ICC 2017.1 T2 Fixacao ICC UFCG

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Universidade Federal de Campina Grande
Departamento de Sistemas e Computação
Disciplina: Introdução à Ciência da Computação – Turma: 02
Período: 2017.1 – Prof. Roberto Faria
1ª. Lista de Exercícios de Fixação DATA: 10/05/2017
Data Limite de Entrega: 17/05/2017
E-mail de Entrega: icc.t2.exercicios@gmail.com
Responder os exercícios de fixação em dupla após assistir e discutir cada uma das 04 (quatro) vídeo-aulas indicadas. Entregar as respostas para cada vídeo-aula. Colocar a resposta após sua pergunta, intercalando no texto.
Responda de acordo com a vídeo-aula “A evolução dos computadores” da UNIVESP publicada no YOUTUBE (https://www.youtube.com/watch?v=zu5QvPHGU3Q):
Liste os computadores eletrônicos citados e classifique-os de acordo com os tipos apresentados.
O primeiro computador citado foi o Desktop, como sendo o computador tradicional, no qual há um gabinete, o monitor, o teclado e outros dispositivos acoplados à ele. Há também os grandes computadores (mainframes e supercomputadores), por exemplo, o supercomputador da IBM, Watson. Os dispositivos embarcados são computadores com uma função específica, são exemplos: câmeras digitais, máquinas de cartão, leitores de livros eletrônicos, máquinas de caixas eletrônicos, instrumentos digitais, smart Tvs. Os computadores de sistemas críticos, sistemas cuja a falha pode resultar em problemas gravíssimos, são: os computadores que fazem o controle de um avião comercial, equipamentos médicos, controles de missão como a NASA e os controladores de usinas nucleares.
Quais os vários significados assumidos pela palavra “computador”?
Os computadores estão presentes em diferentes dispositivos, como nos dispositivos portáteis: notebooks, netbooks, tablets e smartphones. 
A primeira definição da palavra computador em um dicionário, efetivamente, é: pessoa ou máquina que faz cômputos. Com o passar do tempo a palavra adquiriu o amplo significado que tem hoje.
O computador é uma máquina eletrônica capaz de realizar uma grande variedade de tarefas com alta velocidade e precisão, desde que receba as instruções adequadas.
Antes de existir os computadores eletrônicos para que foram utilizados os computadores humanos?
Na década de 40, os computadores humanos eram pessoas contratadas para fazer cálculos em determinada tarefa. Era uma profissão que vinha de séculos anteriores, como na construção de tabelas que eram usadas em tarefas cotidianas. Por exemplo: tabelas astronômicas do séc. XV, tabelas de logaritmos de Kepler, tabelas de marés.
Quais as primeiras máquinas calculadoras utilizadas e quais seus princípios de funcionamento?
Os calculadores, computadores humanos, utilizavam diversos recursos para fazer cálculos. O ábaco, um dos mais antigos instrumentos de contas, é formado por fios paralelos e contas. No séc. XVII, temos a Calculadora de Schickard (1623) e a Pascaline (1642), máquina de somar e subtrair, ainda essencialmente manuais. Cerca de 50 anos depois, Leibniz criou uma máquina que, por meio de engrenagens, podia avançar uma casa a mais, popularmente conhecido como “vai um”. Apenas em 1851 foi possível construir a primeira calculadora mecânica que era realmente confiável, a Arithmometre.
Qual o grande diferencial das máquinas de calcular de Charles Babage em relação às anteriores? O que tinham de semelhante estas máquinas com os computadores atuais?
O cientista inglês Babage propôs, em 1822, a construção do engenho a diferenças. O engenho a diferenças era uma calculadora que permitia calcular funções mais complexas por meio de aproximações polinomiais usando o método das diferenças. Babage pensou no conceito de programação ao conceber o engenho analítico, 1837, um engenho programável todo mecânico, aproximando-se ao computador atual. Para a entrada de dados e instruções, Babage propôs o uso de cartões perfurados. Havia um processador que fazia os cálculos, uma memória, caixas onde iriam os cartões e os mecanismos de entrada e saída de dados.
Que princípio utilizado nos computadores eletrônicos atuais, utilizava a máquina de calcular de Konrad Zuse? Qual nova tecnologia, utilizou Zuse em suas máquinas de calcular?
