Vamos começar pelo básico, o processador é a unidade central de processamento de um computador (CPU), ele funciona como o cérebro do computador, pois interage e faz as conexões necessárias entre todos os programas instalados. Neste processo, ele também interpreta as informações enviadas pelos programas, realiza diversas operações, inclusive gerando a interface que nós interagimos quando usamos um computador.

Os processadores são colocados na Placa-Mãe de um computador, através de soquetes e sua estrutura é composta por bilhões de transistores.

Em tempos mais antigos, processadores contavam apenas com um núcleo, contudo, atualmente um processador pode ter vários núcleos para conseguir trabalhar melhor com uma grande variedade de informações recebidas simultaneamente. Por essa razão vemos nomenclaturas como “Dual-Core” (2 núcleos), Quad-core (4 núcleos), podendo chegar em até 32 núcleos nos computadores de alta performance.

Dessa forma, um computador consegue executar várias tarefas de uma vez, por isso você consegue abrir um texto em programa, enquanto escuta música em outro e navega na internet. Isso para não citar as tarefas menores que são executadas e nós não vemos.

O conceito do processador pode ser aplicado também nos video games modernos, que processam não apenas os games que você está jogando, mas também as interfaces de menus dos consoles, aplicativos de streaming e outros recursos disponíveis. O mesmo pode ser dito sobre processadores de nossos smartphones que nos permitem realizar diversas tarefas ao mesmo tempo.

Velocidades de clock

Essa é outra dúvida comum, afinal quando vemos um processador, uma das informações que chegam em sequência é a velocidade de clock.

Velocidade de clock é um dos fatores que definem a velocidade com que um processador consegue lidar com informações. Essa velocidade é medida em GigaHertz (GHz). Processadores mais antigos tinham sua velocidade medida em MegaHertz (MHz). Uma máquina que conta com uma velocidade de clock de 3,2 GHz, pode executar 3,2 bilhões de ciclos de operações por segundo.

Embora a velocidade de clock seja importante, não é difícil que uma máquina mais antiga, com velocidade de clock mais alta, seja mais lenta do que outra máquina mais nova com velocidade de clock menor. Isso acontece porque a estrutura de processadores mais modernos geralmente são feitas para otimizar o desempenho.

Para quem tem conhecimento técnico é possível aumentar a velocidade de clock para ganhar mais desempenho, usando uma operação chamada “overclocking”, fazendo com que o processador trabalhe em uma velocidade acima do padrão. Apesar de ser um recurso tentador é preciso ter conhecimento para fazer o procedimento e não causar danos ao seu equipamento.

O processador é um dos componentes mais importantes de um computador, porém, o bom desempenho de uma máquina depende do conjunto completo com a placa de vídeo, memória RAM e demais componentes.

De forma geral processadores costumam ter boa durabilidade, porém fatores como aterramento utilizado, qualidade no fluxo de energia fornecida e refrigeração podem fazer uma grande diferença em sua vida útil.

Travamentos são um dos sintomas comuns de um processador com problemas. Isso pode acontecer por superaquecimento. Algumas vezes o problema pode ser resolvido com uma troca de pasta térmica, mas lembre-se que se você não tem o conhecimento necessário é recomendável procurar um especialista.

Elétrons ou fótons, por exemplo, podem estar em dois estados ao mesmo tempo - um fenômeno chamado superposição. Como resultado, um computador de qubit pode fazer cálculos muito mais rapidamente que um computador convencional.

Seria como se uma pessoa fosse capaz de percorrer cada um dos vários caminhos de um labirinto muito complexo ao mesmo tempo, como alguns cientistas preferem exemplificar a computação quântica.

Os qubits também podem influenciar uns aos outros, mesmo quando não estão fisicamente conectados, um processo chamado "entrelaçamento". Em termos computacionais, isso lhes dá a capacidade de fazer saltos lógicos que os computadores convencionais jamais conseguiriam.

