Aula 01 _ Conceitos de Informática

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Informática Aplicada
Aula 1 – Introdução
Diogo Pinheiro Fernandes Pedrosa
Departamento de Ciências Exatas e Naturais
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
 
Introdução
● Informática → informação aplicada;
● Pressupõe o uso de computadores no 
tratamento de informações;
● Derivação de informatique, criada a partir de 
information science.
 
Introdução
Ciência da 
Computação
Teoria dos
Sistemas
Cibernética
Ciência da
Informação
Informática
Arquitetura de computadores;
Processamento de dados;
Engenharia de software.
Automação
Solução de problemas 
(aspectos teóricos)
Tratamento da informação 
(armazenamento e 
veiculação)
 
Introdução
● Utilização de computadores → a partir dos 
anos 1940 → aplicações militares;
● Aplicações acadêmicas;
● Aplicações industriais e comerciais.
 
Introdução
● Objetivo da informática:
– Coletar, tratar e disseminar dados para gerar 
informação;
– Dados: elementos de um problema;
– Informação: conjunto estruturado de dados.
 
Introdução
● Modalidade de computadores:
– Computador analógico: manipula e representa 
variáveis por meio analógico (quantidades 
mecânicas ou elétricas);
 
Introdução
● Modalidade de computadores:
– Computador digital: manipula e representa as 
informações por meio digital (representação 
computacional – bits, bytes);
 
Introdução
● Modalidade de computadores:
– Computador digital: manipula e representa as 
informações por meio digital (representação 
computacional – bits, bytes);
Computador 
Digital
Conversão
A/D
Conversão
D/A
Variável
analógica R
epr
ese
ntaç
ão d
igita
l
Rep
rese
ntaç
ão d
igita
l
Variável
analógica
 
Computadores por Geração
● 1ª geração (1945 - 1956):
– Máquinas baseadas em válvulas;
– Equipamento de grande porte e problemas de 
aquecimento;
– Grande consumo de energia;
– Programação por cabos;
– Sem interface visual;
– ENIAC;
 
Computadores por Geração
● 1ª geração (1945 - 1956):
 
Computadores por Geração
● 2ª geração (1957 - 1966):
– Substituição de válvulas por transistores;
– Diminuição do tamanho físico das máquinas;
– Aumento da capacidade de processamento.
 
Computadores por Geração
● 2ª geração (1957 - 1966):
 
Computadores por Geração
● 2ª geração (1957 - 1966):
 
Computadores por Geração
● 3ª geração (anos 1970):
– Substituição dos transistores por circuitos 
integrados (encapsulamento de vários transistores 
em um único componente eletrônico);
– Maior capacidade de processamento;
– Menor consumo de energia.
 
Computadores por Geração
● 3ª geração (anos 1970):
 
Computadores por Geração
● 3ª geração:
 
Computadores por Geração
● 4ª geração (a partir dos anos 1980):
– Computadores com circuitos integrados em escala 
ultra larga (chips);
– Dispositivos computacionais móveis (PDAs, 
notebooks, netbooks, etc.).
 
Computador por Geração
● Independente do tipo de computador...
– Hardware → equipamento propriamente dito;
– Software → programas que atendem às 
necessidades dos usuários.
 
Software
● Sistema Operacional:
– Interface entre o usuário e o computador;
– Programa mais importante em uma máquina.
● Drivers:
– Programas que controlam equipamentos 
específicos do computador (placa de vídeo, placa 
de som, etc.).
 
Software
● Aplicativos:
– Softwares desenvolvidos para executarem alguma 
tarefa específica para o usuário;
– Exemplo: aplicativos para escritório (editor de texto, 
planilha eletrônica, etc.), aplicativos para execução 
de música e vídeo, navegadores para internet...
 
Hardware
● Elementos funcionais básicos:
– Unidade central de processamento (CPU);
– Unidades de entrada e saída;
– Memória principal.
Memória 
PrincipalEntrada Saída
CPU
Unidade de controle
Unidade Lógico/Aritmética
 
Hardware
● Unidade de controle:
– Direciona o sistema do computador a executar 
instruções de programa armazenadas.
– Deve comunicar-se com a memória e com a ALU 
(unidade lógico aritimética).
– Envia dados e instruções do armazenamento 
secundário para a memória, quando necessário.
 
