182 Introdução à Informática Prof. Roberto Cabral de Mello Borges Instituto de Informática - UFRGS 2013 Parte 3

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Introdução à Informática

Prof. Roberto Cabral de Mello BorgesInstituto de Informática - UFRGS

2013

Parte 3

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Microcomputadores

• Principais periféricos

• Famílias

• Características técnicas

• A aquisição de um microcomputador

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Principais Periféricos:

• Teclado

• Monitor

• Winchester

• Mouse

• CD-ROM / CD-RW / DVD

• Impressora

• Scanner

• Leitor Cartões

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Famílias (linhas)• Sinclair

– 1981 - Inglaterra - Sir Clive Sinclair - Timex/Sinclair

– modelos brasileiros: TK-82, TK-85, TK-90, CP-200

– dados em fita cassette

– monitor: TV comum

• TRS (Tandy Radio Shack)– 1979 - EUA - TRS-80 e TRS-Color

– modelos brasileiros: CP-500 e CP-400

– dados em cassette ou diskette

– monitor: TV comum ou monitor vídeo composto

• MSX (MicroSoft eXtended)– 1985 - Japão/EUA/Brasil

– modelos brasileiros: Expert (Gradiente) e Hotbit (Sharp)

– dados em cassette ou diskette

– monitor: TV comum ou monitor vídeo composto

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Famílias (cont.)• Apple

– 1977 - EUA - Steeve Jobs e Steeve Wosniak

– modelos:» APPLE II (1977)» APPLE II e (1979)» APPLE II GS (1984)» MACINTOSH 512 (1985)» MACINTOSH Classic (1991)» MACINTOSH LC/LCII/ LC III (1992/93)» MACINTOSH Quadra (1994)» MACINTOSH Performa / Power PC (1995)» MACINTOSH G3 (1997)» MACINTOSH iMac (1998)» MACINTOSH G4 (2002)» MACINTOSH G5 (2004)» MACINTOSH PowerMac (2007)

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Famílias (cont.)• IBM/PC

– 1981 - EUA - Personal Computer - IBM

– modelos brasileiros: mais de 400

– modelos:» PC (1981)

» PC/XT (eXtended Technology) (1983)

» PC/AT (Advanced Technology) (1985)

» PC/386 (1987)

» PC/486 (1992)

» PC/Pentium (1994), MMX (1996)

» PC/Pentium II (1997), Pentium III (1999), Pentium IV (2001)

» PC/Core 2 (2007)

» PC/Ultrabook (2011)

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Características Técnicas• Microprocessador: principal elemento que define as

características de processamento do micro. É também chamado de o “coração” do micro.

– Macintosh: (Processadores Motorola)» 68.000 (1985-93)

» 68.020 (1987-92)

» 68.030 (1988-94)

» 68.040 (1994-99)

» 68.050 (1994-98)

» PPC (601, 602, 603, 604) (1995- )

– IBM/PC: (Processadores Intel)» 8086 (1981-89)

» 80.286 (1984-89)

» 80.386 (1985-93)

» 80.486 (1990-96)

» Pentium I, II, III e IV(1993- )

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• Padrões de Vídeo (para IBM/PC)– CGA (Computer Graphics Adapter)

– HERCULES

– VGA (Video Graphics Array)

– EGA (Enhanced Graphics Array)

– XGA (eXtended Graphics Array)

– SVGA (Super VGA)

Características Técnicas (cont.)

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Dot Pitch em Monitores• A taxa de "Dot Pitch" de um monitor nos diz

quão detalhada será a imagem mostrada. Do Pitch é medido em milimetros, e um número menor significa uma imagem mais detalhada. A forma de medir o Dot Pitch depende da tecnologia usada.

• Na maioria dos monitores tipo CRT (Cathod Ray

Tube) o Dot Pitch é a distância entre os furos na máscara de sombras. A máscara de sombras é uma tela de metal cheia de furos, pelos quais passam os feixes de elétrons que passam do fóco até um ponto simples na superfície de fósforo do tubo de imagem.

