Livro 1 conceitos básicos

NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICA

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CONHECIMENTOS BÁSICOS DE INFORMÁTICA

UNIDADES DE MEDIDA (BITS E BYTE)

Representação dos dados

Dois termos que aparecem com freqüência na terminologia da informática são bit e byte. O bit (Binary Digit – Dígito Binário), pode ser visualizado como um circuito onde podemos guardar zero (0) ou um (1). É o componente básico da memória. (Rom e Ram) “0”: quando o circuito está desligado (não há passagem de corrente elétrica) “1”: quando estiver ligado (há passagem de corrente elétrica). Como com um bit só conseguimos representar dois valores, criou-se um modo de representar vários outros valores, agrupando-se vários bits. A este agrupamento damos o nome de Byte. Este pode ser usado na representação de caracteres como uma letra (A-Z), um número (0-9), espaço ou símbolo qualquer (#, %, *, ?,@), entre outros. São utilizados 8 bits para representar um caractere. Exemplo: 1 0 1 0 0 0 0 1 Para padronizar a forma de armazenar os dados, eles são codificados. Códigos mais conhecidos: ASCII – American Standard Code for Information Interchange (Código Padrão Americano para Intercâmbio de Informações): é o código de caracteres padronizado na maioria dos microcomputadores. EBCDIC – Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (Código de Intercâmbio Binário Decimal Estendido): é o código binário da IBM; ainda é utilizado em computadores de grande e médio porte. Unidade de Armazenamento Assim como podemos medir distâncias, quilos, tamanho, etc., também podemos medir a capacidade que um microcomputador tem para armazenar informações. Para efetuarmos essa medida é usado o byte como padrão e seus múltiplos. Byte = 8 bits Kbyte (KB) = 1024 bytes Megabyte (MB) = 1024 Kbytes Gigabyte (GB) = 1024 megabytes Terabyte (TB) = 1024 gigabytes

No caso de querermos saber quantos bytes tem um arquivo de tamanho de 1 Terabyte temos de fazer a operação de multiplicação. Ex.: 1 x 1024 (TB) x 1024 (GB) x 1024 (MB) x 1024 (KB) e o resultado será o tamanho do arquivo em Bytes HIERARQUIA LÓGICA DA INFORMAÇÃO Bit ( 0 ou 1) 1 Byte – 8 bits Campo – elementos que separam os dados de uma determinada tabela Registro – conjunto de campos Arquivo – conjunto de registros organizados Banco de Dados – conjunto completo de arquivos exigidos por uma aplicação Exercício: 1) Um arquivo texto de tamanho igual a 80 Kbytes pode ter no máximo: a) 80 letras b) 640 bits c) 80.000 bytes d) 81.920 letras * 2) Um texto com 34 caracteres tem seu tamanho igual a: a) 34 bits b) 34 Kbytes c)* 272 bits d) 8 bytes

DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO

PERIFÉRICOS DE ENTRADA E SAÍDA (I/O)

Nesta categoria encontram-se os periféricos que servem tanto para guardar a saída como a entrada do processamento. Podemos incluir os chamados periféricos de armazenamento e de comunicação.

Disquetes

O armazenamento de dados num computador é feito basicamente por tecnologia magnética, em discos. Este armazenamento é vital para o processamento, posto que, como já sabemos, a memória RAM é perdida toda vez que o computador é desligado, e é preciso então, ter-se uma maneira de "salvar", ou seja, guardar os dados, arquivos e programas processados. Disquete é o diminutivo de disco e ainda é um meio muito utilizado para guardar arquivos e transportá-los. Também conhecido como FLOPPY DISK ou DISCO FLEXÍVEL.

O disquete de 3 ½ (polegadas de diâmetro) têm capacidades de 720 KB (baixa densidade), 1,44 MB (alta densidade) e 2,88 MB (dupla densidade). Do mesmo modo, para uso de disquetes em dupla densidade precisamos de um drive de dupla densidade e para uso de disquetes de alta densidade precisamos de um drive de alta


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densidade. O que tornou-se padrão, hoje, no mercado são os disquetes de 3 ½ de alta densidade, ou seja, com capacidade de 1,44 MB.

Os sistemas operacionais comuns em PCs, para utilizarem os discos, precisam formatá-los (dar um formato). O sistema DOS e windows divide o disco em vários círculos concêntricos, chamadas trilhas. Cada trilha é dividida em espaços de tamanho fixo, chamados setores. O tamanho do setor depende da capacidade do disco, mas representa a menor área de gravação possível. Isto quer dizer que, mesmo ao gravar um dado com o tamanho de meio setor, ele ocupará todo o setor, havendo um certo desperdício de espaço no disco.

Para o sistema ter controle do que e onde está sendo gravado no disco, ele gera uma tabela, um índice, na primeira trilha, primeiro setor, chamado, setor de inicialização do disco. Esta tabela é conhecida como tabela FAT (File Allocatiom Table, ou tabela de alocação de arquivos). O DOS, Windows 3.x e Windows 95, utilizam uma FAT chamada FAT 16 (onde são usados 16 bits de controle). Já o Windows 98 (e o Windows 95 versão OSR 2) utilizam uma FAT 32. Devido a uma limitação do DOS, com a FAT 16, só era possível reconhecer discos com até 2 GB. Com a FAT 32 isto já não é um problema, além do que ela permite que, em discos de grande capacidade (acima de 1 GB), consiga-se utilizar setores menores, economizando espaço em disco.

Este é o sistema básico de armazenamento em disco: utiliza-se um disco formatado em trilhas e setores, orientados por uma tabela FAT, que serve como um índice, dizendo o que tem no disco, onde está gravado, tamanho do arquivo, data de criação, data da última alteração etc. Os sistemas operacionais ao efetuar a tarefa de deleção (apagar um arquivo em disco) na realidade somente atualizam a FAT, disponibilizando o espaço.

Outra característica deste sistema é que os arquivos são sempre gravados a partir do primeiro setor livre. Isto, aliado ao sistema de deleção de arquivos, pode ocasionar, com o uso, a chamada fragmentação de arquivos. Isto ocorre quando os arquivos não são gravados em setores contíguos, dando mais trabalho a cabeça de leitura e gravação que têm que "correr atrás" de vários "pedaços" para recuperar o arquivo. Os sistemas operacionais têm programas utilitários para resolverem este problema (DEFRAG do DOS e o DESFRAGMENTADOR do Windows 9x). Estes programas regravam os arquivos de modo a ficarem com todos os setores um ao lado do outro, em seqüência.

Outro problema na manutenção de discos é a integridade da mídia e dos dados. Um defeito que pode ocorrer com certa freqüência é quando um setor fica perdido, ou seja, não está ligado a nenhum arquivo, na tabela FAT. Este tipo de defeito não costuma dar muitos problemas. Outro, já mais

perigoso, é quando um mesmo setor é reclamado por mais de um arquivo, na tabela FAT. É o chamado setor "linkado". Além disso, a própria mídia, ou seja, o meio magnético do disco, pode estar com problemas (um risco, uma área desmagnetizada etc.). Para fazer-se uma checagem de integridade temos outro utilitário muito importante, o SCANDISK.

Além disso, no caso específico de disquetes, devemos lembrar que são mídias sensíveis, não podendo ser expostos ao calor, alta umidade e meios magnéticos. É muito comum haver a desmagnetização de áreas do disquete, acarretando perda de dados.

Hard Disk

Este é um periférico essencial nos computadores atuais. Sem ele não podemos fazer quase nada em termos de processamento e muitas vezes é um limitador. Também conhecido como WINCHESTER, DISCO RÍGIDO, DISCO FIXO, H.D. Outros ainda o designam como Memória de Armazenamento ou Memória Secundária, podendo funcionar também como Memória Auxiliar e Memória Virtual, apesar de não serem sinônimos e nem obrigatórios.

