Introdução a Informática Software Eduardo Figueiredo 12 de Março de 2010 GEM03: Algoritmos e Programação de Computadores Aula 03.

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1 Introdução a Informática Software Eduardo Figueiredo 12 de Março de 2010 GEM03: Algoritmos e Programação de Computadores Aula 03

2 Monitor CRT vs. LCD

3 Monitores CRT

4 Monitores LCD

5 O Problema da Radiação Monitores CRT emitem radiação Usuários mais preocupados com a saúde usam filtros anti-radiação Problemas causados a saúde humana ainda não estão comprovados

6 Filtros Anti-Radiação em LCD Também existem filtros para monitores LCD

7 Sistema Computacional Pessoas

8 Sistema Computacional Pessoas

9 Sistema Computacional: Software Componente lógico de um sistema computacional Ponte entre os usuários e a máquina Séries de instruções Indicam passo a passo o que o computador deve fazer Importância Realizam tarefas rotineiras e/ou periódicas Aumentam a produtividade Reduzem os custos de uma organização

10 O que é software? Programa de computador + Documentação Classificação fundamental Produtos genéricos (ex. Microsoft Office) Produtos encomendados (ex. Locadora do Zé)

11 Crise do Software (1968) Custos de hardware caindo Custos do software subindo Avanços em hardware Permitem desenvolvimento de sistemas cada vez mais complexos Resultado (software) Custos altos, projetos atrasados, sistemas não confiáveis, desempenho insatisfatório, etc...

12 Software está em todo lugar

13 Sistemas Críticos Equipamentos médicos Extremamente críticos Lidam com vidas Caixas eletrônicos Prejuízos financeiros

14 Confiabilidade de Software Exemplo: Vôo Air France Rio - Paris 1. Dados conflitantes (falha nos sensores) 2. Sistema assume o controle (piloto automático) 3. Piloto tenta reiniciar o sistema (boot) 4. Em 4 minutos o avião mergulha no oceano The Last Four Minutes of Air France Flight 447. http://www.spiegel.de/international/world/0,1518,679980,00.html

15 Preço e Desempenho Celular Pouco espaço na memória Grande variação em características de aparelhos

16 Alguns Tipos de Software

17 Classificação de Software Quanto a Função Infra-estrutura Básica do Sistema Sistema Operacional Utilitários de controle (BIOS, firmwares, drivers...) Aplicativos Software Comercial Software Científico ou de Engenharia Software de Tempo Real Software de Inteligência Artificial, etc.

18 Sistema Operacional Software Básico de um computador Não existiam nos computadores antigos Exemplo: computadores construídos com válvulas e painéis Os programadores deviam considerar as características do hardware Atualmente, estão presentes em todos os computadores pessoais E também em muitos computadores pertencentes a outras categorias

19 Sistema Operacional Cria um ambiente no qual os usuários podem construir e executar programas Executam programas internos de controle do computador de forma transparente Sem que o usuário saiba ou precise se preocupar em saber Exemplos de Sistemas Operacionais Windows, Linux, Solaris, Mac OS

20 Tarefas do Sistema Operacional Gerenciamento da memória do computador Administração dos dados Acionamento dos dispositivos de entrada e saída Teclado, mouse, disquetes, CDs, DVDs, etc. Execução de programas utilitários ou construídos pelo usuário

21 Aplicações Específicas Negócios e Comércio Comércio eletrônico, bolsa de valores, planejamento de gastos, etc. Medicina Análise de imagens médicas como ultra-som Acompanhamento de atletas e pacientes Detecção de anomalias genéticas

22 Aplicações Específicas Exército Simula estratégias de ataque/defesa Treinamento de soldados Calcula trajetórias de projéteis E muito mais... Usinas nucleares e hidrelétricas Portos e aeroportos Previsões meteorológicas Atividades geológicas

23 Desenvolvimento de Software

24 Fases do Desenvolvimento Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são baseadas nesta idéia Especificação de Requisitos Projeto Implementação Testes Manutenção

25 Fases do Desenvolvimento Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são baseadas nesta idéia Especificação de Requisitos Projeto Implementação Testes Manutenção

26 Especificação de Requisitos Um sistema de programação deve satisfazer as necessidades de seus usuários Tais necessidades são expressas na forma de requisitos Requisito = ação que deve ser executada pelo sistema Ex: registrar as notas dos alunos, calcular a média final, etc.

27 Fases do Desenvolvimento Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são baseadas nesta idéia Especificação de Requisitos Projeto Implementação Testes Manutenção

28 Da Análise ao Projeto A partir do documento de análise de requisitos, projeta-se o sistema PROBLEMA EncontrarSolução Programa de Computador 1ª Fase: Resolução do Problema 2ª Fase: Implementação (codificação)

29 Projeto do Sistema Dividido em duas etapas Projeto Preliminar define a estrutura modular do software, as interfaces e as estruturas de dados utilizadas Saída: Diagramas Projeto Detalhado descreve detalhadamente cada módulo definido no projeto preliminar Saída: algoritmos

30 Projeto de uma Casa

31 Projeto Preliminar de Software

32 Fases do Desenvolvimento Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são baseadas nesta idéia Especificação de Requisitos Projeto Implementação Testes Manutenção

33 Implementação do Sistema A implementação segue as definições do projeto preliminar Transcreve as instruções do algoritmo para uma linguagem de programação Exemplo: Linguagem C

