Aula 1 Organização de Computadores

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Universidade Federal do Pará
Campus Universitário de Salinópolis
Prof. Silvério Sirotheau
(silverio@ufpa.br/ssirotheau@gmail.com)
Fundamentos da Computação
Aula 1 – Organização de Computadores
Exercício
• Baseado em seus conhecimentos básicos sobre o 
computador e os assuntos que o envolvem, responda os 
seguintes itens:
a) O que é hardware, software e peopleware?
b) Como você entende o funcionamento do computador e 
do sistema operacional? Existe relação entre eles? O 
computador funciona sem um sistema operacional? 
Justifique.
c) O que é um vírus de computador?
d) O que é a BIOS? Pode um computador funcionar sem 
ela?
e) O que são dispositivos de entrada e saída?
f) Qual o dispositivo tecnológico mais avançado que você 
conhece? Qual sua função?
g) O que é a Internet?
Introdução ao Computador
• Histórico
– 2500 a.C. (Ábaco)
– 1200 d.C. (Ábaco Chinês)
– 1642 (Primeira Calculadora para Operações Básicas – Blaise Pascal)
– 1931 (Primeiro Computador Analógico)
– 1939 (Primeiro Computador Digital Eletrônico)
– 1943 (Inglaterra constrói Colossus I)
– 1946 (Primeiro Grande Computador)
– 1950 (Lógica dos Circuitos, Conceitos de Programas)
– 1951 (UNIVAC I – 20 m² e 5 ton, comercializado)
– 1953 Lançado o IBM 701
– 1954 Lançado o IBM 650
– 1959 Fim da Primeira Geração dos Computadores
• Baseado em Válvulas
Calculadora de Blaise Pascal – 1642
Computador Colossus – 1943
Introdução ao Computador
• Histórico
– A capacidade do ser humano em calcular 
quantidades nos mais variados modos foi um dos 
fatores que possibilitaram o desenvolvimento da 
matemática e da lógica.
Introdução ao computador...
• Uma máquina que lê dados, efetua cálculos e 
fornece resultados.
• É uma máquina capaz de variados tipos de  
tratamento automático de informações ou 
processamento de dados.
Entrada de 
Dados
Saída de 
Dados
Processamento
Custo: + R$ 50.000.000,00
Processadores: 30,5 mil
Velocidade: 258 teraflops
Ranking: 29º
Características do Computador
• Alta Velocidade – Na execução de suas 
operações
• Memória – Grande capacidade de armazenar 
informações e gerenciar informações e dados
• Programa – Capacidade de executar longa 
sequência alternativa de operações e com 
uma infinidade de possibilidades e 
funcionalidades
Hardware
“Entende-se como hardware todo e qualquer 
componente que faça parte da máquina como um todo 
interna ou externamente” (Fedeli et. al. 2010).
– Unidades de Disco
– Impressoras
– Teclados e Mouses
– HDs Externos
– Placas de Rede
Hardware
• Unidade Central de Processamento
• Memória
– Dividida em unidades pequenas e de mesmo 
tamanho denominadas de palavras
– Cadeia linear de palavras
• Dispositivos de E/S
CPU ou UCP
• A CPU ou UCP comanda os periféricos por 
meio de comandos diretos ou para a sua 
interface
• É a parte de um sistema de computacional, 
que realiza as instruções de um programa de 
computador, para executar a 
aritmética básica, lógica, e a entradas e saída  
de dados
• Processador
CPU ou UCP
• CPU (Central Processing Unit) ou UCP 
(Unidade Central de Processamento)
– Dispositivo eficiente e rápido
– Distingue apenas dois estados (zero e um)
– Apenas soma e compara grandezas
– Precisa de uma memória (altíssima velocidade) 
agregada à ela
CPU ou UCP
Periféricos
de
Entrada
Periféricos
de
Saída
Periféricos de 
Entrada/Saída 
(memória)
CPU
ALU ou UAL
• ALU (Arithmetic Logical Unit) ou UAL (Unidade 
Aritmética Lógica)
– Parte do processador responsável pelas operações 
do tipo aritmético e lógico e integra a CPU
– Unidade de Controle (UC) é responsável por 
detectar, por meio de sinais elétricos, as 
interrupções geradas pelos periféricos de entrada 
e saída dividindo assim internamente a CPU
ALU ou UAL
Periféricos
de
Entrada
Periféricos
de
Saída
Periféricos de 
Entrada/Saída 
(memória)
CPU
Unidade de Controle 
(UC)
_________________
Unidade Aritmética 
Lógica (UAL)
BIOS
• Basic Input Output System
– Controla o hardware do PC no nível mais baixo, 
sendo a interface entre o software básico do 
sistema e o hardware
– Responsável por fornecer ao computador um 
starter (iniciador) embutido para que o resto dos 
softwares rode de HDs, CDs, DVDs, etc.