O HD é um disco de alta capacidade de armazenamento, tendo capacidade mínima, hoje de 10 GB, recomendada de 20 a 40 GB, mas podendo ser muito maior. As características de funcionamento e manutenção são as mesmas já descritas no item anterior. Uma característica deste periférico, além da sua capacidade, é a velocidade de rotação (quanto maior a velocidade rotacional do motor de um HD, mais alta é a taxa de transferência de dados). Os mais populares, com capacidades de 1 a 2 GB, atingem 5.400 rpm (rotações por minuto), enquanto os modelos topo de linha chegam a 7.200 rpm. Por exemplo, a Seagate tem um HD de 10.000 rpm (Cheetah), com taxa de transferência de 16,8 MB/s (cerca de 40% mais rápido que a média).

Em sua grande maioria, os HDs são de interface IDE (tipo de interface em que o periférico é fornecido com seu próprio sistema controlador). HDs de alta performance trabalham em outro tipo de interface, chamada SCSI, que permite a integração de vários periféricos.

CD-R e CD-RW

O drive de CD-R difere de um drive de CD-ROM normal pois consegue gravar CDs virgens. São os chamados CDs graváveis. No entanto, uma vez


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gravado o CD-R transforma-se em um CD-ROM, ou seja, não pode ser mais alterado ou apagado. Já o CD-RW, e seu drive, são conhecidos como regraváveis. Consegue-se gravar, apagar e regravar um mesmo CD. Note que este drive utiliza um tipo especial de CD (diferente dos CD virgens), e que as regravações não são ilimitadas (como é potencialmente o caso de um HD). Além disto ainda existe uma certa incompatibilidade entre as marcas de CD-RW. Informática é informação automática, isto é, o tratamento da informação de modo automático. Portanto, informática pressupõe o uso de computadores eletrônicos. O aspecto que se lhe pretende conferir de ciência acarreta, em busca por sua estruturação formal, o que se deve dar no terreno da semiótica : a informática está relacionada tanto com as ciências exatas quanto com as ciências sociais. A informática compreende uma interseção de quatro áreas do conhecimento : Ciências da Computação, Ciências da Informação, Teoria dos sistemas e Cibernética. A Ciência da Computação, preocupa-se com o processamento de dados, abrangendo a arquitetura de hardware e a engenharia de software. A Ciência da Informação, volta-se ao trato da informação, com relação ao seu armazenamento, transmissão de informações. A Teoria dos Sistemas sugere a solução de problemas a partir da conjunção de elementos capazes de levar a objetivos pretendidos. A Cibernética preocupa-se com a busca da eficácia, através de ações ordenadas sob convenientes mecanismos de automação. Os computadores datam dos anos 40, dos tempos da Segunda Guerra Mundial. Sua utilização desde então cresceu consideravelmente, sendo então designado ao Processamento Automático de Dados, Processamento Eletrônico de Dados ou, simplesmente, Processamento de Dados. A partir dos anos 80, a utilização corrente dos computadores deixou de ser privilégio somente dos especialistas, e passou ao domínio generalizado da sociedade, nessa época a terminologia "processamento de dados", cedeu lugar ao uso mais correto que hoje se faz do vocabulário da informática, caracterizando procedimentos diversos que se apóiam no computador. Informática, ferramenta indispensável ao desenvolvimento técnico e científico, suporte da modernização em todas as áreas de atividade, cabe a tarefa de coletar, tratar e disseminar dados, sua matéria prima, gerando informação.

Modem

É um periférico de comunicação, utilizado para viabilizar a transferência de dados entre dois computadores via linha telefônica ou cabo muito

comprido. Ora, sabemos que o computador só endente um tipo de linguagem, a de 0s e 1s, chamada linguagem binária ou digital. Assim, dois computadores "conversando" através de um cabo estão, na realidade, trocando dados em ondas digitais (seqüências de 0s e 1s). No entanto, se este cabo for muito comprido, haverá deterioração da onda digital, inviabilizando a comunicação. O mesmo ocorre com as linhas telefônicas. É muito cômodo utilizarmos as linhas telefônicas para a transferência de dados, mas elas não foram feitas para o transporte de ondas digitais, e sim analógicas (a voz de uma pessoa).

Solucionamos este problema com o MODEM que, de um lado, modula as ondas digitais em analógicas para enviá-las na linha telefônica e do outro lado, outro MODEM, demodula as ondas analógicas em digitais. O nome deste periférico vem da sua função (MOdulador-DEModulador).

O MODEM pode ser externo, ligado a uma saída serial, geralmente a COM 2, ou interno. O MODEM interno é conhecido como placa FAX-MODEM pois, todo MODEM, é capaz de mandar e receber FAX para e de outros computadores ou aparelhos de FAX.

Uma das características do MODEM é sua velocidade de comunicação. Hoje, os padrões são os modems de 33,6 Kbps (ou 33.600 bps) e 56 Kbps. Note que a velocidade aqui é medida em bps, ou seja, bits por segundo.

A velocidade de um modem de 56 Kbps é chamada nominal, pois dificilmente chega-se realmente a esta velocidade. Na prática, percebeu-se que o sinal analógico em velocidades acima de 33.600 bps se corrompia por causa dos ruídos. Só é possível vencer esta barreira com algumas condições especiais:

Somente quando os dados trafegam do servidor para o micro (nunca em sentido contrário ou em conexão entre dois micros);

O Provedor de Acesso tem de oferecer um "link" a 56 Kbps;

A sua linha telefônica tem de estar ligada a uma central digital;

Deve ser uma linha direta (não pode ser um ramal PABX);

Todas as centrais telefônicas no caminho entre o micro e o servidor de acesso à Internet tem de ser digitais. Caso o micro esteja a mais de 4 Km da central telefônica ou se a linha for muito ruidosa, a velocidade de comunicação cai. Atendendo estas condições, Modems de 56 Kbps costumam chegar a uma velocidade máxima de 45 Kbps..

DIRETÓRIOS E CAMINHOS

Diretório: São espaços criados nos discos com o


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intuito de organizar melhor os arquivos. No sistema Windows os diretórios são conhecidos como Pastas. (veja mais sobre “pasta” na matéria de Windows)

Caminhos: é o trajeto que você faz para chegar até uma pasta ou arquivo. Ex. c:\meus documentos\ Carta.doc

TIPOS DE COMPUTADORES

Existem várias maneiras de se classificar os computadores. Todas elas sem muita aplicação nos dias de hoje. Mas, sem se tratando de concursos públicos, é bom conhecê-las.

Segundo seu porte: chamamos de porte de um computador a sua capacidade e velocidade de cálculo, de trabalho e não está necessariamente ligado ao tamanho do computador, apesar de, na maioria das vezes, computadores de grande porte são realmente maiores que computadores de pequeno porte. Nesta classificação teríamos em primeiro lugar os supercomputadores, como os de maior capacidade de processamento; raros, até mesmo nos dias de hoje. Em São Paulo contamos com o supercomputador da USP (o "patinho feio"). Outra categoria seriam os mainframes, computadores de grande porte, muito caro, de uso corporativo. Depois temos os minicomputadores, com poder de processamento menor, mas ainda restrito a uso corporativo. Esta categoria está quase extinta hoje. Finalmente temos os famosos microcomputadores, que têm o menor poder de processamento.

Segundo seu uso: podemos dividir os computadores em corporativos (ou comerciais), industriais (na automatização de fábricas) e os muito conhecidos computadores pessoais (personal computers ou, simplesmente PCs).

Segundo sua finalidade: científicos e comerciais.

Sendo o computador uma máquina, ele foi "inventado", construído, desenvolvido. Mas para justificar este esforço deve ter havido alguma necessidade básica. O problema principal do homem estava em fazer-se cálculos, de maneira rápida e segura. Assim, podemos dizer que o computador nasceu do desenvolvimento das máquinas de calcular.

O computador desenvolveu-se conforme eram descobertas novas tecnologias. A primeira geração de computadores funcionava a válvula. A base da segunda geração foi o transistor. Na terceira geração de computadores temos os circuitos integrados (chips). A quarta geração foi caracterizada pela tecnologia VLSI (Very Large Small Integration), onde o chip ficou mais "condensado". Com o uso de novas tecnologias, como a óptica e a óptica-magnética, temos a quinta geração de computadores.

