Introdução a computadores

INTRODUÇÃO A COMPUTADORES

PROF. CRISTIVON S.CRUZ

FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA

INTRODUÇÃO

• Definição

• Breve história

• Arquitetura de Von Neumann

• Representação de dados

DEFINIÇÃO

Computador É uma máquina capaz de variados tipos de

tratamento automático de informações ou processamento de

dados.

Computador É uma máquina electrónica que permite

processar dados. O termo provém do latim computare (“calcular”).

Um computador é composto por uma série de circuitos integrados

e outros componentes relacionados, que possibilitam a execução

de uma variedade de sequências ou rotinas de instruções

indicadas pelo utilizador.

COMPUTADOR

BREVE HISTÓRIA

COMPUTADORES MECÂNICOS

ABACO (2500 AC)

CALCULADORA DE DISCO PASCAL (1642)

MÁQUINA DIFERENCIAL (Babbage, 1822)

MOTOR ANALÍTICO (Babbage, 1833)

TABULADORA HOLLERITH (1890)

BREVE HISTÓRIA CONT…

ABACO

CALCULADORA DE DISCO PASCAL

MÁQUINA DIFERENCIAL

BREVE HISTÓRIA CONT…

TABULADORA HOLLERITH MOTOR ANALÍTICO

GERAÇÕES DOS COMPUTADORES

1ª Geração (1946-1954)

2ª Geração (1955-1964)

3ª Geração (1964-1977)

4ª Geração (1977-1991)

5ª Geração (1991-atuais)

1ª GERAÇÃO (1946-1954)

Uso de válvulas e cartões perfurados. Os Cálculos digitais substituíram

os cálculos analógicos.

Harvard MARK I (Aiken, 1944) Hardware eletromecânico.

ENIAC (Eckerte Mauchly, 1946) Primeiro computador completamente

eletrônico.

EDVAC (von Neumann, 1950) Introduziu a memória permanente e o

sistema binário.

UNIVAC I (1951) Primeiro computador a ser produzido em massa.

VÁLVULAS CARTÕES PERFURADOS

Harvard MARK I

Foi desenvolvido nos EUA (Marinha Universidade de Harvard e IBM), ocupava

120 m2, tinha milhares de engrenagens e fazia muito barulho. Uma

multiplicação de dez dígitos chegava a demorar 3s.

possuía 17.468 válvulas, pesava 30 toneladas, tinha 180 m² de área

construída, sua velocidade era da ordem de 100 kHz e possuía apenas

200 bits de memória RAM.

ENIAC

EDVAC

Apesar de ser mais moderno, não diminuiu de tamanho e

ocupava 100% do espaço que o ENIAC ocupava. Tinha cem

vezes mais memória interna que o ENIAC.

Era uma máquina eletrônica de programa armazenado que recebia

instruções de uma fita magnética de alta velocidade ao invés dos

cartões perfurados. O UNIVAC foi utilizado para prever os resultados

de uma eleição presidencial

UNIVAC I

2ª GERAÇÃO (1955-1964)

Substituição das válvulas pelo transístor. O transistor revolucionou aeletrônica em geral e os computadores em especial. Eles eram muitomenores do que as válvulas a vácuo e tinham outras vantagens: nãoexigiam tempo de pré-aquecimento, consumiam menos energia, geravammenos calor e eram mais rápidos e confiáveis.

1/200 do tamanho das válvulas.

Consumo de menos de 1/100 da energia de uma válvula.

Linguagens de programação de alto nível.

Introdução de sistemas operativos.

Foram os primeiros computadores com sucesso comercial.

FORTRAN, COBOL - Linguagens de programação.

O conceito de Unidade Central de Procedimento (CPU), memória,linguagem de programação e entrada e saída foram desenvolvidos.

CIRCUITO IMPRESSO

Surgimento do armazenamento em disco, complementando os sistemas de fita

magnética e possibilitando ao usuário acesso rápido aos dados desejados.

Em vez das 30 toneladas do ENIAC, o

IBM 7094 (versão de maior sucesso

dessa segunda geração de

computadores) pesava apenas 890 Kg.

