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Grupo SER Educacional | Lógica de Programação 1 LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO Lógica de Programação IZABELLY MORAIS E MAX AZEVEDO INFRAESTUTURA DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS AULA 03 Diretor Executivo DAVID LIRA STEPHEN BARROS Direção Editorial ANDRÉA CÉSAR PEDROSA Projeto Gráfico MANUELA CÉSAR DE ARRUDA Autor IZABELLY MORAIS E MAX AZEVEDO Desenvolvedor CAIO BENTO GOMES DOS SANTOS O Autor Izabelly Morais de Morais Olá. Meu nome é Izabelly Morais. Sou licenciada em Ciência da Computação pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB), e mestre em Ciência da Computação com ênfase em Engenharia de Software e Linguagens de Programação pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Leciono como professora formadora no Instituto Federal de Pernambuco (IFPE) e na Faculdade Pitágoras (João Pessoa/PB), onde tenho a oportunidade de transmitir minha experiência na área de tecnologia e educação. Max André de Azevêdo Silva Olá. Meu nome é Max Azevêdo Si lva. Sou formado em Licenciatura em Ciência da Computação, pela Universidade Federal da Paraíba, e mestrando em Ciência da Computação com ênfase em Engenharia de Software pela Universidade Federal da Paraíba. Possuo experiência na área de desenvolvimento de sistemas web, mobile e jogos eletrônicos. Atualmente atuo como Analista de Sistemas. A possibilidade de expor nossos conhecimentos adquiridos ao longo dos anos é fantástica! Por isso fomos convidados pela Editora Telesapiens a integrar seu elenco de autores independentes. Estamos muito felizes em poder ajudar você nesta fase de muito estudo e trabalho. Conte conosco! IZABELLY MORAIS E MAX AZEVEDO “ Iconográficos Olá. Meu nome é Manuela César de Arruda. Sou o responsável pelo projeto gráfico de seu material. Esses ícones irão aparecer em sua trilha de aprendizagem toda vez que: INTRODUÇÃO para o início do desenvolvimento de uma nova competência; DEFINIÇÃO houver necessidade de se apresentar um novo conceito; NOTA quando forem necessários observações ou complementações para o seu conhecimento; IMPORTANTE as observações escritas tiveram que ser priorizadas para você; EXPLICANDO MELHOR algo precisa ser melhor explicado ou detalhado; VOCÊ SABIA? curiosidades e indagações lúdicas sobre o tema em estudo, se forem necessárias; SAIBA MAIS textos, referências bibliográficas e links para aprofundamento do seu conhecimento; REFLITA se houver a necessidade de chamar a atenção sobre algo a ser refletido ou discutido sobre; ACESSE se for preciso acessar um ou mais sites para fazer download, assistir vídeos, ler textos, ouvir podcast; RESUMINDO quando for preciso se fazer um resumo acumulativo das últimas abordagens; ATIVIDADES quando alguma atividade de autoaprendizagem for aplicada; TESTANDO quando o desenvolvimento de uma competência for concluído e questões forem explicadas; Sumário 1 INFRAESTRUTURA DOS SISTEMAS COMPUTACIONAIS .............................................. 6 1.1 Unidade Central de Processamento (CPU) .............................................................. 6 1.1.1 Unidade de Controle (UC) ......................................................................... 7 1.1.2 Unidade Lógica e Aritmética (ULA) ............................................................ 7 1.1.3 Banco de Registradores ............................................................................ 7 1.2 Memória do computador ...................................................................................... 8 1.2.1 Memória principal .................................................................................... 8 1.2.1.1 RAM ........................................................................................ 8 1.2.1.2 ROM ....................................................................................... 9 1.2.1.3 Memória flash ......................................................................... 9 1.3 Barramentos ....................................................................................................... 10 1.4 Dispositivos de entrada e saída ........................................................................... 10 1.4.1 Periféricos de entrada (E) ....................................................................... 