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Computação Aplicada a Comunicação e Arte

Carlos Eduardo Ba6sta [email protected]

Introdução

•  O que é Computação? •  O que é Informá6ca? •  O que é um Computador? •  O que é um Sistema Computacional? •  Arquitetura de Computadores •  O Processo de Boot

Computação e Informá6ca •  Computação –  Dados -‐> Processamento -‐> Resultados

•  Informá6ca = Informação Automá)ca

•  A Ciência da Computação tem como objeto de estudo os métodos e as técnicas des6nadas a modelar, analisar e resolver problemas a par6r da u6lização de recursos computacionais. –  A a6vidade do cien6sta da Computação consiste na concepção, desenvolvimento e/ou aplicação desses métodos e técnicas.

Computador

•  É uma máquina cons6tuída por uma série de componentes e circuitos eletrônicos, capaz de receber, armazenar processar e transmi6r informações.

•  Máquina programável, capaz de realizar uma grande variedade de tarefas, seguindo uma sequência de comandos, de acordo com o que for especificado.

Sistema Computacional

•  Integração de componentes atuando como uma en6dade, com o propósito de processar dados, i.e., realizar algum 6po de operação aritmé6ca/lógica envolvendo os dados, de modo a produzir diferentes níveis de informações

Componentes de um Sistema Computacional

Componentes de um Sistema Computacional

•  Peopleware –  Componente humana de um sistema de computação, i.e., indivíduos que u6lizam o computador como ferramenta.

•  Hardware –  Componente Ysica de um sistema de computação, i.e. todos os equipamentos u6lizados pelo usuário nas ações de entrada, processamento, armazenamento e saída de dados.

•  SoZware –  Componente lógica de um sistema de computação, i.e., séries de instruções que fazem o computador funcionar (programas de computador).

Computação

•  Tipo de informação – Texto, vídeo, áudio, imagem, dados de EEG… – Representação – Processamento – Armazenamento – Reprodução

•  Sistemas: qual o limite de uso?

O computador

•  Os computadores de hoje são disposi6vos eletrônicos que, sob direção e controle de um programa, executam quatro operações básica: – Entrada – Processamento – Saída – Armazenamento

O computador •  Atualmente existe uma grande diversidade de computadores, com diferentes tamanhos, custos, propósitos e funcionalidades. Por essa razão, tornou-‐se necessário o seu agrupamento em categorias – Quanto à caracterís)ca de construção – Quanto ao princípio de construção (quanto à natureza)

– Quanto ao âmbito – Quanto ao Porte

Computador -‐ Histórico

•  Máquinas de calcular an6gas – Mecânicas – Laplace, Jacquart, Babbage…

•  II Guerra Mundial (1930+) – Subs6tuição de partes mecânicas por partes elétricas

– Uso de relés (interruptores) – ENIAC – Heath Robinson (ENIGMA)


•  On computable numbers – Alan Turing

•  Computador moderno – Alan Turing + John von Neumann – Arquitetura, algoritmos, computabilidade… – Além de cálculos matemá6cos, processamento lógico de informações

– Turing Universal Machine


•  Konrad Zuse construiu máquinas de calcular na década de 30 usando relés eletromecânicos –  Z1, Z2 e Z3 (1941) –  Codificação de mensagens

•  1943 – Colossus (nova versão do Heath Robinson) •  Válvulas subs6tuem os relés – começa a era da eletrônica

•  Mark I (1944) – primeiro computador eletromecânico


•  1945 -‐ Von Neumann sugeriu que o sistema binário fosse adotado em todos os computadores, e que as instruções e dados fossem compilados e armazenados internamente no computador, na seqüência correta de u6lização. –  O computador processaria os dados de acordo com as necessidades do usuário, ou seja, as instruções não viriam pre-‐determinadas.

– Mais tarde esse computador foi construído recebendo o nome de EDVAC.

–  Estas sugestões tornaram-‐se a base filosófica para projetos de computadores.