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Dot Pitch em monitores CRT

12

Dot Pitch

• Monitores baseados na tecnologia Trinitron , desenvolvidos pela Sony, usam uma grade de abertura ao invés da máscara de sombras. A grade de abertura consiste de fios verticais finos. O dot pitch de um destes monitores é medido pela distância horizontal destes fios.

• Em monitores LCDs e na maioria das outras tecnologias de monitor, o dot pitch se refere à distância entre subpixels da mesma cor na tríade de pixel.

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Dot Pitch em monitores Trinitron (Sony)

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Dot Pitch típicos

• Em monitores os dot pitches mais comuns são: .31mm, .28mm, .27mm, .26mm e .25mm.

• Televisores tradicionais geralmente usam dot pitch grande, cerca de .51 mm, e Tv de tela grande ou dispositivos de projeção podem ter dot pitch de até 1 millímetro.

• Quanto menor e mais próximos são os pontos uns dos outros, mais realista e detalhada é a imagem. Quando os pontos são distantes, eles começam a ser percebidos e a imagem parece estar granulada.

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Dot Pitch típicos

• Geralmente se deseja um Dot Pitch de .28 mm ou menor.

• Colocando-se uma régua sobre a tela e medindo-se um centímetro (ou uma polegada), pode-se contar (aproximadamente) quantos pixels se tem por centímetro quadrado (ou polegada quadrada).

• A seguir uma tabela com alguns Dot Pitch e correspondentes pixels por centímetros quadrados e polegadas quadradas.

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Tabela de Dot Pitch x Pixels

Dot Pitch Pixels/cm2 Pixels/pol2 Obs.

.25 mm 1600 10000

.26 mm 1444 9025

.27 mm 1369 8556

.28 mm 1225 7656 Monitores

.31 mm 1024 6400

.51 mm 361 2256 TV

1 mm 100 625 Canhões

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Interfaces• Série (Serial)

– modem; cabo de comunicação• Paralela (parallel)

– impressora• SCSI (Small Computer System Interface)

– CD-ROM• ADB (Apple Desktop Bus)/ USB (Universal Serial

Bus)– mouse; teclado (Macintosh)

• Firewire– Winchester, scanner

• USB– Todos periféricos

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Interfaces

19

Conectores

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Interfaces de ConexãoTecnologia Aplicações Máxima Taxa de

Transmissão

ADB (Apple Desktop Bus)

Mouse, teclado, joystick 10 Kps

Porta Série Modem, equip. telefonia, impressoras

230 Kbps

Geoport Modem Geoport 2 Mbps

USB 1.1 (Universal Serial Bus)

Maioria dos equipamentos 1,5 a 12 Mbps

SCSI (Small Computer Standard Interface)

Winchester, armazenamento removível e scanner

40 Mbps

Fast SCSI Drivers de alta performance 8 a 80 Mbps

Ultra SCSI - 3 Drivers de alta performance 18 a 160 Mbps

Firewire IEEE 1394

Winchester, video digital, scanner 400 Mbps

USB 2.0 Maioria dos equipamentos 480 Mbps

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Pentium IV 1600Mz c/ 256M RAM, 512K ROM, Win 40G, Mon SVGA 15” (28 dpi, Placa vídeo 4 M Trident), 1d 1.44 M, p.rede Ethernet 100 Base T, Fax-Mod. 56800, tecl 101(em Port.), m. Logitec/ Genius, CD-R/ DVD 52x/8x, 2 p. sér., 1 p. par., USB 2.0, c/ Win XP e Office. No pacote: Impr. DeskJet HP color 2880 dpi R$ 2.500,00

PC Pentium IV - freq. 1.600 MHz =

1,6 GHz

Anúncio de jornal vendendo um microcomputador:

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Memória RAM de 256 Mega Bytes

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Memória ROM de 512 Kilo Bytes

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Disco Rígido (WINchester) de 40

Giga Bytes

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Monitor de 15", em cores, placa de vídeo

tipo SVGA (marca Trident), com 4 Mbytes

de memória e densidade de 28 DPI (Dots Per Inch)

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Um drive de diskette de 3 1/2",

capacidade de 1,44 Mbytes

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Placa de Rede, padrão Ethernet - até 100 Mbps c/ Twisted Pair (p/ ligar Cablemodem ou ADSL)

