Introdução a MATLAB

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LOB 1044 Computação Aplicada à Engenharia 1/34 
LOB 1044 
COMPUTAÇÃO APLICADA À 
ENGENHARIA 
 
AULA 1 – Parte 1 
Prof. Dr. Fabiano Fernandes Bargos 
Prof. Dr. Wendell de Queiróz Lamas 
Universidade de São Paulo (USP) 
Escola de Engenharia de Lorena (EEL) 
Departamento de Ciências Básicas e Ambientais (LOB) 
Lorena 2016 
disciplinas.stoa.usp.br 
Turmas Prof. Fabiano - Disciplinas>2016>EEL>LOB>Computação Aplicada à Engenharia – 20162T4FQT6 
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Objetivos 
Apresentar: 
 
 Os conceitos principais da ciência da computação, bem como os 
recursos disponíveis para aplicação na engenharia. 
 
 Uma metodologia para o raciocínio lógico construtivo, aplicável a 
quaisquer problemas providos de uma solução algorítmica. 
 
 Uma linguagem de alto nível para desenvolvimento e implementação 
de programas para computadores. 
 
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Ementa da disciplina 
• Introdução à Ciência da Computação 
 
• Matlab 
• Conceitos básicos 
• Estruturas de controle: sequencial, seleção e repetição 
• Estruturas de dados: Vetores e matrizes 
• Programação modular: funções 
 
• Prática de programação e depuração de programas 
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Datas Importantes – Turma Terça-Feira 
Primeira Avaliação 
• 13/09 Aula 6 PROVA - Turma 1 
• 20/09 Aula 7 PROVA - Turma 2 
 
Segunda Avaliação 
• 22/11 Aula 13 PROVA - Turma 1 
• 29 /11Aula 14 PROVA - Turma 2 
 
• 13/12 EXAME (18:00 – 21:40) 
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Datas Importantes – Turma Quarta-Feira 
Primeira Avaliação 
• 14/09 Aula 6 PROVA - Turma 1 
• 21/09 Aula 7 PROVA - Turma 2 
 
Segunda Avaliação 
• 23/11 Aula 13 PROVA - Turma 1 
• 30 /11Aula 14 PROVA - Turma 2 
 
• 13/12 EXAME (18:00 – 21:40) 
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Componentes Básicos do Computador 
HARDWARE: Toda parte física do computador. É o 
equipamento propriamente dito. Inclui: circuitos 
eletrônicos, gabinete, fonte de energia, cabos, teclado, 
mouse, etc. 
 
SOFTWARE: Constituído pelos programas que permitem 
atender às necessidades do usuário 
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Composição do Hardware 
UNIDADES FUNCIONAIS 
BÁSICAS 
UNIDADE DE 
SAÍDA 
UNIDADE DE 
ENTRADA 
MEMÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CPU 
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Composição do Hardware 
UNIDADES FUNCIONAIS 
BÁSICAS 
UNIDADE DE 
SAÍDA 
UNIDADE DE 
ENTRADA 
MEMÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
MEMÓRIA PRINCIPAL 
MEMÓRIA AUXILIAR 
 CPU 
UNIDADE DE CONTROLE 
UNIDADE LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
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A memória do computador 
UNIDADES FUNCIONAIS 
BÁSICAS 
UNIDADE DE 
SAÍDA 
UNIDADE DE 
ENTRADA 
MEMÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
MEMÓRIA PRINCIPAL 
MEMÓRIA AUXILIAR 
 CPU 
UNIDADE DE CONTROLE 
UNIDADE LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
MEMÓRIA CACHE 
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A memória do computador 
A memória é dividida em camadas: 
 
– memória cache 
– memória auxiliar 
– memória principal 
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A memória do computador 
MEMÓRIA CACHE 
 
Camada mais próxima do processador 
 Funcionamento muito rápido 
 Alto custo 
 Pequena, devido ao custo 
A memória é dividida em camadas: 
 
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A memória do computador 
A memória é dividida em camadas: 
 
MEMÓRIA PRINCIPAL 
 
Dados que não cabem na memória cache residem na 
memória principal 
Tempo de acesso (ns - nanossegundos) 
Capacidade (MB - megabytes, GB - gigabytes) 
Custo inferior a cache 
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A memória do computador 
Tipos de memória principal: 
RAM (Random Access Memory): Programas e dados em uso em um 
dado momento. Volátil. 
ROM (Read Only Memory): Celulares, Calculadoras 
PROM (Programmable ROM): Não se apaga 
EPROM (Eraseble PROM): Radiação Ultravioleta 
EEPROM (Electrically Eraseble ROM): Eletricamente 
A memória é dividida em camadas: 
 
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A memória do computador 
A memória é dividida em camadas: 
 
MEMÓRIA AUXILIAR 
 
Armazenam os dados que não cabem na memória principal. 
 