Computador -‐ Histórico •  1945 – As we may think -‐ Memex

–  Vannevar Bush •  1946 – ENIACr

–  Primeiro computador eletrônico –  Aposentado em 1952

•  1947 – EDVAC •  1947 – Invenção do Transistor •  1948 – UNIVAC (computador comercial) •  1952 – Grace Hopper criou o primeiro compilador e ajudou a

desenvolver linguagens de programação •  1953 – Memória magné6ca, lançamento do primeiro computador

digital da IBM (IBM 701) •  1958 – Circuito integrado •  1960 – primeiro modem (dataphone) comercial, COBOL

Computador -‐ Histórico •  1962 – SpaceWar! (primeiro jogo intera6vo, videogame) •  1963 – Douglas Engelbart (então engenheiro da XEROX)

patenteia o mouse •  1964 – BASIC •  1967 – Floppy disk •  1969 – UNIX e ARPANET •  1971 – Primeiro computador pessoal (Kenbak-‐1 U$ 750);

Intel 4004 •  1972 – Atari •  1973 – TCP/IP, Ethernet •  1976 – Apple I

Computador -‐ Histórico •  1980 – Hard Disk drive (5Mb); IBM contrata MicrosoZ para fazer o OS para um novo microcomputador

•  1981 – IBM introduz o PC; MS-‐DOS; Primeiro computador portá6l (Osborne I)

•  1982 -‐ Celular •  1983 -‐ Windows •  1984 – Macintosh •  1985 – C++, CD-‐ROM •  1988 – Vírus •  1990 – Web •  1993 – Mosaic

Informação

•  O computador, sendo um equipamento eletrônico, armazena e movimenta as informações internamente sob forma eletrônica; –  reconhece dois estados Ysicos dis6ntos, produzidos pela eletricidade, pela polaridade magné6ca ou pela luz refle6da

– em essência, eles sabem dizer se um “interruptor” está ligado ou desligado.

Informação

•  Tipos de grandezas – Analógica ≡ con�nua – Digital ≡ discreta (passo a passo)

Informação

Informação

•  Em um computador são armazenados e processados apenas dados e instruções.

•  Um computador executa operações sobre dados numéricos (os números) ou alfabé6cos (letras e símbolos).

•  É preciso definir uma forma de representar os dados, codificados em uns e zeros, que possam ser interpretados pelo computador, de forma correta e eficiente (com bom desempenho e pouco consumo de memória).

Informação

•  Os dados podem ser: – Alfabé6cos

•  letras, números e símbolos (codificados em ASCII e EBCDIC)

•  Numéricos –  ponto fixo, números inteiros –  ponto flutuante (números reais ou fracionários) –  BCD (representação decimal codificada em binário)

•  Lógicos –  Variáveis que possuem apenas dois valores para representação (FALSO e VERDADEIRO).

Informação

•  Todos os dados numéricos são representados em um computador como uma seqüência de 0s e 1s.

•  Os números podem ser posi6vos ou nega6vos. As operações aritmé6cas, em par6cular a subtração, podem originar resultados nega6vos.

•  Um aspecto primordial a ser definido seria então como representar o sinal.

Informação

Informação

Informação

Informação

Informação

Informação

•  Os computadores manipulam dados (sinais brutos e sem significado individual) para produzir informações.

•  É preciso saber como a conversão ocorre para compreender como o computador funciona.

•  Conjunto de símbolos u6lizados para representação de quan6dades e de regras que definem a forma de representação.

•  Cada sistema de numeração é apenas um método diferente de representar quan6dades. As quan6dades em si não mudam; mudam apenas os símbolos usados para representá-‐las.

Informação

Informação

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Arquitetura de Computadores

•  O computador é uma máquina ou disposi6vo capaz de executar uma sequência de instruções definidas pelo homem para gerar um determinado resultado, – sequência de instruções é denominada algoritmo, o qual pode ser definido como um conjunto de regras expressas por uma sequência lógica finita de instruções


•  John Von Neumann foi um matemá6co natural da Hungria

•  Construção de um computador sequencial binário de programa armazenado

•  Propôs os elementos crí6cos de um sistema computacional, denominado de Modelo de Von Neumann

Arquitetura de Computadores •  Modelo de Von Neumann –  uma memória Ysica (para armazenar programas e dados – representados por 0’s e 1’s);

–  uma Unidade Aritmé6ca e Lógica (ULA), cuja função é executar opera-‐ ções indicadas pelas instruções de um programa. Seu trabalho é apoiado por diversos registradores (ex.: acumulador);

–  uma Unidade de Controle (UC), cuja função é buscar um programa na memória, instrução por instrução, e executá-‐lo sobre os dados de entra-‐ da (que também se encontram na memória); e

–  equipamento de entrada e saída.




