Organização de Computadores (Resumo AULA 01 A 10, 1º PERIODO )

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AULA 01
Em primeiro lugar, é importante nos familiarizarmos com alguns conceitos de processamento de dados. Você saberia dizer o que é um computador, um hardware ou um software? Não se preocupe. Vamos aos jargões da área computacional.
Computador:  É uma máquina capaz de sistematicamente tratar e fornecer os resultados derivados do processamento dos dados com um ou mais objetivos. Podemos dizer que a sua função é transformar dados em informações.
Dado é a matéria prima obtida na etapa de coleta (entrada).
Informação é o resultado obtido pelo tratamento destes dados (saída).
Etapas básicas de processamento: 
DADOS (entrada)         PROCESSAMENTO         INFORMAÇÃO (saída)
Um computador é constituído por diversos componentes visíveis tais como monitor, teclado, mouse e por outros menos visíveis tais como processador e memória que ficam embutidos em um gabinete. Para que este conjunto de componentes funcione para a execução de uma tarefa, é necessária a existência de uma sequência de instruções denominada programa.
Os componentes físicos de um computador são chamados de hardware e o programa responsável pela utilização do hardware é denominado software.
O primeiro componente a ser estudado será o Processador. Ele é responsável pela execução de operações definidas por uma instrução de máquina. Também é chamado de UCP (Unidade Central de Processamento) ou CPU (Central Processing Unit). É constituído de milhões de componentes eletrônicos cujas funções básicas são ler, interpretar instruções e realizar operações matemáticas. Funções: Ler, interpretar instruções e realizar operações matemáticas.
Sistema de armazenamento e recuperação de dados. Cada dispositivo de memória possui características diferentes.
A memória principal é dividida em partes endereçáveis (endereços) onde as informações estão armazenadas e de onde podem ser recuperadas.
Dispositivos de entrada e saída: Permite a comunicação entre o sistema de computação e o meio exterior convertendo a linguagem utilizada pelo sistema em linguagem do mundo exterior e vice-versa.
Os seres humanos entendem símbolos enquanto os computadores entendem sinais elétricos.
Barramento: Conjunto de fios que conduz sinais elétricos entre os componentes.
Um barramento pode ser composto por um ou mais fios em função da quantidade de bits que irá transportar.
Um barramento é constituído de uma parte para endereço, uma para dados e outra para controle.
Fundamentos da programação: Qualquer processamento de dados requer a execução de uma série de etapas que podem ser realizadas por um computador. Estas etapas ordenadas são denominadas algoritmos.   
Para que um algoritmo seja executado por um computador, é necessário que o processador entenda o que está sendo solicitado. Cada passo do algoritmo será, então, correspondente a uma instrução e o conjunto de instruções utilizadas irá constituir um programa.
O computador possui uma linguagem própria (linguagem binária) para receber ordens. No entanto, programar em linguagem binária é insano, pois utilizam apenas dois caracteres: 0 e 1.  
Todas as informações e todos os dados coletados são representados por sequências de 0 e 1, que são conhecidos como bits. O termo bit é formado pelas duas primeiras letras da palavra BInary e da última letra da palavra digiT.
Linguagem de programação: Para tornar a programação possível, foram desenvolvidas linguagens de um nível mais alto, ou seja, mais próximas do entendimento humano chamadas genericamente de linguagens de programação.
O código escrito (editado) em uma linguagem de alto nível deve, então, ser convertido em linguagem binária para que possa ser executado. Essa conversão se dá através de compiladores e ligadores (link editor ou linker).
Função dos compiladores: Converter um programa escrito em uma linguagem de alto nível em código binário. O arquivo resultante é chamado código objeto.
Função dos ligadores: Agregar módulos em um único programa, inserindo informações de relocação de endereços e referência entre os módulos. O arquivo resultante é chamado código executável.
S.O Conjunto de programas que permite a interação entre o usuário e o computador.
Fornece um ambiente onde o usuário possa executar programas, garantindo uma utilização segura e eficiente do hardware.
