71 Introdução à Informática Prof. Roberto Cabral de Mello Borges Instituto de Informática -...

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Introdução à Informática

Prof. Roberto Cabral de Mello BorgesInstituto de Informática - UFRGS

2013Parte 2

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Representação dos Dados no Computador

• Dados são representados na memória do computador e em seus meios de armazenamento, através de códigos convencionados, e expressos em um sistema de numeração adequado.

• Exemplos:– Códigos: ASCII, EBCDIC, BAUDOT

– Sistemas de Numeração: Decimal, Binário, Hexadecimal.

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Sistemas de Numeração

• Decimal (Base 10)– usa os algarismos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9

– sistema usual fora do computador

• Binário (Base 2)– só usa os algarismos 0 e 1

– é o sistema usado pelo computador

• Hexadecimal (Base 16)– usa os 10 algarismos e as letras A, B, C, D, E e F

– é usado para representar números grandes, tais como os endereços de memória.

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Sistemas de Numeração• 1 - Sistema Sexagesimal (Base 60)

– Aplicações: » subdivisão da hora em 60 minutos; subdivisão do minuto

em 60 segundos.» subdivisão de grau em 60 minutos; subdivisão do minuto

em 60 segundos.

• 2- Sistema Duodecimal (Base 12) - Dúzia– Origem: os 4 dedos da mão (com exceção do polegar) têm 12

falanges.– Aplicações;

» Objetos contados em dúzias: ovos, talheres, pratos, canetas, lápis

» O ano tem 12 meses» O dia tem 24 (2 x 12) horas» 12 dúzias = 1 grosa» 12 grosas = 1 massa» 1 pé = 12 polegadas (12 x 2,54 cm = 30,48 cm)» 1 shilling = 12 pennies

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• 3 - Sistema Binário (Base 2)– Usado nos computadores, onde os símbolos 0 e 1

representam respectivamente um bit desligado e um bit ligado.

• 4 - Sistema Quinário (Base 5)– Tribos Africanas usavam o sistema quinário,

provavelmente por possuirmos 5 dedos em cada mão

• 5 - Sistema Vigesimal (Base 20)– Usado pelos Maias e Astecas e pelos Celtas.– Aplicações:

» No idioma francês, 80 é "quatrevingt" (quatro vezes vinte).» No sistema monetário francês, 1 franco = 20 sous.

Sistemas de Numeração

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• 6 - Sistema Romano (Não posicional)–A posição do símbolo não lhe confere um

peso, e os valores são gerados por soma ou subtração dos valores.

–Ex. MCMLXXXVII (1987) ou MDCCCCLXXXVII

Sistemas de Numeração

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7 - Sistemas usados em Informática:

• a) Sistema Binário (Base 2)– Símbolos: 0 e 1– Exemplo:

(101100101)2

• Sistema Quaternário (Base 4)– Símbolos: 0, 1, 2, 3– Exemplo:

(2130012)4

• Sistema Octal (Base 8)– Símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7– Exemplo:

(26074461)8

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Códigos de Representação de Dados

• ASCII (American Standard Code for Interchange Information)

– sistema mais usado nos microcomputadores

– exemplo:» letra A é representada como (41)16 =(0100 0001)2

• EBCDIC (Extended Binary Code Decimal Interchange Code)

– sistema mais usado nos mainframes

– exemplo: » algarismo 1 é representado como (F1)16 = (1111 0001)2

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Tabela ASCII 23/3/2000

Byte Esquerda (MSB)0 1 2 3 4 5 6 7

B 0 NUL DLE SPACE 0 @ P ` py 1 SOH DC1 ! 1 A Q a qt 2 STX DC2 " 2 B R b re 3 ETX DC3 # 3 C S c s

4 EOT DC4 $ 4 D T d tD 5 ENQ NAK % 5 E U e ui 6 ACK SYN & 6 F V f vr 7 BEL ETB ' 7 G W g we 8 BS CAN ( 8 H X h xi 9 HT EM ) 9 I Y i yt A LF SUB * : J Z j za B VT ESC + ; K [ k {