•  UCP/CPU sigla representa6va de Unidade Central de Processamento (processador ou microprocessador). – É responsável pela execução de dados e instruções armazenadas em memória (código de programas e dados);

Arquitetura de Computadores •  UCP/CPU sigla representa6va de Unidade Central de Processamento (processador ou microprocessador). –  É responsável pela execução de dados e instruções armazenadas em memória (código de programas e dados);

–  CLOCK -‐ gerador de pulsos, cuja duração é chamada de ciclo, e a quan6dade de vezes que esse pulso básico se repete em um segundo define a unidade de medida do relógio, denominada frequência, a qual também é usada para definir a velocidade na CPU (medida em hertz – Hz – que significa um ciclo por segundo)



•  Memória –  Existem diversos 6pos de memória em um computador (ex.: RAM (principal), ROM, cache, registradores), mas existe uma delas denominada memória principal, a qual é indispensável.

– A memória principal é tão importante quanto a UCP, pois sem ela não seria possível disponibilizar os programas e seus dados para o processamento pela CPU.

– A memória é responsável por armazenar todos os programas em execução e os dados que u6lizam;




•  Disposi)vos de Entrada e Saída (E/S) são disposi6vos responsáveis pelas entradas e saídas de dados, interações entre o computador e o mundo externo/usuários. – monitor de vídeo, teclado, mouse, webcam, impressora etc.


•  Disposi)vos de Entrada e Saída (E/S)


•  Barramento interliga todos os componentes. – Trata-‐se de uma via de comunicação composta por condutores elétricos por onde trafegam as informações manipuladas pelo computador.


•  Barramento – Quando se fala em quan6dade de bits que podem trafegar em um barramento, fala-‐se em taxa de transferência, que revela a medida dessa quan6dade, a qual é especificada em bits por segundo (normalmente K bits, M bits, etc.).


•  Barramento

Sistema Operacional •  é um programa ou um conjunto de programas cuja função é gerenciar os recursos do sistema, fornecendo uma interface entre o computador e o usuário. –  É responsável por definir qual programa recebe atenção do processador, gerenciar memória, criar um sistema de arquivos, etc.

•  Um grupo de desenvolvedores da AT&T criaram o Unix (UNICS) em 1969, sendo o primeiro sistema operacional moderno da computação. –  Visavam solucionar o problema da incompa6bilidade de SOs de máquinas dis6ntas

Sistema Operacional

•  gerenciamento de processos; •  gerenciamento de memória; •  sistema de arquivos; •  entrada e saída de dados.

Boot •  Processo de iniciação do computador que carrega o sistema operacional quando a máquina é ligada

•  BIOS (Basic Input/Output System — Sistema Básico de Entrada/Saída)

•  Após executar testes e iniciar os componentes da máquina (monitores, discos, etc), o BIOS procura pelo sistema operacional em alguma unidade de armazenamento e a par6r daí, o sistema operacional controla máquina.

•  Deriva do termo bootstrapping (de boot straps -‐ cadarço)

BIOS

Boot 1.  Acessa a memória CMOS, um circuito integrado que

grava informações referentes ao hardware. Assim o BIOS estabelece reconhecimento e comunicação com peças como placas de vídeo e memória RAM.

2.  Power-‐on Self Test (POST) -‐ testes que a BIOS realiza para saber se tudo está se inicializando da maneira correta. Quando alguns componentes essenciais estão faltando, alguns beeps ou mensagens na tela alertam o usuário.

3.  Procura por alguma fonte para inicializar o sistema operacional (configurável, disco rígido, CD-‐ROM, pendrive etc.)

Boot

4.  BIOS lê o setor zero (que contém apenas 512 bytes, denominado Master Boot Record) do HD, que contém um código que alavanca a inicialização do sistema operacional (outros disposi6vos tem a capacidade de emular esse setor).

5.  Leitura de um arquivo de configuração de boot, o Boot Loader

Boot 6.  É inicializado o núcleo (kernel). Assim como o

BIOS estabelece a ligação entre hardware e sistema, o kernel serve para firmar uma comunicação estável entre hardware e soZware. Nessa fase, é ele quem assume o controle do computador.

7.  O kernel carrega os arquivos principais e informações básicas do sistema operacional (incluindo o registro), além de relacionar os componentes de hardware com os respec6vos drivers.

Referências

•  Notas de aula: Profa. Joseana Macêdo Fechine Régis de Araújo/IC/DSC/CEEI/UFCG

•  Material Profa. Eliane Maria de Bortoli Fávero •  h�p://www.tecmundo.com.br/aumentar-‐desempenho/11266-‐como-‐funciona-‐o-‐boot-‐de-‐um-‐computador.htm

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