O processador e o ciclo de instrução. A CPU, ou unidade central de processamento, é o componente que busca, decodifica e executa as instruções. A sequência é sempre a mesma: a unidade de controle busca a próxima instrução na memória, a decodifica para entender o que ela pede e a executa com a unidade lógica e aritmética, guardando o resultado em registradores ou na memória. Esse ciclo se repete bilhões de vezes por segundo. Quando a prova pergunta qual componente busca, decodifica e executa instruções, a resposta é a CPU. Quando pergunta o que controla o fluxo de instruções, a resposta é a unidade de controle, que é parte da CPU.

Os processadores modernos têm mais de um núcleo. Cada núcleo executa o seu próprio ciclo, e isso permite processar várias tarefas ao mesmo tempo. Frequência de clock indica quantos ciclos o processador executa por segundo, mas não mede sozinha a velocidade real, porque depende também do número de instruções que cada ciclo resolve e da largura dos barramentos.

A hierarquia de memória. A memória do computador é organizada em níveis, do mais rápido e caro ao mais lento e barato. No topo estão os registradores, que ficam dentro da CPU e guardam os dados que estão sendo processados naquele instante. Logo abaixo estão as memórias cache, em níveis L1, L2 e L3, que guardam cópias de dados usados com frequência. Depois vem a memória principal, a RAM. Por fim estão os dispositivos de armazenamento secundário, como discos rígidos e unidades de estado sólido. A regra geral é que quanto mais perto da CPU, mais rápido e mais caro é o nível.

A distinção entre memória volátil e não volátil é uma das pegadinhas mais comuns. A RAM é volátil: perde o conteúdo quando a energia é desligada. A ROM é não volátil: guarda instruções fixas mesmo sem energia. Uma alternativa que diz que a ROM é a área de trabalho do processador e que se apaga ao desligar está errada, porque essa descrição corresponde à RAM, e a ROM justamente não se apaga. O erro está em trocar a função das duas.

Barramentos, chipset e placa-mãe. Os componentes se comunicam por barramentos, que são conjuntos de linhas elétricas. Há barramento de dados, que transporta os dados; barramento de endereços, que indica onde o dado está; e barramento de controle, que transporta os sinais de comando. A prova costuma afirmar que o barramento de dados é responsável pela alimentação elétrica, e a alternativa está errada, porque a alimentação vem da fonte de energia por outros caminhos.

A placa-mãe é a placa que reúne e interliga os componentes. O chipset é o conjunto de circuitos da placa-mãe que gerencia a comunicação entre CPU, memória, barramentos e dispositivos de entrada e saída. Ele não é unidade de armazenamento. Essa confusão aparece com frequência, e a resposta correta costuma descrever o chipset como gerenciador de comunicação.

Software: sistema, aplicativo e firmware. O software se divide em sistema, aplicativos e utilitários. O sistema operacional é o software básico que gerencia o hardware e oferece recursos aos programas, como processos, memória e arquivos. Os aplicativos resolvem tarefas do usuário, como um editor de texto ou um navegador. Os utilitários fazem manutenção, como um antivírus ou um desfragmentador. O firmware é o software gravado no hardware, como a BIOS ou a UEFI, que inicializa a máquina e entrega o controle ao sistema operacional.

A prova também cobra a diferença entre software livre e proprietário. O software livre concede ao usuário a liberdade de executar, estudar, modificar e redistribuir o programa. O software proprietário mantém essas liberdades com o titular dos direitos, e o uso depende de licença. A legislação brasileira sobre programas de computador é a Lei 9.609/1998, que trata da proteção da propriedade intelectual do software. Na prova, o candidato deve saber que a licença define o que o usuário pode fazer, e que a posse da cópia não transfere o direito de modificá-la.

Como um programa chega à CPU. Quando o usuário abre um aplicativo, o sistema operacional carrega o programa da memória de massa para a RAM, cria um processo, reserva o espaço de memória e entrega o processo ao escalonador, que decide quando a CPU vai executá-lo. As instruções do programa são buscadas na RAM, decodificadas e executadas. Se o programa precisa de um dado do disco, a CPU pede a operação de entrada e saída, e o processo espera até que ela termine. Esse caminho explica por que um computador com pouca RAM fica lento: o sistema passa a buscar dados no disco, que é muito mais lento que a memória principal.