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Placa Fax-Modem, para conectar à

Internet (via telefone) de 56.800 bps (bits

por segundo)

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Teclado de 101 teclas, para uso em português (padrão básico americano-

ASCII)

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Mouse padrão Logitec/Genius (marcas)

31


Drive de CD-R (Gravador de CD) com Leitor de

DVD, velocidade de 52x (leitura) e 8x (gravação)

32


2 portas (saídas) série e 1 porta

paralela

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Interface USB - versão 2.0

(Universal Serial Bus - veloc. 480

Mbps)

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Com WINdows XP e pacote OFFICE (Word,

Excel, PowerPoint)

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Impressora em cores marca HP (Hewlett-Packard) modelo Deskjet

(Jato de Tinta) com resolução de 2880 Dots Per Inch)

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Organização das Informações no Computador

• Conceitos de:– Sistema

– Arquivo

– Bloco

– Registro

– Campo

– Byte

– Bit

– Fator de Bloco

– Palavra

37Arquivo

Sistema

Bloco

Sistema é um conjunto de arquivos

38

• Arquivo é um conjunto de blocos (iguais)

Arquivo

Bloco

39

Registros

Bloco é um conjunto de registros (iguais)

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Campos

•Registro é um conjunto de campos

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• Byte é um conjunto de 8 bits

• Bit é a menor unidade divisível no computador

Byte

Campo

Bit

• Campo é um conjunto de bytes

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• Fator de bloco:–é a quantidade de registros que cabe em

um bloco

• Palavra (de computador)–é a menor unidade de acesso à memória

do computador

–existem computadores com palavra de:

»8 bits (1 byte)

»16 bits (2 bytes)

»32 bits (4 bytes)

»64 bits (8 bytes)

43

Palavra (metáfora)Ilmo Sr.Roberto Cabral de Mello BorgesRua dos Andradas, 9854 ap. 805Porto Alegre - RS -90010-120

Menor unidade de acesso

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Redes de Computadores

• Redes Locais

• Redes de Longa Distância

ModemModem

Linha Telefônica

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Modem (MOdulator DEModulator)


Linha telefônica

MOdulator DEModulator

Sinal DigitalAlta freq. [ 10-200Mhz ] Sinal Analógico

freq. voz [ 300-3000Hz ]

Sinal DigitalAlta freq. [ 10-200Mhz ]

• Serve para adaptar o sinal do computador às características da linha telefônica

– converter o sinal digital para analógico e vice-versa

– adaptar o sinal de alta freqüência para a freqüência da linha telefônica (baixa freqüência)

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Linha telefônica

DEModulator MOdulator

Sinal DigitalAlta freq. [ 10-200Mhz ] Sinal Analógico

freq. voz [ 300-3000Hz ]

Sinal DigitalAlta freq. [ 10-200Mhz ]

• Serve para adaptar o sinal do computador às características da linha telefônica

– converter o sinal digital para analógico e vice-versa

– adaptar o sinal de alta freqüência para a freqüência da linha telefônica (baixa freqüência)

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• par trançado

• cabo telefônico

• cabo coaxial

• fibra óptica

• linha discada

• linha privativa (LP)

• rádio

• micro-ondas

• satélite

Meios de Transmissão

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Meios de Transmissão

• Par Trançado

• Cabo Telefônico

• Cabo Coaxial

49

Par Trançado e Conector RJ-45 (p/ rede Ethernet)

50

RJ-11 (p/ Modem)

51

Cabo Coaxial - Conector BNC

52

Fibra Óptica

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Fibra Óptica

Núcleo Casca Capa Elementos de Tração

Revestimento externo

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• Núcleo - É o meio físico (vidro ou plástico) por onde os sinais de dados luminosos trafegam de uma fonte luminosa até um receptor.

• Casca - É uma camada fina que envolve o núcleo e serve como limite para conter as ondas luminosas pela diferença de índice de refração, permitindo que os dados trafeguem ao longo do comprimento do segmento de fibra.

• Capa - É uma camada de plástico que envolve o núcleo e a casca para reforçar a fibra mecanicamente, absorvendo choques e proporcionando proteção adicional contra curvatura excessiva do cabo.