Zuse construiu uma máquina mecânica para fazer cálculos chamada Z1 (1936), tal máquina usava o sistema de lógica binária, onde os valores eram representados por apenas duas posições. Anos depois, Zuse construiu o Z3, um computador eletromecânico programável.
Como a empresa IBM entrou na indústria de computadores? Em que ramo de negócios, atuava a IBM nos seus primórdios?
A IBM, que era uma empresa bem consolidada na área de máquinas de comércio/escritório, entrou na indústria de computadores através da proposta de Aiken, patrocinando a construção do Mark 1, um computador eletromecânico, com chaves magnéticas que abriam e fechavam.
Quem foi Herman Hollerith e qual a sua ligação com os primeiros computadores?
Hollerith foi o fundador da IBM e começou a sua carreira na utilização das máquinas fazendo a ordenação de dados do censo americano.
Como evoluíram os computadores de acordo com suas tecnologias de construção?
A evolução tecnológica que impactou a evolução do computador ocorreu a partir dos dispositivos mecânicos, construídos por Leibniz para fazer os cálculos mecanicamente; pelos relés eletromecânicos, tecnologia de 1831; no séc. XX, com advento das válvulas eletrônicas; em 1904 com o diodo e, em 1917 o tríodo, dispositivo que permite o chaveamento. E, em 1947, a invenção do transistor, e a sua comercialização em 1953.
Quais os vários esforços para a construção de computadores eletrônicos realizadas utilizando a tecnologia da chamada 1ª geração?
Durante a Segunda Guerra Mundial, um dos esforços de guerra é o Colossus (1944), construído especificamente para decodificar a criptografia alemã. Colossus só não foi uma influência mais forte na evolução dos computadores atuais pois foi guardado como segredo de guerra durante 30 anos e somente em 1974 o governo britânico liberou as informações dos esquemáticos em relação à ele. 
No EUA, também como esforço de guerra, foi construído o ENIAC (1945), que era um grande computador com 18 mil válvulas, que tinha como objetivo fazer cálculos balísticos. A marinha americana não o manteve escondido, logo, pôde ser amplamente divulgado e tornou-se uma grande influência na evolução dos computadores.
 
O que caracterizava a 2ª geração de computadores e quais as perspectivas, da época para a utilização dos computadores?
Com o advento dos transistores, em 1953, começou a transição da tecnologia para a construção de computadores. Em 1957, o primeiro computador comercial totalmente transistorizado foi o IB608. A chamada segunda geração de computadores eletrônicos. Logo, a 2ª geração de computadores foi marcada pela substituição da válvula pelo transistor. Com a capacidade de diminuir o tamanho dos computadores, começou-se a pensa na época que seria possível que, aproximadamente no ano 2000, as pessoas tivessem computadores nas suas casas. Entretanto, a evolução real não ocorreu dessa maneira.
Como se deu realmente a evolução dos computadores eletrônicos até os dias de hoje? O que possibilitou essa evolução em relação a nossa vida hoje?
Os transistores, de meados da década de 1950, os primeiros circuitos integrados da década de 1960, que combinavam em um único dispositivo dezenas de transistores, possibilitaram a construção de minicomputadores. 
A grande evolução dos computadores se deu por conta da capacidade de integração, mais transistores em menos espaços capazes de realizar mais funções. Assim, na década de 1970, surgiram os primeiros microprocessadores. Atualmente, um chip moderno de processador tem cerca de 5 bilhões de transistores. É essa evolução que permite que os computadores estejam presentes cada vez mais dentro das nossas vidas, criando o mundo digital.
Responda de acordo com a vídeo-aula “Computadores: hardware” da UNIVESP (https://www.youtube.com/watch?v=qQpXmzJHm8I) publicada no YOUTUBE:O que é o Sistema Binário?
O sistema binário ou de base 2 é um sistema de numeração posicional em que todas as quantidades se representam com base em dois números, zero e um. Por exemplo: 0,1,10,11,100,101,110,1000,1001...
Escreva a sequência de valores de 0 a 15 no Sistema Binário.
0,1,10 e 11.		