11 1.4.2 Periféricos de saída (S) ........................................................................... 11 1.4.3 Periféricos de entrada/saída (E/S) ........................................................... 11 1.5 Infraestrutura de software .................................................................................. 12 1.5.1 Software básico ...................................................................................... 13 1.5.2 Software utilitário .................................................................................. 14 1.5.3 Software aplicativo ................................................................................. 14 1.5.1.1 Uso Geral .............................................................................. 14 1.5.1.2 Uso Específico ....................................................................... 14 Considerações Finais ................................................................................................ 15 Atividades de Autoaprendizagem .............................................................................. 15 Questionário Avaliativo ............................................................................................ 15 Bibliografia .............................................................................................................. 16 Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 6 1 Infraestrutura dos Sistemas Computacionais INTRODUÇÃO: Conhecer o que se passa por traz da tela do computador é algo muito importante para todo e qualquer profissional da área de tecnologia da informação. Além de componentes eletrônicos, programas e dados, existe toda uma organização dentro de um sistema computacional. Saber discernir sobre cada um de seus elementos, entendendo sua funcionalidade, é pré-requisito básico para quem quer se tornar um programador ou um suporte técnico no mercado de informática. É sobre isto que iremos discorrer ao longo desta aula. 1.1 Unidade Central de Processamento (CPU) A principal característica dos computadores é a capacidade de processar dados e informações de maneira rápida e precisa. O principal componente responsável por essa característica é a CPU. A Unidade Central de Processamento é o componente vital dos sistemas computacionais. Ela é responsável pela realização das operações de processamento, tais como adição, subtração, multiplicação, divisão entre outros. Basicamente a função da CPU é buscar as instruções na memória do computador, interpretar essas instruções que estão explicitadas na memória, buscar dados, executar operações com esses dados e guarda- los de volta na memória. O processador é divido em três partes principais: OBJETIVO: Ao término desta aula você será capaz de compreender a infraestrutura dos sistemas computacionais, discernindo sobre hardware, software e peopleware. Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 7 Unidade de Controle (UC); Unidade Lógica e Aritmética (ULA); e Banco de registradores. 1.1.1 Unidade de Controle (UC) Essa unidade tem como função buscar e decodificar as instruções a seremexecutadas. Ela também decide como e quando as outras unidades serão ativadas. As instruções a serem executadas podem direcionar dados para a ULA ou diretamente para o banco de registradores . Digamos que a UC é sistema nervoso central do computador, fazendo um paralelo com a mente humana. 1.1.2 Unidade Lógica e Aritmética (ULA) A Unidade Lógica e Aritmética, como o próprio nome já permite perceber, é a unidade cuja principal responsabilidade é executar as operações lógicas e aritméticas exigidas pelas tarefas emanadas dos programas em execução. Os dados numéricos a serem processados são enviados pela UC e a ela são devolvidos para armazenamento ou outra destinação. 