BC0005_aula_02_conceitos_da_computacao_2009_1c

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Disciplina Bases Computacionais
Aula 02
Prof. Guiou Kobayashi
Fevereiro de 2009
Introdução à
Computação e Ciência
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Bases Computacionais
Aula 2
Objetivos da Aula:
- Apresentar a evolução do conceito da “COMPUTAÇÃO”
- Apresentar a relação entre a Computação e a Ciência
- Apresentar o conceito de Bit, Dado e Informação
Exercício:
- Obter um conceito único consensual da turma sobre o 
que é computação
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Bases Computacionais
Aula 2
Bits & BytesBits & Bytes
O que é Bit? Utilizado em todos os Computadores!
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Bases Computacionais
Aula 2
Byte = 8 Bits = 256 valores (28)
1 01 1 10 0 0
5 A Hexadecimal
Binário
Bit: Binary Digit. Unidade elementar de informação: 0 ou 1
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Bases Computacionais
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Bin Dec Hex
0000 00 0
0001 01 1
0010 02 2
0011 03 3
0100 04 4
0101 05 5
0110 06 6
0111 07 7
1000 08 8
1001 09 9
1010 10 A
1011 11 B
1100 12 C
1101 13 D
1110 14 E
1111 15 F
Notação:
- binária: base 2
- decimal: base 10
- hexadecimal: base 16
Sistema de Numeração:
-Bases
-Casas
-Representação
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Sistema Binário
• Bit como número
• Soma binária
• Álgebra Booleana 
• George Boole (1815--1864): Matemático e filósofo inglês
• Operadores: E, OU, NÃO (negação)
Bin Dec
0101 5
0110 6 +
1011 11
Operador E: 0 e 0 = 0
0 e 1 = 0
1 e 0 = 0
1 e 1 = 1
Operador OU: 0 ou 0 = 0
0 ou 1 = 1
1 ou 0 = 1
1 ou 1 = 1
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Bases Computacionais
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Bit como código:
Codificação dos 
caracteres em byte.
Correspondência 
segundo ASCII. 
(American Standard
Code for Information 
Interchange):
7 bits + paridade
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Bases Computacionais
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ASCII code page
Unicode: 2 bytes
O Unicode é um 
padrão da indústria 
da computação 
utilizado para 
representar textos
Em sua 
implementação 
mais comum (UTF-
8), os valores dos 
códigos ASCII são 
mantidos 
inalterados
Se você habilitar 
seu teclado 
numérico, 
pressionar a 
tecla Alt e digitar 
os valores da 
tabela ao lado, 
os respectivos 
caracteres 
devem aparecer 
num editor de 
texto
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Bases Computacionais
Aula 2
DIGITALIZAÇÃO
Sinal Real
Analógico
Amostrado e
Quantizado
(medido)
Processo de conversão da informação analógica (real) em 
valores binários (dígitos). Envolve amostragem(tempo) e 
quantização (leitura de valor)
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- Erros na amostragem
- Erros na quantização
Para um CD são feitas 44.100 amostras de voz por 
segundo, cada uma delas codificada em 16 bits 
(216 = 65.536 níveis distintos)
Processo de Digitalização
-4
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
x(t)Nível deQuantização
3,5
2,5
1,5
0,5
-0,5
-1,5
-2,5
-3,5
Número de
código
0
1
2
3
4
5
6
7
Valor real da amostra
Valor da amostra quantizada
Número de código
Sinal digital ����
1,7 3,6 2,3 0,7 -0,7 -2,4 -3,4
1,5 3,5 2,5 0,5 -0,5 -2,5 -3,5
5 7 6 4 3 1 0
101 111 110 100 011 001 000
t
Sinal analógico