	
O que é bit, byte e palavra? (pesquise)
Chama-se bit cada dígito binário. Bit significa Binary Digit, que é a menor unidade de informação que pode ser armazenada ou transmitida, tendo somente dois valores, zero e um. Os grupos ordenados de bits são os bytes, Binary Term. Byte é uma unidade de informação digital equivalente a 8 bits.
Uma memória é logicamente organizada em palavras. Uma palavra é uma unidade lógica de informação consistindo de um número de bits.
 O conceito da palavra está relacionado com o armazenamento e a transferência de informações entre a Memória Principal e CPU e ao processamento de dados pela CPU. O conceito de palavra varia de acordo com as fabricantes, por exemplo, a IBM e a Digital estabelecem o tamanho dos registradores internos da CPU igual ao da palavra, enquanto que os Cyber, da Control Data, usam este conceito de palavra de modo mais abrangente. A IBM define a palavra de seus computadores de médio e grande portes como tendo um valor igual a 32 bits (4 bytes), enquanto a unidade de armazenamento é o byte; ou seja, é possível o acesso a cada byte de informação, localizado por um endereço de memória. 
O tamanho da palavra do computador é representado por 8 bits (1 byte), 16 bits (2 bytes), 32 bits (4 bytes), etc.
Quais os módulos que compõem a estrutura geral de um Computador? (também conhecida como Arquitetura Básica de um Computador)
Os módulos são: processador, memória, dispositivos de entrada e de saída.
Qual a funcionalidade de cada módulo?
-Processador: recebe instruções e dados de entrada e gera dados de saída.
-Memória: envia e recebe os dados do processador.
-Dispositivos periféricos: módulos de entrada, trazer dados para dentro do computador, traduzir o mundo real para o digital; e módulos de saída, que fazem a tradução daquilo que o computados guarda internamente para um formato que o ser humano possa entender.
O que o processador faz “essencialmente”?
A função do processador é controlar o funcionamento do computador e a execução de programas. O processador é responsável pela entrada e saída de dados, saída de resultados, cálculos, comparações, tomada de decisões, emissão de sinais de controle para controlar o processamento do computador e a comunicação entre este e os seus periféricos.
Cite características que diferenciam um processador de outro.
A quantidade de instruções varia de acordo com o processador. Inicialmente, os computadores tinham poucas instruções, como o Intel 4004 (1971), com 46 instruções. Enquanto que um computador moderno, Intel i7 (2008), tem mais de 1000 instruções.
Outro aspecto que diferencia os processadores ao longo da sua evolução é a quantidade de bits necessária para representar tanto os dados de entrada quantos os de saída.
O que é o conjunto de instruções de um processador e como se deu a evolução do mesmo?
O conjunto de instruções é formado por: quantidade de instruções, complexidade de cada instrução e o tempo (quantidade de ciclos) necessário para executar as instruções. A evolução se deu com a quantidade de instruções que cada processador pode fazer.
O que é o clock do sistema? (também conhecido como clock interno/ velocidade do relógio/pulso do sistema)
System clock é utilizado para cronometrar as operações realizadas pelo processador, ou seja, definir o tempo de início da execução de cada instrução. A velocidade de processamento depende da velocidade do relógio.
O que é um processador com vários núcleos (multicore)?
Multicore é um chip que possui dois ou mais núcleos de processamento. Neste tipo de processador, que trabalham de forma independente, as instruções das aplicações são executadas simultaneamente.
Diferencie Memória Principal, Memória Cache e Memórias Secundárias quanto às seguintes características: volatilidade, tempo de acesso e capacidade de armazenamento.
A memória principal, ou memória primária, precisa ser tão eficiente, em termos de velocidade e operação, quanto o processador. Caso contrário, haverá diferença entre a velocidade de troca de dados entre os mesmos, gerando espera entre cada instrução. Logo, muitos processadores incorporam a memória cache, uma memória auxiliar.
A memória principal mantém a informação enquanto a energia está disponível. Para que possamos manter os dados entre diferentes execuções do computador é preciso uma memória não volátil, que é a memória secundária, composta essencialmente por discos magnéticos, discos de estado sólido (SSD). Estes discos tem a capacidade muito maior do que a memória principal, centenas de GB ou TB, entretanto o tempo de acesso é lento, cerca de 1 milhão de vezes mais lenta que a principal. O tempo de acesso está na ordem dos nanosegundos, 10-9 segundos. E a capacidade de armazenamento em megabytes e gigabytes. Logo, a memória secundária armazena os dados permanentemente no sistema, sem a necessidade de energia elétrica. Funciona como complemento da MP.