ARQUITETURA IBM-PC

E quanto aos microcomputadores? Eles nasceram da necessidade de processamento pessoal e não empresarial. No começo, os microcomputadores eram vistos com descaso pelas empresas gigantes da computação, como a IBM. No entanto estas máquinas conquistaram grande nicho de vendas e alteraram, rapidamente, todo o panorama mundial. De computador pessoal, o microcomputador invadiu as empresas, começando pelas pequenas e médias, que não podiam comprar um mainframe. Mesmo as grandes empresas começaram a fazer uso de microcomputadores dentro de seus setores, isoladamente. Mas os microcomputadores conquistaram só foram conquistar de vez o setor corporativo depois do desenvolvimento da tecnologia de redes de microcomputadores. Houve mesmo uma tendência, passageira é verdade chamada de "downsizing", que consistia em trocar um grande e dispendioso mainframe por muitos e muitos micros interligados em redes. aparecimento de outras máquinas.

Um computador, na realidade, é um sistema composto por três partes: Hardware + Software + Firmware.

O software é a parte lógica do sistema. São os chamados programas e aplicativos. Veremos mais adiante detalhes de vários softwares.

O hardware é a parte física do sistema. É a máquina propriamente dito. É a parte tangível.

O firmware é o meio termo... É um conjunto de software gravado em um hardware, quase que inseparáveis.

Peopleware é a pessoa que utiliza o hardware e o software, inserindo ou retirando informações do sistema. A fase de firmware é talvez a fase mais importante no funcionamento de um computador. É a fase de inicialização, também chamado de boot da máquina. É a fase compreendida entre o momento que você liga o computador até o término do carregamento do sistema operacional.

O computador, como toda e qualquer máquina, é burro; ou seja não têm inteligência ou mesmo consciência de sua existência. Cada vez que ligamos o computador é como se ele estivesse "nascendo" novamente. Temos que ensinar tudo a esta máquina... Como fazer para aceitar uma letra, como comunicar-se com o monitor, como "conversar" com o Hard Disk etc. O único modo de "ensinar" o computador a fazer qualquer coisa é através de programas (software). Assim existe um conjunto de software básico que tem de entrar em ação até mesmo antes do carregamento do sistema operacional. Sem este "soft" o computador não


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pode ser inicializado. Estes programas vêm gravados em um chip especial que faz parte da máquina. Ou seja, o computador vem com o firmware de fábrica.

MEMÓRIA ROM Para garantir que este programa não será alterado ou apagado, o usuário não tem acesso a ele. É a chamada ROM do computador (Read Only Memory ou Memória de Somente Leitura, também conhecida como Memória Não Volátil). A ROM é baseada em chips semicondutores que contém instruções e dados cujo conteúdo pode ser lido mas não modificado. Para criar o chip de ROM o projetista fornece ao fabricante as instruções ou os dados que serão gravados. Assim, ao ligarmos a máquina, ela passa por uma série de estágios pertencentes à fase de boot. Estes estágios são regidos por programas gravados na ROM e não podem ser alterados pelo usuário. O primeiro estágio de boot faz um teste geral na máquina, para saber o que este computador tem de periféricos e se os principais estão funcionando (respondendo). Depois ele compara o resultado a uma tabela interna, a CMOS, para ver se tudo confere. Da CMOS o computador retira também a data e a hora (esta tabela é mantida por uma bateria). Feito isto, na próxima fase é carregado o BIOS (Basic Input Output System, ou sistema básico de entrada e saída) que "ensina" o computador os rudimentos de comunicação com o mundo exterior e manipulação de arquivos. Por fim, o computador procura e carrega o sistema operacional e está pronto para operar, terminando seu boot.

Se qualquer problema ocorrer durante esta fase (como falta de teclado, pane no Hard Disk, memória com falhas ou mesmo falta de sistema operacional) o boot é interrompido e a máquina não pode ser inicializada.

Placa mãe: Também chamada de mother board, é a placa mais importante, pois abriga o microprocessador, as memórias, Ram e Rom e todas as outras placas, por exemplo a placa de vídeo

O hardware de um computador é composto pela CPU + Periféricos. A CPU ou UCP (Unidade Central de Processamento de Dados), também chamada de processador ou microprocessador, é o cérebro do computador. É na CPU que são feitos os cálculos lógicos e aritméticos e o controle de toda a máquina. Podemos até mesmo dizer que o computador é a CPU, o resto são periféricos.

A CPU é dividida em duas partes: a ULA (unidade lógica e aritmética) e a UC (unidade de controle). A UC controla, direta ou indiretamente, toda a máquina, até mesmo a ULA. A UC cuida do endereçamento de memória, colocando e retirando dados, manda os dados para a ULA, juntamente

com as operações que ela deve realizar, e ainda confere os resultados devolvidos pela ULA.

A CPU ou processador do computador, é um Circuito Impresso (chip) de vital importância da máquina, mas não é o único. Dentro de um chip tem-se o equivalente a milhões de transistores. Por exemplo, um Pentium Pró tem o equivalente a 5,5 milhões de transistores ligados com trilhas de 0,35 mícrons. O processador da Intel Merced (esperado para o final do ano 2.000), deve atingir 10 milhões de transistores e 0,25 mícron de trilha. Mas, a capacidade de se fazer processadores com mais e mais transistores é limitada. Especula-se que o máximo que se pode chegar é um total de 200 milhões de transistores com trilhas de 0,2 mícrons.

Mas, apesar da grande importância da CPU, sozinha, ela não faz nada. A CPU precisa de no mínimo alguns periféricos básicos para seu funcionamento. A seguir temos um esquema do funcionamento do computador, com destaque para a CPU e seu periférico inseparável, sem o qual a CPU não é nada, a memória.

Quase tudo, antes de ir para o processador, tem de passar pela Memória Principal. Assim, a CPU está constantemente acessando a memória. Os dados entram no computador por algum periférico, como um teclado, e a CPU os coloca na memória. Quando da execução de um programa, antes, ele "sobe" para a memória. Só então a CPU começa a executar o programa, linha por linha, como se fosse uma receita de bolo. A CPU tem um registrador interno sinalizando qual linha do programa está em execução. As linhas de programas solicitam dados, que a CPU vai buscar também na memória e, muito provavelmente gera resultados. Os dados resultantes de um processamento podem até sair diretamente da CPU para um periférico de saída, mas muito provavelmente, antes, estes resultados também serão alocados na memória.

MEMÓRIA RAM

Por isso que a CPU não consegue "viver" sem esta tal de "Memória Principal", também chamada de memória RAM (Random Access Memory, ou memória de acesso aleatório). A memória RAM também é chamada de memória volátil, isto porque o chip utilizado para esta memória necessita de eletricidade para manter os dados. Assim, quando o computador é desligado, ou mesmo na falta de energia elétrica, a memória RAM é apagada.

Note que a RAM é totalmente diferente da ROM. A RAM pode, e deve, ser alterada, a qualquer momento; a ROM é de somente leitura, não podendo ser alterada. A RAM depende da eletricidade e, na sua falta, é perdida; a ROM não depende de eletricidade e não se perde quando o computador é desligado. Aliás, a principal função da ROM é guardar o programa de boot quando a máquina está desligada. E finalmente, os chips


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utilizados pela ROM e pela RAM são diferentes.

A memória RAM utiliza chips chamados popularmente de "pentes" do tipo SIMM (Single In-line Memory Module, ou módulo de memória em linha simples) ou DIMM (dual In-line Memory module, ou módulo de memória em linha duplo).

Mas, mesmo estas memórias atuais mais velozes, ainda representam um gargalo na velocidade de processamento. Isto porque o processador é muito mais rápido que a memória. Assim, a CPU fica muito tempo ociosa esperando por um dado ou comando alocado na memória. Existem chips de memória que proporcionam uma resposta mais rápida, mas são muito caros. A solução foi munir o computador com um pouco desta memória rápida, chamada de Memória Instantânea ou Memória Cache.