Hardware
● Unidade lógico/aritmética:
– Executa todas as operações aritméticas e lógicas.
– Operações aritméticas:
● Adição, subtração, multiplicação, divisão.
– Operações lógicas:
● Compara números, letras ou caracteres 
especiais.
● Testa uma de três condições:
– Condição de igualdade (igual a)
– Condição menor que
– Condição maior que
 
Hardware
● Armazenamento de dados:
– Armazenamento primário (memória):
● Armazena dados temporariamente.
● A CPU referencia-o tanto para obtenção de 
instruções de programa como de dados.
– Armazenamento secundário:
● Armazenamento de longo prazo.
● Armazenado em mídia externa; 
por exemplo, um disco.
 
Hardware
● A CPU não pode processar dados diretamente 
do disco ou de um dispositivo de entrada:
– Primeiramente, eles devem residir na memória.
– A unidade de controle recupera dados do disco e 
transfere-os para a memória.
– Itens enviados à CPU para ser processados:
– A unidade de controle envia itens à CPU e 
depois os envia novamente à memória após 
serem processados.
– Dados e instruções permanecem na memória até 
serem enviados a um dispositivo de saída ou 
armazenamento, ou o programa ser fechado.
 
Hardware
● Memória:
– Também conhecida como armazenamento primário 
e memória principal.
– Frequentemente expressa como memória de 
acesso aleatório (RAM).
– Não faz parte da CPU.
– Retém dados e instruções para serem 
processados.
– Armazena informações somente enquanto o 
programa está em operação.
 
Hardware
● São necessárias quatro etapas para que uma 
CPU processe um determinado dado;
● Ciclo de máquina: a quantidade de tempo 
necessária para executar uma instrução.
– Computadores pessoais executam-nas em menos 
de um milionésimo de segundo.
– Supercomputadores executam-nas em menos 
de um trilionésimo de segundo.
● Cada CPU tem seu próprio conjunto de 
instruções.
 
Hardware
● Ciclo de máquina → tempo necessário para 
recuperar um dado, executar uma operação e 
armazenar resultado.
● Componentes:
– Tempo de instrução
– Tempo de execução
● O clock de sistema sincroniza as operações.
 
Hardware
 
Hardware
● Tempo de instrução:
– A unidade de controle recebe a instrução da 
memória e a coloca em um registro.
– A unidade de controle decodifica a instrução e 
determina qual é a localização na memória para os 
dados necessários.
 
Hardware
● Tempo de execução:
– A unidade de controle transfere dados da memória 
para registros na ALU.
● A ALU executa instruções relativas aos dados.
– A unidade de controle armazena o resultado da 
operação na memória ou em um registro.
 
Hardware
● Endereços da memória:
– A memória principal é subdividida em várias partes;
– Cada parte tem um “endereço” associado;
– O dado armazenado é cada uma dessas posições 
é obtido através do fornecimento deste “endereço” 
ao processador.
 
Hardware
● Computadores basicamente possuem placas 
de circuito impresso → fornecem uma via de 
conexão entre dispositivos;
– Principal placa: placa-mãe;
– Composta por trilhas;
– Barramento → conjunto de trilhas de alta 
velocidade de tráfego (barramento de dados e 
barramento de controle);
 
Hardware
 
Hardware
● A placa-mãe contém chips auxiliares → 
realizam operações de baixo nível:
– BIOS → chip que armazena instruções para testar 
e inicializar os dispositivos de entrada e saída; 
tambémcarrega o sistema operacional na memória 
principal.
– Chips de controle (ou controladores) → gerenciam 
a transferência de dados nos barramentos da 
placa;
 
Hardware
● A placa-mãe contém chips auxiliares → 
realizam operações de baixo nível:
– Chipset → conjunto de controladores, co-
processadores e outros componentes que 
determinam as capacidades de hardware do 
sistema (exemplo: que tipo de processador pode 
ser utilizado na placa-mãe);
 
Hardware
● Chipset
 
Hardware
● Nas placas-mãe podem ser adicionadas outros 
circuitos (placa de vídeo, por exemplo) através 
de slots de expansão.
 