Qual a finalidade da Memória Cache?
Manter os dados mais utilizados no processador para que a memória principal não atrase entre o intervalo de tempo de cada instrução.
Exemplifique Dispositivos de Entrada
Os exemplos são: teclados, microfones, mouses, telas touchscreen, webcam, scanner, etc.
Exemplifique Dispositivos de Saída.
Os exemplos são: monitores de vídeo, dispositivos de áudio como alto-falantes e fones de ouvido, impressoras, projetores, etc.
Qual a finalidade dos dispositivos externos de armazenamento?
Por meio desses dispositivos é possível transportar dados de forma fácil e prática ao invés de converte-los toda vez que for utilizar um novo computador.
Responda de acordo com a vídeo-aula “Computadores: hardware” da UNIVESP (https://www.youtube.com/watch?v=hjYehF3lFdQ) publicada no YOUTUBE:
O que é hardware?
O conjunto de circuitos eletrônicos que faz com que os computadores funcionem. É a parte física que está dividida em 5 partes funcionais: unidade de entrada, unidade de saída, memória principal, memória secundária e unidade central de processamento.
Quais as diferenças entre os circuitos dos computadores e outros circuitos eletrônicos?
Os circuitos eletrônicos são, essencialmente, um conjunto de dispositivos que se combinam para realizar alguma função. Por exemplo: os dispositivos passivos, que são os resistores R1 e R2, os capacitores, e um conjunto de semi-condutores, que são os diodos e os transistores, que na combinação exemplificada no vídeo, resultam em um amplificador de áudio.
Os circuitos de computadores se diferenciam dos circuitos eletrônicos por serem digitais.
Nos circuitos digitais, como é feita a representação dos bits (0´s e 1´s)?
Os bits são sinais de voltagem, no qual o nível alto é o 1 e o nível baixo o 0. Nos circuitos digitais, utiliza-se os sinais elétricos em apenas dois níveis de corrente para definir a representação de valores binários.
Por que não distinguimos todos os componentes do circuito (transistores, resistores, etc.) quando examinamos uma placa de circuito de um computador?
O computador combina essas funções em circuitos muito integrados. O circuito, como um todo, tá encapsulado dentro dos circuitos integrados visíveis na placa.
Quais as duas partes principais de um circuito de computador?
A memória e o processador.
Como interagem, no ciclo de funcionamento de um circuito de computador, o processador e a memória?
O processador recebe instruções da memória, recebe dados de entrada e produz, por meio de alguma execução, dados de saída, que é armazenado novamente na memória. A partir do processador, tem-se qual posição, dentro de certo arranjo de memória, será utilizado o bit tanto para a área de instrução, quanto para os dados, ou qual será utilizado paraarmazenar um resultado.
 O que faz a memória de um computador?
Constitui de um conjunto de circuitos capazes de armazenar os dados e os programas a serem executados pela máquina.
Qual a diferença de memória dinâmica e estática?
A memória dinâmica tem dispositivos internos que são os capacitores, associados a transistores, que armazenam alguma informação. Tal memória perde informação e, de tempos em tempos, é preciso realimentar suas informações para que seja mantida por longos períodos de tempo.
A memória estática é mais rápida que a memória dinâmica pois não precisa ser “refrescada”, a informação é permanente. Logo, a memória estática não precisa ser constantemente atualizada e apresenta respostas bem mais rápidas que as dinâmicas.
Quais funções, em relação aos dados (representados por bits), a memória realiza?
O bit pode ser armazenado, escrito e lido na memória.
Quais os tipos de bits tem uma memória?
Bits de endereço e bits de dados.
O que mudou “essencialmente” na funcionalidade e organização dos circuitos das primeiras memórias utilizadas, para as memórias utilizadas nos dias de hoje?
Atualmente, o número de bits aumentou drasticamente nos chips de memória em relação às memórias antigas.
O que é o “ciclo de instrução” do computador? Qual é a sua sequência de passos? Por quanto tempo ele é executado?