Mais rápido ainda que a memória cache L2 é a cache L1, ou memória cache de primeiro nível que, nada mais é, que uma memória instantânea acoplada diretamente no processador.

Dá para imaginar que os dados têm que caminhar dentro da máquina, ou seja, os dados precisam ser levados dos periféricos de entrada para a CPU, da CPU para a memória, da memória para a CPU ou para os periféricos de saída. Existem para isso uma imensa rede de "caminhos e estrada" para o trânsito dos bits, chamado de barramento. Dentro do computador existem vários tipos de barramento como o ISA, VESA, PCI, AGP, etc. A diferença reside na velocidade alcançada em cada um deles. Mas, mesmo o mais veloz dos barramentos, é muito lento em comparação à CPU, representando também outro gargalo na velocidade de processamento.

Note que cada periférico, bem como cada barramento, memória e CPU tem a sua própria velocidade. E no entanto, cada um destes componentes de hardware precisa se comunicar com os outros. É lógico portanto que precisamos ter "alguém" que coloque ordem nesta bagunça, fazendo o papel de um "guarda de trânsito". Para tanto foi inventado o clock, cujo papel é sincronizar a comunicação entre todas as partes de um computador. O clock gera pulsos (pulsos de clock), sinais elétricos, em determinada freqüência, que se propaga por toda a máquina. A comunicação entre os periféricos e CPU se dá sempre num pulso de clock, nunca "no meio" do pulso. Assim, existe um sincronismo na comunicação, sem que isto afete a velocidade particular de cada parte do hardware. A freqüência de clock dos computadores é medida em MHz (megahertz).

Logicamente, de maneira geral, quanto maior o clock do computador, mais rápido será o processamento. No entanto, como vimos, existem muitos e muitos detalhes que influenciam a velocidade total de processamento, sendo o clock

apenas um destes fatores.

PERIFÉRICOS DE UM COMPUTADOR

Podemos citar como periféricos de um computador todos periféricos que conectado ao computados como os de entrada, de saída e de armazenamento. Ex. vídeo, teclado, drive de disquete, drive de cd-rom, winchester, zip-drive, scaner, etc. (vide os periféricos para saber mais).

PERIFÉRICOS DE ENTRADA (INPUT)

Como o nome diz, é o hardware utilizado para a entrada de dados, informações e comandos na máquina.

Teclado

Dispositivo padrão para a entrada de dados. Basicamente, o teclado mais utilizado hoje é o de membrana, que é mais barato, apesar de menos durável. Outro tipo que já foi muito utilizado é o teclado indutor. Hoje também está em modo os teclados ergonômicos, com formato que propicia uma postura natural das mãos, minimizando riscos à saúde.

Mouse

Dispositivo apontador muito utilizado em ambientes gráficos, como o windows, apesar de sua existência ser antiga, ainda no tempo do DOS. O tipo mais utilizado é o serial, padrão windows, geralmente instalado na porta COM 1. O padrão IBM, e alguns Compac, utiliza mouse PS 2.

Scanner

Dispositivo digitalizador de imagens. Seu funcionamento consiste na iluminação da página e captação da luz refletida. Um chip sensível à luz, codifica cada ponto de imagem em dados digitais.

Os scanners podem ser coloridos ou Preto e Branco. De mão ou de mesa. Outra característica é sua resolução óptica, ou seja, até quantos pontos podem ser detectados e isolados por unidade linear,


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numa imagem. Isso define a nitidez que a imagem pode assumir pois, quanto maior a resolução mais nítida a imagem, e maior será o arquivo resultante. As resoluções ópticas variam, hoje, entre 200x200 até 1.000x2.000 dpi (dot per inch, ou pontos por polegadas).

Outro fator importante é a área de captura, variando de 20x27 até 29x42 cm, em média.

Leitora Ópticas e Magnéticas

Leitora de caracteres de barras, ou outros caracteres ópticos, muito utilizado na automação comercial e controle de estoque e mercadorias. As leitoras magnéticas são utilizadas em caixas de banco para a leitura de cheques. Outros exemplos são as leitoras ópticas de cartões de jogos (tipo da loto) e leitora óptica de cartões de respostas em concursos e vestibulares.

Baseia-se na captura e análise de luz refletida ou não (áreas brancas e pretas, refletoras ou não).

CD-ROM

Compact Disk – Read Only Memory � disco compacto de apenas leitura. Este periférico, como o nome diz, é de apenas leitura, ou seja, um dispositivo normal de CD-ROM só consegue ler o CD (disco), não conseguindo alterá-lo, ou seja, gravar ou apagar dados.

Desenvolvido pela indústria fonográfica, hoje é largamente utilizado na informática, devido sua capacidade de armazenar dados digitais, sejam eles som, imagens, vídeo, texto, banco de dados etc.

Este dispositivo baseia-se em tecnologia óptica, onde um feixe de luz (laser) é emitido sobre a superfície reflexiva irregular do disco e um sensor capta a variação da reflexão deste feixe. O sensor, recebendo ou não o reflexo do feixe luminoso, codifica, ou seja, gera impulso elétrico, para os bits 0 ou 1.

A grande vantagem do CD-ROM é sua grande capacidade de armazenamento (em torno de, no máximo, 650 MB). Isto facilitou o desenvolvimento e distribuição de aplicativos multimídia, como enciclopédias e jogos, além dos softwares normais.

Além disso o CD apresenta "prazo de validade" maior que os disquetes, ou seja, os dados gravados no CD são mais confiáveis, não sujeitos à desmagnetização.

Os drives de CD-ROM são caracterizados pela sua velocidade de leitura, estando hoje por volta de 32x (velocidades). Na realidade, devido à constante evolução tecnológica, este número já pode ter sido alterado. Cada velocidade corresponde a 150 KB/s (1x=150 quilobytes por segundo).

Nos chamados Kit Multimídia, além do drive de CD-ROM o pacote vem com uma placa de som de 16, 32 ou 64 bits, que permite ao computador reproduzir sons em simulação estéreo.

DVD

Digital Video Disk – Read Only Memory ou Digital Versatily Disk – Read Only Memory. O DVD é muito parecido com o CD, mesmo em tecnologia. A sua grande diferença reside no fato da maior capacidade de armazenamento do DVD, podendo chegar a 4,7 GB por lado do disco. Isto possibilita a digitalização de filmes de longa metragem, com som qualidade de CD, e várias dublagens e legendas em vários idiomas. Apesar de ter desenvolvimento visando a indústria cinematográfica, qualquer arquivo digital pode ser vinculado num DVD, como enciclopédias multimídias. Devido ao medo de pirataria, as indústrias cinematográficas, dividiram o globo em regiões onde as especificações em cada uma delas são únicas. Isto vem refreando o desenvolvimento do mercado do DVD, mas muitos acreditam que é uma questão de tempo até o CD ser substituido totalmente pelo DVD.

Apesar de não ser usual, os drives de DVD também apresentam velocidades, de 20x e 24x (mais conhecido como primeira e segunda gerações).

Num Kit DVD encontramos, além do drive, uma placa de compressão de vídeo, padrão MPEG 2. Acrônimo de Moving Picture Experts Group, equipe de trabalho da International Standards Association, ISO, que define especificações para a produção de vídeo. O padrão MPEG-2, pode operar com imagens até 1280x720 pixels, a 60 quadros por segundo (a chamada qualidade de televisão é de 30 quadros por segundo) e som com qualidade de CD.

PERIFÉRICOS DE SAÍDA (OUTPUT)

Estes periféricos exibem os dados e informações após o processamento.

Impressoras

Periférico clássico de saída vem tendo grande desenvolvimento nos últimos anos. Podemos dividir as impressoras, didaticamente, em grupos:


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Matriciais

Apesar de antigas, são muito utilizadas em corporações e em qualquer ambiente onde seja importante a impressão de várias vias de um documento, por folhas carbonadas.