• Elementos de tração - Ajudam a proteger o núcleo contra forças de esmagamento e tensões excessivas.

• Revestimento externo - Esta é a parte externa de qualquer cabo (alaranjado, preto ou amarelo).

Fibra Óptica

55

• Linha discada

• Linha privativa (LP)

BrTelecomGVT

Meios de Transmissão (cont.)

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• Cablemodem / ADSL (Assymetrical Digital Subscriber Line)


57

• Rádio

Transmissor

Ionosfera


58

• Micro-ondas

Terra

Máx. 60 Km


59

• Satélite


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Tipos de Linhas• Simplex

– Uma linha, que só recebe ou só transmite

– Ex.: Terminal de entrada de dados;

Cabo da NET ou TV comum

• Half Duplex– Uma linha, que pode ora transmitir, ora receber

– Ex: Walkie-Talkie

• Duplex (ou Full Duplex)– Duas linhas, transmitindo e recebendo simultaneamente

– Ex: Telefone

Uma linha usa 2 fios, duas linhas, 4 fios

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Topologias de Redes Locais

Barramento (Bus)

Anel (Loop)Estrela (Star)

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Requisitos para ligar um micro em rede

Requisitos para ligar um micro em rede

• Linha de comunicação (linha telefônica ou cabo de TV)

• P/ longas distâncias:–MODEM

–Placa de rede (Ethernet: CableModem/ADSL)

• P/ curta distância:–Cabos e Hubs

• Acesso a um provedor de serviços de rede

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Software p/ uso de rede

• Software para comunicação–No servidor:

» Novell

» Lantastic

» Windows NT/2000 No Cliente:

–Software de configuração de rede» Software de E-Mail

» Software de News

» Browser

» Outros (editor HTML, chat, etc)

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Redes e ServiçosRedes e Serviços• Correio Eletrônico (E-Mail)

– Envio e recebimento de mensagens e pequenos textos para qualquer lugar do mundo

• News (Jornal Eletrônico)– obtenção e inserção de notícias e listas de discussão sobre

assuntos que se pode escolher (assinar)

• www (World Wide Web)– acesso a servidores de hiperdocumentos, permitindo a navegação

através de ponteiros (links)

• FTP (File Transfer Protocol)– protocolo para transferência de arquivos, programas, etc.

• Chat– mecanismo de comunicação on line em forma de texto entre

pessoas cadastradas.

• Telnet– acesso remoto a outro computador

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Softwares do mercado• Correio Eletrônico

– Thunderbird

– Eudora (www.qualcomm.com)

– Outlook Express / Entourage (Microsoft)

– Pegasus

– Netscape Messenger

– Pine

• Browser– Firefox

– Chrome

– Netscape

– Explorer

– Opera

– Mosaic

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Software

Sistema Operacional

Ambiente Operacional

Linguagens deProgramação

Aplicativos

Hardware

Programasdo

Usuário

Usuário

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Linguagens de Programação

1ª geração

2ª geração

3ª geração

4ª geração

5ª geração

Hardware

Linguagem Humana

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• 1ª geração: Linguagem de máquina– programas escritos em binário ou programados diretamente em painéis

• 2ª geração: Linguagens de baixo nível– Assemblers (montadores)

– usam códigos mnemônicos com letras e números para representar os comandos

• 3ª geração: Linguagens de alto nível– usam comandos com nomes geralmente auto-explanativos (ex: READ,

WRITE, IF, OPEN, CLOSE...)