Essa máquina ultrapassou a marca de 10

mil unidades vendidas.

IBM 7094

3ª GERAÇÃO (1964-1977)

Substituição dos utilização transístor por circuitos integrados, feitos de

silício. Também conhecidos como microchips, eles eram construídos

integrando um grande número de transistores, o que possibilitou a

construção de equipamentos menores e mais baratos.

Minicomputadores - Versões reduzidas dos mainframes

(computadores de grande porte).

Redes de computadores.

Invenção do mouse (Douglas Engelbart - 1968).

Desenvolvimento das linguagens de programação BASIC e PASCAL.

CIRCUITO INTEGRADO

Mas o diferencial dos circuitos integrados não era o apenas o tamanho, mas o processo

de fabricação que possibilitava a construção de vários circuitos simultaneamente,

facilitando a produção em massa. Este avanço pode ser comparado ao advento da impressa,

que revolucionou a produção dos livros.

DISQUETE MOUSE

Em 1971 a IBM lança

no mercado mundial o

primeiro disquete, seu

tamanho era de 8“.

primeira versão era madeira,

tinha apenas um botão e era

movido sobre pequenas

rodinhas

O IBM’s System/360, voltado para o setor comercial e científico. Ele possuía uma arquitetura

plugável, na qual o cliente poderia substituir as peças que dessem defeitos. Além disso, um

conjunto de periféricos eram vendidos conforme a necessidade do cliente.

ARQUITETURA PLUGÁVEL DO SYSTEM/360

4ª GERAÇÃO (1977-1991)

Os computadores da quarta geração são reconhecidos pelo surgimento dosmicroprocessadores — unidade central de processamento.

Desenvolvimento dos computadores pessoais (Personal Computer ouPC)

Os sistemas operacionais como MS-DOS, UNIX, Apples e Macintoshforam construídos.

Linguagens de programação orientadas a objeto como C++ e Smalltalkforam desenvolvidas.

Discos rígidos eram utilizados como memória secundária.Impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais foramcriados nesta época.

Transmissão de dados entre computadores através de rede.

MICROPROCESSADOR

Agora os circuitos integrados não se restringiam apenas a dezenas de transistores,

mas chegavam a ter milhares deles em apenas um chip.

MODELOS DE COMPUTADORES PESSOAIS

Os computadores eram mais confiáveis, mais rápidos, menores e com maior capacidade de

armazenamento. Esta geração é marcada pela venda de computadores pessoais

Em 1982, o jornalista especializado em microcomputadores Adam Osborne fundou

sua empresa e lançou o Osborne I, então foi lançado o primeiro computador portátil do

mundo.

COMPUTADOR PORTÁTIL

5ª GERAÇÃO (1991-ATUAIS)

Uma das principais características dessa geração é a simplificação e miniaturização do computador , além de melhor desempenho e maior capacidade de armazenamento. Tudo isso, com os preços cada vez mais acessíveis.

As aplicações exigem cada vez mais uma maior capacidade de processamento e armazenamento de dados.

Banco de dados distribuídos e redes neurais.

Computação nas Nuvens.

Realidade Aumentada.

Computação Distribuída.

O conceito de processamento está partindo para os processadores paralelos, ou seja, a execução de muitas operações simultaneamente pelas máquinas.

Era da conectividade, onde tudo está conectado.

MODELO DOS NOVOS COMPUTADORES PESSOAIS

ARQUITETURA VON NEUMANN

INTRODUÇÃO AO MODELO

Introduziu o conceito do computador controlado por programa

armazenado.

Todo computador é formado por 5 partes básicas: a memória, a

unidade lógica e aritmética, a unidade de controle e os dispositivos de

entrada e saída.

As operações a serem realizadas pelo computador são definidas pelos

dados e instruções do programa carregado na memória.

É o modelo de design da maioria dos computadores atuais.

MODELO DE VON NEUMANN

MODELO DE VON NEUMANN CONT…

A unidade aritmética e lógica é a parte do computador

onde são feitas as operações aritméticas e lógicas com os

dados.

O tipo de operação a ser executado é determinado por

sinais vindos da unidade de controle.