Utiliza uma matriz de agulhas, podendo ser disparadas independentemente, que batem em uma fita tintada e imprimem, por impacto, uma folha de papel, do outro lado da fita. Existem vários modelos de impressoras, divididas em 7, 9, 18 ou 24 agulhas. Quanto maior o número de agulhas da cabeça de impressão, maior quantidade de pontos podem ser impressos e, portanto, melhor será a qualidade da impressão.

As impressoras matriciais podem ser de 42, 44 ou 136 colunas e com velocidades variando de 88, 105, 200, 300, 440, 533 até 800 cps (caracteres por segundo). Também podem ser Preto e Branca (monocromáticas, de fita preta ou azul) ou coloridas (onde as fitas têm, geralmente, três cores).

Jato de Tinta

Impressora de grande êxito comercial e em constante atualização tecnológica. Trabalham, basicamente, em duas tecnologias distintas: as de microgotícolas e piezoeléctricas. Um tubo de tinta é acoplado à cabeça de impressão que tem a tarefa de "espirrar" pequenas gotas de tinta sobre o papel. A capacidade destas impressoras de controlarem o tamanho da gota, o volume da mesma, e o local de deposição determinam a sua resolução. Quanto maior a resolução, maior o número de pontos por polegada, melhor será a definição da imagem, menor será sua granulação e melhor será a homogeneidade de tons e cores.

Existem impressoras jato de tinta Preto e Branca (tinta preta) e coloridas (tinta preta e tinta colorida, com ciano, magenta e amarelo). A velocidade de impressão pode variar de 2 a 9 ppm (páginas por minuto), dependendo não só da área de impressão, mas também da qualidade pretendida. A resolução também pode variar de 300, 600, 720 até 2.440 dpi.

Laser

Muito utilizadas no meio corporativo devido a sua maior velocidade e melhor qualidade de impressão. Apesar de hoje já termos impressoras laser de baixo custo, uma impressora robusta ainda é muito cara.

Existem impressoras laser tanto Preto e Branca, como coloridas. A resolução varia de 600 a 2.400 dpi, e velocidades entre 4 a 32 ppm.

Sua tecnologia baseia-se na magnetização (ou

desmagnetização) diferencial de um cilindro que, ao passar por um reservatório de toner magnético, atrai partículas e as deposita na folha de papel. Esta folha passa por um extrusor que amolece o toner e dilata as fibras do papel, permitindo a sua impregnação.

Monitores

Dispositivo clássico de saída. Tem tecnologia muito parecida com a utilizada em televisores. Um canhão (que trabalha numa tensão de 35.000 volts) emite um feixe de elétrons através de um tubo de raios catódicos que, ao colidir com a parte interna da tela, excita os átomos de fósforo que brilham. Este feixe é defletido no "pescoço" do tubo de modo a "desenhar", linha a linha a tela, de cima a baixo. O feixe de elétrons tem de ser suficientemente rápido para refazer a tela antes que o brilho do fósforo esmaeça.

Cada ponto de fósforo que brilha é chamado de pixel. Assim, quanto maior o número de pixels, horizontais e verticais (linhas e colunas), maior será a nitidez da imagem. Em monitores coloridos, cada pixel é composto de três pontos de fósforo coloridos (ciano, magenta e amarelo) que, com sua combinação podem gerar todas as cores.

O dot pitch é a distância entre dois pixels. Quanto menor esta distância, melhor será a imagem (menor granulação) e poder-se-á atingir melhores resoluções mesmo em monitores maiores.

Quanto ao tamanho, temos monitores de 14", 15", 17" e 20" (polegadas), igual aos televisores (tamanho medido na diagonal e com área útil, em média, menor em uma polegada).

Existem monitores monocromáticos, multitons (verde, branco ou âmbar) e coloridos. O binômio quantidade de cores e resolução que um monitor pode desenvolver, depende não somente do tipo de monitor, mas também do tipo e do tamanho da memória de vídeo, determinada pela placa de vídeo. Hoje trabalhamos com placas de vídeo com, no mínimo 1MB, recomendado 2 MB. O padrão de conexão da placa pode ser ISA (o mais antigo), PCI (o mais utilizado hoje) e AGP (o mais moderno e utilizado em Pentium IV). Existem ainda placas aceleradoras de vídeo que melhoram, principalmente, a exibição de gráficos em 3D (como jogos), melhorando a renderização de texturas.

Hoje usamos monitores coloridos, tipo SVGA. A quantidade de cores suportada pode ser: 16 cores, 256 cores, High Color (16 bits) com 65.536 cores e True Color (24 bits) com 16,7 milhões de cores.

Existem também monitores entrelaçados e não entrelaçados. O entrelaçamento é uma técnica utilizada para simular o aumento da freqüência de varredura da tela. O monitor entrelaçado é aquele que, em uma passagem de tela a varredura é feita


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somente nas linhas ímpares, na próxima varredura apenas nas linhas pares, e assim sucessivamente. O bom monitor é aquele cuja freqüência de varredura é real, ou seja, os não entrelaçados.

Outro tipo de monitor que vem ganhando comércio é o monitor de cristal líquido (LCD). Este monitor já é utilizado em máquinas portáteis como os laptops. Para uso em desktops o grande inconveniente ainda é o preço.

HARDWARE

É a parte física a qual podemos tocar Ex. cabos flats, drive de cd-rom, winchester, etc.... Nota: Veja que alguns itens fazem parte duas ou mais categoria como exemplo o Wichester, que ao mesmo tempo é um periférico de armazenamento como é um hardware pois podemos toca-lo com nossa mão. Existe uma certa confusão quando se trata de alguns termos como informática, computação, processamento de dados etc. Até mesmo a prova para qual estamos nos preparando, na maioria das vezes, é chamada de Prova de Informática... Será que este termo está correto? Vejamos algumas definições básicas:

Computador

É uma máquina com capacidade de armazenar, processar e recuperar adequadamente informações. Computação é uma ciência, relativamente recente, que estuda o computador (Ciências da Computação), desde sua engenharia até sua lógica. Já Informática é a Ciência que estuda a informação. Não está diretamente relacionada com o computador e existe há muito tempo, antes mesmo de serem inventadas estas máquinas. É certo que os computadores vieram a dar grande auxílio à esta ciência e, hoje, não conseguimos pensar em Informática sem computadores...

Mas, o que é informação?

Informação

É o conjunto lógico de dados. Os dados, por si só, geralmente não nos "dizem" nada... Por exemplo, o conjunto de alturas dos alunos de uma sala pode não ser muito significativo, já a altura média dos alunos desta sala é uma informação. Assim, os dados são processados (processamento de dados), sofrem uma seqüência de cálculos e análises lógicas, para gerar a informação.

SOFTWARE

Como já vimos, o software é a parte lógica do sistema. É onde a inteligência humana entra em

ação. Lembre-se que o computador é uma máquina, extremamente burra. A sua aparente inteligência vem do software.

Os softwares podem ser divididos em dois grupos: os básicos e os aplicativos. Dentre os softwares básicos temos os Sistemas Operacionais e as Linguagens de Programação. Os software aplicativos abrigam uma grande gama de programas como: utilitários, bancos de dados, processadores de texto, educativos, editoração eletrônica, planilhas eletrônicas, gráficos, suítes, antivírus, CAD/CAM, games entre muitos outros.

Processamento

Processamento em Tempo Real (On-Line) – acesso direto e instantâneo aos dados. Pode-se usar o recurso de "spooling". Antigamente spooling era a gravação de programas e seus dados (um job) em fita para posterior processamento em lote. Hoje spooling é a gravação em disco de dados para posterior impressão.

Processamento Centralizado – onde dados e programas ficam centralizados em um único computador. O computador central deve ser robusto, altos gastos com comunicação, perigo de pane central. Apresenta maior facilidade de manutenção de dados (backup e programas) e de máquina.