– principais linguagens:

» FORTRAN (1954)

» COBOL (1959)

» BASIC (1965)

» PASCAL (1975)

» C (1980)

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• 4ª geração: altíssimo nível ou 4GL– usam comandos mais poderosos onde o usuário indica o

que quer fazer, sem necessidade de dizer como fazer

– os aplicativos se encaixam nesta classificação

– as chamadas “linguagens visuais” (Visual Basic, Delphi, C#)

• 5º geração: inteligência artificial– são criadas bases de conhecimentos, obtidas a partir de

especialistas e as linguagens fazem deduções, inferências e tiram conclusões baseadas nas bases de conhecimento

– principais linguagens:

» PROLOG

» GOLDWORKS

» VISUAL AGE


701950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

1ª geração

5ª geração

4ª geração

3ª geração

2ª geração

Período de uso das linguagens de programação

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AplicativosAplicativos• Processador de Textos

– WORD

– WORDPERFECT

• Planilha Eletrônica– EXCEL

– Lotus 1-2-3

• Apresentações– POWER POINT

– Harvard Graphics

• Gerenciador de Banco de Dados– ACCESS

– dBase

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Fim

73

Tradutores• Os programas escritos em determinadas

linguagens de programação precisam ser traduzidos para uma linguagem que o computador entenda e possa executar.

• Tais tradutores podem ser do tipo:– assemblers (montadores)

– compiladores

– interpretadores

• Assim, tem-se 2 tipos de programas no computador:

– Programa Fonte - escrito pelo usuário

– Programa Objeto - gerado pelos tradutores

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Programa Fonte

• É um programa escrito pelo programador, em linguagem de programação (Pascal, C, Fortran, etc) e que será submetido a um compilador ou interpretador para exame de sua sintaxe.

• Se a sintaxe estiver OK, será gerado o código objeto correspondente a cada linha escrita no programa fonte.

• Os programas fonte gerados nos PCs, em geral têm nos nomes dos arquivos, sufixos como: .PAS, .C, .FOR, .COB, .BAS

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Interpretador

• Tipo de tradutor que examina a sintaxe do programa fonte, linha a linha, e se não houver erros de sintaxe, gera o código objeto correspondente a esta linha e o executa imediatamente.

• A cada nova passagem por esta linha o processo é repetido novamente.

• Linguagem mais comumente encontrada em interpretadores: BASIC

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Compilador

• Tipo de tradutor que analisa todas as linhas do programa fonte, e se não houver nenhum erro de sintaxe, gera o Programa Objeto, que é o correspondente programa em linguagem de máquina, que pode ser executado pelo computador.

• Os programas objeto gerados nos PCs geralmente têm nos seus nomes sufixos como: .EXE e .COM

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Dimensionamento de arquivos

• Escolha do fator de bloco

• Conceito de Buffer

• Conceito de IRG (Inter Record Gap)

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IRG (Inter Record Gap)• É um espaço perdido entre 2 Registros Físicos

(Blocos), devido à aceleração e desaceleração dos mecanismos de tracionamento de fitas e discos.

• Tamanho do IRG: 0,2 a 0,6 polegadas.

1/2IRG Bloco IRG

1/2IRGBloco

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Exemplo

• Um Arquivo que tenha registro de 80 bytes, e será gravado a uma densidade de gravação de 1600 BPI:

1600 bytes ----- 1"

80 bytes ------- x"

X = 80/1600 = 0,05"

1/2IRG Bloco IRG

1/2IRGBloco

1/2IRG IRG

1/2IRG

Bloco Bloco

0,3" 0,05" 0,05" 0,3"0,6"

80

Solução

• Enganar o Sistema Operacional, gravando vários registros a cada vez, de forma que o IRG só vai ocorrer depois de gravado um bloco com vários registros dentro.

• No exemplo anterior, se fizermos o Fator de Bloco = 100, teremos um bloco de 0,05"x 100 = 5". Assim a proporção ficaria:

1/2IRG Bloco IRG

1/2IRGBloco

Bloco1 2 3 4 5 6 7 8 100...

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Dimensionamento de Fitas

• Existem fitas de 300, 600, 1200 e 2400 pés

• 1 pé = 12 polegadas = 30,48 cm

• Densidades típicas (atuais) de fitas: 800, 1600, 3200 e 6400 B.P.I.

• 1 IRG (Inter Record Gap) = 0,6"

• Fator de Bloco ideal: Tamanho dos IRGs < 10% do tamanho total do arquivo.

