Aula - Fundamentos da Computação

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PROGRAMAÇÃO DE 
COMPUTADORES
Almir Silva de Oliveira28/02/2014
Fundamentos de 
Computação
Entendendo os detalhes inerentes ao funcionamento do 
computador e seus principais componentes
Sumário
 Introdução
 Sistemas de Computação
 Representação dos Dados
 Hardware
 Software
 Conclusão
Referência para Estudo
Organização Estruturada de Computadores
Andrew S. Tanenbaum
Capítulo 01
Descobrindo a real finalidade de um 
computador e seu papel no processamento de 
dados
Introdução
Introdução
7
O que é 
Computador
Introdução
8
 Definição de Computador
 Máquina destinada ao processamento de dados, capaz de 
obedecer a instruções que visam produzir certas 
transformações nesses dados para alcançar um fim 
determinado. (dicionário Houaiss)
 Aparelho eletrônico capaz de efetuar operações importantes, 
como operações lógicas e matemáticas, sem intervenção de um 
operador humano durante seu funcionamento. (Dicionário Michaelis)
 O que faz cômputos;
 Calculador.
Introdução
9
 Computador
 De forma simplificada, entende-se por computador um sistema 
físico (equipamento) responsável por realizar algum tipo de 
computação (contagem, cálculo) envolvendo dados.
 Exemplos de computadores incluem o ábaco, a calculadora, o 
computador analógico e o computador digital.
 CUIDADO: Por causa da importância e difusão dos 
computadores pessoais (PCs) e portáteis (Notebooks, Tablets, 
Smartphones) nos dias atuais, muitas pessoas os consideram 
como únicos exemplos de computadores.
Introdução
10
O que seria 
um Dado
Introdução
11
Seria este 
tipo de 
Dado?
Introdução
12
 Dado
 Na computação, dado é uma representação descritiva de alguma 
característica ou propriedade pertencente a um objeto ou fato 
do mundo real.
 É possível representar um dado de várias formas, como através de 
textos, símbolos ou figuras;
 Dados são isolados, ou seja, não possuem relação uns com os 
outros;
 Um mesmo dado pode ser utilizado em diferentes contextos. Por 
exemplo, o número 24 pode ser utilizado para representar a idade 
de uma pessoa ou a quantidade em estoque de determinado 
produto;
 Por tratar-se de uma descrição física de algo do mundo real, um 
dado sempre ocupa espaço em algum meio ou dispositivo de 
armazenamento, como folhas de papel, discos ópticos e dispositivos 
de armazenamento.
Introdução
13
Mas para 
que serve 
um dado
Introdução
14
 Informação e Conhecimento
 De acordo com o contexto de sua utilização, o dado adquire um 
significado para as pessoas e sistemas que o manipulam.
 Em outras palavras, o dado passa a representar algo que possui 
sentido para o usuário.
 Dados semânticos representam informação para o usuário.
 Uma informação é gerada a partir da combinação, 
contextualização e estruturação de dados.
 A união da informação com a interpretação, cognição e 
experiência humana gera, assim, o conhecimento.
Introdução
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 Dado, Informação e Conhecimento
 Como exemplo, considere uma loja de 
brinquedos:
 Em um relatório mensal, aparece o 
número “20” impresso (dado).
 Esse número está localizado na coluna 
“Total de Produtos Vendidos”
(informação).
 Avaliando essa informação e a meta de 
vendas da empresa, o vendedor conclui 
que a quantidade de brinquedos 
vendidos no mês por ele foi baixa 
(conhecimento).
Introdução
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 Dado, Informação e Conhecimento
Sabedoria
Informação
Dados
Informação
+
Interpretação
Cognição
Experiência
Dados Contextualizados 
(Dado + Significado)
Elementos
Dispersos
Conhecimento
Introdução
17
Qual o processo 
responsável por 
manipular dados 
para gerar 
informação
Introdução
18
 Processamento de Dados
 Consiste no processo de obtenção de informação a partir dos dados.
