Introdução à Lógica de Programação

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Algoritmos / Aula 1 - Introdução à lógica de programação
Introdução
Nesta aula, vamos apresentar um breve histórico das linguagens de programação e mostrar como a maioria dos computadores funciona internamente e seus principais componentes.
Bons estudos!
Objetivos
Identificar os fluxogramas e algoritmos como forma de representação do raciocínio;
Reconhecer a evolução dos computadores;
Relacionar os componentes básicos da arquitetura interna de um computador.
Créditos
Carolina Burgos
Designer Instrucional
Roberta Meireles
Web Designer
Rostan Silva
Programador
INTRO
OBJETIVOS
CRÉDITOS
IMPRIMIR
Entendo a programação...
A Informática é uma área que permeia quase todas as outras áreas. Na Engenharia, Agronomia, Arquitetura e até nas artes podemos encontrar exemplos de aplicações da tecnologia da informação.
Um sistema computacional é composto pela combinação de hardware e software.
O que é lógica de programação?
EXEMPLO 1
Um bebê sabe que precisa chorar para receber atenção;
EXEMPLO 2
Para pegar a caneta que está dentro da gaveta da gaveta fechada, precisamos primeiro abrir a gaveta para depois pegar a caneta.
O pensamento (e a lógica) pode ser expresso por meio da palavra falada ou da palavra escrita. Um mesmo pensamento pode ser expresso em inúmeros idiomas, tanto oralmente quanto por escrito.
A forma de representar o pensamento é muito importante na programação de computadores porque, quando um programador ou analista pensa em um programa, ele precisa saber expressar seu raciocínio por meio de uma representação ou mesmo de uma linguagem gráfica.
Nas empresas, isso é muito comum. Existem diagramas específicos para representar fluxos de processos e outros procedimentos. Por exemplo: os organogramas, que mostram a divisão funcional de pessoas; as plantas de arquitetura e outros exemplos nos quais encontramos desenhos que representam algum processo ou projeto.
Os fluxogramas
Em qualquer tipo de tamanho de projeto, sendo ele de software ou não, é feito um planejamento ou um esboço do que será desenvolvido.
Esses esboços são muito importantes porque ajudam tanto a equipe de desenvolvimento quanto o cliente a entender melhor o problema a ser resolvido. Servem também como uma ferramenta de apoio e linguagem comum entre quem está desenvolvendo e o cliente.
Uma forma de criar o esboço de um projeto em programação de computadores é o fluxograma.
Criação de fluxogramas
A existência de fluxogramas na representação de processos é fundamental para a padronização do trabalho. Além de auxiliar a compreensão dos processos desenvolvidos em cada departamento ou área da empresa, pode indicar oportunidades de otimização.
Você sabe o significado de cada figura nos fluxogramas?
No fluxograma, vimos que existem figuras diferentes, cada uma delas com um significado. Observe:
Observe agora um fluxograma um pouco mais complexo:
Não diga que é complicado! Ele é apenas um pouco mais elaborado do que os outros e mostra que nem todas as tarefas são sequenciais.
O que faz este fluxograma?
Siga as setas! Atenção aos desvios do fluxo.
Corrigir
Para terminar, observe que também existem fluxogramas para problemas que não sejam exclusivamente matemáticos.
Veja o fluxograma a seguir:
Esse é mais simples, né?
A outra forma que vamos estudar, a qual representa uma solução de um problema, é o famoso algoritmo.
Algoritmos
O algoritmo é a representação do pensamento descrito como uma sequência de passos que visam atingir um objetivo.
Quer ver um exemplo?
Olhe como eles são mais simples e corriqueiros do que imaginamos:
Receita de bolo;
Orientação para se chegar a algum endereço;
Um manual de instruções.
E qual a importância dos algoritmos na programação?
Eles servem para representar o raciocínio, independentemente de detalhes computacionais, ou seja, deixam os detalhes que uma linguagem de programação possui. Esses detalhes podem ser acrescentados mais tarde. O importante é focalizar primeiro na resolução algorítmica do problema, possibilitando depois codificá-la em qualquer linguagem.
Escrever um algoritmo é fácil. E quanto mais simples você escrever, mais claro e objetivo ele será.
Quer ver um exemplo?
Como fazemos para trocar uma lâmpada? Trata-se de uma sequência de passos, não é mesmo?
Temos que:
1. Pegar uma escada;
2. Posicionar a escada embaixo da lâmpada;
3. Buscar uma lâmpada nova;
4. Subir na escada;
5. Retirar a lâmpada velha;
6. Colocar uma lâmpada nova.
Como escrever um algoritmo?
A forma mais comum de escrever um algoritmo é usar uma linguagem chamada de português estruturado ou portugol. Esta forma é a que mais se aproxima da definição de algoritmos como conhecemos.
O português estruturado é uma simplificação da nossa linguagem natural, na qual usamos frases simples e estruturas que possuem um significado muito bem definido.
Apesar disso, a aparência do português estruturado é muito semelhante a uma linguagem de programação tradicional. Ele possui um conjunto de palavras e regras que formam as sentenças válidas e compõem a sintaxe da linguagem.