C FF FS , < L \ l |(L D CR GS - = M ] m }S E SO RS . > N ^ n ~B) F SI US / ? O _ o DEL

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Conversão de Sistemas de Numeração

• Da base 2 para base 10:

• exemplo:(101101110)2 = ( ? )10

1.28+0.27+1.26+1.25+0.24+1.23+1.22+1.21+0.20 =

1.256+0.128+1.64+1.32+0.16+1.8+1.4+1.2+0.1 =

256 + 0 + 64 + 32 + 0 + 8 + 4 + 2 + 0 = 366

= (366)10

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n 2n 4n 8n 16n

0 1 1 1 1

1 2 4 8 16

2 4 16 64 256

3 8 64 512 4.096

4 16 256 4.096 65.536

5 32 1.024 32.768 1.048.576

6 64 4.096 262.144 16.777.216

7 128 16.384 2.097.152 268.435.456

8 256 65.536 16.777.216 4.294.967.296

9 512 262.144 134.217.728 68.719.476.736

10 1.024 1.048.576 1.073.741.824 1.099.511.627.776

11 2.048 4.194.304 8.589.931.592 17.592.186.044.416

12 4.096 16.777.216 68.719.476.736 281.474.976.710.656

13 8.192 67.108.864 549.755.813.888 4.503.599.627.370.496

14 16.384 268.435.456 4.398.046.511.104 72.057.594.037.927.936

15 65.536 1.073.741.824 35.184.372.088.832 152.921.504.606.846.976

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Decimal Hexadecimal Binário

0 0 00001 1 00012 2 00103 3 00114 4 01005 5 01016 6 01107 7 01118 8 10009 9 1001

10 A 101011 B 101112 C 110013 D 110114 E 111015 F 1111

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• Sistema Hexadecimal (Base 16)– Símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

– Exemplo:

(2A35D4F)16

7 - Sistemas usados em Informática:

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Conversão de Sistemas• Base Qualquer para Base 10

– Binário --> Decimal

– Quaternário --> Decimal

– Octal --> Decimal

– Hexadecimal --> Decimal

• Base 10 para Base Qualquer– Decimal --> Binário

– Decimal -->Quaternário

– Decimal -->Octal

– Decimal -->Hexadecimal

• Binário --> Hexadecimal

• Hexadecimal --> Binário

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Outras Bases

• Base qualquer para Decimal

• Decimal para Base qualquer

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Meios e Dispositivos de Entrada, Saída (E/S) e Armazenamento

• Cartão

• Fita de Papel

• Papel Impresso

• Fita Magnética

• Disco Magnético

• Outros

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Cartão Perfurado

Altura

ColunaCartão Universal:•80 colunas •12 alturas

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Cartão Perfurado

Cartão de Hollerith - 1900 a 1928 Furos redondos 45 colunas x 12 alturas

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Cartão Perfurado - 90 colunas

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Modelos de cartões especiais

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Cartão Perfurado(1928-hoje)

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Cartão de 96 colunas do IBM/3 (usado nas loterias brasileiras)

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Perfuradora de cartões manual

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Perfuradora de Cartões

IBM 026

IBM 029

Classificadora

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Port-a-Punch (usado nas eleições americanas)

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Picote cortado pelo Port-a-Punch

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Fita de Papel

Canal

Coluna

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Fita de Papel Perfurado

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Fita de Papel

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Leitora de Fita de Papel

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Perfuradora manual de Fita de Papel

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Fita de Papel usada em máquinas de

Telex (precursora do Fax)

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Papel Impresso• Papel Sanfonado ou Formulário Contínuo

• É organizado em linhas e colunas

• Pode ter uma ou mais vias

• Pode ser pautado ou liso

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Tamanhos de formulários• Standard (132 colunas x 66 linhas) [ 14”x 11” ]

• US Letter (80 colunas x 66 linhas) [ 8,5”x 11” ]