2. Os processadores de grafeno

Materiais exóticos com potencial para serem usados na eletrônica têm sido progressivamente descobertos.

Um deles é o grafeno, composto por moléculas de carbono e 40 vezes mais resistente que o diamante. Este material é um forte candidato para substituir os chips de silício, porque é ótimo como condutor de eletricidade.

As universidades americanas já fizeram experimentos em que transistores de grafeno trabalharam mil vezes mais rápido que os transistores de silício usados hoje.

Tendo menos resistência elétrica, a velocidade dos processadores de grafeno pode ser aumentada na casa dos milhares e, mesmo assim, usar menos energia do que a tecnologia convencional.

3. O memristor

Trata-se de um componente eletrônico hipotético concebido por Leon Chua, um teórico dos circuitos, no início dos anos 70.

A lógica da proposta? Esse componente gravaria o fluxo de corrente elétrica que circulou, e a resistência se adaptaria a essa memória.

Se organizados da maneira correta, os memristors poderiam substituir os transistores.

E como mais memristors podem ser inseridos em um chip do que os transistores, o computador trabalharia mais rápido e teria mais capacidade de armazenamento com eles.

4. Os chips vivos
Muitos estão trabalhando na construção de computadores inspirados no funcionamento do cérebro.

O projeto Cérebro Humano, por exemplo, é financiado pela União Europeia e dedica-se à pesquisa de novos algoritmos que podem replicar o funcionamento do cérebro.

Mas há alguns que vão ainda mais longe.

É o caso da Koniku, a primeira empresa dedicada ao desenvolvimento de dispositivos eletrônicos usando neurônios de verdade.

Como? Eles modificam o DNA dos neurônios para que tenham certas peculiaridades e que se mantenham vivos por dois anos em um chip.

O objetivo da empresa é criar verdadeiros processadores biológicos que combinariam o poder matemático das máquinas às poderosas capacidades cognitivas do cérebro humano. Na prática, processadores do tipo poderiam ser usados por exemplo para detectar o cheiro de drogas ou explosivos.

“Com MORPHEUS, mesmo que um hacker encontre um bug, a informação necessária para explorá-lo desaparece 50 milissegundos depois. É talvez a coisa mais próxima de um sistema seguro à prova do futuro. ”

Austin e seus colegas demonstraram um protótipo de processador financiado pela DARPA que defendeu com sucesso todas as variações conhecidas do ataque de fluxo de controle, uma das técnicas mais perigosas e amplamente utilizadas pelos hackers.

A tecnologia pode ser usada em uma variedade de aplicações, desde laptops e PCs até dispositivos da Internet das coisas, onde a segurança simples e confiável será cada vez mais crítica.

“Todos vimos como um ataque pode ser prejudicial quando ele atinge um computador que está na sua mesa”, disse ele. “Mas ataques ao computador em seu carro, em seu cadeado inteligente ou mesmo em seu corpo podem colocar os usuários em risco ainda maior”.

Austin disse que, em vez de usar software para corrigir vulnerabilidades de códigos conhecidos, o MORPHEUS utiliza a segurança em seu hardware. Isso torna as vulnerabilidades praticamente impossíveis de serem identificadas e exploradas pela constante aleatorização dos recursos críticos do programa em um processo chamado “churn”.

“Imagine tentar resolver um Cubo de Rubik que se reorganiza toda vez que você pisca”, disse Austin. “Isso é o que os hackers estão enfrentando com MORPHEUS. Isso torna o computador um quebra-cabeça insolúvel ”.

No entanto, o MORPHEUS é transparente para desenvolvedores de software e usuários finais. Isso ocorre porque ele se concentra na aleatorização de bits de dados conhecidos como “semântica indefinida”. A semântica indefinida é o espaço da arquitetura de computação – por exemplo, a localização, o formato e o conteúdo do código do programa é uma semântica indefinida.

A semântica indefinida faz parte do maquinário mais básico de um processador, e os programadores legítimos geralmente não interagem com eles. Mas os hackers podem fazer engenharia reversa para descobrir vulnerabilidades e iniciar um ataque.