A memória é onde ficam armazenados os dados e

instruções que vão ser utilizados pela ULA e pela unidade

de controle.

Os dados a serem operados são lidos dos dispositivos de

entrada para a memória.

Os resultados obtidos são enviados para a memória e daí

para os dispositivos de saída de dados.

MODELO DE VON NEUMANN CONT…

CPU TEM COMO FUNÇÃO

Executar programas que estão armazenados na memória principal;

Buscar as instruções desses programas;

Examinar essas instruções;

Executar as instruções uma após a outra (sequencialmente).

UNIDADE DE CONTROLE TEM COMO FUNÇÃO

Buscar instruções na memória principal;

Determinar o tipo dessas instruções.

UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA TEM COMO FUNÇÃO

Efetuar operações aritméticas;

Efetuar operações booleanas (e, ou, not, etc);

Essas operações são necessárias para a execução das instruções dos programas.

MODELO DE BARRAMENTO DE SISTEMAS

MODELO DE BARRAMENTO DE SISTEMAS

É um refinamento do modelo de Von Neumann e possui o processador

(que integra ULA, registradores e unidade de controle), memória e

unidade de entrada/saída.

A comunicação entre as diversas unidades é feita através do barramento

de sistema, que é composto pelos barramentos de endereço, dados e

controle.

Em algumas arquiteturas pode haver também barramentos adicionais

conectados à unidade de Entrada/Saída, chamados de barramentos de

Entrada/Saída.

PROCESSADOR

É o conjunto da unidade lógica e aritmética, registradores e da unidade de controle.

O processador é responsável pela realização de uma série de funções:

„ Busca de instruções e dados na memória;

„ Programa a transferência de dados entre a memória e os dispositivos de Entrada/Saída;

„ Decodifica as instruções;

„ Realiza as operações lógica e aritméticas;

„ Responde a sinais enviados por dispositivos de Entrada/Saída como RESET ou interrupções.

Executar os programas armazenados na memória principal, buscando suas instruções, examinando-as e então executando uma após a outra.

MEMÓRIA

A unidade de memória é formada pela memória volátil e pela memória não volátil.

As informações armazenadas na memória volátil podem ser alteradas durante a execução de um programa. São também usadas para armazenar os resultados intermediários e finais das operações realizadas pelo processador.

A memória não volátil é usada para armazenar informações que não necessitam ser alteradas no decorrer do processamento. É utilizada para iniciar o funcionamento do computador, realizando os testes iniciais e cópia do sistema operacional para a memória.

A memória volátil recebe o nome de memória principal e a memória não volátil é conhecida como BIOS nos computadores baseados no IBM/PC.

ENTRADA / SAÍDA

A unidade de entrada e saída contém os circuitos de interface

necessários para prover a comunicação entre os dispositivos de

ENTRADA e SAÍDA com as demais partes do computador.

Toda a informação é convertida de/para o formato binário pela unidade

de entrada/saída.

Exemplos de dispositivos de entrada : Disco rígido, microfone, teclado,

mouse, tela sensível ao toque, scanner, leitor de código de

barras, celular, pendrive, máquina fotográfica digital, webcam, joystick.

São exemplos de unidades de saída: monitor, caixas de

som, impressora.

Algumas unidades são de entrada e saída ou seja, dispositivos

Híbridos: Disco rígido, disco flexível ou disquete, monitor sensível a

toques, pendrive, joystick e impressora.

BARRAMENTOS

Barramento de dados Tem por função transportar a informação (código

e dados) entre os blocos funcionais de um computador;

Barramento de endereços Tem por função transportar a identificação

(“endereço”) dos sítios onde se pretende ler ou escrever dados;

Barramento de controle Agrupa todos os sinais elétricos de controle do

sistema, necessários ao bom funcionamento do computador.

REPRESENTAÇÃO DE DADOS

BITS

Os computadores "entendem" impulsos elétricos, positivos ou

negativos, verdadeiro ou falso, que são representados por 1

ou 0. A cada impulso elétrico damos o nome de bit.