1.1.3 Banco de Registradores O banco de registradores tem o papel de servir como um assistente de acesso rápido. Em resumo, esse componente representa uma memória temporária para armazenagem de tudo o que está sendo processado pela ULA e/ou direcionado pela UC. Nele são guardadas as instruções em execução, dados numéricos utilizados em cálculos e outros dados que precisem ser temporariamente armazenados para dar celeridade ao processamento. Não devemos confundir banco de registradores com a memória RAM do computador. Veremos, mais adiante, que a memória RAM armazena dados por mais tempo que o banco de registradores. A guarda de informações nesses bancos é muito rápida, apenas enquanto algo está sendo processado instantaneamente. IMPORTANTE Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 8 1.2 Memória do computador Podemos definir memória de computador como um componente que possui a capacidade de armazenar dados. Esses dados são armazenados em pequenas células, onde todos os programas e dados em execução ficam guardados por muito ou pouco tempo, dependendo do tipo de memória da qual estejamos falando. A memória do computador pode ser dividida, inicialmente, em dois tipos: Memória principal: onde ficam armazenados apenas os dados e programas em uso no momento. Memória auxiliar: onde são guardadas as informações em caráter definitivo, só sendo apagadas por meio de comandos intencionais por parte do usuário. 1.2.1 Memória principal Atualmente, o computador possui três tipos de memória principal. São elas: RAM, ROM e flash. 1.2.1.1 RAM A RAM (Random Access Memory - memória de acesso direto ou memória viva) é a memória principal do sistema, ou seja, um espaço para armazenar os dados, de maneira temporária, durante a execução de um programa. Para conhecer mais sobre os processadores, acesse o link: https://www.youtube.com/watch?v=DFMCcuhWiXM (Acesso em 14/10/2017) SAIBA MAIS https://www.youtube.com/watch?v=DFMCcuhWiXM Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 9 Na verdade, ao contrário do armazenamento de dados em uma memória de massa como o disco rígido, a memória RAM é volátil, isto é, ela permite armazenar dados somente enquanto estiver sendo alimentada eletronicamente. Assim, cada vez que o computador for desligado, todos os dados presentes na memória RAM serão apagados definitivamente. 1.2.1.2 ROM A ROM (Read Only Memory - memória somente para leitura, ou memória morta) é um tipo de memória que permite conservar as informações contidas no dispositivo mesmo quando ele estiver desligado. A base deste tipo de memória só pode ser acessada em leitura. Contudo, é possível salvar informações em certos tipos de memórias ROM, como veremos a seguir. 1.2.1.3 Memória flash A memória flash é um misto entre as memórias de tipo RAM e as memórias mortas (ROM). Esse tipo de memória é não-volátil, assim como as memórias mortas, ou seja, foram projetadas apenas para serem lidas. Por outro lado, as memórias flash podem ser regravadas pelo fabricante, pois os chips que as compõem são similares aos que compõem as memórias RAM. A memória principal do computador se refere a uma coleção de registradores enumerados sequencialmente, onde cada um possui tamanho chamado de “tamanho da palavra”. Cada registrador tem uma localização fixa na memória, chamada de “localização de memória”. Ao número único que identifica cada palavra na memória damos o nome de “endereço”. Para quem trabalha com linguagens de baixo nível, como Assembly, esse conhecimento é fundamental. No entanto, para linguagens de alto nível, esse conhecimento pode ser abstraído. SAIBA MAIS Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 10 1.3 Barramentos Os barramentos possuem a responsabilidade interligar os componentes internos de um computador, de modo que a comunicação entre eles seja rápida e eficiente. A figura 1 mostra como os barramentos conseguem interligar os componentes funcionais básicos de um computador. Observe que os controladores (da UC) gerenciam os fluxos de dados entre a CPU (processador), a memória principal e os dispositivos de entrada e saída (E/S). Esses últimos serão alvo de estudo na sequência. 1.4 Dispositivos de entrada e saída Chamamos de periféricos a todos os equipamentos (ou dispositivos) conectáveis ao computador. Estes equipamentos permitem a troca de dados e informações entre o usuário e o computador. Cada periférico tem sua função específica e serve para enviar e/ou receber dados ou tarefas do computador. Da diversidade de dispositivos existentes , podemos mencionar como os periféricos mais comuns: Monitor de vídeo; Teclado; Mouse; Impressora; Scaner; Unidades de armazenamento externas (discos rígidos, cartões de memória, pen-drives, etc); Caixas acústicas e fones de ouvido; Microfones; Figura 1 - Função dos barramentos. Fonte: os autores. Figura 2 - Monitores de vídeo são considerados periféricos de