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1 Programação de Computadores Professor: Ciro Meneses Santos DOCTUM – Sistemas de Informação Bibliografia: ---------------- FARRER, Harry, et al.: Algoritmos.

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1 1 Programação de Computadores Professor: Ciro Meneses Santos DOCTUM – Sistemas de Informação Bibliografia: FARRER, Harry, et al.: Algoritmos Estuturados - Rio de Janeiro: 3º Edição, LTC Editora, SCHILDT, Herbert. C Completo e Total. - São Paulo: Pearson Education do Brasil, MIZRAHI, Victorine Viviane. Treinamento em linguagem C : módulo 1. São Paulo: McGraw-Hill, MIZRAHI, Victorine Viviane. Treinamento em linguagem C : módulo 2. São Paulo: McGraw-Hill, Curso de Linguagem C da UFMG –

2 2 Conceito No dicionário encontramos: "Computador, s.m. - aquele que faz cômputos ou que calcula; máquina à base de circuitos eletrônicos que efetua grandes operações e cálculos gerais, de maneira ultra rápida." Os irônicos dizem: "Computador é o idiota mais veloz do mundo, pois fará qualquer coisa que nós lhe ordenarmos a uma velocidade extremamente alta." Também podemos dizer: "Computador é um equipamento capaz de aceitar elementos relativos a um problema, submetê-lo a operações predeterminadas e chegar a um resultado."

3 3 Primeiras Máquinas de Calcular A história do computador, ao contrário do que muitos podem imaginar, tem seu início há muito tempo atrás, desde quando o homem descobriu que somente com os dedos, ou com pedras e gravetos, não dava mais para fazer cálculos... Então foi criado, há aproximadamente a.C., um aparelho muito simples formado por uma placa de argila onde se escreviam algarismos que auxiliavam nos cálculos. Esse aparelho era chamado de ÁBACO - palavra de origem Fenícia. Cerca de 200 a.C., o Ábaco era constituído por uma moldura retangular de madeira com varetas paralelas e pedras deslizantes.

4 4 O próximo passo na história dos computadores (ano de 1642), ocorreu quando um francês de 18 anos de nome Blaise Pascal, inventou a primeira máquina de somar: PASCALINA, a qual executava operações aritméticas quando se giravam os discos interligados, sendo assim a precursora das calculadoras mecânicas. Primeiras Máquinas de Calcular

5 5 Por volta de 1671 na Alemanha, Gottfried Leibnitz inventou uma máquina muito parecida com a Pascalina, que efetuava cálculos de multiplicação e divisão, e qual se tornou a antecessora direta das calculadoras manuais. Primeiras Máquinas de Calcular

6 6 Já no ano de 1890, época do censo dos EUA, Hermann Hollerith percebeu que só conseguiria terminar de apurar os dados do censo quando já seria o tempo de se efetuar novo censo (1900). Então aperfeiçoou os cartões perfurados (aqueles utilizados por Jacquard) e inventou máquinas para manipulá-los, conseguindo com isso obter os resultados em tempo recorde, isto é, 3 anos depois. Primeiras Máquinas de Calcular

7 7 Em função dos resultados obtidos, Hollerith, em 1896, fundou uma companhia chamada TMC - Tabulation Machine Company, vindo esta a se associar, em 1914 com duas outras pequenas empresas, formando a Computing Tabulation Recording Company vindo a se tornar, em 1924, a tão conhecida IBM - Internacional Business Machine. Em 1930, os cientístas começaram a progredir nas invenções de máquinas complexas, sendo que o Analisador Diferencial de Vannevar Bush anuncia a moderna era do computador. Em 1936, Allan Turing publica um artigo sobre "Numeros Computáveis" e Claude Shannon demonstra numa tese a conexão entre lógica simbólica e circuítos elétricos. Em 1937, George Stibitz constrói em sua mesa de cozinha um "Somador Binário". Primeiras Máquinas de Calcular