Processamento Distribuído – quando dados e programas são distribuídos em vários computadores (nós) interligados que se comunicam por mensagens. Potencialmente mais confiável. Menor gasto com máquinas e comunicação. Dificuldade em manutenção de dados e máquinas. Dificuldade em compartilhamento de soft.

SISTEMAS OPERACIONAIS

Gerenciam o funcionamento do computador, seus periféricos e programas. Como já foi dito, no final da fase de Boot, o computador busca pelo Sistema Operacional. Geralmente, o computador procura-o primeiro em seu HD e, se não o encontrar, procura no drive A (drive de disco flexível). Se o sistema operacional não for encontrado o computador para e pede que lhe forneça o sistema. Assim, um computador sem sistema operacional é uma caixa vazia, pois não se pode fazer nada com ele.

O sistema operacional (Windows 9x / Me / XP / Linux / SO e muitos outros) de um computador é um conjunto de programas básicos que estão intimamente ligados à máquina. Software não gosta de "mexer" com o hardware. São mundos totalmente distintos. Um é pura lógica, outro é físico. No entanto, para que possa haver o processamento existe a necessidade de interação entre o software e o hardware. Por exemplo: é preciso gravar um arquivo no disco, imprimir um


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relatório, apresentar um gráfico no monitor, "escutar" o teclado, etc.

O BIOS é um sistema básico de entrada e saída de dados. Mas não é o suficiente para operar e gerenciar toda a máquina. Ele é carregado do chip de ROM para poder entender como carregar o sistema operacional, que fará o verdadeiro trabalho junto com o hardware. Todos os outros programas dependem do sistema operacional. Quando um processador de texto manda um arquivo para impressão, não é ele, processador de texto, que realmente faz o trabalho de impressão. O processador de texto pede ao sistema operacional e este é que faz a impressão. Da mesma forma, quando uma planilha eletrônica quer abrir um arquivo que está gravado no disco, ela pede ao sistema operacional que faça este trabalho. Além disso, o sistema operacional determina o potencial de funcionamento da máquina. Por exemplo, se o sistema operacional não reconhecer a existência de um drive de CD-ROM na máquina, nenhum outro programa poderá utilizar este recurso, mesmo que ele esteja presente. Por isto o sistema operacional é tão importante para um computador. Um bom sistema operacional dá estabilidade, confiança, credibilidade e velocidade no processamento, além de definir as possibilidades de operação. Um problema no sistema operacional pode travar toda a máquina. Exemplos de sistemas operacionais: UNIX, PC-DOS, MS-DOS, Windows 95, Windows 98, AS 400, Linux etc.

ÁLGEBRA BOOLENA

Lógica digital Todo o raciocínio lógico é baseado na tomada de uma decisão a partir do cumprimento de determinadas condições. Inicialmente tem-se os dados de entrada e uma condição (ou uma combinação de condições). Aplica-se a condição aos dados de entrada para decidir quais são os dados de saída. Talvez o exemplo mais célebre e mais sucinto disto seja o conhecido apotegma de Descartes: "Penso, logo existo". A lógica digital não é diferente. Mas apresenta uma peculiaridade: trabalha apenas com variáveis cujos valores alternam exclusivamente entre dois estados e não admitem valores intermediários. Estes estados podem ser representados por "um" e "zero", "sim" e "não", "verdadeiro" e "falso" ou quaisquer outras grandezas cujo valor possa assumir apenas um dentre dois estados possíveis. Portanto, a lógica digital é a ferramenta ideal para trabalhar com grandezas cujos valores são expressos no sistema binário.

Para entender a lógica digital usemos como exemplo o estatuto do Clube do Bolinha. Quem desejar informações mais detalhadas pode consultar a literatura especializada (recomenda-se a coleção de revistas em quadrinhos que tratam do assunto), porém isso dificilmente será necessário, uma vez que o referido estatuto é singelo e consiste de um único artigo, excludente: "Menina não entra". Esta é a condição. O dado de entrada é a situação do pretendente em relação à condição de ser menina. O dado de saída, ou seja, a decisão sobre o fato do pretendente poder ou não entrar no Clube, é obtido mediante a aplicação da condição ao dado de entrada. É menina? Sim ou não? A decisão é "sim" se o pretendente "não" for menina. E "não" se, "sim", for menina. Este é um exemplo da mais simples das condições, na qual há apenas um dado de entrada e o dado de saída é exatamente o oposto dele: um "sim" gera um "não" e um "não" gera um "sim". Esta condição é representada pela porta lógica NOT (o advérbio "não" em inglês). Agora vamos dar um passo adiante. Imaginemos que o Sr. Bolinha decidiu dar uma festa para os membros do clube, porém resolveu cobrar o ingresso para cobrir os custos do evento. Portanto, para entrar, além de ser membro, há que comprar um ingresso. Numa situação como essa a condição é mais complexa. Os dados de entrada agora são dois: a situação do pretendente em relação ao fato de ser membro do clube (sim ou não) e a posse do ingresso (sim ou não). Para que o dado de saída seja "sim", ou seja, para que o pretendente ingresse na festa, ele tem que cumprir AMBAS as condições. Não basta ser membro do clube ("sim" para a primeira condição) se não possui o ingresso ("não" para a segunda). Nem basta possuir o ingresso ("sim" para a segunda condição) se não é membro ("não" para a primeira). A decisão é tomada submetendo os dados de entrada à condição. Para uma decisão "sim" que garante a entrada na festa é preciso, ao mesmo tempo, "sim", ser membro do clube e, "sim", dispor do ingresso. Ou seja, a saída somente será "sim" se ambos os dados de entrada forem "sim". Esta condição é representada pela porta lógica AND (a conjunção aditiva "e" em inglês). Tomemos ainda outro exemplo. Imaginemos que os membros do clube tenham levado ao Presidente um reclamo: sendo eles membros, e sendo a festa no clube, por que razão tinham que pagar ingresso? O Sr. Bolinha considerou o pleito justo, mas alegou que ainda assim precisaria de recursos para cobrir os custos. Decidiu-se então abrir o evento à toda a comunidade e não apenas aos membros do clube, cobrando o ingresso apenas dos que não fossem membros. Então, para entrar, seria necessário ou ser membro do clube ou comprar um ingresso. Cumprida qualquer uma das duas condições, seja qual for, o pretendente poderia entrar, independentemente da outra. Examinemos a primeira condição. Comprou ingresso? Sim ou não? Se "sim", a primeira condição está cumprida e a


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decisão é "sim", o pretendente pode entrar. Mas imaginemos que, "não", ele não comprou o ingresso. Examinemos então a segunda condição. É membro do clube? Sim ou não? Se "sim", a segunda condição foi cumprida e "sim", ele pode entrar mesmo sem ingresso. Em um caso como este, para que o dado de saída seja "sim" basta que um dos dados de entrada seja "sim". Esta condição é representada pela porta lógica OR (a conjunção alternativa "ou" em inglês). Em um computador, todas as operações são feitas a partir de tomadas de decisões que, por mais complexas que sejam, nada mais são que combinações das três operações lógicas correspondentes às condições acima descritas: NOT, AND e OR. Para tomadas de decisões mais complexas, tudo o que é preciso é combinar estas operações. E para isto é necessário um conjunto de ferramentas capaz de manejar variáveis lógicas. Esse conjunto de ferramentas é a chamada "Álgebra Booleana". Álgebra booleana A álgebra booleana recebeu seu nome em homenagem ao matemático inglês George Boole, que a concebeu e publicou suas bases em 1854, em um trabalho intitulado "An Investigation of the Laws of Thought on Which to Found the Mathematical Theories of Logic and Probabilities". O trabalho, evidentemente, nada tinha a ver com computadores digitais, já que foi publicado quase um século antes que eles fossem inventados. Era meramente uma tratado sobre lógica, um dos muitos exemplos em que os matemáticos se adiantam ao tempo e criam com décadas de avanço as bases abstratas para uma tecnologia de ponta. Foi somente em 1938 que Claude Shannon, um pesquisador do MIT, se deu conta que a lógica booleana era a ferramenta ideal para analisar circuitos elétricos baseados em relés, os antecessores imediatos dos dos computadores eletrônicos digitais à válvula – que por sua vez originaram os modernos computadores que empregam a eletrônica do estado sólido. A álgebra booleana é semelhante à álgebra convencional que conhecemos no curso secundário, o ramo da matemática que estuda as relações entre grandezas examinando as leis que regulam as operações e processos formais independentemente dos valores das grandezas, representadas por "letras" ou símbolos abstratos. A particularidade da álgebra booleana é que ela estuda relações entre variáveis lógicas que podem assumir apenas um dentre dois estados opostos, "verdadeiro" ou "falso", não admitindo nenhum valor intermediário. Da mesma forma que a álgebra convencional, a álgebra booleana utiliza operações que são executadas com suas variáveis. A diferença é que estas operações somente podem agir sobre variáveis lógicas, portanto são operações lógicas.