A taxa de desistência do chip pode ser ajustada para cima ou para baixo para encontrar o equilíbrio certo entre maximizar a segurança e minimizar o consumo de recursos. Austin disse que uma taxa de churn de uma vez a cada 50 milissegundos foi escolhida para o processador de demonstração porque é milhares de vezes mais rápida do que as técnicas de hacking eletrônico mais rápidas, mas apenas reduz o desempenho em cerca de 1%. A arquitetura também inclui um detector de ataque que procura ameaças pendentes e aumenta a taxa de rotatividade se perceber que um ataque é iminente.

Austin e seus colegas apresentaram o chip e o trabalho de pesquisa no mês passado na Conferência Internacional da ACM sobre Suporte Arquitetônico para Linguagens de Programação e Sistemas Operacionais.

O chip de demonstração é um processador RISC-V – um design de chip comum, de código aberto, usado frequentemente para pesquisa. Austin está trabalhando para comercializar a tecnologia por meio da Agita Labs, uma empresa iniciante fundada por Austin e pela professora de ciência da computação e engenharia da U-M, Valeria Bertacco, também autora do artigo. A pesquisa foi apoiada pela DARPA sob o contrato HR0011-18-C-0019.

Software é um conjunto de instruções que devem ser seguidas e executadas por um mecanismo, seja ele um computador ou um aparato eletromecânico. É o termo genérico usado para descrever programas, apps, scripts, macros e instruções de código embarcado diretamente (firmware), de modo a ditar o que uma máquina deve fazer.

Todo programa em seu computador, celular, tablet, smart TV, console de videogame, set-top box e etc é um software, seja ele um editor de textos, um navegador, um editor de áudio ou vídeo, um jogo, um app de streaming e por aí vai. Um software pode se apresentar de várias formas, desde um app no celular a um conjunto de cartões perfurados, usados em computadores eletromecânicos.

Os softwares se dividem em três categorias principais:

São as ferramentas usadas pelo programador para desenvolver novos softwares e programas. Usam diferentes linguagens de programação (C, Java, Python, Swift, etc.) e abrigam compiladores, intérpretes e depuradores, por exemplo.

Os editores de texto, embora sejam softwares de aplicação também são softwares de programação, pois podem ser usados para escrever código.

São os programas encarregados de fazer a comunicação entre o computador, que só entende linguagem de máquina, e o usuário, sendo a base em que outros softwares, como os de aplicação e os de programação irão rodar. Ou seja, são plataformas para rodar outros softwares.

Os sistemas operacionais como Windows, macOS, Linux, iOS, Android, por exemplo, são softwares de sistema. Em alguns casos, softwares de aplicação podem assumir o papel de sistemas operacionais, como o Chrome OS, onde o navegador é um software de sistema e de aplicação.

Firmwares, softwares de automação industrial e motores gráficos de jogos também são exemplos de softwares de sistema.

3. Software de aplicação

Os softwares de aplicação, por sua vez, são os programas que você conhece: players de vídeo e música, jogos, editores de textos, calculadoras, navegadores, apps de redes sociais e etc.

Um software de aplicação tem como função executar tarefas das mais diversas, que podem ser de uso individual ou até mesmo global, o que pede que eles sejam mais robustos e seguros.

A capacidade de armazenamento não depende mais da capacidade física do computador. Existem muitas opções para manter seus arquivos enquanto economiza espaço de armazenamento em seu computador, celular ou tablet. Se seus dispositivos estiverem lentos e ficarem sem espaço, você poderá descarregar arquivos em um dispositivo de armazenamento físico. Ou melhor ainda: use a melhor tecnologia de armazenamento e salve seus arquivos na nuvem. 

Embora não seja exatamente um dispositivo em si, o armazenamento em nuvem é o mais novo e versátil tipo de armazenamento para computadores. “A nuvem” não é um só lugar ou objeto, mas sim uma enorme coleção de servidores alojados em centros de processamento de dados ao redor do mundo. Ao salvar um documento na nuvem, você está armazenando-o nesses servidores.