8 8 Com a chegada da Segunda Guerra Mundial houve a necessidade de se projetar máquinas capazes de executar cálculos balísticos com rapidez e precisão para serem utilizadas na indústria bélica. Com isso surgiu, em 1944, o primeiro computador eletromecânico (construído na Universidade de Harvard, pela equipe do professor H. Aiken e com a ajuda financeira da IBM, que investiu US$ ,00 no projeto), possuía o nome de MARK I, era controlado por programa e usava o sistema decimal. Tinha cerca de 15 metros de comprimento e 2,5 metros de altura, era envolvido por uma caixa de vidro e de aço inoxidável brilhante e possuía as seguintes características: peças, 800 km de fios, 420 interruptores para controle realizava uma soma em 0,3 s, realizava uma multiplicação em 0,4 s e uma divisão em cerca de 10 s Primeiras Máquinas de Calcular

9 9 Em 1943, um projeto britânico, sob a liderança do matemático Alan Turing, colocou em operação uma série de máquinas mais ambiciosas, o COLOSSUS, pois ao invés de relés eletromecânicos, cada nova máquina usava válvulas eletrônicas (por coincidência, mais ou menos o mesmo número de válvulas que Zuze propusera para a nova máquina que não lhe permitiram desenvolver...). Já em 1946, surgiu o ENIAC - Eletronic Numerical Interpreter and Calculator, ou seja, "Computador e Integrador Numérico Eletrônico", projetado para fins militares, pelo Departamento de Material de Guerra do Exército dos EUA, na Universidade de Pensilvânia. Era o primeiro computador digital eletrônico de grande escala e foi projetado por John W. Mauchly e J. Presper Eckert Primeira Geração

10 10 Só que o ENIAC tinha um grande problema: por causa do número tão grande de válvulas, operando à taxa de pulsos por segundo, havia 1,7 bilhão de chances a cada segundo de que uma válvula falhasse, além da grande tendência de superaquecer-se. Pois as válvulas liberavam tanto calor, que mesmo com os ventiladores a temperatura ambiente subia, às vezs, até 67°C. Então Eckert, aproveitou a idéia utilizada em órgãos eletrônicos, fazendo com que as válvulas funcionassem sob uma tensão menor que a necessária, reduzindo assim as falhas a 1 ou 2 por semana. Primeira Geração

11 11 Nesta época, as válvulas representavam um grande avanço tecnológico, mas apresentavam os seguintes problemas: aquecimento demasiado provocando queima constante elevado consumo de energia eram relativamente lentas Primeira Geração

12 12 Já em 1952, a Bell Laboratories inventou o Transistor que passou a ser um componente básico na construção de computadores e apresentava as seguintes vantagens: aquecimento mínimo pequeno consumo de energia mais confiável e veloz do que as válvulas Segunda Geração

13 13 Em 1953, Jay Forrester, do MIT, construiu uma memória magnética menor e bem mais rápida, a qual substituía as que usavam válvulas eletrônicas. Já em 1954, a IBM concluiu o primeiro computador produzido em série, o 650, que era de tamanho médio e enquanto isso, Gordon Teal, da Texas Instruments, descobre um meio de fabricar transistores de cristais isolados de silício a um custo baixo. Conclui-se em 1955, o primeiro computador transistorizado, feito pela Bell Laboratories : o TRADIC, o qual possuía 800 transistores, sendo cada um em seu próprio recipiente. Segunda Geração

14 14 De 1958 a 1959, Robert Noyce, Jean Hoerni, Jack Kilby e Kurt Lehovec participam do desenvolvimento do CI - Circuito Integrado. Em 1960, a IBM lança o IBM/360, cuja série marcou uma nova tendência na construção de computadores com o uso de CI, ou pastilhas, que ficaram conhecidas como Chips. Esses chips incorporavam, numa única peça de dimensões reduzidas, várias dezenas de transistores já interligados, formando circuitos eletrônicos complexos. E Steven Hofstein, descobriu, em 1961, o transistor de efeito de campo, usado nos circuitos integrados MOS. No ano de 1965, a Digital Equipment introduz o PDP-8, o primeiro minicomputador comercial e com preço competitivo. Terceira Geração