O ciclo de instrução executa eternamente, desde que o computador é ligado até o momento em que é desligado, uma sequência de quatro passos. Primeiro passo, buscar a instrução, depois, decodifica a instrução, em seguida a executa e, por fim, armazena o resultado.
O que acontece durante a “busca de instrução”?
Por trás da operação da busca de instrução, tem-se uma posição que o computador tem que saber onde ele vai pegar a instrução, de qual posição de memória ele vai ter que trazer. Na hora de buscar a instrução, o processador vai ao contador de programa, pega os endereços, ativa a memória, pega a instrução, e traz a instrução para o processador. Encerrando o ciclo de busca da instrução. 
O que contém o Contador de Programa?
Nele há o endereço da instrução que vai ser buscada na próxima interação.
O que acontece durante a “decodificação de instrução”?
Uma vez que a instrução esteja no processador, na sequência de 0 e 1 que representa a instrução, o próximo passo é a decodificação de instrução, que vai olhar esses bits e, a partir daí, entender qual é a sequência de passos que deve ser executada para que aquela instrução seja feita. 
O que faz a Unidade de Controle?
Quem determina essa sequência de passos e a leitura de bits é um conjunto de circuitos dentro do processador que é chamada Unidade de Controle. A Unidade e Controle olha a instrução e, então, gera os sinais para a sequência de passos que vai ser executada pela instrução. Logo, a UC é a parte que coordenadora do computador, responsável pela supervisão do funcionamento das demais partes do computador.
O que acontece durante a “execução de instrução”?
Quando o processador já possui a informação de qual instrução, qual sequência de passos que tem que ser executada, só é preciso executar a instrução. Para isso, dependendo de qual seja a instrução, o processador precisará fazer uma busca de dados na memória. 
O que faz a Unidade de Execução (também conhecida como Unidade Lógico-Aritmética)?
Executa as principais operações lógicas e aritméticas do computador.
O que acontece durante o “armazenamento de resultado”?
Após o resultado, o próximo passo é armazenar o resultado e preparar para que no próximo ciclo o processador pegue a instrução correta. E a forma de fazer isso é reajustando o valor do contador de programa.
O que é uma operação lógica? O que é uma porta lógica?
Toda execução é feita por meio de operações lógicas, aquelas que trabalham com os bits 0 e 1, e os circuitos que implementam essas operações lógicas são as portas lógicas.
 
O que contém uma Unidade Lógico-Aritmética?
Contém as portas lógicas. 
Quais as partes que compõe um processador qualquer?
Todos os processadores vão ter um contador de programa, que diz qual instrução deverá ser executada; um local para receber a instrução da memória; uma unidade de controle para gerar os sinais a partir da instrução; e uma unidade de execução, que tem algum espaço de armazenamento associados que são os registradores.
O que preconiza a “Lei de Moore”?
O que mudou essencialmente entre os processadores de diversas épocas foi a quantidade de transistores dentro de um chip de processador. O número de transistores vem crescendo, praticamente dobrando a cada 18 meses, desde a época de 1960, e a chamada Lei de Moore, foi a primeira a fazer a previsão desse crescimento contínuo.
O que mudou e o que não mudou de essencial na organização e arquitetura dos primeiros processadores para os processadores atuais?
A organização interna é, praticamente, sempre a mesma. Tem-se as mesmas unidades o tempo todo, o contador de programa, o registrador de instrução, a unidade de controle, a unidade de execução e os registradores de armazenamento. Entretanto, a quantidade de transistores colocados dentro de um chip vem aumentando, logo, o principal fator de evolução dos processadores tem sido a ampliação do número de componentes nos circuitos integrados.
Responda de acordo com a vídeo-aula “Sistemas Operacionais” da UNIVESP (https://www.youtube.com/watch?v=WruRR-8aPF0) publicada no YOUTUBE:
O que é um sistema operacional?
É o software responsável pelo gerenciamento dos recursos do hardware.
É um dos componentes do sistema que prepara o hardware para que suporte a execução de tarefas de natureza diversa.
Já que o hardware dos computadores têm os mesmos componentes, como é que os diferentes computadores conseguem executar tarefas tão diversificadas?
