Introdução a Computação

MATERIAL PARA ESTUDO

PRIMEIRO BIMESTRE

Prof. Luiz Corrêa - 2015

MATERIAL DE ESTUDO

Disponibilizei para acesso o material para estudo e filmes do primeiro e segundo bimestres no Servidor do Laboratório de Redes GERDS.

Hiperlink do Material de estudo dos Bimestres:

http://gerds.utp.br/luiz/Aulas%20UTP/CSTA%20-%20Introducao%20a%20Computacao/

Filmes para Debate

a) Piratas do Vale do Silício

b) A Rede Social

c) História da Internet

d) Revolution OS

e) Jobs

Turmas A e B

Conceitos

O Homem sempre criou meios que o ajudassem a realizar tarefas e tentou aperfeiçoar estes meios.

Prof. Luiz Corrêa - 2015

• PEOPLEWARE Todas as pessoas envolvidas em um sistema de computação e também indivíduos que utilizam o computador como ferramenta.

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• HARDWARE Componente físico de um sistema de computação. Todos equipamentos utilizados pelo usuário nas ações de entrada, processamento, armazenamento e saída de dados.

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• SOFTWARE Componente lógico de um sistema de computação. Série de instruções que fazem o computador funcionar ( programas ).

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• FIRMWARE Firmware é o conjunto de instruções operacionais programadas diretamente no hardware de um equipamento eletrônico. É armazenado permanentemente num circuito integrado (chip) de memória de hardware, como uma ROM, PROM, EPROM ou ainda EEPROM e memória flash, no momento da fabricação do componente.

• Firmwares estão presentes em computadores na forma de BIOS, leitores e/ou gravadores de CDs/DVDs. Também estão presentes em celulares, iPODs, câmeras digitais, PlayStation Portable, impressoras e virtualmente quaisquer equipamentos eletrônicos da atualidade, incluindo eletrodomésticos como fornos de microondas ou lavadoras.

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Introdução à Computação

Prof. Luiz Corrêa - 2015

Para um leigo um computador, a primeira vista, pode parecer muito complicado, mas na medida em que se aprofundam os conhecimentos sobre sua constituição e funcionamento, pode se verificar que tudo funciona de forma ordenada e até certo ponto simples.

A proposta da presente disciplina é de propiciar ao aluno um conhecimento básico sobre os diversos componentes que constituem um microcomputador, abordando de forma sucinta o funcionamento e características dessas partes.

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Inicialmente fazem-se necessárias algumas considerações sobre o processamento da informação, isto é, existem duas maneiras de representar uma informação: analogicamente ou digitalmente. Por exemplo, uma música é gravada numa fita K-7 de forma analógica, codificada na forma de uma grande onda de sinais magnéticos, que pode assumir um número ilimitado de freqüências. Um som grave seria representado por um ponto mais baixo da onda, enquanto um ponto mais alto representaria um som agudo. O problema com esta representação, é que qualquer interferência causa distorções no som. Se os computadores trabalhassem com dados analógicos, certamente seriam muito passíveis de erros, pois qualquer interferência, por mínima que fosse, causaria alterações nos dados processados e conseqüentemente nos resultados.

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• Quando estamos falando de Kbytes ou Megabytes, abreviamos respectivamente como KB e MB, sempre com o “B” maiúsculo. Quando estamos falando de Kbits ou Megabits abreviamos da mesma forma, porém usando o “B” minúsculo, “Kb”, “Mb” e assim por diante. Parece irrelevante, mas esta é uma fonte de muitas confusões. Sempre que nos referimos à velocidade de uma rede de computadores, por exemplo, não a medimos em bytes por segundo, e sim em bits por segundo: 10 megabits, 100 megabits e assim por diante. Escrever “100 MB” neste caso, daria a entender que a rede transmite a 100 megabytes, que correspondem a 800 megabits.

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1 bit1 kbit = 1.000 bits1 Mbit = 1.000.000 bits1 Gbit = 1.000.000.000 bits1 Tbit = 1.000.000.000.000 bits

• 1 bit

• 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

Evolução Histórica dos Microcomputadores

Nos primórdios da informática, nas décadas de 50, 60 e 70, vários fabricantes diferentes disputavam o mercado. Cada um desenvolvia seus próprios computadores, que eram incompatíveis entre si, tanto no nível de hardware, quanto no nível de software. Apesar de executarem as mesmas operações básicas, praticamente tudo era diferente: Os componentes de um não serviam em outro, os programas eram incompatíveis e, até mesmo as linguagens de programação, eram diferentes. Porém, com a popularização dos microcomputadores era inevitável uma padronização. No início da década de 80, tínhamos basicamente apenas duas arquiteturas, ou “famílias” de computadores pessoais diferentes: O PC, desenvolvido pela IBM, e o Macintosh, desenvolvido pela Apple.