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Digitalização de Imagens por mapeamento
em bits (bitmap): Raster
Grade ou Matriz
- resolução: número de pixels por unidade de espaço ou área
- impressoras: dpi: dots per inch (pontos por polegada)
Arquivos de imagem tipo .bmp (bitmap): tratados por programas como Corel, 
Paintbrush
- cada pixel: um bit (imagem preto e branco)
um byte (256 tons de cinza)
dois bytes (64 mil cores, selecionados de uma paleta de cores)
três bytes (um byte para cada cor), etc
PIXEL:
um elemento de imagem
Scanners
Câmeras digitais
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Bitmap em cores
320 x 200 x 16,7 milhões de cores (24 bits)
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Gravação de Bits em meio ótico: CD e DVD
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REALIDADE
GRANDEZAS FÍSICAS
e DIMENSÕES:
- SOM
- IMAGEM
- MOVIMENTO
- POSIÇÃO
INFORMAÇÃO
- TEXTO
- NÚMEROS
DIGITALIZAÇÃO:
conversão e
codificação
DISPOSITIVOS e
SENSORES:
- SCANNER
- CÂMERAS DIGITAIS
- CONVERSORES A/D
(analógico / digital)
- TECLADO
- MOUSE
- SENSORES DIGITAIS
CODIFICAÇÃO
- Bitmap
- ASCII
Armazenamento
e Processamento
ARMAZENAMENTO:
- Disquetes
- Discos Rígidos
- CD
- Fitas
- Flash Memory
PROCESSAMENTO:
- Unidade Central de
Processamento
- Memória do computador
- Programas
- Interação com Usuário
MUNDO DIGITAL
REALIDADE
DISPOSITIVOS
de
SAÍDA
Armazenamento
e Processamento
COMUNICAÇÃO
DIGITAL:
- Modems
- Redes Locais (LAN)
- Redes Longa Distância (WAN)
- Internet
- MONITORES E TELAS
- IMPRESSORAS
- PLOTTERS
- VÍDEO
- ATUADORES
- CONTROLES (MOTOR)
MUNDO
ANALÓGICO
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Bases Computacionais
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Dispositivos
de E/S
Processamento
ComunicaçãoArmazenamento
Mundo Digital: Funções
Em arquivos digitais estruturados em diretórios.
Podem conter dados ou programas.
Dispositivos: discos, fitas, discos óticos, etc.
Troca de informação com outros 
computadores (protocolo) e dispositivos.
Rede de computadores.
Internet, automação industrial e comercial
Interface com o usuário
Interface com máquinas e equipamentos
Sensores e atuadores
Dispositivos: display, vídeo, teclado, 
mouse, impressoras, etcHARDWARE e
SOFTWARE
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Bases Computacionais
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DIGITALIZAR:
converter informações reais para o formato binário (digital)
VANTAGENS DA DIGITALIZAÇÃO:
- Uma vez convertidas em informação binária, tornam-se 
mais fácil e robusto o armazenamento e a preservação 
da informação. Uma cópia de informação binária é uma 
cópia fiel e idêntica do original.
- As informações no formato digital podem ser 
manipuladas e tratadas por programas e processadores, 
possibilitando uma extensa gama de aplicações e uso.
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Bases Computacionais
Aula 2
Evolução dos Conceitos da 
Computação
Evolução dos Conceitos da 
Computação
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Bases Computacionais
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Evolução Tecnológica:
- mecânica
- eletromecânica (relés) Bit: liga / desliga
- válvulas eletrônicas
- transistores
- circuitos integrados
- LSI, VLSI, etc
Evolução Conceitual:
- máquinas de calcular
- processador de dados
- computador programável
. Executa algoritmos
. ?