saída, a menos que sejam touch-screen. Neste caso são de E/S. Fonte: https://pixabay.com/pt/monitor - lcd-tela-hardware-v%C3%ADdeo-23329/ Figura 3 - Impressoras são periféricos de saída, exceto as multifuncionais, que podem escanear. Fonte: https://pixabay.com/pt/jato-de-tinta- impress%C3%A3o-impressora-147674/ Figura 4 - Pen-drives são considerados periféricos de E/S. Fonte: https://pixabay.com/pt/usb -disco- armazenamento-tecnologia-47552/ Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 11 Câmeras (webcam); Óculos 3D e de 360 graus para realidade virtual/aumentada; Unidade leitoras e gravadoras de CD-ROM e DVD-ROM; entre outros. Os periféricos podem ainda ser classificados como dispositivos de: Entrada (E); Saída (S); e entrada/saída (E/S). 1.4.1 Periféricos de entrada (E) Os periféricos de entrada são os dispositivos exclusivos para entrada de dados no computador. Através deles, o usuário envia dados à CPU para serem processados. Alguns destes dispositivos são essenciais ao sistema, pois sem eles seria impossível interagir com o sistema computacional. Podemos destacar: o teclado e o mouse. 1.4.2 Periféricos de saída (S) Os periféricos de saída são os dispositivos exclusivos para a saída de informações vindas da CPU. Através destes dispositivos o usuário recebe o resultado do processamento do computador. Temos como exemplos desta categoria de dispositivos: monitores de vídeo, impressoras, plotters, caixas acústicas, fones de ouvido, vídeo projetores, entre outros. 1.4.3 Periféricos de entrada/saída (E/S) Os periféricos de entrada e saída são dispositivos que tanto transmitem dados quanto os recebem. Estes dispositivos são responsáveis pela comunicação máquina a máquina ou pelo armazenamento persistente de dados. Temos como exemplos típicos destes dispositivos: interfacesde rede, FAX/MODEM, gravadores de CD e DVD, pen-drives, cartões de memória, monitores sensíveis ao toque (touch screen), entre outros. Figura 5 - Óculos de realidade aumentada em 360 graus. Fonte: https://pixabay.com/pt/virtual - realidade-jogar-%C3%B3culos- 2055227/ Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 12 1.5 Infraestrutura de software Para fazer um computador funcionar, não basta o hardware. De nada adiantaria toda a arquitetura que acabamos de estudar se não fosse um conjunto de programas que é executado a cada vez que ligamos o computador. Figura 6 - Óculos 360 graus artesanal. Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Google_Card board#/media/File:Google-Cardboard.jpg Você sabe como funciona os óculos de realidade aumentada, vulgarmente conhecidos como óculos de 360 graus? Trata-se de um dispositivo simples, onde podemos inserir nosso aparelho celular e, ao executarmos um vídeo gravado neste formato de 360 graus, temos a sensação de estarmos inseridos no cenário em três dimensões. Ao girarmos nossa cabeça, a imagem que vemos vai mudando, como se estivéssemos dentro da cena, olhando para todos os lugares, em todos as direções. Experiência fantástica! Mas, espere aí? Temos uma polêmica à vista. Os óculos de 360 graus podem ser considerados periféricos apenas de saída? Ou podemos dizer que ele é um dispositivo de E/S, uma vez que interferimos no cenário com o nosso movimento? Acesse o seu fórum de discussões e deixe sua opin ião a respeito deste assunto aparentemente polêmico. REFLITA Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 13 Estamos falando do software básico que todo computador necessita para manter-se ativo e operante. 1.5.1 Software básico Esse tipo de software define o padrão de comportamento do computador, de modo a torná-lo utilizável. São exemplos de software básico: BIOS: Trata-se de um acrônimo para Basic Input/Output System ou Sistema Básico de Entrada e Saída. Este software já vem instalado de fábrica na memória ROM (Read Only Memory) do computador, e tem por finalidade inicializar algumas tarefas consideradas vitais em um computador, como procurar um sistema operacional gravado na primeira trilha do disco rígido, fazer a varredura da memória RAM, entre outros procedimentos ditos pré - operacionais. Sistema Operacional: Após a execução do BIOS, é este software que assume total controle sobre o computador, interpretando os comandos e ações realizadas pelo usuário. Os sistemas operacionais mais comuns no mercado mundial são