O termo Bit, que é proveniente das palavras dígito binário, ou

“BInary digiT”, é a menor unidade de medida de transmissão

de dados usada na computação e informática.

Um conjunto de 8 bits reunidos como uma única unidade

forma um byte

BYTES

Os bytes representam todas as letras (maiúsculas e minúsculas),

sinais de pontuação, acentos, caracteres especiais e até

informações que não podemos ver, mas que servem para

comandar o computador e que podem inclusive ser enviados pelo

teclado ou por outro dispositivo de entrada de dados e instruções.

Para que isso aconteça, os computadores utilizam uma tabela

que combina números binários com símbolos:

a tabela ASCII (American Standard Code for Information

Interchange). Nela, cada byte representa um caractere ou um

sinal.

TABELA ASCII

NOMENCLATURAS

A partir daí, foram criados vários termos para facilitar a compreensãohumana da capacidade de armazenamento, processamento e manipulaçãode dados nos computadores. No que se refere aos bits e bytes, tem-se asseguintes medidas:

1 Byte = 8 bits

1 kilobyte (KB ou Kbytes) = 1024 bytes

1 megabyte (MB ou Mbytes) = 1024 kilobytes

1 gigabyte (GB ou Gbytes) = 1024 megabytes

1 terabyte (TB ou Tbytes) = 1024 gigabytes

1 petabyte (PB ou Pbytes) = 1024 terabytes

1 exabyte (EB ou Ebytes) = 1024 petabytes

1 zettabyte (ZB ou Zbytes) = 1024 exabytes

1 yottabyte (YB ou Ybytes) = 1024 zettabytes

NOMENCLATURAS CONT…

É também por meio dos bytes que se determina o comprimento

da palavra de um computador, ou seja, a quantidade de bits que o

dispositivo utiliza na composição das instruções internas, como por

exemplo:

8 bits => palavra de 1 byte

16 bits => palavra de 2 bytes

32 bits => palavra de 4 bytes

NOMENCLATURAS CONT…

Na transmissão de dados entre dispositivos, geralmente usa-semedições relacionadas a bits e não a bytes. Assim, há também osseguintes termos:

1 kilobit (Kb ou Kbit) = 1024 bits

1 megabit (Mb ou Mbit) = 1024 Kilobits

1 gigabit (Gb ou Gbit) = 1024 Megabits

1 terabit (Tb ou Tbit) = 1024 Gigabits

OBS.: Quando a medição é baseada em bytes, a letra 'b' da sigla émaiúscula (como em GB). Quando a medição é feita em bits, o 'b' dasigla fica em minúsculo (como em Gb).

NOMENCLATURAS CONT…

A utilização de medições em bits é comum para informar o

volume de dados em transmissões. Geralmente, indica-se a

quantidade de bits transmitidos por segundo. Assim, quando

queremos dizer que um determinado dispositivo é capaz de

trabalhar, por exemplo, com 54 megabits por segundo, usa-se a

expressão 54 Mb/s:

1 Kb/s = 1 kilobit por segundo

1 Mb/s = 1 megabit por segundo

1 Gb/s = 1 gigabit por segundo

CONVERSÃO

BINÁRIO DECIMAL

Valor em binário = 01110110

Valor em binário = 111101101

Valor em binário = 1101101011

DECIMAL BINÁRIO

Valor em Decimal= 511

Valor em Decimal = 251

Valor em Decimal = 5400

TABELA DE CONVERSÕES

DECIMAL OCTAL

Usamos o valor desejado e dividimos por 8, para achar o quanto ele

vale em Octal.

EX.: 283410

ENTÃO 283410 EM OCTAL É 54228

OCTAL DECIMAL

Usamos o valor desejado 54228 Para a base Decimal, seguiremos

os seguintes passos:

1 Primeiro invertermos o número para fazermos a somatória da

direita para a esquerda do número original, então 54228 2245

2 Agora vamos somar cada número, multiplicando por 8 elevado a

um número sequencial iniciado em 0.

2*80 + 2*81 + 4*82 + 5*83 = 2*1 + 2*8 + 4*64 + 5*512

2 + 16 + 256 + 2560 = 2834 ou 283410