As razões pelas quais a álgebra booleana é a ferramenta ideal para analisar problemas de lógica digital tornam-se evidentes assim que se tomam conhecimento de suas operações. Da mesma forma que há apenas quatro operações fundamentais na aritmética, há apenas três operações fundamentais na álgebra booleana. Estas operações são AND, OR e NOT. Operação AND, cujo operador é representado por "." (sinal gráfico do "ponto"), pode ser aplicada a duas ou mais variáveis (que podem assumir apenas os valores "verdadeiro" ou "falso"). A operação AND aplicada às variáveis A e B é expressa por: A AND B = A.B A operação AND resulta "verdadeiro" se e apenas se os valores de ambas as variáveis A e B assumirem o valor "verdadeiro". Operação OR, cujo operador é "+" (sinal gráfico da adição) e que também pode ser aplicada a duas ou mais variáveis (que podem assumir apenas os valores "verdadeiro" ou "falso"). A operação OR aplicada às variáveis A e B é expressa por: A OR B = A+B A operação OR resulta "verdadeiro" se o valor de qualquer uma das variáveis A ou B assumir o valor "verdadeiro". A operação NOT (cujo operador pode ser uma barra horizontal sobre o símbolo da variável), é unária, ou seja, aplicável a uma única variável. NOTA A operação NOT inverte o valor da variável. Ela resulta "verdadeiro" se a variável assume o valor "falso" e resulta "falso" se a variável assume o valor "verdadeiro". Destas três operações fundamentais podem ser derivadas mais três operações adicionais, as operações NAND, NOR e XOR (ou OR exclusivo). A operação NAND é obtida a partir da combinação das operações NOT e AND usando a relação: A NAND B = NOT (A AND B) A operação NAND resulta "falso" se e apenas se os valores de ambas as variáveis A e B assumirem o valor "verdadeiro". A operação NOR é obtida a partir da combinação das operações NOT e OR usando a relação: A NOR B = NOT (A OR B) A operação NOR resulta "verdadeiro" se e apenas se os valores de ambas as variáveis A e B assumirem o valor "falso".


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A operação, XOR ou "OR exclusivo" é um caso particular da função OR. Ela é expressa por: A XOR B A operação XOR resulta "verdadeiro" se e apenas se exclusivamente uma das variáveis A ou B assumir o valor "verdadeiro" (uma outra forma, talvez mais simples, de exprimir a mesma idéia é: a operação XOR resulta "verdadeiro" quando os valores da variáveis A e B forem diferentes entre si e resulta "falso" quando forem iguais). Uma forma mais simples de analisar (e de entender) as operações da lógica booleana é através da chamada "tabela verdade". Uma tabela verdade nada mais é que a lista de todos os possíveis resultados da operação, obtida através de todas as combinações possíveis dos valores dos operandos. Como os operandos somente podem assumir os valores "verdadeiro" e "falso", a confecção de uma tabela verdade é muito simples. Para exemplificar, vamos montar a tabela verdade da operação AND aplicada às variáveis A e B. Sabemos que para que o resultado de A AND B seja verdadeiro, AMBOS os operandos devem ser verdadeiros, ou seja:

A B A AND B

Verdadeiro Verdadeiro Verdadeiro

Todas as demais combinações de valores das variáveis resultam "falso". Portanto:

A B A AND B

Falso Falso Falso

Falso Verdadeiro Falso

Verdadeiro Falso Falso

Logo, a tabela verdade completa da função AND é:

A B A AND B

Falso Falso Falso

Falso Verdadeiro Falso

Verdadeiro Falso Falso

Verdadeiro Verdadeiro Verdadeiro

Para simplificar, representemos o valor "verdadeiro" por "um" e "falso" por "zero". A tabela verdade fica, então:

A B A AND B

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Raciocínio idêntico pode ser feito para as demais operações. O resultado pode ser visto na tabela abaixo, que exibe a tabela verdade de todas as operações lógicas:

A B NOT A

A AND

B

A NAND

B

A OR B

A NOR

B

A XOR

B

0 0 1 0 1 0 1 0

0 1 1 0 1 1 0 1

1 0 0 0 1 1 0 1

1 1 0 1 0 1 0 0

Semelhantemente à álgebra convencional, também na álgebra booleana é possível combinar variáveis e operadores para gerar complexas expressões algébricas que podem ser avaliadas. O valor da expressão é obtido atribuindo-se valores às variáveis e efetuando-se as operações indicadas (como na álgebra convencional, na álgebra booleana os parênteses indicam a ordem de precedência de avaliação dos termos). Por exemplo, a expressão algébrica (da álgebra convencional): (A / B) +C vale 5 quando as variáveis assumem os valores A=9, B=3 e C=2. As expressões da álgebra booleana podem ser avaliadas de forma semelhante. A diferença básica é que suas operações são as operações lógicas previamente definidas e os valores a serem atribuídos (tanto à expressão quanto às variáveis) alternam somente entre "verdadeiro" (ou 1) e "falso" (ou 0). Tomemos como exemplo uma expressão simples, como: (A OR B) AND (NOT C) e vamos determinar o valor da expressão quando as variáveis valem: A = 0 B = 1 C = 1


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Para tanto, efetuemos inicialmente a avaliação do primeiro termo entre parênteses. Trata-se de uma operação OR executada entre duas variáveis cujos valores são A = 0 e B = 1. Um exame da tabela verdade das operações lógicas indica que 0 OR 1 = 1 Em seguida executa-se a operação NOT na variável C, e ainda conforme a mesma tabela: NOT 1 = 0 Finalmente executa-se a operação AND envolvendo os dois resultados parciais. 1 OR 0 = 1 Este é o valor da expressão para estes valores das variáveis. Considerando que na álgebra booleana as variáveis apenas podem assumir os valores 1 e 0, dada uma expressão é relativamente simples construir uma tabela listando os valores assumidos pela expressão para todas as combinações dos valores de suas variáveis. Esta tabela denomina-se tabela verdade da expressão. Para a expressão do exemplo acima, a tabela verdade seria:

A B C (A OR B) AND (NOT C)

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 0

As regras básicas da algebra booleana são simples. As operações são apenas seis (NOT, AND, OR, NAND, NOR E XOR). Os valores possíveis, tanto para as variáveis quanto para as expressões, são apenas dois (1 ou 0). No entanto, expressões obtidas combinando operações que envolvem um grande número de variáveis podem atingir um grau de complexidade notável. Não obstante, sua avaliação é sempre feita decompondo-se a expressão em operações elementares respeitando-se a ordem de precedência indicada pelos parênteses, avaliando as operações elementares e combinando-se seu resultado. A avaliação pode ser trabalhosa, mas não difícil.

Assim como a álgebra convencional, a álgebra booleana também tem seus postulados (que independem de demonstração) e suas identidades (que podem ser derivadas dos anteriores). Os postulados definem a forma pela qual as expressões são interpretadas. Os principais postulados e identidades da álgebra booleana podem ser resumidos no quadro abaixo, arranjado em colunas para evidenciar a natureza complementar das operações OR e AND.