Erros típicos do candidato.

• Confundir RAM e ROM quanto à volatilidade.
• Achar que a frequência de clock é a única medida de desempenho.
• Atribuir ao chipset a função de armazenamento.
• Tratar o firmware como aplicativo, quando ele é gravado no hardware e inicializa a máquina.
• Achar que a licença de uso dá direito de modificar o software proprietário.

Processos. Processo é um programa em execução, com seu próprio espaço de memória, seus recursos e um identificador único. Esse identificador é chamado PID em Windows e Linux. O sistema cria, suspende, retoma e encerra processos, e a regra básica é que um processo não acessa a memória de outro sem autorização do sistema. Essa separação protege o sistema contra falhas em um programa.

Um processo passa por estados. Ele nasce, fica pronto para executar, passa a executar quando o escalonador lhe dá a CPU, pode ficar bloqueado esperando uma operação de entrada e saída, e termina ao final. A tabela abaixo organiza os estados.

O escalonador decide quem usa a CPU e por quanto tempo. Em sistemas com muitos processos, ele divide o tempo entre eles, dando a impressão de execução simultânea. Threads são linhas de execução dentro de um mesmo processo, que compartilham a memória do processo. Um processo pode ter várias threads, e isso permite que um programa faça várias tarefas sem criar novos processos.

Comandos de processos. No Windows, o Gerenciador de Tarefas mostra os processos, e os comandos de linha de comando incluem tasklist, para listar, e taskkill, para encerrar um processo pelo PID ou pelo nome. No Linux, o comando ps lista os processos, top e htop mostram o uso de recursos em tempo real, e kill envia um sinal ao processo. O sinal padrão de término é o SIGTERM, que permite ao programa salvar o que está fazendo. O sinal SIGKILL, enviado com kill -9, encerra o processo imediatamente e não pode ser ignorado pelo programa. Quando a questão fala de um processo travado que não responde ao término comum, a resposta é o sinal forçado.

Memória. Cada processo enxerga um espaço de endereços próprio, que o sistema traduz para endereços reais da RAM. Esse mecanismo é a memória virtual. Quando a RAM não é suficiente, o sistema move páginas de memória pouco usadas para o disco, em uma área de troca. No Windows, essa área é o arquivo de paginação, chamado pagefile.sys. No Linux, é a partição ou o arquivo de swap. A troca é lenta, por isso o excesso de paginação deixa o sistema lento, um sintoma que o usuário percebe como travamento.

Em Linux, o comando free mostra a memória total, usada e disponível, e a opção -h a exibe em unidades legíveis. No Windows, o Gerenciador de Tarefas mostra o uso de memória por processo e o uso total da memória.

Arquivos e sistemas de arquivos. O sistema de arquivos organiza os dados no armazenamento. No Windows, o padrão atual é o NTFS, que suporta permissões detalhadas, cotas e compressão. No Linux, o padrão mais usado é o ext4, que organiza os arquivos por meio de inodes, estruturas que guardam os metadados do arquivo, como dono, permissões, tamanho e localização dos blocos. O nome do arquivo fica em um diretório, mas o inode é que descreve o arquivo.

Um link simbólico é um arquivo que aponta para outro caminho, e se o alvo for removido, o link fica quebrado. Um link físico, ou hard link, é outro nome para o mesmo inode, e o arquivo só some quando todos os nomes forem removidos. A prova costuma pedir essa distinção.

Permissões. No Linux, cada arquivo tem permissões de leitura (r), escrita (w) e execução (x), aplicadas ao dono, ao grupo e aos demais. O comando ls -l mostra as permissões, e chmod as altera. Por exemplo, chmod 640 concede ao dono leitura e escrita, ao grupo somente leitura e aos demais nenhum acesso. O comando chown troca o dono. No Windows, as permissões de NTFS são listas de controle de acesso, que permitem definir permissões específicas para usuários e grupos, e as permissões se combinam com as do compartilhamento de rede.

Comandos de disco e uso. O comando df, em Linux, mostra o espaço livre em cada sistema de arquivos montado, e du mostra quanto espaço cada diretório ocupa. No Windows, a ferramenta equivalente de visualização é o Explorador de Arquivos e as propriedades da unidade.

Comparação direta entre os dois sistemas.