Apesar do hardware ser, essencialmente, o mesmo há muito tempo, ter a mesma organização e o mesmo conjunto de componentes, é o software do computador que vai permitir definir qual tarefa deve ser executada, e é nele que serão definidas as diferentes tarefas com as diferentes naturezas que o computador vai realizar.
Qual a diferença de software e programa (ou aplicativo)?
O software é um termo que denota um conjunto de programas. Um programa é uma sequência de instruções para o processador.
O que é uma instrução de máquina? Como uma instrução de máquina é representada?
O tipo de instrução que está no nível que o computador consegue executar é a chamada instrução de máquina. Cada processador tem o seu conjunto de instruções de máquina, seu jogo de instruções, a instrução de máquina é representada por bits. Cada sequência de bits tem uma representação simbólica associada, que é chamada linguagem assembly do processador. 
Quem define qual o conjunto de instruções um processador é capaz de compreender e executar?
Cada conjunto de instruções é fornecido pelo fabricante do computador.
O que são linguagem de máquina, linguagem assembler e linguagem de alto nível?
A linguagem de máquina é baseada no sistema binário, que é a forma compreendida e executada pelo hardware do sistema. A linguagem assembly é uma versão legível da linguagem de máquina, ela utiliza palavras abreviadas, chamadas mnemônicos, indicando a operação a ser realizada. A linguagem de alto nível surgiu com o objetivo de aproximar mais a linguagem de programação à linguagem que utilizamos diariamente.
Por que os programadores utilizam mais a linguagem de alto nível do que a linguagem assembler?
Por ser mais próxima a linguagem humana.
O que é um compilador? Podemos utilizar o mesmo compilador (tradutor) de uma determinada linguagem de alto nível para qualquer computador? Por que?
O compilador é um tradutor da linguagem de programação para a linguagem de máquina. Um compilador não produz diretamente o código de máquina, mas um programa em linguagem simbólica semanticamente equivalente ao programa em linguagem de alto nível.
 
O que é um sistema operacional e que funçõesele realiza?
O sistema operacional é um conjunto de programas que é oferecido sobre a plataforma de hardware do computador. O S.O é responsável pela coordenação do uso do processador, executando a ordem na qual cada parte de um programa será feita, coordena todos os recursos do computador: o processador, a memória, os discos, a entrada de dados do teclado, etc.
Em que momento do uso do computador começa a execução do sistema operacional? No começo de sua execução o que faz o sistema operacional?
 A partir do momento em que o computador é inicializado, o sistema operacional é o primeiro programa que começa a ser executado, carregando todos os demais programas que vão fazer o gerenciamento geral dos recursos do processador, da memória, dos dispositivos externos, etc.
Como o sistema operacional coordena o acesso de vários usuários?
Um dos recursos que o sistema operacional controla, por exemplo, é o dos usuários. Diferentes usuários possuem contas diferentes, logo, o sistema operacional tem esse trabalho de fazer o gerenciamento, de controlar os usuários autorizados, com uma senha de acesso.
Qual a função dos ícones da área de trabalho do sistema operacional? O que acontece quando o usuário ativa um desses ícones?
 Os ícones são a forma de representação do conjunto de aplicativos disponíveis. Cada ícone ativado permite selecionar o aplicativo que será executado pelo usuário. 
O que é um processo do sistema operacional?
Cada aplicativo em execução (processo) demanda recursos do hardware. Se um ícone for ativado, será preciso memória, para poder ter as suas instruções, para que o processador possa fazer o ciclo (buscar instrução, decodificar, executar e armazenar resultados); será preciso espaço para os dados, que serão apresentados dentro da janela; e o recurso da própria CPU para executar essas instruções. 
Por que existe no sistema operacional um procedimento específico para desligar um computador? O que esse procedimento faz na realidade?
Devido ao processo do sistema operacional, o computador não pode ser desligado durante a execução. O sistema operacional tem um procedimento para ser desligado. Neste processo, por exemplo, os dados de determinado aplicativo que está sendo executado só serão salvos se eles estiverem na memória, e somente através do procedimento de desligar o computar por meio do S.O. será garantido que isso ocorra sem perdas.
OBS: Esse exercício já é preparação para a primeira prova.
BOM TRABALHO!
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