Podem reter grande quantidade de dados GB, TB (Terabytes) 
 
Os dados não são perdidos quando o computador é desligado. 
 
 Tempo de acesso lento: ms (milissegundos) 
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A memória do computador 
MEMÓRIA AUXILIAR 
 
 Hard Disk, Disquetes, Pendrive, CD-ROM, erasable CD (CDRW), SSD, 
DVD, Blu-ray 
 
Os dados e programas devem primeiro ser transferidos para a 
memória principal antes de serem processados. 
A memória é dividida em camadas: 
 
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A memória do computador 
UNIDADES DE MEDIDA 
• kbyte = 1024 bytes 
• kilobyte (kbyte ou kB) ~= 103 bytes 
• megabyte (Mbyte ou MB) ~= 106 bytes 
• gigabyte (Gbyte ou GB) ~= 109 bytes 
• terabyte (Tbyte ou TB) ~= 1012 bytes 
 
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Unidades de Entrada e Saída 
UNIDADES FUNCIONAIS 
BÁSICAS 
UNIDADE DE 
SAÍDA 
UNIDADE DE 
ENTRADA 
MEMÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
MEMÓRIA PRINCIPAL 
MEMÓRIA AUXILIAR 
 CPU 
UNIDADE DE CONTROLE 
UNIDADE LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
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Unidade Central de Processamento 
UNIDADES FUNCIONAIS 
BÁSICAS 
UNIDADE DE 
SAÍDA 
UNIDADE DE 
ENTRADA 
MEMÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
MEMÓRIA PRINCIPAL 
MEMÓRIA AUXILIAR 
 CPU 
UNIDADE DE CONTROLE 
UNIDADE LÓGICA E 
ARITMÉTICA 
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Unidade Central de Processamento 
A CPU é quem executa as instruções 
• Instrução: comando que define integralmente uma operação a 
ser executada 
• Programa: instruções ordenadas logicamente. 
 
A CPU tem 2 unidades: 
• UNIDADE DE CONTROLE: determina a execução e interpretação 
dos dados que estão sendo processados 
• UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTICA: recebe os dados da memória 
para processá-los quando uma instrução aritmética ou lógica é 
executada 
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Software 
O Software envolve um conjunto de: 
 
1- INSTRUÇÕES que quando executadas produzem a função e o 
desempenho desejados 
 
2- ESTRUTURAS DE DADOS que possibilitam que os programas 
manipulem adequadamente a informação 
 
3- DOCUMENTOS que descrevem a operação e o uso dos programas 
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Ciclo de vida do software 
O desenvolvimento do software compreende um conjunto de etapas 
citadas como CICLOS DE VIDA DE SOFTWARE 
 
Essas etapas envolvem Métodos, Ferramentas e Procedimentos para 
a construção e manutenção do software. 
 
O ciclo de vida de software contém 3 fases genéricas: DEFINIÇÃO, 
DESENVOLVIMENTO e MANUTENÇÃO 
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Ciclo de vida do software 
DEFINIÇÃO 
DESENVOLVIMENTO 
MANUTENÇÃO 
O QUE 
COMO 
ALTERAÇÕES 
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Etapas da Construção de Programas 
DEFINIÇÃO (o que) 
DESENVOLVIMENTO 
(como) 
Revisões e 
Documentação 
• Projetar a Solução 
(ALGORITMO) 
• Codificar a Solução 
(Programar em 
Linguagem de 
Computador) 
• Testar o Programa 
Definição do Problema 
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Linguagens de programação 
Tipos de linguagem: 
 