Como o armazenamento em nuvem armazena tudo on-line, ele não usa nenhum armazenamento secundário do seu computador, permitindo que você economize espaço. 

O armazenamento em nuvem oferece capacidades de armazenamento significativamente maiores do que as unidades flash USB e outras opções físicas. Isso evita que você tenha que peneirar cada dispositivo para encontrar o arquivo certo.

Embora HDDs e SSDs externos já tenham sido favorecidos por sua portabilidade, eles também ficam aquém quando comparados ao armazenamento em nuvem. Não há muitos discos rígidos externos de bolso. Embora eles sejam, naturalmente, menores e mais leves do que a unidade de armazenamento interna de um computador, ainda são dispositivos tangíveis. A nuvem, por outro lado, pode ir com você para qualquer lugar sem ocupar nenhum espaço físico e não tem as vulnerabilidades físicas de uma unidade externa.

Dispositivos de armazenamento externos também eram populares como uma solução rápida para transferir arquivos, mas, eles só serão úteis se você puder acessar fisicamente cada dispositivo. A computação em nuvem está se esforçando em um momento em que muitas empresas agora operam remotamente. Você provavelmente não despacharia uma unidade USB para o exterior apenas para enviar um arquivo grande a um colega. O armazenamento em nuvem funciona como uma ponte interligando trabalhadores remotos, facilitando a colaboração à distância.

Caso se esqueça de levar um disco rígido contendo documentos importantes a uma reunião, não há muito que possa ser feito além de buscá-lo em sua casa. Se quebrar ou perder um disco rígido completamente, é improvável que você recupere esses dados. Esses riscos não existem para o armazenamento em nuvem. Seus dados são armazenados em backup e acessíveis quando e onde você estiver, desde que tenha acesso à Internet.

Dispositivos de armazenamento externo

Além da mídia de armazenamento contida em um computador, há também dispositivos de armazenamento digital que são externos aos computadores. Eles são comumente usados para expandir a capacidade de armazenamento em um computador com pouco espaço, permitir mais portabilidade ou fornecer transferências de arquivos fáceis de um dispositivo para outro.

HDDs e SSDs externos

Você pode obter dispositivos HDD e SSD como unidades externas. Eles geralmente oferecem a maior capacidade de armazenamento entre as opções externas, com HDDs externos oferecendo até 20 TB de armazenamento e SSDs externos (com preço razoável) oferecendo até 8 TB de armazenamento.

HDDs e SSDs externos funcionam exatamente da mesma maneira que seus similares internos. A maioria das unidades externas pode ser conectada a qualquer computador; elas não estão vinculadas a um dispositivo, portanto, são uma solução apropriada para transferir arquivos entre dispositivos.

Dispositivos de memória flash

Mencionamos a memória flash anteriormente ao discutir SSDs. Um dispositivo de memória flash contém trilhões de células de memória flash interconectadas que podem armazenar dados. Essas células possuem milhões de transistores que, quando ligados ou desligados, representam 1s e 0s em código binário, permitindo que um computador leia e escreva informações.

Talvez o tipo mais reconhecido de dispositivo de memória flash seja a unidade flash USB. Também conhecida como um pen drive ou um memory stick, esses pequenos dispositivos de armazenamento portáteis têm sido uma escolha popular para armazenamento extra do computador. Antes, quando o compartilhamento de arquivos on-line não era rápido nem fácil, as unidades USB flash eram basicamente essenciais para transferir facilmente arquivos de um dispositivo para outro. No entanto, elas só podem ser usadas em dispositivos com uma porta USB. A maioria dos computadores mais antigos tem uma porta USB, mas os mais recentes podem exigir um adaptador.

Atualmente, uma unidade flash USB pode conter até 2 TB de armazenamento. Elas são mais caras por gigabyte do que um disco rígido externo, mas prevaleceram como uma solução simples e conveniente para armazenar e transferir arquivos menores.