Processadores
● Componente de hardware que executa 
instruções em linguagem de máquina;
● Podem se apresentar sob diversas formas: 
CPU, co-processador gráfico, etc.;
● CPUs podem alocar tarefas para co-
processadores específicos para uma 
determinada função: co-processador de uma 
placa de vídeo off-board.
 
Processadores
● O processador se comunica com a memória e 
com outros disposistivos do sistema através 
dos barramentos;
● O funcionamento do processador é muito mais 
rápido do que a capacidade de leitura da 
memória principal;
 
Processadores
● Os processadores possuem então uma 
memória de alta velocidade (cache) para 
guardar os dados que estão sendo lidos pela 
memória RAM.
 
Processadores
● Dentro do processador também existem os 
chamados registradores → pequena memória 
de alta velocidade para ser utilizada no 
armazenamento de dados durante o seu 
processamento;
● O tamanho dos registradores é determinado 
pela quantidade de bits que o processador 
trabalha:
– 32 bits;
– 64 bits.
 
Processadores
● Processadores de fabricantes diferentes podem 
ter arquiteturas diferentes.
– x86;
– MIPS;
– PowerPC;
 
Representação de Dados
● Os computadores entendem duas coisas: 
ligado e desligado.
● Dados são representados na forma binária → 
sistema numérico binário (base 2);
● Contém somente 2 dígitos: 0 e 1.
– Corresponde a dois estados: ligado (1) e desligado 
(0).
 
Representação de Dados
● Bit → corresponde a uma informação binária (0 
ou 1);
● Abreviação de binary digit;
● É a informação computacional mais simples.
 
Representação de Dados
● Byte → corresponde a um conjunto de 8 bits;
● Cada byte pode ter 256 valores possíveis:
● Considerando um texto, um byte armazena um 
caractere (letra, número, etc.);
● Dispositivos de memória e armazenamento são 
medidos em bytes.
٢٨=٢٥٦
 
Representação de Dados
● Palavra → O número de bits que a CPU 
processa como uma unidade.
● Tipicamente, um número inteiro de bytes;
● Quanto maior a palavra, mais potente é o 
computador;
● Computadores pessoais tipicamente têm 32 ou 
64 bits de extensão de palavras.
 
Representação de Dados
● Kilobyte: 1024 (210) bytes.
– Capacidade de memória dos computadores 
pessoais mais antigos.
● Megabyte: aproximadamente, um milhão (220) 
de bytes.
– Dispositivos de armazenamento portáteis (CD´s).
● Gigabyte: aproximadamente, um bilhão (230) de 
bytes.
– Dispositivos de armazenamento (memórias flash, 
memórias RAM).
 
Representação de Dados
● Terabyte: aproximadamente, um trilhão (240) de 
bytes.
– Dispositivos de armazenamento para grandes 
sistemas.
 
Codificação
● Provêem uma maneira comum para 
representar um caractere de dados.
● Necessários para os computadores poderem 
intercambiar dados.
● Esquemas comuns:
– ASCII
– EBCDIC
– Unicode
 
Codificação
● ASCII (American Standard Code for Information 
Interchange);
● O padrão mais amplamente usado.
● Usado virtualmente em todos os computadores 
pessoais.
 
Codificação
● EBCDIC → Extended Binary Coded Decimal 
Interchange Code.
● Usado principalmente em mainframes IBM e 
compatíveis com IBM.
● Não teve o sucesso do código ASCII.
 
Codificação
● UNICODE:
– Projetado para acomodar alfabetos com mais de 
256 caracteres.
– Usa 16 bits para representar um caractere.
– 65.536 (216) valores possíveis.
– Exige duas vezes mais espaço para armazenar 
dados.
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