Aula 2 Sistema de Hardware

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Sistema de Hardware
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Introdução
O termo digital tornou-se parte do nosso vocabulário diário.
Devido ao modo pelo qual os circuitos digitais passaram a ser amplamente utilizado em várias áreas.
Vemos conceitos e operações digitais, desde uma simples chave de liga/desliga até um complexo computador.
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Representações Numéricas	
Analógicas
Digitais
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Analógicas (1/2)
Na representação analógica, uma quantidade é representada por uma tensão, uma corrente ou uma medida de movimento que seja proporcional ao valor da quantidade em questão.
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Analógicas (2/2)
A posição dos ponteiros do relógio representa a hora, e o movimento dos ponteiros segue a variação da mesma.
No termômetro de mercúrio comum, a altura da coluna de mercúrio é proporcional à temperatura do ambiente.
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Digital (1/2)
Na representação digital, as quantidades não são representadas por quantidades proporcionais, mas por símbolos ou números.
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Digital (2/2)
O tempo vária de modo contínuo, porém o que lemos no relógio digital não varia continuamente; ou seja, ele varia em saltos, degraus, steps, etc.
A representação digital do tempo varia de maneira discreta (em degraus), quando comparada com a variação do tempo fornecida por um relógio analógico, no qual o mostrador vária de modo contínuo.
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Assim a maior diferença entre quantidades analógicas e digitais podem ser denominadas simplesmente da seguinte maneira:
Analógica = contínua
Digital = discreta (passo a passo)
Portanto nas representações digitais não há ambiguidades quando se faz a leitura de uma quantidade, enquanto que na leitura analógica muitas vezes pode ocorrer uma interpretação livre.
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Dentre as situações a seguir, analisemos as analógicas e as digitais:
O pisca-pisca de um carro
A corrente elétrica que flui em fio
A temperatura de um ambiente
O velocímetro de um automóvel
O radar das lombadas eletrônicas
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Conceitos Básicos- Sistema (1/9)
O conceito de Sistema é de aplicação bem ampla, como atestam os Sistemas Físicos, os Sistemas Biológicos, os Sistemas Sociais, etc... E pode ser entendido através de sucessivas definições:
Definição abstrata: Um sistema é uma disposição, conjunto ou coleção de elementos, conectados ou relacionados de tal maneira a formarem um todo. (Software)
Definição específica: Um sistema é uma disposição de componentes físicos (dispositivos), conectados ou relacionados de tal maneira a formar e/ou “atuar como” um conjunto. (Hardware)
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Conceitos Básicos- Sistema (2/9)
O conceito de sistema é um conceito recorrente.
Por exemplo, cada dispositivo pode ser encarado como um sistema também constituído, por sua vez, de componentes interrelacionados.
Por outro lado, um sistema e seu sistema de controle correspondente podem ser vistos como formando um sistema de controle maior e se constituem nos componentes deste novo sistema.
Nestes casos, os componentes podem ser chamados de Sub-Sistemas.
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Conceitos Básicos- Sistema (3/9)
Um sistema, para ser estudado, deve ser delimitado. Esta delimitação pode ser representada por um bloco ou caixa de dois tipos:
Caixa Branca: todos os dispositivos e todas as conexões e relações entre os mesmos são conhecidas.
Caixa Preta: não se conhece a organização interna do sistema.
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Conceitos Básicos- Sistema (4/9)
Para observação do comportamento do sistema ao longo do tempo, são selecionadas propriedades observáveis.
O conjunto dos valores destas propriedades em um dado instante de tempo caracterizam o sistema e é denominado de estado.
O estado pode ser o conjunto de saídas do sistema ou um subconjunto deste.
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Conceitos Básicos- Sistema (5/9)
Para aprofundar o conhecimento sobre um sistema, é realizada uma modelagem de seu funcionamento.
Esta representação do sistema é denominado modelo.
O modelo de um sistema é, portanto, uma abstração da realidade e sua validação normalmente está sujeita a um processo de reformulação baseado no comportamento observado.
Um modelo pode ser construído de vários modos.
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Conceitos Básicos- Sistema (6/9)
Relação Matemática: é realizada quando não houver interesse nos detalhes do funcionamento interno do sistema e quando for possível estabelecer um mapeamento (função) entre as entradas e as saídas, que possa ser representado por meio de uma expressão matemática. 
Diagrama de Blocos: é realizada quando há interesse em mostrar os dispositivos que o constituem e o modo como estes estão relacionados. Estes componentes físicos são representados por Blocos Funcionais
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Variáveis de 
Entrada
Bloco Funcional
Variável de 
Saída
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Conceitos Básicos- Sistema (7/9)
Considerando os sinais manipulados por cada sistema particular, os sistemas podem ser classificados de três modos:
•Sistema digital: resulta da combinação de dispositivos desenvolvidos para manipular quantidades físicas ou informações que são representadas na forma digital; isto é, tal sistema só pode manipular valores discretos. Na sua grande maioria, estes dispositivos são eletrônicos, mas também podem ser mecânicos, magnéticos ou pneumáticos. As calculadoras e computadores digitais, os relógios digitais, os controladores de sinais de tráfego e as máquinas de escrever são exemplos familiares de sistemas digitais.