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Os micros PC possuem uma arquitetura aberta, ou seja, a possibilidade de vários fabricantes diferentes desenvolverem seus próprios componentes, baseados em padrões já definidos, existe uma lista enorme de componentes compatíveis entre si. Pode-se escolher entre várias marcas e modelos os componentes que melhor atendam suas necessidades e montar sua própria configuração, assim como escolher os materiais que serão usados para construir uma casa. Também é possível melhorar posteriormente o micro montado através de upgrades, trocando alguns componentes para melhorar seu desempenho.

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Mesmo micros de marcas tradicionais, como os IBM, Compaq, Itautec, Dell, etc. também são micros montados, já que quase todos os seus componentes são comprados de outros fabricantes. Por exemplo: um processador da Intel; um disco rígido da Quantum; uma placa mãe da Asus;memórias da Kingstone; CD-ROM e drive de disquetes da Mitsumi; um monitor da LG, e por aí vai. A diferença principal entre os micros montados e os micros de marca é que os últimos são montados por grandes empresas que disponibilizam suporte técnico e garantia. Porém, adquirindo um micro de grife, quase sempre se paga mais caro e ao mesmo tempo não existe tanta liberdade para configurar o micro a gosto. Entretanto, o simples fato de comprar um micro de marca não é garantia de qualidade.

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Em geral eles possuem uma qualidade bem superior à dos micros montados por lojas de informática por exemplo. Porém, a necessidade de lançar micros de baixo custo, muitas vezes leva os grandes fabricantes a lançarem verdadeiras bombas no mercado, usando componentes de baixíssima qualidade. A lista é enorme, já tivemos casos de micros de grife que não traziam sequer memória cache L2 (na época em que este ainda fazia parte da placa mãe). Pesquisando por aí, você irá encontrar vários PCs de marcas conceituadas, usando placas PC-Chips, pouca memória RAM, etc. “economias” que aumentam o lucro do integrador, deixando a bomba na mão do infeliz que comprá-los.

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Bits e Bytes

Conceito de bits e Bytes.

bit é uma palavra formada pelas duas primeiras letras de binary e pela última letra de digit (digito binário). Quem inventou a palavra foi um engenheiro belga, Claude Shannon, em sua obra Teoria Matemática da Computação, de 1948.

Nela, Shannon descrevia um bit como sendo uma unidade de informação.

O bit é a base de toda a linguagem usada pelos computadores, o sistema binário, ou de base dois, e graficamente é representado por duas alternativas possíveis: ou o algarismo 0, ou o 1.

Quando se diz que um computador é de 64 bits, significa que ele processa 64 unidades de informação ao mesmo tempo, e, portanto, é mais rápido que um de 32 ou um de 16 bits.

Os bits não servem apenas para representar números, mas para qualquer coisa que precise ser informada a um computador. De uma letra ou uma vírgula, até a cor que iremos usar. Cada uma dessas informações é transformada em um código binário e interpretada pelo sistema.

Palavra binária ou código binário.É o nome dado a um conjunto de n bits.

Byte é uma palavra binária constituída de um conjunto de 8 bits. Foi a IBM quem inventou o nome byte, em 1956, mas não há registro sobre o inventor, nem sobre sua inspiração. Há quem diga que byte significa binary term e há quem diga que byte significa uma brincadeira com as palavras bit (pedacinho) e bite (morder).

Os bits são geralmente usados como medida de velocidade na transmissão de dados (um modem 14400 transmite 14400 bits por segundo (bps), enquanto os Bytes são normalmente associados à capacidade de armazenamento de dados (um disco rígido com memória de 20 gigaBytes).

Sistemas de Numeração e Conversão de Base

• Sistemas de numeração e conversão entre eles

• A partir de um ponto de sua história os computadores passaram a trabalhar com a base binária.

• Noções de Software e Hardware (bit armazena 0 e 1).

• Cria-se uma diferença entre o ser humano (letas - a..z, dígitos - 0..9) e o computador (dígitos 0 e 1).