Funções básicas:
1- Interface com o usuário
• Acessar o sistema – segurança de acesso
• Criar e gerir diretórios, arquivos e programas
• Executar programas
• Acessar dispositivos de entrada e saída (E/S)
• Acessar conteúdo de arquivos
2- Gerência de recursos 
• Tempo de Processador (CPU)
• Espaço em Memória
• Espaço para armazenamento de arquivos
• Acesso a dispositivos de entrada e de saída (E/S)
• Programas Utilitários e aplicativos
• Bibliotecas de Funções – DLLs 
• Rotinas de Serviço
• Programas de Interface com Dispositivos – Drivers 
3- Proteção
Funções avançadas:
1- Segurança de acesso
2-  Auditoria
3- Gerência de usuários
AULA 02
Nesta aula, iremos apresentar a forma de representação das informações em um computador e aprender a trabalhar com as unidades de armazenamento.
Estes conceitos são fundamentais para o cálculo de espaço de armazenamento e para o entendimento dos limites impostos por uma determinada arquitetura.
A fluência no tratamento de números expressos em potências da base pode poupar muito tempo, por exemplo, em provas e concursos públicos.
As Unidades de informação são denominadas: Bit, Byte, Word e Múltiplos. Algumas como você pode perceber, vêm do idioma inglês.
BIT: O Bit: é a unidade para composição de uma informação. O bits 0 e 1 são os algarismos na numeração binária e, com estes dois algarismos, todos os demais números podem ser representados.
O Byte é a unidade mínima de informação composta por 8 bits.
Word: Sequência de 02 bytes.
1Kbtye¹° - 1MB²° - 1GB³°
O sistema de numeração decimal, também chamado de base 10, é o mais conhecido, porém os computadores utilizam o sistema binário, ou seja, utilizam a base 2. Como esta representação pode ser muito longa, costuma-se representar os números no sistema hexadecimal ou base 16.
Os números representados em uma determinada base são compostos pelos algarismos da base, que variam de 0 até o algarismo representado pela base menos uma unidade (base-1). Por exemplo, se a base é 10 os algarismos irão de 0 até 9 (9 = 10-1).
A representação dos números nas bases binária e hexadecimal obedece às mesmas regras da representação na base decimal. 
Considere o número 11 na base decimal. Este número é composto pela base + uma unidade. Então:
11=1*10¹+1*10°
Esta forma pode ser generalizada pelo somatório de cada algarismo multiplicado pela potência da base equivalente a sua posição. Então, na base decimal, tem-se:
234=2*10²+3*10¹+4*10°
	Binário: Algorismo na base 2: Que é equivalente ao número 10 na base decimal. 
1010=1*2³+0*2²+1*2¹+0*0°.
	Hexadecimal: Que é equivalente ao número 2597 na base decimal.
A25=A*16²+2*16¹+5*16°.
	Combinações permitidas com n dígitos em uma base B.
Para uma determinada base B, empregando-se n dígitos pode-se representar B   combinações distintas.
Considere, por exemplo, a representação em base decimal com 3 dígitos. Esta representação fornece 1000 números distintos (de 0 a 999). Se, no entanto, utilizarmos a base binária, para os mesmo 3 dígitos, tem-se 8 números distintos (de 0 a 7).
	Base binário (de 0 a 7).
	Base Decimal (de 0 a 999).
Aula3: Representação da informação
Nesta aula, iremos aprender a converter números inteiros de uma base para outra e entender como são representados os números negativos. A utilização de operações algébricas com diferentes bases será alvo da aula online.
Veremos, ainda, como são representados os caracteres e os padrões vigentes.
Conversão entre os sistemas de numeração. 
Em nosso cotidiano, utilizamos a base decimal para expressar medidas e seus múltiplos. Já os computadores armazenam informações expressas da forma binária conforme visto na aula anterior. Esta forma de representação é intuitiva se lembrarmos do conceitode bit.
A representação em hexadecimal aparece, então, como uma alternativa entre a forma decimal, que não pode ser expressa em potência de 2 e a forma binária, que utiliza muitos dígitos em sua representação. 
Um número em hexadecimal é identificado por ser seguido por uma letra h.
A conversão entre bases, consiste em representar um número em uma outra base e, para isso, serão apresentados algoritmos de conversão.
DA BASE DECIMAL PARA OUTRA BASE 
Repita.