EVOLUÇÃO DOS COMPUTADORES
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Bases Computacionais
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CALCULADORAS MECÂNICAS
Blaise PASCAL (1642)
Cientista Francês
PASCALINE
Primeira máquina 
calculadora
Soma e subtração
Gottfried Wilhelm LEIBNIZ (1671)
Matemático Alemão
Aperfeiçoa calculadora de Pascal
acrescenta Multiplicação e Divisão
1.600
1.700
1.800
1.900
2.000
Pascal
Leibniz
Baseados em rodas dentadas (engrenagens) que 
estabeleciam as relações entre os números
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Bases Computacionais
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Charles BABBAGE (1792-1871)
Inglês, professor de Matemática
Universidade de Cambridge
Máquina Diferencial - 1822
Projetada para produzir tabelas 
matemáticas
Soma e Subtração
Único algoritmo
Máquina Analítica -
1834
Multiplicação e Divisão,
Programável, uso geral
1000 posições, 50 
dígitos dec.
Ada Augusta Lovelace
Matemática
Primeira Programadora
1.600
1.700
1.800 - Jacquard
1.900
2.000
Pascal
Leibniz
Máquina Diferencial
Máquina Analítica
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Bases Computacionais
Aula 2
PROCESSAMENTO DE DADOS
Hermann HOLLERITH (1890)
Dep. Censo dos Estados Unidos
Tabuladora de Censos
Contatos Elétricos
1.600
1.700
1.800 - Jacquard
2.000
Pascal
Leibniz
Babbage
1.890 - Hollerith
O Censo anterior ao de 1880 levou 
7 anos e meio para divulgar seu 
resultado
a
b
c
d
1 2 3 4 ...
Cartão com respostas perfuradas
Em 1896, fundou uma companhia chamada TMC -Tabulation Machine 
Company, vindo esta a se associar, em 1914 com duas outras pequenas 
empresas, formando a Computing Tabulation Recording Company,
vindo a se tornar, em 1924, a IBM - Internacional Business Machine.
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Bases Computacionais
Aula 2
MARK I
72 palavras 23 dígitos dec.
Fita de papel perfurado
CALCULADORAS PROGRAMÁVEIS - ELETROMECÂNICAS
Konrad ZUZE (1936)
Engenheiro Alemão
Primeira calculadora eletromecânica
Usa relés: Z1 a Z4
1.600
1.700
1.800 - Jacquard
2.000
Pascal
Leibniz
Máquina Diferencial
Máquina Analítica
Z1 (1.936) 
John ATANASOFF - Iowa State College
George STIBBITZ - Bell Labs
Estados Unidos
1940 - demonstra somador binário: Mauchley
Howard AIKEN
Influência do trabalho de Babbage
Univ. Harvard - MARK I (1944),
Financiado pela IBM e Marinha EUA
Relés eletromecânicos
MARK I (1.944)
1.890 - Hollerith
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Bases Computacionais
Aula 2
1.600
1.700
1.800
1.900
2.000
Pascal
Leibniz
M Diferencial
Z1
MARK I
CALCULADORA
M Analítica
CALCULADORA
PROGRAMÁVEL
Jacquard
PROCESSAMENTO
DE DADOS
Hollerith
IBM
Tecnologia
Mecânica
Eletro-
Mecânica
Relés
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Bases Computacionais
Aula 2
INÍCIO DA ERA DOS COMPUTADORES
COMPUTADORES 1ª GERAÇÃO - VÁLVULAS
(1945 - 1955)
COMPUTADORES 2ª GERAÇÃO - TRANSISTORES
(1955 - 1965)
COMPUTADORES 3ª GERAÇÃO - CIRCUITOS INTEGRADOS - CI
(1965 - 1980)
COMPUTADORES 4ª GERAÇÃO - VLSI
(1980 - hoje)
EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA:
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Bases Computacionais
Aula 2
EVOLUÇÃO DO CONCEITO: COMPUTAÇÃO
Ref. 1: Computing is a Natural Science; Denning, Peter J., Communications of ACM, July 2007
1940 a 1980
Computação: Máquina programável para execução de algoritmos:
- Ferramenta para resolver equações;
- Quebrar códigos e analisar dados;
- Gerenciar processos de negócios.