Erros típicos do candidato.

• Achar que o sinal SIGKILL pode ser tratado pelo programa. Ele não pode.
• Confundir link simbólico com link físico.
• Achar que a memória virtual é uma memória física extra. Ela é o mecanismo de tradução e a área de troca no disco.
• Trocar os comandos de Windows e de Linux, como usar tasklist no Linux.
• Esquecer que o processo não acessa a memória de outro processo sem autorização.

Duas camadas e três camadas. Na arquitetura de duas camadas, o cliente conversa diretamente com o servidor de banco de dados, e grande parte da lógica do negócio fica no cliente. Isso simplifica o desenvolvimento, mas dificulta a manutenção, porque uma mudança na regra exige atualizar todos os clientes instalados. Na arquitetura de três camadas, existe uma camada intermediária, de lógica de negócio, entre a interface e o banco. A interface conversa com a lógica, e a lógica conversa com o banco. A separação permite trocar uma camada sem mexer nas outras.

O que a prova cobra sobre cliente-servidor. As questões costumam perguntar quem inicia a comunicação, quem processa a regra e quem guarda os dados. O cliente inicia a requisição. O servidor processa e responde. Os dados ficam centralizados no servidor, o que facilita o controle de acesso e o backup. Em um sistema bem projetado, a regra de negócio e a validação dos dados ficam do lado do servidor, porque o cliente pode ser alterado pelo usuário.

A arquitetura orientada a serviços (SOA). A SOA organiza os sistemas como um conjunto de serviços. Um serviço é uma função de negócio exposta por meio de uma interface bem definida, que pode ser usada por outros sistemas sem que estes conheçam os detalhes internos. O princípio central é o baixo acoplamento: o serviço muda sem obrigar os consumidores a mudar, desde que o contrato da interface seja mantido.

O contrato descreve a interface do serviço: quais operações existem, quais dados entram e quais saem. Em serviços baseados em SOAP, o contrato é descrito em WSDL. Em serviços REST, a descrição costuma vir em documentos como OpenAPI, embora REST seja um estilo de arquitetura, e não uma imposição da SOA.

O barramento de serviços. Em implantações maiores, os serviços se comunicam por um barramento de serviços corporativo, também chamado de ESB. O barramento faz a mediação entre sistemas que usam formatos e protocolos diferentes, roteia as mensagens, transforma os dados e registra a comunicação. A prova costuma perguntar qual é a função do barramento, e a resposta é a mediação e o roteamento entre serviços, e não o armazenamento dos dados de negócio.

Quando a SOA aparece em uma auditoria. A consultoria que audita a integração de uma sociedade empresária que adota SOA procura três pontos: se os serviços têm contratos documentados, se há controle de versões para que as mudanças não quebrem os consumidores e se há monitoramento da comunicação. Um serviço sem contrato documentado, que muda sem aviso, é um risco de integração. Por isso, a auditoria verifica a governança dos serviços, e não apenas o funcionamento técnico de cada um.

Comparação entre os dois modelos.

Erros típicos do candidato.

• Achar que SOA é o mesmo que REST. REST é um estilo, e a SOA é uma forma de organizar sistemas.
• Achar que o cliente deve guardar a regra de negócio. A regra fica no servidor ou na camada intermediária.
• Confundir o barramento com o banco de dados.
• Achar que um serviço pode mudar sem controle de versão, desde que funcione hoje.

Os três modelos de serviço. Os modelos se distinguem pelo que o provedor entrega e pelo que o cliente ainda administra. A ideia que resume a diferença é que, quanto mais alto o modelo, mais o provedor cuida da pilha tecnológica e menos o cliente administra.

No modelo IaaS, a infraestrutura como serviço, o provedor entrega máquinas virtuais, redes e armazenamento. O cliente instala o sistema operacional, os programas e cuida da configuração. Um exemplo é alugar um servidor virtual e instalar nele um banco de dados próprio.

No modelo PaaS, a plataforma como serviço, o provedor entrega também o sistema operacional e o ambiente de execução, como linguagens e bancos gerenciados. O cliente publica a aplicação e cuida apenas do código e dos dados. Um exemplo é implantar uma aplicação em um serviço gerenciado que já tem o runtime e o banco configurados.