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Impressoras

• Impacto:– linha:

» cilindro

» cadeia

– caractere:

» matricial

» margarida

» esfera

• Não Impacto:– térmica

– jato de tinta

– laser

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Impressoras de Impacto: Linha

Cadeia (Chain, Band)

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• Cilindro (Drum)

Impressoras de Impacto: Linha

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Impressoras de Impacto: Caractere--> Matricial

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Impressoras de Impacto: Caractere--> Matricial

41

Impressoras de Impacto: Caractere--> Matricial

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Impressoras de Impacto: Caractere--> Margarida

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Impressoras de Impacto: Caractere--> Esfera

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Impressora de Rolete

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Jato de Tinta

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Impressora Laser

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Impressora Laser

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Outras tecnologias de Impressão:

• Jato de Tinta Sólida (Phase Change)– densidade: 300 a 700 dpi– marcas: Canon, Apple, HP, Epson

• Transferência Térmica de Cera (Thermal-Wax Transfer)

– marcas: Tektronics, Seiko

• Sublimação de Tintura (Dye Sublimation)– marcas: Kodak– densidade: 300 dpi unidade de densidade:

dpi: Dots Per Inch

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Impressora Jato de Tinta Sólida

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Impressora de Sublimação de Tintura (Dye Sublimation)

51

Transferência Térmica de Cera (Thermal-Wax Transfer)

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Impressora Térmica

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Impressoras mais populares para microcomputadores:

• Matricial (Dot Matrix)– velocidades típicas: 100 a 800 cps

– custo: US$ 70 a US$ 700

• Jato de tinta (Ink Jet) – velocidades típicas: 1 a 8 ppm

– custo: US$ 70 a US$ 1.200

• Laser – velocidades típicas: 1 a 16 ppm

– custo: US$ 300 a 3.000

Unidades para velocidades:

cps: Characters Per Secondppm: Pages Per Minute

Unidades para velocidades:

cps: Characters Per Secondppm: Pages Per Minute

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Fita Magnética

Trilha

Coluna

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Tipos de Fitas Magnéticas:

• Rolo (Reel)

• Cassette

• Cartucho (Cartdrige)

• “Streamer”

• DAT (Digital Audio Tape)

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Fita Magnética - Rolo

Foto de 1971

Foto de 2001

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Fita Magnética - Cassette

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Fita Magnética - Cartucho (Cartdrige)

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Fita Magnética - Streamer

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Fita Magnética - DAT / DDS

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Fitas Magnéticas

• Grande capacidade de armazenamento graças ao conceito de Densidade de Gravação.

• Densidade de Gravação:– É a quantidade de bytes gravados por unidade de

comprimento (polegada). É medida em B.P.I (Bytes Per Inch)

– ex; 200, 556, 800, 1.600, 3.200 e 22.000 BPI1 “

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Paridade

• Conceito que garante que as informações gravadas em uma Fita Magnética (ou em um Disco Magnético) serão lidas exatamente como gravadas.

• Paridade Ímpar (mais usada) – É gravado um bit adicional ao byte, que será

magnetizado se a contagem de bits ao longo do byte for um número par (para que fique ímpar), se já é ímpar, não magnetiza.

– O bit adicional é chamado de Bit de Paridade e é gravado (nas fitas magnéticas) na Trilha de Paridade

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Bit de Paridade

B &7 {m +3 H 4Símbolos

Trilha de Paridade

Byte

Toda vez que a quantidade de bits magnetizados ao longo do byte for "par", se magnetiza o bit de paridade, para que a contagem ao longo de uma coluna seja sempre ímpar.