 Linguagem de máquina; 
 Linguagem de baixo nível (simbólica); 
 Linguagem de alto nível 
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Programação e Níveis de Linguagem 
MEMÓRIA 
 
CPU 
MEMÓRIA PRINCIPAL 
Programa Fonte escrito em 
Linguagem de Alto ou Baixo Nível 
Programa Fonte escrito em 
Linguagem de Máquina 
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Programação e Níveis de Linguagem 
 LINGUAGEM DE MÁQUINA 
 
- Uma CPU somente pode compreender instruções que sejam expressas em 
termos de sua LINGUAGEM DE MÁQUINA 
 
- Um programa escrito em linguagem de máquina consiste de uma série de 
números binários e é muito difícil de ser entendido pelas pessoas. 
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Programação e Níveis de Linguagem 
 LINGUAGEM DE BAIXO NÍVEL 
 
São linguagens de programação nas quais os programas são escritos em uma 
notação que está próxima da linguagem de máquina. 
 
Ex. Linguagem de montagem (Assembly) 
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Programação e Níveis de Linguagem 
 LINGUAGEM DE ALTO NÍVEL 
 
São linguagens de programação nas quais se pode escrever 
 programas em uma notação próxima à maneira natural de 
 expressar o problema que se deseja resolver 
Exemplo: 
 RESULT = D-((A+B)/C) 
 
Aplicações Científicas : 
 FORTRAN, ALGOL, BASIC, APL, LISP, PASCAL, ADA, C, PROLOG, PLI 
 
Aplicações Comerciais: 
 COBOL, RPG, PLI 
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Programação e Níveis de Linguagem 
Existem mais de 20 linguagens em uso atualmente 
 
Windows Applications: C#, Visual C++, Visual Basic.Net, DirectX API’s, HTML 5, Java 
 
Mac OS Applications: Objective C, X Code with Cocoa Framework, Java 
 
iPhone Apps: Objective C com Cocoa Framework 
 
Android Apps: Java e um pouco de C# 
 
Web Pages: HTML, CSS, Flash, JavaScript, Java, PHP, Perl, ASP.net 
 
TV’s & Electronics: Assembly e C# 
 
http://www.worldstart.com/why-are-there-different-programming-languages/ 
 
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Programação e Níveis de Linguagem 
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Tipos de linguagens de alto nível 
Compiladas: C, C++, FORTRAN, entre outras. 
 
Interpretadas: MATLAB, Python, JavaScript, entre outras 
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Do Algoritmo ao Programa 
O algoritmo em linguagem humana deve ser codificado em uma linguagem de 
programação. Depois é gerado um programa em linguagem de máquina para que o 
computador possa entender as instruções fornecidas. Estágios: 
# include <stdio.h> 
main() 
{ 
 printf(“Hello World”); 
} 
Editor 
Compilador 
(Compiler) 
Programa-fonte: p1.c 
Programa-objeto 
(p1.o) 
1010 
0101 
Bibliotecas 
Ligador 
(Linker) 
Programa-executável 
(p1.exe) 
Linguagens compiladas 
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Do Algoritmo ao Programa 
Editor 
# include <stdio.h> 
main() 
{ 
 printf(“Hello World”); 
} 
Interpretador 
Resultado da 
execução 
Linguagens interpretadas 
No ambiente de desenvolvimento, o programa interpretador compila o 
programa-fonte, linha a linha. A sintaxe de cada comando é verificada e, 
se estiver correta, o comando é executado. Em tais linguagens, a execução 
de programa é, em média, dez vezes mais lenta que seu correspondente 
compilado 
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Do Algoritmo ao Programa 
 COMPILADOR: Programa utilizado pelo computador para traduzir 
os comandos simbólicos de uma linguagem de alto nível, para 
linguagem de máquina. 
 INTERPRETADOR: Lê e executa uma declaração do programa por 
vez. Nenhuma fase intermediária de compila-ção é necessária. A 
execução do programa interpretado re-quer que o interpretador da 
linguagem esteja sendo executa-do no computador. 
 LIGADOR: Programa utilizado pelo computador para traduzir os 
comandos simbólicos de uma linguagem de baixo nível , para 
linguagem de máquina. 
 EDITOR: Ambiente onde os programas de computador podem ser 
escritos.