 Essa extração consiste na análise e manipulação de conteúdo dos dados 
fornecidos como entrada, gerando conclusões a partir dessas operações.
 Um processamento de dados se realiza de acordo com o esquema 
abaixo:
 Entrada: Se refere aos dados de entrada do processamento. São os 
valores onde o processo irá atuar. 
 Processamento: Etapa onde os dados de entrada serão processados 
para gerar um determinado resultado.
 Saída: Refere-se ao resultado de todo o processamento. São os valores 
gerados como resposta do processo.
 Em alguns casos, essa operação pode gerar dados temporário, como 
resultados parciais de grandes cálculos.
 Para guardar esses dados, utiliza-se um espaço para armazenamento 
desses valores.
Introdução
19
 Processamento de Dados
ENTRADA SAÍDAPROCESSAMENTO
ARMAZENAMENTO
Introdução
20
Desde quando o 
processamento 
de dados é 
utilizado
Introdução
21
 Processamento de Dados
A obtenção de dados e a realização do seu 
processamento para obtenção de informação é uma 
atividade antiga.
O que mudou da antiguidade para os dias atuais foi o 
volume de dados, a velocidade do processamento e a 
flexibilidade desta obtenção de dados.
Graças a grande quantidade de informações que 
precisam ser conhecidas e atualizadas rapidamente 
pelas empresas, o computador passou de importante 
para essencial.
Introdução
22
 Computador e Processamento de 
Dados
 O computador atua como ferramenta 
de apoio no processamento de dados e 
na consequente geração de 
informação.
 Realiza tarefas relacionadas ao negócio 
de forma ágil e eficiente;
 Possibilita a automação de atividades e 
processos.
 Portanto, compreender a organização 
do computador é imprescindível para o 
desenvolvimento de programas que 
realizem o eficiente processamento de 
dados
Saiba porque os computadores são 
considerados sistemas 
Sistemas de Computação
Sistemas de Computação
24
O que é um 
Sistema
Sistemas de Computação
25
 Sistema
 é um conjunto de elementos interconectados, de modo a formar 
um todo organizado e que possui um objetivo geral a ser 
atingido.
 Estes elementos também são conhecidos como órgãos funcionais, 
componentes, entidades ou partes.
 A integração ocorre através da comunicação entre os componentes 
do sistema, de forma coordenada.
 A boa integração dos elementos componentes do sistema é 
chamada sinergia.
 Um sistema com alta sinergia resulta no cumprimento da sua 
finalidade e o alcance do objetivo geral de forma eficiente 
 A falta de sinergia resulta no mau funcionamento do sistema e 
conseqüente paralisação dos processos.
Sistemas de Computação
26
Podemos 
dizer que o 
computador 
é um sistema
Sistemas de Computação
27
 O computador é considerado um sistema.
 As suas partes interagem de forma coordenada;
 Atinge um objetivo definido: computar.
 Os computadores são máquinas para a realização de 
cálculos e expressões matemáticas.
 Até mesmo programas não-matemáticos realizam 
cálculos para realizar suas tarefas;
 Realizam estes cálculos de forma constante, contínua e 
ágil.
 São esses cálculos os responsáveis pela transformação 
dos dados durante seu processamento.
Sistemas de Computação
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MODO
USUÁRIO
MODO
NÚCLEO
SOFTWARE
HARDWARE
Navegador 
Web
Reprodutor 
de Música
Leitor de
E-mail
Programa de interface
com o usuário
Sistema Operacional
Processador, Memória, Disco, etc.
Conheça como os dados são representados no 
sistema de computação
Representação dos Dados
Representação dos Dados
30
Mas como o 
dado é 
representado 
dentro do 
Sistema de 
Computação
Representação dos Dados
31
 Por utilizarem sinais elétricos para representar dados, 
os computadores reconhecem apenas a existência ounão de correte elétrica.
 Nos computadores, utiliza-se combinações dos 
algarismos 1 (um) e 0 (zero) para representar 
qualquer dado.