– Responsável pelo BOOT do computador do 
computador, fornecendo um conjunto básico de 
instruções para isso
BIOS
• Inicialização do Computador
– Ao ligar o computador, o primeiro software que 
você vê a ser lido é o do BIOS. Durante a 
sequência de inicialização (boot), o BIOS faz uma 
quantidade de operações para deixar o 
computador pronto a ser usado.
– SO está no HD
Memória
“Papel fundamental em razão de sua velocidade 
no armazenamento e transmissão da informação 
para outras unidades”.
“Em informática, memória são todos os 
dispositivos que permitem a um computador 
guardar dados, temporariamente ou 
permanentemente”.
– Podemos classificá-las em dois tipos:
• Memórias Voláteis
• Memórias Não Voláteis
Memória
Memórias Voláteis
• São aquelas que requerem energia 
(alimentação energética constante) para 
manter uma informação.
– RAM (Random Access Memory)
– DRAM (Dynamic RAM)
– SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access 
Memory)
– SRAM (Static RAM)
– Memória Cache
Memórias Não Voláteis
• São dispositivos que armazenam informações 
sem a necessidade de energia (alimentação 
energética).
– ROM (Read-Only Memory)
– PROM (Programmable Read-Only Memory)
– EPROM (Erasable Programmable Read-Only 
Memory)
– EEPROM (Eletrically EPROM)
– Disco Rígido (HDD)
– CDs, DVDs
– Memória Flash
Memória
• Memória Principal ou Central:
– Memórias gravadas pelo fabricante do 
computador e que serão lidas pela CPU e usadas 
para fins específicos do equipamento
– São memórias que o processador pode endereçar 
diretamente
• RAM
• ROM
• Memórias Cache
• Registradores
Memória
• Memória Secundária ou Auxiliar ou de Massa:
– Caracterizada de dispositivos ou mecanismos de 
acesso (gravação e/ou leitura)
• CDs
• DVDs
• Blue-Rays
• Disquetes
• Fitas Magnéticas
• HDs
• Pen Drives
• HDs Externos
Unidades de Entrada e Saída (E/S)
• Gravação de Informação
• Recuperação de Informação
– Monitores
– Mouses
– Teclados
– HDs, CDs, DVDs, Pen Drives, Cartões, etc
– Memórias em Geral
Unidades de E/S
• Unidades de Entrada
– Aqueles com a capacidade de introduzir dados 
e/ou comandos
Unidades de E/S
• Unidades de Saída
– Aqueles com a capacidade de mostrar resultados 
obtidos nos processos executados pela unidade 
central de processamento
Unidades de E/S
• Periféricos de Entrada e Saída (Híbridos)
– Aqueles encarregados do intercâmbio da 
informação entre duas ou mais unidades ou 
sistemas físicos
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Fundamentos da Computação
Aula 1 – Organização de Computadores 
Parte II
E o Software
• O que é?
• Por que surgiu?
• O que é software livre?
Evolução do Software
• Desde o boolean até os dias atuais
– 1847 – Álgebra booleana
– 1945 – Lógica Binária (Von Neumann)
– 1945 – 1ª Geração da Linguagem de Máquina
– 1955 – 2ª Geração da Linguagem de Programação
• Assembley
– 1958 – FORTRAN (3ª Geração, Alto Nível)
– 1963 – BASIC
– 1968 – Pascal
– 1969-1973 – Linguagem C
– 1975 – Início das Linguagens de 4ª Geração
– 1980 – MS-DOS
– 1983 – MS Word
– 1990 – Unix se torna um sistema Multiusuário
– 1995 – Linguagens Visuais – Delphi e Visual Basic
– Anos 90 – Linguagens Orientadas a Objeto (JAVA, C++, etc.)
Linguagens de Programação
• Uma linguagemde programação é um método padronizado para passar  
instruções para um computador. É um conjunto de regras sintáticas e      
semânticas usadas para criar um programa de computador
• Permite que um programador especifique precisamente sobre quais dados 
um computador vai atuar, como estes dados serão armazenados ou 
transmitidos e quais ações devem ser tomadas sob várias circunstâncias.
• Linguagens de programação podem ser usadas para expressar algoritmos 
com precisão.
Linguagens de Programação
Linguagens de Programação
• Linguagens de Baixo Nível
– A linguagem de baixo nível corresponde quase 
diretamente ao código de máquina.
– Ex.: Linguagens Assembler ou Assembley
• Assembley é uma instrução de um processador 
associada a um termo e corresponde à operação 
efetuada pela instrução.