34 Fases do Desenvolvimento Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são baseadas nesta idéia Especificação de Requisitos Projeto Implementação Testes Manutenção

35 Teste e Validação Tem por objetivo garantir que o sistema satisfaça os requisitos Consiste da realização de alguns tipos de testes para encontrar erros A inexistência de erros não representa a adequação operacional do sistema Deve ser feita a validação com o cliente

36 Linguagem C Um Pouco de História

37 Evolução das Linguagens Linguagens de Máquina +1300042774 (traduzido depois para 0 e 1) Linguagens Assembly load basepay / add overpay / store grosspay Linguagens de Alto Nível grosspay = basepay + overpay

38 Linguagens de Máquina Definem instruções a serem executadas pelo computador São especificas para o hardware Código de máquina: uma seqüência de números significa uma instrução a ser executada +1300042774 significa load basepay Atualmente, programar em linguagens de máquina é pouco comum São usadas linguagens de alto nível como C

39 Linguagens de Alto Nível Programadores geralmente utilizam linguagens de alto nível Mais próximo da compreensão humana Programas de alto nível são traduzidos para a linguagem da máquina por compiladores Arquivo.EXE é gerado O programa compilado pode então ser executado pelo computador

40 De onde veio C? BCLP (1967) por Martin Richards Linguagem C (1972) por Dennis Ritchie C++ (1980) por Bjarne Stroustrup Bell Labs

41 Sistema de Numeração Conceitos Básicos

42 O Sistemas de Numeração Objetivos Prover símbolos e convenções para representar quantidades Registrar processar informação quantitativa Tradicionalmente feita com números

43 Método Tradicional Chamado numeração posicional Inventado pelos chineses O valor representado pelo algarismo no número depende da posição em que ele aparece na representação

44 Sistema Decimal (base 10) A posição à esquerda altera seu valor de uma potência de 10 Exemplo 125 1 representa 100 (10 2 ) 2 representa 20 (2x10 1 ) 5 representa 5 (5x10 0 ) 125 = 1x10 2 + 2x10 1 + 5x10 0

45 Base em Sistemas de Numeração Define a quantidade de algarismos disponível na representação A base 10 é usualmente empregada Mas, não é a única Outros exemplos: pedimos uma dúzia de ovos (12), marcamos o tempo em minutos e segundos (60), etc. Computadores utilizam a base 2 Sistema binário

46 Exemplos de Bases Algumas bases importantes na computação Base 2 0 e 1 Base 8 0 a 7 Base 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 Base 16 0 a 9, A, B, C, D, E e F Em geral, uma base b terá b algarismos Variando entre 0 e (b - 1) A representação 125,38 (base 10) 1x10 2 + 2x10 1 + 5x10 0 + 3x10 -1 + 8x10 -2

47 Identificando a Base Em qual base está o número 9B3? Resposta óbvia, pois o algarismo B só existe na base 16 (hexadecimal) Em qual base está o número 11? Pode estar em qualquer base conhecida Portanto, a base deve ser especificada Para diferenciar as bases, utiliza-se um número situado à direita inferior Exemplo: 11 2

48 Representação de um Número Representamos um número N (de n casas), numa dada base b, como segue N b = a n.b n +.... + a 2.b 2 + a 1.b 1 + a 0.b 0 + a -1.b -1 + a -2.b -2 +.... + a -n.b -n Parte inteira a n.b n +.... + a 2.b 2 + a 1.b 1 + a 0.b 0 Parte fracionária a -1.b -1 + a -2.b -2 +.... + a -n.b -n

49 Quantidade de Algarismos O maior número que pode ser representado na base 10 usando 3 algarismos é 999 10 3 - 1 = 999 O maior número que pode ser representado na base 2 usando 8 algarismos é 255 2 8 - 1 = 255 Generalizando, o maior número inteiro N que pode ser representado em uma dada base b com n algarismos é N = b n – 1

50 Resumo: Regras do Sistemas de Numeração A base B indica à quantidade de algarismos distintos que podem ser utilizados O algarismo mais a direita tem peso um O algarismo imediatamente a sua esquerda tem peso B O seguinte B 2, depois B 3... O valor de um número é determinado pela soma dos valores de cada algarismo multiplicado com seu peso

51 Representação Binária

52 Linguagem do Computador Os computadores utilizam o sistema binário Todas as informações armazenadas ou processadas no computador são representadas por 0 e 1 Dígito binário são chamados bit Do inglês, binary digit Um bit pode assumir os valores 0 ou 1 Analogia à tensões elétricas / sinais eletrônicos

53 Sistema do Computador Um Byte é um conjunto de oito bits Dados são armazenados na base binária, não na decimal 0 = 00000000 1 = 00000001 2 = 00000010 255 = 11111111 Na base 2, o número "10" vale dois 10 2 = 2 10

54 Representação Binária

55 Referências Joseana Macêdo Fechine, Introdução à Computação, Departamento de Sistemas e Computação, Universidade Federal de Campina Grande INFOWESTER, Mouses: funcionamento, tipos e principais características, disponível em http://www.infowester.com/mouse.php http://www.infowester.com/mouse.php Rui Mano, Organização de Computadores http://wwwusers.rdc.puc-rio.br/rmano/index.html http://wwwusers.rdc.puc-rio.br/rmano/index.html