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Disco Magnético

Setor ou Segmento

Trilha

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Tipos de Discos Magnéticos:

• Fixos:– H.P.T. (Head Per Track)

– Rígido (Winchester ou Hard Disk)

– SSD (Solid State Drive)

• Removíveis:– Cartucho (Cartdrige)

– Panela (Pack)

– Flexível (Diskette ou Floppy)

– Óptico

– Opto-Magnético

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Disco Magnético - HPT (Head Per Track)

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Disco Magnético Pack (Panela)

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Disco Magnético - Winchester

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Disco Magnético Cartucho (Cartdrige)

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Diskette 3.5

Diskette 5.25

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Diskette 3 1/2"

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Capacidades dos Diskettes

5 1/4”

3 1/2” 800 K

360 K

Densidade Dupla (DD)

1,44 M

1,2 M

Alta Densidade

(HD)

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Características dos Diskettes

Tamanho (polegadas)

5,25 (DD) 5,25 (HD) 3,5 (DD) 3,5 (HD) 3,5 (SHD)

Capacidade (bytes) 360 Kb 1,2 Mb 720 Kb 1,44 Mb 2,88 Mb

Trilhas 40 80 80 80 80

Setores/Trilha 9 15 9 18 36

Bytes/Setor 512 512 512 512 512

Faces 2 2 2 2 2

Setores 720 2400 1440 2880 2880

RPM 300 360 300 300 300

Taxa Transferência (Kbps)

250 500 350 500 500

Capacidade = bytes/setor x faces x Setores/trilha x TrilhasEx. SHD ---> =512 x 2 x 36 x 80 = 2.949.120 = 2,88 Mb

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SSD (Solid State Drive)

• Usam tecnologia de memória Flash

• Caracteristicas:– Baixo consumo

– Não tem peças móveis

– Resiste a choques e vibrações

– Alto custo

– Baixa velocidade

– Menor capacidade

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Principais Discos magnéticos usados em Microcomputadores:

• Winchester–capacidades: 160 Gbytes a 10 Tbytes

–custo: US$ 70 a 1.000

– interno ou externo

• Diskette–capacidades: 360 Kbytes a 1,44 Mbytes

–custo do diskette: cerca de US$ 0,10 ou menos

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Densidades dos discos

• Densidade Linear de Gravação– É a quantidade de bytes gravados ao longo de um

arco de comprimento (polegada). É medida em B.P.I. Similar à Densidade de Gravação das fitas, porém a trilha dos discos é em forma de arco.

– ex. 556, 800, 1600, 3200 BPI

• Densidade Radial de Gravação– É a quantidade de trilhas que cabe em uma

unidade de raio (polegada). É medida em T.P.I. (Tracks Per Inch)

– ex. 40, 80 e 135 TPI

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Densidade Linear de Gravação

1"

1.600 bytes

Ex. 1.600 BPI

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Densidade Radial de Gravação

1

1"

Ex. 40 TPI40 trilhas

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Discos Magnéticos Removíveis de Alta Capacidade

• Zip Drive–Capacidade: 100 Mbytes

–Custo da Unidade: US$ 80-150

–Custo do Disco: US$ 10

–Substituiu nos micros, o espaço antes ocupado pelo drive de 5,25”

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Discos Ópticos

CD AUDIO

CD-R

CD-ROM

CD-Regrav

.

Video CD

DVD-

ROM

DVD vide

o

DVD Grav.

1982 1984

1996 1997 1997 1999

1990 1993

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Discos Ópticos• CD-ROM

– tecnologia similar à do CD de som

– capacidade: 650 Mb

• CD-R (CD Recordable)– CD Gravável uma única vez

• CD-WORM (CD-Write Once Read Many)– similar ao CD-ROM, porém gravável (uma única vez, para

muitas leituras.

• CD-RW (CD-ReWrite)– similar ao CD-WORM, porém regravável várias vezes.