Permite utilizar o sistema de base binária na execução 
dos cálculos realizados pelo sistema de computação;
O valor 1 (um) representa a passagem de corrente 
elétrica, enquanto o valor 0 (zero) representa a 
ausência de corrente.
Representação dos Dados
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 Bit
 Menor unidade de dado armazenável em um 
computador.
 Cada bit pode assumir o valor 0 (zero) ou 1 (um).
 Trabalhar com apenas dois algarismos para representar 
dados no sistema de computação gera diversos 
benefícios.
 Menor consumo de energia;
 Maior confiabilidade dos resultados;
 Análogo aos estados da corrente elétrica: passa ou não passa 
corrente.
Representação dos Dados
33
 Byte
 Embora um bit represente um dado no sistema 
computacional, essa unidade não possibilitar ao computador 
representar dados do mundo real.
A menor unidade no mundo real é o caractere, que pode 
ser uma letra, número ou símbolo.
 No intuito de representar os caracteres, definiu-se um grupo 
mínimo de bits necessários para descrever dados elementares 
do mundo real nos sistemas computacionais.
A IBM descobriu que um grupo de 8 (oito) bits
representava dados de forma eficiente e era facilmente 
manipulado;
Este grupo foi chamado de Byte.
Representação dos Dados
34
 Byte
 O Byte é a unidade básica de armazenamento e 
transferência de dados em um sistema de computação.
 Por ser uma unidade de medida, é possível a utilização 
das grandezas para representar grandes quantidades.
 Exemplos:
 Kilo,
 Mega,
 Giga,
 Tera, etc.
 Diferente das unidades decimais, cada grandeza aumenta 
o valor em 1024 vezes.
 Exemplo: 10KB = 10240 Bytes.
Representação dos Dados
35
Como guardar um 
conjunto de Bytes 
que representa algo 
para o computador
Representação dos Dados
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 Arquivos
 Um arquivo é um conjunto 
de dados de um mesmo tipo 
que permite individualizar 
grupos diferentes de 
informações.
 São agrupamentos de Bytes 
que representam informação 
para o usuário;
Exemplos:
 Documentos de Texto, 
Planilhas Eletrônicas e 
Vídeos.
Representação dos Dados
37
E quais são as duas 
partes que, juntas, 
realizam a manipulação
desses Bytes
Representação dos Dados
 Hardware
 Componentes físicos que 
constituem um 
computador.
 Não possuem atividades 
programadas.
 Não possuem 
inteligência e poder de 
decisão próprios.
 Software
 Conjunto de instruções 
ordenadas que permite 
enviar comandos ao 
hardware.
 Permitem a adição de 
inteligência ao 
computador.
 Fácil manipulação e 
flexibilidade.
 Possibilita o uso de um 
mesmo hardware em 
diversas atividades.
38
Conheça os componentes físicos de um 
computador e suas interações para processar 
dados
Hardware
Hardware
40
Quais são os 
componentes 
físicos de um 
sistema de 
computação
Hardware
41
 Hardware Básico
Dispositivo de
Entrada
Memória Principal
(Primária)
Memória
Secundária
Dispositivo de
Saída
Unidade Central
de Processamento
Hardware
42
 Unidade Central de Processamento
 Componente responsável pela 
realização das operações lógicas e 
aritméticas sobre os dados, além de 
controlar o funcionamento das demais 
partes do computador.
 Também conhecido como Central 
Processing Unit (CPU).
 Esta unidade funciona como o sistema 
nervoso do computador.
 A CPU pode ser dividida em três 
partes: 
 Unidade de Controle;
 Unidade Lógica e Aritmética; e
 Registradores.
Hardware
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 Unidade Central de Processamento
Unidade de Controle
Unidade Lógica e 
Aritmética
Registradores
R0
R1
R2
...
...
...
Rk-1
Rk
Unidade de Controle (UC), parte responsável
pelo gerenciamento das demais unidades do
sistema. É ela que busca, decodifica e executa
as instruções enviadas pelo usuário.