• Com estes dois elementos apenas pode construir-se uma base de numeração conhecida por numeração binária ou base 2 e que tem a mesma arquitetura da numeração decimal (0..9).

• Veremos os sistemas de numeração, a aritmética e a conversão entre as bases.

Sistemas de Numeração e Conversão de Base

• No estudo de sistemas digitais recorre-se a diferentes sistemas de numeração.

• Sistema Decimal

– É o nosso sistema natural.

– Dígitos 0,1,2,....,9.

– Números superiores a 9; convencionamos o significado da posição de cada dígito em relação a uma potência de 10.

• Por exemplo, o número 7986 traduz um valor numérico calculado por:

• 7986 = 7x103+9x102+8x101+6x100

• Conforme observa-se, um número é expresso pela soma de potências da base 10 multiplicadas pelos dígitos correspondentes.

• Sistema de Numeração Binário

– Em sistemas descritos por variáveis lógicas recorremos ao sistema de numeração de base 2.

– A vantagem desta utilização resulta da correspondência direta entre os dígitos 0 e 1 e os valores lógicos 0 e 1.

– Neste sistema, os dígitos binários representam os coeficientes das potências de base 2.

• Por exemplo, o número 1910 (o subscrito indica a base) é representado pela seqüência de dígitos binários:

• 100112 = 1x24+0x23+0x22+1x21+1x20

• 100112 = 16 + 0 + 0 + 2 + 1 = 1910

• Na prática, cada dígito binário recebe a denominação de bit (binary digital digit), conjuntos de 4 bits são chamados nibble e de 8 bits denominam-se byte.

• Conversão binário para decimal

– Notamos, que de maneira geral, a regra básica de formação de um número consiste no somatório de cada dígito multiplicado por uma potência da base relacionada à posição daquele dígito.

– O algarismo menos significativo ( base elevada a zero = 1) localiza-se à direita, ao passo que os mais significativos(maiores potências da base) ficam à esquerda.

• Abaixo temos algumas potências de 2

210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20

1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

• Exemplo: Converter o número 0011102 em decimal.

– Lembrando que 0 zero à esquerda de um número é um algarismo não significativo, temos:

– 0011102 = 11102

– 11102 = 1x23+1x22+1x21+0x20 =

– 11102 = 8 + 4 + 2 + 0 = 1410

• Exemplo: Converter o número 1010102 em decimal.

– 1010102 = 1x25+0x24+1x23+0x22 + 1x21 + 0x20

– 1010102 = 32 + 0 + 8 + 0 + 2 + 0 = 4210

• Conversão decimal para binário

– Considere-se a divisão inteira de N por 2. Dado que cada divisão desloca o ponto decimal uma posição para a esquerda temos:

– O dígito menos significativo x1 corresponde ao resto da divisão inteira e o quociente corresponde a um novo número N’ = ...x8x4x2 , onde x2 passa a ser o algarismo menos significativo.

• Aplicando divisões sucessivas e considerando o resto, obtém-se a seqüência de dígitos binários que representam o número N no sistema binário.

• Outra forma mais fácil é usando a tabela abaixo:

210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20

1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

• Vejamos o exemplo com divisões sucessivas:

30|2

0 15|2

1 7|2

1 3|2

1 1|2

1 0 3010 = 111102

Exercícios PropostosConversão de Bases

Decimal BinárioBinário Decimal

• Efetue as conversões indicadas:

– Converta para o sistema decimal

a) 11000102 b) 01111002 c) 100001001102

d) 1010110001102

– Converta para o sistema binário

a) 14410 b) 30110 c) 7210 d) 23110

Tabela ASCII - Completa

A Tabela ASCII (American Standard Code for Information Interchange) não é nenhuma novidade para quem já trabalha com informática, principalmente com desenvolvimento de software. A minha intenção em publicar esta tabela é adicionar várias informações em uma única tabela, já que a maioria disponível na internet apresenta poucos dados.Esta tabela é a junção da tabela ASCII Normal (32 a 127), tabela dos Caracteres de Controle (0 a 31) e a tabela ASCII Estendida (128 a 255).

Tabela ASCII - Normal

Tabela ASCII - Estendida

Atividade em Equipes, descobrir Frase em Binário

• As Duas Equipes devem Elaborar uma frase e converter para Decimal em ASC II e em Binário.

• Passar o Código Binário para outra equipe decifrar.