15 15 Em 1971, Ted Hoff, planeja o microprocessador Intel 4004, o qual era um único chip com todas as partes básicas de um processador central. Esse processador era a CPU de um computador de 4 bits. Já em1974, Ed Roberts, do MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) em Albuquerque - Novo México, constrói um microcomputador chamado ALTAIR 8800 (o nome "Altair" se deve a uma estrela, pois consideravam o lançamento da máquina um "evento estelar"), cuja máquina foi construída com base no processador da Intel o 8080, que já era um descendente do processador Intel O ALTAIR tornou-se o maior sucesso, marcando o início de uma indústria multibilionária, pois Roberts esperava vender uns oitocentos ALTAIR por ano e acabou tendo dificuldades para satisfazer pedidos! Terceira Geração

16 16 Intel 4004 – 1971 primeiro microprocessador componentes soma 2 números de 4 bits em 11 milionésimos de segundo Intel 8080 – 1974 tornou-se padrão para a indústria dos microcomputadores componentes soma 2 números de 8 bits em 2,5 milionésimos de segundo Terceira Geração

17 17 Logo após, em 1975, os estudantes William (Bill) Gates e Paul Allen criam o primeiro software para microcomputador, o qual era uma adaptação do BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code, ou "Código de Instruções Simbólicas para todos os Propósitos dos Principiantes") para o ALTAIR. Anos mais tarde, Gates e Allen fundaram a Microsoft, uma das mais bem sucedidas companhias de software para microcomputadores. Terceira Geração

18 18 Hewlett-Packerd - SuperChip – 1981 primeiro microprocessador de 32 bits seu projeto durou 18 meses componentes multiplica 2 números de 32 bits em 1,8 milionésimos de segundo Quarta Geração Finalmente, em 1981, a IBM resolve entrar no mercado de microcomputadores com o IBM-PC. IBM-PC – 1981 MMX - Micro Doméstico

19 19 Os computadores de Quinta Geração têm como característica o uso de IC VLSI - Integrated Circuit -Very Large Scale Integration, ou seja, "Circuitos Integrados em uma Escala Muito Maior de Integração". Os "chips" vêm diminuito tanto de tamanho, fazendo com que seja possível a criação de computadores cada vez menores, como é o caso da microminiaturização do microprocessador F-100, que mede somente 0,6 cm quadrados e é pequeno o suficiente para passar pelo buraco de uma agulha! Microprocessador F-100 Quinta Geração

20 20 Na década de 80, foi criado o IC LSI - Integratede Circuit Large Scale Integration, ou seja, "Circuito Integrado em Larga Escala de Integração", onde foram desenvolvidas técnicas para se aumentar cada vez mais o número de componentes no mesmo circuito integrado. Alguns tipos de IC LSI incorporavam até componentes em uma única pastilha. Motorola – 1979 um dos chips de 16 bits mais poderosos e versáteis executa multiplicação com uma única operação em vez de realizá-la pela repetição de adições componentes multiplica 2 números de 16 bits em 3,3 milionésimos de segundo Quinta Geração

21 21 Classificação dos Computadores Pessoal: caracterizavam-se pela limitação de recursos de periféricos, pela não conexão com outros equipamentos e pela baixa velocidade de transmissão de dados. Profissional: permitiam a expansão de periféricos à sua configuração básica, maior velocidade de transmissão e a conexão a outros equipamentos. Científicos: que possuem uma pequena entrada de dados; um processamento complexo, com grandes rotinas de cálculos e uma pequena saída de resultados. Comerciais: que possuem uma grande entrada de dados; um processamento relativamente simples e uma grande saída de resultados.

22 22 Classificação dos Computadores Analógicos: computadores que executam trabalhos usando elementos representados por grandezas físicas, como por exemplo, a intensidade de uma corrente elétrica ou o ângulo de giro de uma engrenagem. São computadores criados para uma finalidade específica, isto é, só se aplicam a um determinado trabalho. Os resultados obtidos com o uso de computadores analógicos são aproximados e servem ao próprio sistema onde é utilizado, como por exemplo: controle de temperatura de uma caldeira utilizando sensores, medidor de água ou de energia elétrica.