• DVD (Digital Versatile Disc)– Disco digital que grava Som, Imagem e Dados

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CRD-R e CDR-RW

Durabilidade média de um CD/DVD: 15 anos (no RS, cerca de 10 anos devido a alta umidade relativa do ar)

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CD-R

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DVD• Digital Versatile Disc• Discos com capacidade de 4.7 GB até 17 GB• Tipos de DVD

– DVD-RAM: disco definido pelo DVD Forum (Matsushita, Toshiba e Time Warner); é o padrão de maior presença no mercado; filmes gravados neste padrão não são compatíveis com a maior parte dos DVD players.(Capacidade: 4,7 ou 9,4 Gb- 1 ou 2 faces)

– DVD-R: DVD gravável uma única vez (Capacidade: 4,7 Gb)

– DVD+RW: DVD regravável desenvolvido pela Sony, HP, Philips e Yamaha, que formam a DVD+RW Alliance; é compatível com a maioria dos DVD players. (Capacidade: 4,7 Gb)

– DVD-RW: padrão de DVD regravável definido pela Apple e Compaq. (Capacidade: 4,7 Gb)

– VCD: Video Compact Disc. Formato que grava até 80 minutos de vídeo com qualidade similar à das fitas VHS. Pode ser executado nos drives de CD-ROM e DVD players. (MPEG1)

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Trilhas nos CD/DVD x Discos Magnéticos

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Outros• Traçador Gráfico (Plotter)

– usado para fazer desenhos de plantas, gráficos, figuras....

– muito usado por engenheiros, arquitetos e projetistas de indústrias

– dispositivos que desenham com canetas especiais de diversas cores e/ou espessuras, em papel com dimensões que variam entre o tamanho A4 até A0

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Tinta Magnética• Tinta Magnética (Magnetic Ink)

– usado nos cheques bancários

– consiste na impressão de números com tinta magnética (tinta com partículas magnéticas em suspensão)

– há dois sistemas importantes:

» CMC-7 (Character Magnetization Code - 7 digits)

» MICR (Magnetic Ink Character Recognition)

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CMC-7 e MICR

• CMC-7- Usado no Brasil, México, França, Espanha

• MICR - Usado nos Estados Unidos, Canada, Porto Rico, Panamá e Inglaterra

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• Código de Barras (Bar Code)– usado para automação comercial em

supermercados e lojas comerciais em geral

– existem 2 sistemas importantes:» UPC (Universal Product Code) usado nos

EUA, tem 12 dígitos

» EAN (European Article Numbering) usado na Europa e adotado no Brasil, tem 13 dígitos

EAN-13 UPC-A EAN-8 UPC-E

90

Código EAN - Brasil

7 8 9 5 2 1 0 3 0 0 07 0

Pais Empresa Produto DC789 - Brasil7502 - Charrua10300 - Água Mineral 500ml0 - Dígito de Controle

SOMA=(7+9+5+2+0+0) + (8+7+0+1+3+0)*3)DC=CEILING(SOMA;10)-SOMA=CEILING(80;10)-80=0

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Código de Barras bidimensional

• QR Code (Quick Response Code)– Capacidades: 7089 caracteres numéricos

– 4296 caracteres alfanuméricos

QR Code da página do Wikipedia

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OCR (Optical Character Recognition)

• Reconhecimento Óptico de Caracteres (OCR)

– usado pelos Correios e outros serviços que precisam reconhecer caracteres manuscritos ou impressos e transcrevê-los para o computador

9 1 5 00 9 9 0

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Scanner– serve para capturar imagens, fotos, textos e

transportá-los para o computador

– uma vez transportados, pode-se editar a imagem retirando, inserindo ou alterando partes da imagem; pode-se mudar as cores, os tons e matizes, bem como alterar o tamanho da imagem em relação ao original

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• Folha Óptica– usada para marcações à lápis ou caneta de

marcas em espaços pré-determinados

– é usado em concursos públicos, vestibulares, pesquisas de mercado e nos volantes da Loto, Sena, etc.

• Cartão Magnético– é usado por bancos, cartões de crédito e lojas

comercais para identificar numa tarja magnética, dados do cliente

Tarja Magnética

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“Smart Card”• É um cartão similar ao cartão magnético,

porém não tem tarja magnética e sim um chip interno.

• É usado como “dinheiro eletrônico”, para pagamento de serviços e produtos, tal como se usa o cartão magnético.

