Como os computadores funcionam?

Ao longo desta disciplina, vimos diversos tipos de problemas e como lidar com eles através da matemática. Mas você pode estar se perguntando: “Por que estudar tudo isso? Eu quero saber como o computador funciona, isso sim é interessante.” Bem, acredite ou não foi exatamente isso que vimos durante essas aulas. Um computador nada mais é do que um dispositivo que recebe um estímulo - entrada -, realiza transformações - processamento - sobre essas entradas e nos retornam um resultado - saída (como uma função). Mas para ter utilidade, o computador deve permitir executarmos as mais diversas funções, como mandar um recado pra um amigo pelo Facebook, dar o resultado de uma conta complexa (ou simples), exibir um filme, mostrar uma foto, entre muitas outras funções. Bem, mas como fazer isso? Você sabe o quão complexos são os sistemas e estruturas responsáveis por essa mágica tecnológica que tanto nos encanta? Se mergulharmos bem fundo, veremos que o computador nada mais é do que uma calculadora poderosíssima de 1's e 0's (o chamado sistema binário).

Atividade 01

Por que os computadores não utilizam o nosso sistema decimal para o cálculo? E como ele mostra pra nós os resultados no sistema decimal, se ele calcula em binário?

Entrada - Como os computadores percebem o mundo?

Mas por que 1's e 0's? Porque eles não calculam como nós no sistema decimal? Bem, porque como um sistema eletrônico, os computadores representam os números como níveis de tensão elétrica e é bem mais fácil para eles saberem distinguir se existe ou não uma tensão de 5 volts em uma entrada, do que distinguir 10 diferentes níveis de tensão (afinal o sinal pode ter um ruído, pode sofrer uma atenuação etc.). Os computadores então veem e representam internamente nosso mundo como entradas de 1's e 0's porque é fácil para eles calcularem tudo assim.

Em um rápido exemplo, quando aumentamos o som do computador para ouvir aquela música do AC/DC no volume 100, ele verifica a porcentagem de volume que o usuário pediu (100%) e atribui isso como a entrada da função “aumenta volume”. A função especifica que o aumento dos níveis de tensão na caixa de som deve mudar proporcionalmente à entrada inserida. O sinal de tensão binário é enviado do processador para as caixas de som que aumentam o volume, enquanto o seu tocador lê uma matriz de 0's e 1's que é a representação da música para o computador, antes mesmo de sua mãe bater na porta mandando acabar com o barulho.

Atividade 02

Para pesquisar: Como os sinais que estão no mundo exterior são codificados para a forma de representação interna dos computadores?