o Windows (da Microsoft), o Mac-OS (da Apple) e o Linux (sistema operacional gratuito e de código fonte aberto, não pertencendo a nenhuma empresa especificamente). Os sistemas operacionais já perpassaram os velhos PCs e notebooks, e já estão invadindo os aparelhos celulares. Para esses dispositivos móveis, outros sistemas operacionais entram em cena, como por exemplo o Android (da Google) e o iOS (da Apple). O Windows Mobile (da Micro soft) foi descontinuado em 2017, e representava a terceira força nesse cada vez mais disputado mercado mundial. Figura 7 - Local físico onde é armazenado o BIOS. Fonte: https://img.ibxk.com.br/materias/Bios.jpg?w=700 Figura 8 - Interface de um sistema operacional Windows. Fonte: https://pixabay.com/pt/windows-7-sistema-operacional-1995426/ Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 14 1.5.2 Software utilitário Esses programas servem de complementação para os softwares básicos, ou seja, são programas que possuem funcionalidades mais voltadas para o Sistema Operacional. Como exemplos desse tipo de software podemos citar as ferramentas para organizar os discos, verificador de disponibilidade de memória, corretor de falhas de processamento, entre muitos outros. Boa parte dos programas utilitários são fornecidos pelo próprio fabricante do sistema operacional, incluídos no pacote vendido ou previamente instalado de fábrica. Mas existem muitos outros softwares utilitários que podem ser adquiridos e/ou instalados em separado, como os antivírus, firewalls (proteção contra hackers), compactadores de arquivos (como WinZip, WinRA, etc), programas para conexão com redes, entre outros. 1.5.3 Software aplicativo Os softwares aplicativos são programas voltados para solução de problemas dos usuários. Podem ser divididos em duas categorias: uso geral e uso específico. 1.5.1.1 Uso Geral São aqueles programas que todos podem usar, independentemente de suas áreas de atuação ou interesse. Esses softwares se prestam para as mais variadas aplicações, como: editores de texto, geradores de gráficos, planilhas eletrônicas, gerenciadores de bancos de dados, linguagens de programação (compiladores e interpretadores), etc. 1.5.1.2 Uso Específico Esses programas se destinam exclusivamente a um único tipo de aplicação, como por exemplo: folha de pagamento, crediário, imposto de renda, cadastro, contas a pagar e receber, contabilidade, etc. Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 15 Considerações Finais SAIBA MAIS: Quer se aprofundar em algum dos temas desta aula? Recomendamos o acesso à seguinte fonte de consulta e aprofundamento: Vídeo: “Automec 2017 - Realidade aumentada para as oficinas, mais um exemplo de novas tecnologias!! ”, acessível pelo link https://youtu.be/cKk89waEPBQ (Acesso em 15/10/2017). Atividades de Autoaprendizagem ATIVIDADES: Pronto para consolidar seus conhecimentos? Leia atentamente o enunciado de sua atividade de autoaprendizagem proposta para esta aula. Se você está fazendo o seu curso presencialmente, é só abrir o seu caderno de atividades. Se você estiver cursando na moda lidade de EAD (Educação a Distância), acesse a sua trilha de aprendizagem no seu ambiente virtual e realize a atividade de modo online. Você pode desenvolver esta atividade sozinho ou em parceria com seus colegas de turma. Dificuldades? Poste suas dúvidas no fórum de discussões em seu ambiente virtual de aprendizagem. Concluiu a sua atividade? Submeta o resultado em uma postagem diretamente em seu ambiente virtual de aprendizagem e boa sorte! Questionário Avaliativo TESTANDO: Chegou a hora de você provar que aprendeu tudo o que foi abordado ao longo desta aula. Para isto, leia e resolva atentamente as questões do seu caderno de atividades. Se você estiver fazendo este curso a distância, acesse o QUIZ (Banco de Questões) em seu ambiente virtual de aprendizagem. https://youtu.be/cKk89waEPBQ Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 16 Bibliografia TAVARES, A. L., Ana ECKEL, P., SCARPA, C., & VENDRAME, Z. R. (2006). Engenharia de Software: uma visão geral. Palhoça: UNISUL. Acesso em 15 de Out de 2017, disponível em http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/claudinei/materiais/SOFT_VI SAO_GERAL.pdf Lógica de Programação| Izabelly Morais e Max Azevedo | 17
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