mais rápido que SATA.
17. RAID 0 performance sem redundância; 1 espelho; 5 paridade (3+ discos); 10 espelho + striping (4+ discos).
18. Periféricos: entrada, saída, mistos. Mistos = touchscreen, multifuncional, headset, modem.
19. USB: 2.0 (480 Mbps), 3.0/3.2 Gen 1 (5 Gbps), USB4 (40 Gbps), USB4 v2 (80 Gbps).
20. 1 byte = 8 bits. KB → MB → GB → TB → PB. Mbps ÷ 8 = MB/s. ASCII (128 caracteres, 7 bits); UTF-8 (padrão web).

Você está pronto

20 pontos densos sobre hardware. Bora para as questões.

? 10 questões comentadas

As dez questões a seguir foram elaboradas para cobrir o essencial desta aula. Cada uma vem com gabarito e comentário detalhado do Prof. Affonsinho.

Sugestão de uso:

1. Leia cada questão sem olhar o gabarito.
2. Marque sua resposta num papel.
3. Só depois, confira o gabarito e leia o comentário.
4. Se errou, marque em um caderno qual conceito falhou e volte ao módulo correspondente.

Dica do Fuffu

Erra-se mais por afobamento que por desconhecimento. Leia o enunciado duas vezes; sublinhe a palavra-chave (volátil, não volátil, entrada, saída, RAM, ROM); depois olhe as alternativas. A maioria das questões de hardware tem uma alternativa "elegante e errada" e uma "feia e certa". Confie no conteúdo, não na estética.