Unidade Lógica e Aritmética (ULA), onde os
cálculos são efetuados. Possui os circuitos
necessários para executar operações lógicas e
aritméticas dentro da CPU.
Registradores representam a memória
interna utilizada pela CPU para armazenar
resultados temporários e informações de
controle do computador. Possuem pouco
espaço de armazenamento e alta velocidade
nas operações de leitura e escrita de dados.
Hardware
44
CPU é o 
mesmo que 
Processador
Hardware
 Componente que 
armazena os dados e 
cálculos envolvidos no 
processamento de dados 
realizado pela CPU.
 Como o nome sugere, esse 
componente guarda as 
“lembranças” do 
computador.
45
MEMÓRIA
Hardware
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 Tipos de Memória
 Existem quatro grandes tipos de memória:
 Registradores: São dispositivos capazes de receber dados e mantê-
los armazenados por uma curto período de tempo na CPU.
 Memória Principal: Componente do sistema de computação onde 
os dados e comandos são armazenados. Todos dados utilizados 
como entrada no processamento de dados e as saídas geradas são 
armazenados nessa memória.
 Memória Cache: Dispositivo responsável por oferecer maior 
velocidade de acesso à dados reutilizados pela CPU, evitando leituras 
redundantes na memória principal.
 Memória Secundária: Componente de baixo custo que possibilita 
ao sistema de computação armazenar grandes quantidades de 
dados.
Hardware
47
 Funcionamento de uma Memória
 Toda memória, permite a realização de dois tipos de operações:
 Escrita e Leitura.
 Entende por leitura a recuperação da informação armazenada e 
a escrita é a gravação (ou armazenamento) da informação na 
memória.
 No caso da Memória Principal, por exemplo, essas 
operações são realizadas pela CPU e efetuada por células.
 O processo de leitura não é uma operação destrutiva, pois ela 
consiste em copiar a informação contida em uma célula da 
Memória Principal para a CPU, através de um comando 
desta.
 Já processo de escrita é destrutivo, por que toda vez que se 
grava uma informação em uma célula da Memória Principal, 
o seu contudo anterior de eliminado.
Hardware
48
Por que o computador 
possui diversos tipos 
de memória para 
armazenar dados
Hardware
49
 Hierarquia de Memória
 Visando estabelecer o equilíbrio entre custo e velocidade, os 
diferentes tipos de memória são combinados virtualmente em 
um único componente.
Oferecendo a ilusão de uma memória total maior;
Unifica diferentes tecnologias de armazenamento e 
velocidades de acesso aos dados.
 Cada nível hierárquico superior possui parte das informações 
existentes no nível inferior
 Superior significa mais “próximo” da CPU, enquanto 
Inferior significa mais “distante” da CPU.
Hardware
50
 Hierarquia de Memória
Registradores Memória Cache
Memória 
Principal
Memória 
Secundária
Velocidade: Rápida
Tamanho: Menor
Custo: Alto
Velocidade: Lenta
Tamanho: Maior
Custo: Menor
Hardware
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 Dispositivos de Entrada/Saída
Possibilitam a interação entre o mundo real e o 
sistema computacional.
Os dispositivos de entrada permitem ao usuário 
introduzir no sistema computacional dados e 
comandos;
Os dispositivos de saída permitem ao sistema de 
computação exibir o resultado do processamento 
para o usuário.
Também conhecidos como Dispositivos E/S ou I/O.
Dos termos Input e Output da língua inglesa.
Hardware
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 Dispositivos de 
Entrada/Saída
 A arquitetura de E/S funciona 
como a interface do sistema de 
computação com o mundo 
externo, além de fornecer ao 
sistema operacional as 
informações necessárias para 
gerenciar as atividades de 
interaçãode forma eficaz.
 Atualmente, existe uma grande 
variedade de dispositivos de 
entrada e saída.
Hardware
53
Como 
interligar 
todos esses 
componentes 
básicos
Hardware
54
 Barramentos
 Por serem dispositivos eletrônicos, os 
dados que trafegam dentro dos 
computadores são representados por 
sinais elétricos.