– São linguagens sofisticadas pois propicia associações
Linguagens de Programação
• Linguagens Não Estruturadas
– Possuem uma semântica mais genérica
– Maior flexibilidade em relação a linguagem de 
baixo nível
– Ex.: Cobol e Basic
Linguagens de Programação
• Linguagens Procedurais
– São consideradas subtipos das linguagens 
estruturadas. Elas possuem uma estrutura de 
controle, organizando de forma mais eficiente e 
clara a sintaxe de um programa
– Ex.: C, Pascal, FORTRAN
Linguagens de Programação
• Linguagens Funcionais
– Tipo de programação mais voltado à avaliação de 
expressões formadas com a utilização de funções 
que procuram combinar valores básicos e não 
simplesmente executar comandos como as 
linguagens estruturadas.
– Ex.: Prolog, Lisp
Linguagens de Programação
• Linguagens Orientadas a Objeto
– Surgiram em razão da necessidade gerada pelas 
novas técnicas de análise apontadas pelos estudos 
de Engenharia de Software com a finalidade de 
organizar e orientar os processos.
– Visão mudou de top-down para bottom up
– Ex.: C++, Java
Java
Linguagem estruturada e organizada
Criação das classes e objetos
Antigamente era desorganizado...
Marcas também evoluem
Software
• É todo e qualquer programa processado por 
um computador para executar tarefas e/ou 
instruções das quais resulte impressão de 
relatório, armazenamento de informação, 
transmissão de informação ou, ainda, 
mostrando informação em periférico de saída.
– Se o hardware é a parte física, o software é a parte 
lógica do computador
Software
• Representa o elemento sem o qual o 
problema existente entre usuário, empresa e 
máquina não poderia ser resolvido.
Hardware Software Usuário
Sistemas Operacionais
• É um software que gerencia o computador
• Softwares que executam em modo núcleo
• Um sistema operacional fornece aos 
programas do usuário um modelo 
computacional melhor, mais simples e mais 
limpo de lidar com o gerenciamento de todos 
os recursos mencionados.
Sistemas Operacionais
• Entre suas funções temos:
– Inicializar o hardware do computador
– Fornece rotinas básicas para controle de 
dispositivos
– Viabiliza o acesso entre a interface e o acesso as 
funcionalidades básicas de um computador
• Shell e o GUI não são partes do Sistema 
Operacional
Softwares Aplicativos
• Permitem aos usuários fazerem uma ou mais 
tarefas específicas.
• Exemplo:
– Editores de Texto
– Planilhas Eletrônicas
– Jogos
Sistema
• Sistema é um conjunto de programas que, 
atuando em determinado computador, 
operado por usuários devidamente treinados, 
são capazes de resolver as necessidades 
existentes em uma empresa, contratando com 
um serviço de suporte a sistemas.
Sistema
Hardware Software
Usuário
Sistema
Suporte
Empresa
Dados e Informações
• Dado é o elemento identificado em sua forma 
bruta que por si só não conduz a uma 
compreensão de um fato ou uma situação.
• Informação é o dado trabalhado, que permite 
ao executivo tomar uma decisão.
Ambiente de Processamento
• Ambiente Monousuário
– Apenas um usuário processa informação, sem concorrência de 
processos e o processamento sequencial ocorre de forma natural.
• Ambiente Multitarefa
– Evolução do monousuário, mas que permite a concorrência de 
processos. Oferecido pelo sistema operacional ou por utilitários.
• Ex.: Gravar um arquivo e transmiti-lo simultaneamente
• Multiprogramação
– Permite que processos de diferentes programas tenham 
processamento concorrente em um único computador.
• Ex.: Dois processos tentam alocar o mesmo recurso em 
determinado momento, sendo atendidos de acordo com suas 
devidas interrupções.
Informática e Computação
• Informática
– O tratamento automático da informação, 
empregando computadores eletrônicos, e tendo 
como base a informação resultante da evolução 
do conceito de documentação suportada pela 
teoria da informação.
• Computação
– Apoia-se na criação de sistemas conectáveis para 
uso doméstico, geral ou específico.
Informática e Computação
• O tratamento da informação terá mais 
qualidade e segurança com novos sistemas 
firmados nos conceitos da criação de sistemas 
novos interconectáveis; Em contrapartida, sem 
a necessidade crescente da análise de grande 
quantidade de informações nas transações 
operacionais das empresas, não existiria 
crescimento para a área de sistemas e, por 
conseguinte, informática e computação não 
seriam tão solicitadas e necessárias.
Próxima Aula
• Introdução aos Sistemas Operacionais
• Introdução as Redes de Computadores
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