– Ex.: Cartão usado na free-way (2004-2008) e Cartão TRI (2008).

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Smart Card - Exemplos

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Smart Label (I-Code)•Etiqueta Inteligente, que contém chips I-Code.

•O chip não necessita alimentação; quando passa por sensores é energizado e emite sinal de identificação.

•Pode ser usado para sistemas anti-furto, como débito automático no check-out, bem como controle de estoques.

Biblioteca Nacional de Singapura, com 100.000 livros, 6.200 CD-ROM, 6.000 fitas VHS

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RF-ID• Transmissão de dados através de Rádio

Fequência.

• Usado em passaportes, produtos em estoque, pagamento de pedágio (Free-way e Shoppings).

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• Joystick (mais indicado para jogos)

• Paddle (usado em jogos e equipamentos especiais)

• Mouse (usado em todos os ambientes gráficos, orientados à janelas/menus, como o Windows e Mac-OS

Apontadores

100

• Fim da parte 2

101

Representação de números nos computadores:

• Inteiro - 1 byte (Char):

Com SinalConteúdo Sinal Bit

1Bit2

Bit3

Bit4

Bit5

Bit6

Bit7

Bit 1 2 3 4 5 6 7 8

Sinal: 0 - positivo 1 - Negativo

Menor Valor: -(11111111) 2 = -(127)10Maior Valor: +(01111111) 2 = +(127)10

102

• Inteiro Sem Sinal

Representação de números nos computadores:

Conteúdo Bit1

Bit2

Bit3

Bit4

Bit5

Bit6

Bit7

Bit8

Bit 1 2 3 4 5 6 7 8

Menor Valor: (00000000) 2 = (0)10Maior Valor: +(11111111) 2 = (255)10

103

• Real - Palavra de 2 bytes (16 bits)

Representação de números nos computadores:

104

• Real - Palavra de 4 Bytes (32 bits)

Representação de números nos computadores:

105

• Real - Palavra de 6 bytes (48 bits)

Representação de números nos computadores:

106

• Real - Palavra de 8 bytes (64 bits)

Representação de números nos computadores:

107

Bit1 1 12 1/20,53 1/40,254 1/80,1255 1/160,06256 1/320,031257 1/640,0156258 1/1280,00781259 1/2560,00390625

10 1/5120,00195312511 1/10240,000976562512 1/20480,0004882812513 1/40960,00024414062514 1/81920,000122070312515 1/163840,0000610351562516 1/327680,00003051757812517 1/655360,000015258789062518 1/1310720,0000076293945312519 1/2621440,00000381469726562520 1/5242880,000001907348632812521 1/10485760,0000009536743164062522 1/20971520,000000476837158203125

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Densidades de Impressão

• Densidade Horizontal de Impressão– É a quantidade de caracteres que é impressa por

polegada ao longo de uma linha.

– É medida em CPI (Characters Per Inch)

– Ex: 10 CPI, 12 CPI

• Densidade Vertical de Impressão– É a quantidade de linhas que é impressa por

polegada de altura na vertical.

– É medida em LPI (Lines Per Inch)

– Ex: 6 LPI, 8 LPI

109

1 "

Densidade Horizontal de Impressão

Texto em 10 CPI

1 "

Texto em 12 CPI

110

Densidade Vertical de Impressão

6 LPI 8 LPI

123456

12345678

1 "

111

Exemplo

• Papel com 8 "de largura e 11" de altura

• Quantos caracteres cabe em uma linha e quantas linhas cabe na folha, se a Densidade Horizontal de Impressão é 12 CPI e a Densidade Vertical de Impressão é 6 LPI?

• Caracteres por Linha: 8" x 12 CPI = 96 caracteres

• Número de Linhas: 11" x 6 LPI = 66 linhas

8 "

11"

112

Mesa Digitalizadora

• permite criar e manipular imagens com auxílio de um tipo especial de caneta conectada à mesa. A imagem ou desenho criado sobre a mesa é digitalizado