 Desta forma, para transferir dados e 
comandos, faz-se necessária a existência 
de uma fiação para interligar esses 
componentes.
 O conjunto de fios utilizados na 
condução dos sinais elétricos entre os 
diversos componentes do computador é 
chamado Barramento.
 Em inglês, é chamado de Bus.
 Esses barramentos são disponibilizados 
através do componente conhecido como 
placa-mãe.
 Essa peça recebe todas as demais peças 
que compõem o sistema de computação.
Hardware
55
 Barramentos
BARRAMENTO
CONTROLADOR CONTROLADOR CONTROLADOR
FIO
FIO
FIO
FIO
Entenda como os programas permitem operar 
os sistemas de computação 
Software
Software
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 Um software é um conjunto de instruções 
executadas pelo computador, afim de realizar uma 
atividade ou atingir um objetivo específico.
 Também chamado de programa de computador;
 Alguns exemplos de softwares:
 Word (Processador de texto)
 Excel (Planilha eletrônica)
 Internet Explorer (Navegador para internet)
Software
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 Durante a execução de um software, os dados de 
entrada e os comandos que manipularão esses 
valores são armazenados na memória principal e, 
em seguida, enviados para a CPU.
 Portanto, tanto o programa quanto os dados ocupam 
espaço na memória do sistema de computação.
 Após o processamento dos dados, a CPU grava a 
saída gerada na memória principal que, por sua 
vez, envia para o dispositivo de saída utilizado pelo 
usuário.
Software
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 É possível classificar um 
software de acordo com os 
seguintes critérios:
 Finalidade;
 Forma de Aquisição; e
 Acesso ao código-fonte.
 Entender como essa 
classificação funciona facilita 
a compreensão do usuário 
na hora de desenvolver ou 
adquirir um programa.
Software - Finalidade
 Responsável por oferecer ao 
usuário a possibilidade de 
interagir de forma primitiva 
com a parte física (hardware)
do computador;
 Também chamado de 
software básico;
 Programas desse tipo 
oferecem as condições 
necessárias para a execução 
de aplicativos.
 Programa com uma ou mais 
finalidades específicas, afim 
de atender as necessidades 
ou agilizar tarefas do usuário;
 Depende da presença de um 
sistema operacional para a 
sua execução.
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Sistema Operacional Aplicativos
Software - Formas de Aquisição
 São programas prontos para 
uso, comprados diretamente 
de empresas na área de 
informática;
 Esses programas oferecem 
pouco ou nenhum suporte a 
customizações do usuário;
 Seu custo é baixo;
 O usuário adapta-se ao 
software.
 São programas desenvolvidos 
sob medida, por empresas de 
desenvolvimento de 
softwares;
 Possuem um alto poder de 
customização, atendendo 
regras e necessidades 
específicas do usuário;
 Levam meses para ficar 
prontos;
 Seu custo é alto.
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Padronizado Personalizado
Software - Acesso ao Código-Fonte
 São softwares cujo o código 
encontra-se disponível para 
edição por qualquer usuário;
 Permitem ao usuário 
personalizar aspectos 
específicos do programa, 
além de realizar correções;
 Uma vez alterados, não 
possuem garantias legais 
quanto a sua confiabilidade;
 Também chamados de 
opensource.
 São programas cujo o código 
é de propriedade da empresa 
de desenvolvimento;
 Somente os criadores dos 
desses programas podem 
realizar modificações em seu 
funcionamento e correções 
em falhas;
 As empresas responsáveis 
pelo desenvolvimento 
respondem por falhas do 
programa.
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Código-Aberto Proprietário
Software
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CUIDADO!
 Não confundir software 
livre com código-aberto
 Software livre é todo 
programa (com código 
aberto ou não) disponível 
para uso gratuito pelo 
usuário;
 É possível ter programas 
pagos, mas com o seu 
código aberto para os 
seus usuários.
64
KBOU!!!!!!!!
Obrigado e até a 
Próxima Aula!