Além das unidades USB, os dispositivos de memória flash também incluem cartões SD e de memória, que você reconhecerá como o meio de armazenamento usado em câmeras digitais.

Dispositivos de armazenamento ótico

CDs, DVDs e discos Blu-Ray são usados para muito mais do que apenas reproduzir músicas e vídeos, eles também atuam como dispositivos de armazenamento. Coletivamente, são conhecidos como dispositivos de armazenamento óptico ou mídia óptica.

O código binário é armazenado nesses discos na forma de minúsculas saliências ao longo de uma trilha que espirala para fora do centro do disco. Quando o disco está em operação, ele gira a uma velocidade constante, enquanto um laser contido na unidade de disco escaneia as saliências no disco. A maneira como o laser reflete ou rebate uma saliência determina se ela representa um 0 ou um 1 em código binário.

Um DVD tem uma trilha espiral mais compacta do que um CD, permitindo que ele armazene mais dados embora seja do mesmo tamanho, e um laser vermelho mais fino é usado em unidades de DVD do que unidades de CD. Os DVDs também permitem uma camada dupla para aumentar ainda mais a sua capacidade. O Blu-Ray elevou tudo a um novo patamar, armazenando dados em várias camadas com saliências ainda menores que exigem um laser azul ainda mais fino para lê-las.

O CD pode armazenar até 700 MB de dados, o DVD-DL pode armazenar até 8,5 GB e o Blu-Ray pode armazenar entre 25 e 128 GB de dados.

Disquetes

Embora possam estar obsoletos neste momento, não podemos discutir dispositivos de armazenamento sem, pelo menos, mencionar o simples disquete. Os disquetes foram os primeiros dispositivos de armazenamento removíveis e portáteis amplamente disponíveis. É por isso que a maioria dos ícones "Salvar" parece como eles, pois foi modelado segundo eles. Eles funcionam da mesma maneira que as unidades de disco rígido, embora em uma escala muito menor. 

A capacidade de armazenamento dos disquetes nunca excedeu 200 MB antes de CD-RW e drives flash se tornarem a mídia de armazenamento preferida. O iMac foi o primeiro computador pessoal lançado sem uma unidade de disquete em 1998. Desde então, o reinado de mais de 30 anos do disquete declinou rapidamente.

Armazenamento em computador

Um dispositivo de armazenamento é uma peça de hardware que é usada principalmente para armazenar dados. Todo computador desktop, laptop, tablet e smartphone terá algum tipo de dispositivo de armazenamento dentro dele. Há também unidades de armazenamento externas autônomas que podem ser usadas em todos os dispositivos.

O armazenamento não é apenas necessário para salvar arquivos, mas também para executar tarefas e aplicativos. Qualquer arquivo que você cria ou salva no seu computador é salvo no dispositivo de armazenamento do computador. Este dispositivo de armazenamento também armazena todos os aplicativos e o sistema operacional do computador.

Conforme a tecnologia avançou ao longo do tempo, os dispositivos de armazenamento de dados também evoluíram de maneira importante. Hoje em dia, os dispositivos de armazenamento vêm em muitas formas e tamanhos, e existem alguns tipos diferentes de dispositivo de armazenamento que atendem a diferentes dispositivos e funções.

Um dispositivo de armazenamento também é conhecido como meio de armazenamento ou mídia de armazenamento. O armazenamento digital é medido em megabytes (MB), gigabytes (GB) e, atualmente, em terabytes (TB).

Alguns dispositivos de armazenamento de computador são capazes de armazenar informações permanentemente, enquanto outros só podem armazenar informações temporariamente. Cada computador tem armazenamento primário e secundário, com o armazenamento primário atuando como memória de curto prazo de um computador e o secundário como memória de longo prazo de um computador.

Armazenamento primário: RAM (Random Access Memory)

A memória de acesso aleatório, ou RAM, é o armazenamento principal de um computador.