Dividir o número decimal pela base.
Extrair o resto como algarismo e colocá-lo à esquerda do anterior enquanto o quociente da divisão for diferente de 0.
Representação de números inteiros 
Conforme visto na aula anterior, um número inteiro positivo é representado com n bits em uma base binária B no intervalo entre 0 e B -1. Como representar, então, números negativos na base binária?
Sinal e Magnitude. A forma mais simples é a utilização da representação denominada sinal e magnitude, onde o dígito mais significativo indica o sinal: 0 representa um número positivo e 1 representa um número negativo. O número zero possui, então, duas representações possíveis.
Complemento a base -1
Complemento a base: A representação mais utilizada para número negativos corresponde ao complemento à base, que, no caso de base binária, é chamado de complemento a 2. Para obtenção de um número negativo expresso em complemento a 2, o número deverá ser invertido e, em seguida, ser adicionado do valor 1. 
Esta forma garante uma única representação para o número zero.
Aula 4: Conceitos de lógica digital
Nesta aula iremos apresentar os conceitos básicos de lógica digital.
Você conhecerá os símbolos utilizados para representação de portas lógicas e como eles são utilizados na construção de uma tabela-verdade.
PORTAS
Os circuitos digitais são formados por elementos capazes de manipular apenas grandezas binárias.  
Estes elementos são chamados de portas.
As portas são, então, elementos de hardware que recebem um ou mais sinais de entrada e produzem um sinal de saída, cujo valor é o resultado de uma operação lógica.
Representam o bit 1. = +3V
Representam o bit 0. = +0,5V
OPERAÇÕES LÓGICAS
As operações lógicas são apresentadas pelas seguintes palavras: AND, OR, NOT, NAND, NOR e XOR.
AND: Produz resultado verdade se e somente se todas as entradas forem verdade.
OR: Produz resultado verdade se pelo menos uma das entradas for verdade.
NOT: Inverte o valor da entrada.
NAND: Produz o inverso da saída AND.
NOR: Produz resultado verdade se e somente se todas as entradas forem falsas.
XOR: Produz resultado verdade se os valores de sua entrada forem diferentes.
O resultado de uma expressão lógica será sempre VERDADEIRO ou FALSO.
O resultado verdadeiro equivale ao valor 1.
O resultado falso equivale ao valor 0.
As operações lógicas podem ser representadas de duas maneiras:
• Representação matemática.
• Símbolo gráfico.
TABELA VERDADE E EXPRESSÕES LÓGICAS
Expressão lógica é uma expressão algébrica formada por variáveis lógicas e por símbolos representativos de operações lógicas.
O valor do resultado de uma expressão lógica pode ser obtido por uma tabela-verdade construída com todas as possibilidades de entrada e as correspondentes saídas.
Aula 5: Álgebra Booleana
NOÇÕES DE ÁLGEBRA BOOLEANA
A Álgebra Booleana é uma área da Matemática que trata de regras e elementos de lógica.
Assim como na Álgebra comum, a Álgebra Booleana trata de variáveis e de operações com estas variáveis, porém utiliza variáveis binárias em que o valor 1 equivale à condição verdadeira e o valor 0, à condição falsa.
Regra 1: X + 0 = X
Regra 2: X + 1 = 1
Regra 3: X + X = X
Regra 4: X + X = 1
Regra 5: X * 0 = 0
Regra 6: X * 1 = X
Regra 7: X * X = X 
Regra 8: X * X = 0 
Regra 9: X = X
Regra 10: X + Y = Y + X
Regra 11: X + X = 0
Regra 12: X * Y = Y * X
Regra 13: X + (Y + Z) = (X + Y) + Z
Regra 14: X * (Y * Z) = (X * Y) * Z
Regra 15: X * (Y + Z) =  X * Y + X * Z
Regra 16: X + X * Z = X
Regra 17: X * (X + Y) = X
Regra 18: (X + Y) * (X +Z) = X + Y * Z
Regra 19: X + X * Y = X + Y
Regra 20: X * Y + Y * Z + Y * Z = X * Y + z
Regra 21: (X + Y) = X * Y Teoria de Morgan
Regra 22: (X * Y) = X + Y Teoria de Morgan