Veja o exemplo de um algoritmo em português estruturado na tela do computador:
Veja que temos frases curtas e imperativas, ou seja, estamos “mandando” o computador executar pequenas ordens que devem ser muito claras.
Veja outro exemplo de algoritmo:
Viu que um algoritmo não precisa ser tão
“matemático” ou “computacional” como o primeiro exemplo?
Ele também serve para documentar qualquer tipo de processo, em qualquer área.
Linguagens de programação
As linguagens de programação não surgiram recentemente. Elas fazem parte da história da computação, de uma maneira muito marcante.
A figura a seguir mostra um pequeno resumo de como as linguagens de programação surgiram ao longo do tempo, desde a década de 1960:
Figura 1: http://social.stoa.usp.br.
Para saber mais sobre as diferentes linguagens e suas particularidades, clique aqui.
Como um computador é organizado internamente?
Muito bem, um estudo introdutório de programação não pode deixar de abordar a plataforma onde ele vai ser utilizado. O hardware é o parceiro do software, por isso, vamos estudar a organização básica de computadores, ou seja, vamos ver como ele é por dentro.
Assim como qualquer equipamento moderno como a TV, o telefone, o automóvel e outros, o computador é fruto direto da evolução tecnológica das últimas décadas. É claro que em 1940, quando apareceu o primeiro computador, a tecnologia não era como hoje. Naquela época, mal tínhamos a telefonia como conhecemos hoje, imagine um computador. A história dos computadores é dividida em gerações, e vamos dar uma rápida olhada em cada uma delas:
1943
A primeira geração dos computadores foi marcada pelo ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Calculator). Ele foi criado em 1943 por John Eckert e John Mauchly e era bem diferente do que conhecemos por um computador atual.
Primeira Geração
1947
A segunda geração dos computadores ficou marcada pelo desenvolvimento do transístor em 1947.
Os transístores oferecem muitas vantagens em relação às válvulas:
São muito menores que as válvulas;
Muito mais econômicos;
Muito mais rápidos;
Não esquentam.
Segunda Geração
1951
Em 1951, foi criado o UNIVAC (Universal Automatic Computer). Os computadores desta época eram diferentes dos atuais em vários sentidos. Um deles é que os computadores eram construídos com finalidades muito específicas.
Primeira Geração
Período de 1965 a 1970
Outro grande avanço na eletrônica contribuiu diretamente na arquitetura dos computadores: o surgimento do circuito integrado (CI), também chamado de microchip.
Terceira Geração
Começo da década de 1970
Os computadores ficam menores ainda e começam a usar o microprocessador, que é um circuito com vários circuitos eletrônicos presentes internamente.
Quarta Geração
Dias atuais
Depois da quarta geração, os computadores tiveram uma evoluçãomuito rápida.
Vamos saber mais sobre a tecnologia nos dias atuais a seguir.
Dias atuais
Depois da quarta geração, os computadores tiveram uma evolução muito rápida. Assim como a tecnologia evoluiu em outras áreas, o computador seguiu esta evolução. Porém, mesmo com os computadores modernos que temos hoje, ultrabooks, tablets, surfaces e outros, sua arquitetura interna não foi tão modificada assim.
A arquitetura tem o seguinte diagrama. Von Neumann sugeriu uma forma de organizar o computador por meio dos seguintes elementos:
UMA MEMÓRIA, DIVIDIDA EM PRIMÁRIA E SECUNDÁRIA
UMA UNIDADE DE CONTROLE
UMA UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTICA (ALU)
DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA
Atividade
Observe o esquema a seguir e escreva qual funcionamento básico de um computador convencional de acordo com seu significado.
Corrigir
2. O elemento de um microcomputador que não pode ter dados gravados pelo usuário, mas cuja gravação das informações referentes às rotinas de inicialização é feita pelo fabricante do microcomputador é:
O cache do disco rígido.
A memória ROM.
A memória RAM.
O Universal Serial Bus (USB).
A memória virtual.
3. Assinale a alternativa correta:
Os algoritmos só servem para algumas linguagens de programação.
Não podemos usar algoritmos para processos gerenciais.
Os algoritmos são independentes da linguagem de programação.
Os algoritmos só são utilizados após o desenvolvimento de um programa, para poder validá-lo com o usuário.
Os algoritmos são usados apenas pelos gerentes e analistas. O programador não tem acesso a esse nível de documentação.
4. Verifique as afirmações abaixo e assinale a alternativa correta:
I) Fluxograma e algoritmo são a mesma coisa.
II) O fluxograma serve para mostrar um processo de uma maneira gráfica.
III) O algoritmo mostra os detalhes de implementação de uma linguagem.
Somente I
Somente II
Somente III
Somente II e III
Somente I e III
5. Segundo o conceito da Máquina de Von Neumann:
Apenas instruções ficam armazenadas.
Os dados ficam armazenados na memória, não havendo armazenamento de instruções.
Instruções e dados são armazenados em memórias distintas.
Instruções e dados não são armazenados, com vistas à otimização do uso da memória.
Instruções e dados são armazenados na mesma memória.