Estabelecimento de CPDs (Centro de Processamento de Dados) 
que tratam o computador como uma poderosa ferramenta que 
tornou tratável uma série de análises numéricas que antes não 
eram possíveis:
- Modelagem e simulação de fenômenos e estruturas complexas;
- Viabiliza tecnologias nas áreas nuclear, aviação, espacial,
fármacos, construção civil, e previsão de tempo, entre outros.
Ref. 2: The Many Facets of Natural Computing; Kari, L., Rozemberg, G., Communications of ACM, Oct 2008
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Bases Computacionais
Aula 2
EVOLUÇÃO DO CONCEITO: COMPUTAÇÃO
1980 a 2000
Computação: Novo método científico:
- Ken Wilson (Nobel em Física) foi um dos primeiros a afirmar que 
a computação se tornara o Terceiro Pilar da Ciência, juntando-se 
às tradições da Teoria e do Experimento; 
- Novas técnicas de tratamento e descoberta de conhecimento
suportadas pela Computação;
- Provas científicas de teorias e teses suportadas pela Computação
Mudança do conceito dos sistemas de Computadores: de 
Processamento de dados para Sistema de Informação, com a 
incorporação da Teoria da Informação (de Shannon) e da Teoria 
Geral de Sistemas (de Von Bertalanffy), além da Teoria da 
Computação.
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Bases Computacionais
Aula 2
EVOLUÇÃO DO CONCEITO: COMPUTAÇÃO
A partir de 2000
Computação: como Processos de Informação:
- Diversas áreas do conhecimento reportam a descoberta de 
processos de informação, tais como David Baltimore (Nobel em 
biologia): o DNA não só codifica informações, como processa-os na 
combinação para criação de novos seres; Richard Feynman (Nobel 
em física): demonstra que quantum electrodynamics (QED) é o 
método computacional da natureza para combinar as interações 
entre as partículas quânticas.
- Outros exemplos: padrões cerebrais nas Ciências Cognitivas, fluxo 
de informação em Sistemas Econômicos.
Computação como parte de um processo maior, integrado e 
interagindo com diversos outros processos, naturais ou artificiais, 
através do fluxo da informação.
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Bases Computacionais
Aula 2
SÍNTESE:
1) Máquina para executar algoritmos (com estrutura de dados)
1940
2) Método Científico (para descoberta de conhecimento)
1980
3) Processos de Informação (interação, parte do fluxo de informação)
2000
Exemplo da evolução do Conceito: Caixa dágua
EVOLUÇÃO DO CONCEITO: COMPUTAÇÃO
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Bases Computacionais
Aula 2
VISÃO
MODELO
REALIDADE
Bomba
ControleACIONAMENTO
Caixa d’água
Bóia
NÍVEL
REALIDADE
MODELO DA COMPUTAÇÃO
NÍVEL DA BÓIA:
- NÍVEL CHEIO
- NÍVEL NÃO CHEIO
LÓGICA DE
ACIONAMENTO DA
BOMBA
CONTROLE DA BOMBA:
- LIGAR
- DESLIGAR
MODELO ELEMENTAR BINÁRIO
1 BIT ENTRADA 1 BIT SAÍDA
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Bases Computacionais
Aula 2
Discussão de regras e de ética de uso do material obtido da Internet
- Cópia de material e suas consequências
- Sites de busca e técnicas de busca: uso do “e” e “ou”, aspas
- Sites de confiança, qualidade da informação e referência
Pesquisar na Internet:
- O que é Algoritmo? E Computação?
- O que sabemos através da Computação?
- O que não sabemos através da Computação?
Utilizar um ambiente colaborativo da Internet da escolha dos alunos 
para: (iniciar esta atividade para continuar fora de aula)
- Listar as fontes da informação e os conceitos encontrados
- Obter um conceito único consensual da turma sobre o que é
computação, baseado na qualificação das fontes de informação.
- Entregar os resultados no CoL, até a próxima aula.
EXERCÍCIO EM LABORATÓRIO