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Gravação Física em Fitas e Discos

1/2IRG Bloco IRG

1/2IRGBloco

IRG = 0,4 a 0,6 polegadas

Tamanho Bloco (polegadas) = Tamanho Registro * Fator de Bloco

Tamanho Registro (polegadas) = Tamanho Registro (bytes) Densidade de Gravação (BPI)

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Dimensionamento de arquivos

• Um cadastro tem 9000 registros e cada registro tem 1200 bytes. O fator de bloco é 40, a densidade de gravação é de 6400 BPI, o IRG tem 0,6".

– Determinar o tamanho de cada bloco (em bytes e em polegadas);

– Determinar o número de IRGS, o número de blocos e o espaço (em polegadas) gasto pelos IRGS.

– Determinar o percentual de espaço gasto pelos IRGS, e se este está adequado ao valor máximo usual, que é de 10%.

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Dimensionamento de arquivo:

• Um cadastro de alunos tem tamanho de registro de 640 bytes. São 6000 alunos. O fator de bloco será calculado de forma que o tamanho do bloco não ultrapasse 1% da memória do computador, que é de 64 Mb. O tamanho do IRG é de 0,6" e o espaço gasto pelos IRGs não deve passar de 10% do total de espaço ocupado. A densidade de gravação é de 3200 BPI. Determinar o fator de bloco mínimo e o máximo para atender as especificações.

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Buffer ou Área Alternativa

• Buffer ou área alternativa é o espaço de memória (principal) onde será depositado um bloco que é lido de um arquivo (buffer de entrada). Neste espaço o bloco será decomposto em registros e cada registro levado à "Área de Registro", onde os programas terão acesso a cada um individualmente.

• Também é o espaço onde será montado o bloco de saída que será posteriormente gravado em um arquivo (buffer de saída).

• Normalmente cada arquivo tem sempre 2 buffers.

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E

S

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1

1 Área de Registro

Buffer Entrada 1 Buffer Entrada 2

Buffer Saída 1 Buffer Saída 2

2

23

3

2 3 4 5 6 7

4

4

5

5

6

6

7

7

13 14 15 16 17 18

1319

1 2 3 4 5

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Sistemas Operacionais• Evolução dos Sistemas Operacionais

– Sistemas Monoprocessados

– Sistemas Multiprocessados

• Arquitetura dos Sistemas Operacionais– Software

– Shell

– Núcleo

– Conceitos Básicos

• A Coordenação das Atividades da Máquina– Conceito de Processo

– Administração de Processos

– Modelo Cliente-Servidor

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Sistemas Operacionais• Tratamento da Competição entre processos

– Semáforos

– Deadlock

• Redes– Classificação das Redes

– Internet

– Segurança

• Protocolos de Redes– Controle dos Privilégios da Transmissão

– Arquitetura em Camadas para Software de Redes

– Protocolo TCP/IP

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Evolução dos Sistemas Operacionais

• Sistemas Monoprocessados– processamento em lotes (batch)

» Jobs são processados em filas, sem interação com o usuário

– processamento em tempo real» processamento interativo com o usuário

– sistemas monousuário» um usuário é atendido de cada vez

– sistemas multiusuários» vários usuários podem ser atendidos simultâneamente

– sistemas compartilhados (time sharing)» vários usuários compartilham os mesmos recursos

– sistemas monotarefas» executam uma tarefa de cada vez

– sistemas multitarefas» executam várias tarefas ao mesmo tempo

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Exemplos de Sistemas Monoprocessados

• Sistema Monousuário - Monotarefa– executa uma única tarefa de um usuário

• Sistema Monousuário - Multitarefa– executa várias tarefas ao mesmo tempo de um

único usuário (em time-sharing)

• Sistema Multiusuário - Monotarefa– vários usuários executam a mesma tarefa (em

time-sharing)

• Sistema Multiusuário - Multitarefa– vários usuários executam várias tarefas ao

mesmo tempo (em time-sharing)

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Sistemas Multiprocessados

• São sistemas em que vários processadores (computadores) executam uma ou mais tarefas simultaneamente

• Exemplo mais conhecido: Internet

• Supercomputadores podem ter dois ou mais processadores

• Todos os sistemas multiprocessados atendem a várias tarefas ao mesmo tempo (time-sharing e multiprocessamento)

• Multiprocessamento é quando se tem n processadores e n tarefas sendo atendidas

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