Postulados básicos

A . B = B . A A + B = B + A Lei comutativa

A . (B + C) = (A . B) + (A . C)

A + (B . C) = (A + B) . (A + C)

Lei distributiva

1 . A = A 0 + A = A Elemento idêntico

A . NOT A = 0 A + NOT A = 1 Elemento inverso

Identidades derivadas

0 . A = 0 1 + A = 1

A . A = A A + A = A

A . (B . C) = (A . B) . C

A + (B + C) = (A + B) + C

Lei associativa

NOT (A . B) = NOT A + NOT B

NOT (A + B) = NOT A . NOT B

Teorema de DeMorgan

Experimente: verifique os postulados e identidades atribuindo os mesmos valores às variáveis correspondentes das expressões de ambos os membros e compare os resultados. Repare que existe alguma analogia entre as operações AND e OR da álgebra booleana e as operações de multiplicação e adição da álgebra convencional. Mas neste caso, vale notar que esta analogia não se manifesta na lei distributiva expressa na coluna central. Em princípio, as bases da álgebra booleana são as acima resumidas. Apenas com estes conhecimentos e utilizando-se as relações expressas nos postulados, identidades e teoremas para simplificar expressões mais complexas, é possível determinar o valor de quaisquer expressões da álgebra booleana. Com os conhecimentos da álgebra booleana podemos analisar todos os fenômenos relativos à lógica digital que rege as operações internas dos computadores. O que nos falta agora é um meio físico de implementar os circuitos eletrônicos baseados nessa lógica.


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SISTEMAS NUMÉRICOS

Armazenar dados consiste em manter um dado em um certo local enquanto ele for necessário, de tal forma que ele possa ser recuperado quando o sistema precisar dele. O circuito lógico elementar capaz de armazenar um dado (expresso sob a forma do elemento mínimo de informação, o "bit", que pode exprimir apenas os valores numéricos "um" ou "zero" ou ainda os valores lógicos equivalentes, "verdadeiro" ou "falso") é a célula de memória – um dispositivo capaz de assumir um dentre dois estados possíveis e manter-se nesse estado até que alguma ação externa venha a alterá-lo (dispositivo "bi-estável"). Tendo isto em vista, pode-se concluir que todo computador digital, por mais complexo que seja, pode ser concebido como uma combinação de um número finito de apenas dois dispositivos básicos, portas lógicas e células de memória, interligados por condutores elétricos. Resta ver como é possível implementar estes dispositivos usando componentes eletrônicos. Sistema binário Os computadores utilizam internamente o sistema binário (sistema numérico posicional de base 2). A característica mais notável deste sistema numérico é a utilização exclusiva dos algarismos "1" e "0", os chamados "dígitos binários". Através do sistema binário, todas as quantidades e todos os valores de quaisquer variáveis poderão ser expressos usando uma combinação de um determinado número de dígitos binários, ou seja, usando apenas os algarismos "1" e "0". Números Decimais: Base 10 Digitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Exemplo: 3271 =(3x103) + (2x102) + (7x101) + (1x100) Números: notação posicional Número Base B => B símbolos por dígito: Base 10 (Decimal): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Base 2 (Binário): 0, 1 Representação do Número: d31d30... d2d1d0é um número de 32 dígitos valor = d31x B31+ d30x B30+ ... + d2x B2+ d1x B1+ d0x B0 Binário:0,1 1011010 = 1x26+ 0x25+ 1x24+ 1x23+ 0x22+ 1x21+ 0x10 = 64 + 16+ 8 + 2 = 90 Note que um número binário de 7 dígitos se transforma em um número decimal de 2 dígitos. Existe uma base que converte facilmente para números binários? Números Hexadecimais: Base 16 Hexadecimal: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A, B, C, D, E, F

Dígitos Normais + 6 mais: tomados do alfabeto Conversão: Binário <−> Hex 1 dígito hex representa 16 valores decimais 4 dígitos binários representam 16 valores decimal => 1 dígito hex substituti 4 dígitos binários Exemplos: 1010 1100 0101 (binary) = ? (hex) 10111 (binary) = 0001 0111 (binary) = ? 3F9(hex) = ? (binary)

Exatamente o que fazemos com números! • Somá−los • Subtraí−los • Multiplicá−los • Dividi−los • Compará−los Exemplo: 10 + 7 = 17

Tão simples somar em binário que podemos fazer circuitos para fazê−lo

Subtração também exatamente como se faz em decimal

Exemplos Decimal vx.

Hexadecimal vx.

Binário

1010 1100 0101 (binary) =AC5 (hex)

00 0 0000

10111 (binary) =0001 0111 (binary) = 17 (hex)

01 1 0001

3F9(hex) = 11 1111 1001 (binary)

02 2 0010

03 3 0011 04 4 0100 05 5 0101 06 6 0110 07 7 0111 08 8 1000 09 9 1001 10 A 1010 11 B 1011 12 C 1100 13 D 1101 14 E 1110


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Qual base nós utilizamos? Decimal: bom para humanos, especialmente para fazer aritmética Hex: ao olhar para uma string longa de números binários, é muito mais fácil converter para hex e olhar 4 bits/símbolo. Binário: o que computadores usam;

aprender como os computadores fazem +,-,*, /

MEDIDAS DE DESEMPENHO

Avaliação de Desempenho A medida de avaliação mais citada para comparar sistemas computacionais é o desempenho e, essa será de fato a medida mais importante. No processo de avaliação de desempenho, o objetivo é obter um modelo para estimar uma medida de desempenho a partir de parâmetros de projeto e parâmetros de entrada. Exemplos de parâmetros relevantes incluem tempo de processamento, tempo de espera, e a utilização de recursos. Existem várias abordagens de avaliação, as quais podem ser classificadas em duas grandes categorias, o desenvolvimento de modelos analíticos e o desenvolvimento de modelos numéricos. Dentro desta última categoria, as bases para o desenvolvimento do modelo podem ser estabelecidas através de simulação (computacional ou física) ou através de medidas. Algumas medidas de desempenho típicas envolvem grandezas tais como:

Banda de passagem de memória principal: expressa a máxima taxa de transferência de dados entre memória e CPU;

Tempo médio de execução de

instrução: expressa a média ponderada do tempo de execução de instrução pela probabilidade de ocorrência da instrução. Geralmente, este valor é apresentado como a taxa de execução de instruções (recíproco do tempo médio), expresso em MIPS (milhões de instruções por segundo).

Benchmark: expressa o tempo total de

execução de programas representativos para a aplicação de interesse. É uma medida mais global que as anteriores, pois incorpora o uso de vários componentes, podendo considerar até mesmo, operações de entrada e saída de dados.

A medida do tempo de execução, em si, já não é tarefa simples. Um dos aspectos que devem ser considerados inclui o próprio modo de operação normal da aplicação: a ênfase é na execução de uma única tarefa ou na otimização da execução de

um grupo de tarefas (ou seja, na vazão do sistema)? Outro aspecto que deve estar claro é qual o tempo que está sendo medido, o tempo de resposta ou o tempo de CPU. Nessa mesma direção, deve-se esclarecer que desempenho busca-se melhorar, o desempenho do sistema ou o desempenho de CPU. A estratégia de avaliar um sistema por programas também oferece diversas alternativas. Podem ser utilizados programas reais completos ou segmentos de programas reais (kernels). Caso a opção seja pela utilização de benchmarks, podem ser utilizados “toy benchmarks” ou benchmarks sintéticos, derivados a partir de aplicações significativas da categoria sob consideração. É preciso considerar ainda que o tempo de execução de programas individuais é pouco representativo, uma vez que um mesmo programa em uma mesma máquina pode ter tempos diferenciados de execução devido a uma série de fatores externos. É importante, pois, obter uma medida que expresse uma combinação das medidas em diversas execuções, tais como:

somatório dos tempos de execução;

média ponderada dos tempos de execução;

tempo relativo a uma máquina-referência, algumas vezes expressando aqui os valores em termos de média geométrica.

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Livro 1 conceitos básicos