No modelo SaaS, o software como serviço, o provedor entrega a aplicação pronta, e o cliente apenas a utiliza, geralmente por um navegador. Um exemplo é um sistema de correio eletrônico ou de gestão contratado por assinatura. O cliente administra os usuários e os dados, mas não a infraestrutura nem o código.

Os modelos de implantação. Quanto à implantação, a nuvem pode ser pública, quando é compartilhada por clientes diferentes e oferecida pelo provedor na internet; privada, quando é dedicada a uma única organização; comunitária, quando é compartilhada por organizações com interesses comuns; e híbrida, quando combina nuvem pública e infraestrutura própria ou privada. A prova costuma perguntar qual modelo fica mais indicado para dados muito sensíveis que devem permanecer sob controle direto da organização. A resposta costuma ser a nuvem privada ou a híbrida, conforme o caso.

Responsabilidade compartilhada. A segurança na nuvem é dividida. O provedor garante a segurança da infraestrutura física e da plataforma que ele entrega. O cliente garante a segurança do que coloca nela: a configuração de acesso, a proteção dos dados, a gestão de usuários e a aplicação. A divisão muda conforme o modelo. No IaaS, o cliente responde por mais coisas. No SaaS, responde principalmente pelos usuários e pelos dados. Uma falha de configuração de um bucket de armazenamento aberto ao público, por exemplo, é quase sempre responsabilidade do cliente, e não do provedor.

Dados pessoais na nuvem. Quando a organização guarda dados pessoais em nuvem, a Lei Geral de Proteção de Dados (Lei 13.709/2018) continua valendo. A organização responde pelo tratamento, e a contratação do provedor não transfere essa responsabilidade. Por isso o contrato precisa tratar de segurança, localização dos dados, acesso e resposta a incidentes. Quando a prova pergunta se a terceirização da nuvem elimina a responsabilidade pelos dados pessoais, a resposta é não.

Vantagens e riscos que a banca cobra. A nuvem oferece elasticidade, que é a capacidade de aumentar ou reduzir recursos conforme a demanda; pagamento pelo uso; e rapidez na implantação. Os riscos incluem dependência do provedor, custos que crescem sem controle quando não há monitoramento, questões de conformidade com a legislação e a necessidade de planejar a saída do provedor, caso o contrato termine. O candidato deve lembrar que cada vantagem vem com um risco: a elasticidade exige controle de custo, e a dependência exige plano de saída.

Disponibilidade e acordo de nível de serviço. O contrato com o provedor costuma trazer um acordo de nível de serviço, que define a disponibilidade mínima prometida e as compensações quando ela não é cumprida. A disponibilidade é medida em percentual de tempo em operação no período. O cliente que depende do sistema para atender o cidadão precisa ler esse acordo com atenção, porque ele define o que o provedor garante e o que fica sob responsabilidade do cliente, como a arquitetura que mantém o serviço no ar quando uma máquina falha. A alta disponibilidade é uma escolha de projeto, e não uma propriedade automática da nuvem.

Custos e monitoramento. A cobrança pelo uso é uma vantagem, mas também um risco. Um recurso esquecido ligado, um armazenamento que cresce sem controle ou um tráfego de saída alto geram cobrança que o órgão só percebe no fim do mês. Por isso a boa prática inclui monitoramento de consumo, alertas de custo e revisão periódica dos recursos contratados. A prova costuma cobrar essa ideia quando pergunta por que a elasticidade exige controle.

Saída do provedor. Um risco que as auditorias examinam é a dependência do provedor. Se o contrato termina, o órgão precisa conseguir levar os dados e os sistemas para outro ambiente. Isso exige formatos de dados abertos, documentação da aplicação, cópias de segurança fora do provedor e, quando possível, o uso de tecnologias que não estejam presas a um serviço exclusivo. Um plano de saída é uma exigência de gestão, e não apenas de tecnologia.

Erros típicos do candidato.

• Confundir IaaS com PaaS: no IaaS, o sistema operacional é do cliente.
• Achar que o SaaS dá ao cliente controle sobre a infraestrutura.
• Achar que a nuvem pública é sempre a mais segura. A segurança depende da configuração e da responsabilidade compartilhada.
• Achar que a contratação de nuvem transfere a responsabilidade pelos dados pessoais.
• Confundir nuvem privada, que é dedicada a uma organização, com nuvem comunitária.