Quando você está trabalhando em um arquivo em seu computador, ele armazena temporariamente dados em sua RAM. A RAM permite que você execute tarefas diárias, como abrir aplicativos, carregar páginas da Web, editar um documento ou jogar jogos. Permite também que você alterne rapidamente de uma tarefa para outra sem perder o fio da meada. Essencialmente, quanto maior a RAM do seu computador, mais rápida e automaticamente você conseguirá realizar multitarefas.

A RAM é uma memória volátil, o que significa que não poderá reter informações quando o sistema for desligado. Por exemplo, se você copiar um bloco de texto, reiniciar o computador e tentar colar esse bloco de texto em um documento, verá que o computador esqueceu o texto copiado. Isso ocorre porque ele só foi armazenado temporariamente em sua RAM.

A RAM possibilita ao computador acessar dados em uma ordem aleatória e, portanto, lê e grava muito mais rápido do que o armazenamento secundário de um computador.

Armazenamento secundário: HDD (unidade de disco rígido) e SSD (unidade de estado sólido)

Além da RAM, cada computador também tem outra unidade de armazenamento que é usada para armazenar informações em uma base de longo prazo. Isso é conhecido como armazenamento secundário. Qualquer arquivo que você cria ou baixa é salvo no armazenamento secundário do computador. Existem dois tipos de dispositivos de armazenamento usados como armazenamento secundário em computadores: HDD e SSD. Embora os HDDs sejam os mais tradicionais, os SSDs estão ultrapassando rapidamente o HDD como a tecnologia preferida para armazenamento secundário.

Os dispositivos de armazenamento secundários geralmente são removíveis, portanto, você pode substituir ou atualizar o armazenamento do computador ou mover a unidade de armazenamento para outro computador. No entanto, há exceções notáveis, como MacBooks, que não oferecem armazenamento removível.

HDDs (unidades de disco rígido)

A unidade de disco rígido (HDD) é o disco rígido original. São dispositivos de armazenamento magnético que existem desde a década de 1950, embora tenham evoluído muito ao longo do tempo.

Uma unidade de disco rígido é composta por uma pilha de discos metálicos chamados pratos. Cada disco giratório contém trilhões de pequenos fragmentos que podem ser magnetizados para representar bits (1s e 0s no código binário). Um braço atuador com cabeçote de leitura/gravação escaneia os pratos giratórios e magnetiza os fragmentos para gravar informações digitais no HDD ou detectar carga magnética para ler as informações.

HDDs são usados para gravadores de TV e satélite e servidores, bem como laptop e armazenamento de PC.

SDDs (unidades de estado sólido)

As unidades de estado sólido surgiram muito mais recentemente, nos anos 90. Os SSDs não dependem de ímãs e discos, em vez disso, usam um tipo de memória flash chamado NAND. Em um SSD, os semicondutores armazenam informações alterando a corrente elétrica dos circuitos contidos na unidade. Isso significa que, ao contrário dos HDDs, os SSDs não exigem peças móveis para operar.

Por conta disso, os SSDs não só funcionam mais rápido e mais suavemente do que os HDDs (os HDDs demoram mais tempo para coletar informações devido à natureza mecânica de seus pratos e cabeçotes), mas também geralmente duram mais do que os HDDs (com tantas peças móveis intrincadas, os HDDs são vulneráveis a danos e desgastes).

Além dos PCs mais recentes e dos notebooks de última geração, você pode encontrar SSDs em smartphones, tablets e, às vezes, em câmeras de vídeo.

A melhor maneira de armazenar grandes quantidades de dados

Se você está ficando sem espaço em seus dispositivos, é hora de procurar um dispositivo de armazenamento alternativo. Mesmo dispositivos de armazenamento externos, como pen drives, podem ficar sem espaço, quebrar ou serem perdidos. É por isso que a melhor maneira de armazenar todos os seus arquivos está na nuvem. A nuvem é mais segura, rápida e fácil de acessar.