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Conceitos Básicos- Sistema (8/9)
Sistema analógico: formado por dispositivos que manipulam quantidades físicas representadas sob forma analógica. Nestes sistemas, as quantidades variam continuamente dentro de uma faixa de valores. Por exemplo, a amplitude do sinal de saída no alto-falante de um rádio pode assumir qualquer valor entre zero e o seu limite máximo. Os equipamentos de reprodução e gravação de fitas magnéticas são outros exemplos comuns de sistemas analógicos.
Sistema Híbrido: possui sinais do tipo digital e do tipo analógico.
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Conceitos Básicos- Sistema (9/9)
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Limitações das Téc. Digitais
O mundo real é quase totalmente analógico.
A maioria das quantidades físicas é de natureza analógica, e essas grandezas são muitas vezes as entradas e saídas monitoradas, operadas e controladas por um sistema.
Como exemplo temos a temperatura, a pressão, a posição, a velocidade, o nível e a vazão de um líquido, entre outros.
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Para obter vantagens das técnicas digitais quando são tratadas com entradas e saídas analógicas, três passos devem ser seguidos:
1 - Converter as entradas analógicas do mundo real para o formato digital.
2 - Realizar o processamento da informação digital.
3 - Converter saídas digitais de volta ao formato analógico.
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Diagrama de um sistema de controle de temperatura
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Dispositivo de Medição (sensor)
Conversor Analógico/Digital (ADC)
Processamento Digital
Conversor Digital/Analógico (DAC)
Controlador
Temperatura analógica
Analógico
Digital
Digital
Analógico
Ajuste da temperatura
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Outro exemplo de conversões entre analógico e digital ocorre na gravação de áudio.
Os CDs são bons exemplos pois permitem alternativas de gravação e reprodução de músicas com uma qualidade superior.
1 - Os sons dos instrumentos e das vozes humanas produzem um sinal de tensão analógica em um microfone;
2 – Esse sinal analógico é convertido para o formato digital usando um processo de conversão analógico-digital;
3 – A informação digital é armazenada na superfície do CD;
4 – Durante a reprodução do som, o aparelho de CD lê a informação na superfície do CD e a converte em um sinal analógico, o qual é amplificado e alimenta o alto-falante do equipamento.
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Modelo de Sistema Digital (1/2)
Um sistema digital é qualquer sistema para o processamento da informação em que esta consiste em sinais discretos.
Normalmente, os sistemas digitais são sistemas binários, ou seja, sistemas onde a unidade de informação éo bit e os sinais podem assumir apenas dois valores discretos 0 e 1.
As informações processadas em um sistema digital podem ser classificadas em dois tipos, de acordo com a finalidade a que se destinam: os sinais a serem processados, denominados de dados, e os sinais de controle, utilizados para controlar o processamento dos dados.
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Modelo de Sistema Digital (2/2)
O processamento realizado pelos sistemas digitais é, em grande parte, representado pelo processo de “tomada de decisões” que consiste na dedução lógica de uma resposta em função das condições de entrada.
O processamento digital é, portanto, governado pelas regras da Lógica, segundo as quais as condições de entrada e a decisão de saída só podem assumir um entre dois valores: Falso ou Verdadeiro.
A falsidade ou veracidade da saída (decisão) é deduzida da falsidade ou veracidade das entradas (condições) tendo em vista o relacionamento lógico entre estas.
As saídas são, então, Funções Lógicas das entradas.
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Sistema Binário
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Todo equipamento eletrônico digital lida com informações que podem ser representadas como bits e Bytes
BIT: Menor unidade de armazenamento de um sistema.
BYTE: Conjunto de 8 bits  (Armazenamento)
 1 Caracter
 1 BYTE 	
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Para que servem Bits e Bytes?
Medimos o tamanho das informações com que trabalhamos em Bytes.
Medimos a capacidade de armazenamento das memórias do computador em Bytes.
Também medimos a velocidade de transmissão de informações em bits por segundo (bps) ou Bytes por segundo (B/s)
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Unidades de Medida
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Atividades	
1 - Descreva, de maneira resumida, a principal diferença entre quantidades análogicas e digitais. Dê exemplos diferentes dos utilizados em sala de aula.
2 - Qual a diferença entre um sistema de tipo Caixa Preta e Caixa Branca?
3 - Qual a diferença entre Sistemas Analógicos, Digitais e Híbridos?
4 - Qual é a principal limitação do uso das técnicas digitais?
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5 - (ESAF/Auditor) Em computadores digitais, as informações são armazenadas em forma de bits. Por exemplo, a representação de uma letra ou caractere pode ser feita pela combinação de oito bits, que recebem o nome de byte. Quanto maior a quantidade de dados, maior a quantidade de espaço necessário para o seu armazenamento. Portanto, conhecer medidas que indiquem a capacidade de armazenamento pode
ser fundamental na hora de decidir o meio de armazenamento a ser utilizado e a taxa de transferência necessária para uma linha de comunicação, entre outros itens. A respeito das unidades de medida de capacidade de armazenamento, marque a alternativa correta:
a) 1 megabyte equivale a 1.024 kbytes.
b) 1 gigabyte equivale a 2.048 megabytes.
c) 2.048 bytes equivalem a 1 terabyte.
d) 2.048 terabytes equivalem a 2 kbytes.
e) 1.024 terabytes equivale a 1 gigabytes.