23 23 Classificação dos Computadores Digitais: computadores que realizam suas operações utilizando elementos representados por grandezas matemáticas (números), ou seja, operam dígito a dígito. São computadores destinados a aplicações múltiplas, podendo ser utilizados em diversas tarefas. Por utilizar valores numéricos, os resultados obtidos com esse tipo de computador são exatos, como por exemplo: os cálculos de engenharia. (O computador analógico " mede" e o computador digital " conta ")

24 24 Tipos de Computadores Padrão PC Mainframes, que são computadores de grande ou médio porte, utilizados em grandes empresas; Microcomputadores, também conhecidos como "desktop", os quais existem de diversos modelos e tipos, como PC, Macintosh e Power PC; Portáteis, como os laptops, notebooks, mini-notebooks, handhelds, notepads e palm tops.

25 25 Tipos de Computadores Padrão PC PC AT - Personal Computer Advanced Tecnology : permitia a inclusão de 8 placas de expansão; 1 Mb de memória RAM 64 Kb memória ROM uma ou duas unidades de disquete de 5 1/4" com capacidade de gravação de 360 Kb ou 1.2 Mb; uma ou duas unidades de disco rígido de 20 a 160 Mb; monitor CGA monocromático ou colorido ou monitor EGA; placas de expansão padrão ISA de 8 e 16 bits.

26 26 Tipos de Computadores Padrão PC Pentium MMX com tecnologia MMX que acelera os gráficos em 3 D; de 166 a 233 MHz; 16 a 128 Mb de memória RAM; um drive de 3 1/2" com capacidade de gravação 1.44 Mb; drive de CD Rom 16x a 48x; monitor Super VGA colorido de 14" ou 15"; uma ou duas unidades de disco rígido de 2 a 8 Gb; placa fax-modem a Kbps; placas de expansão padrão ISA de 16 bits e PCI.

27 27 Tipos de Computadores Padrão PC Pentium IV (Intel) ou K-7 (AMD Duron Athlon )(AMD Duron Athlon ) processador slot 1; ( 2.0 a 3.6 GHz ) Cache size 516 Kb 32 a 512 Mb de memória RAM; um drive de 3 1/2" com capacidade de gravação 1.44 Mb; drive de DVD, ou CD ROM ou CD RW; monitor Super VGA colorido de 14" ou 15" ou 17"; uma ou duas unidades de disco rígido de 10 a 36 Gb; placa fax-modem Kbps; placas de expansão padrão ISA de 16 bits e PCI e AGP.

28 28 Hardware e Software Hardware : é o nome dado ao conjunto de dispositivos (componente físicos) que formam o computador, isto é, a máquina propriamente dita. Software : é o nome dado aos programas de um computador, ou seja, o conjunto ordenado de instruções, expresso em linguagens especiais e compreensíveis para a máquina, para que ela possa executar as operações que desejamos.

29 29 Sistemas Operacionais O Sistema Operacional é um conjunto de programas que permitem a criação e manutenção de arquivos, execução de programas e utilização de periféricos tais como: teclado, vídeo, unidades de disquete, impressora. O Sistema Operacional serve também de intermediador entre os aplicativos e o computador, pois é ele que coloca os programas na memória para que sejam executados. MS-DOS 1.0 e PC-DOS 1.0 : Em 1981 surgiram os dois primeiros DOS, ou seja, "Disk Operating System" (Sistema Operacional de Disco). UNIX tem sua origem nos anos 60 e foi desenvolvido utilizando o conceito de time-sharing, refere-se ao uso simultâneo de um computador por mais de um usuário, ou seja, os usuários compartilham o tempo computacional. Outro termo similar é multi-user.

30 30 Sistemas Operacionais WINDOWS 1.0 : Em 1985, foi lançado o Windows, que na realidade não era um sistema operacional, mas somente uma interface gráfica com o usuário do MS-DOS, ou seja, para que o Windows funcionasse, havia a necessidade de se carregar previamente o MS-DOS. WINDOWS 2000 : Lançado em 2000, com correção de bugs, e suporte a redes, na realidade uma atualização do Windows NT. LINUX: Linux e um sistema operacional tipo-Unix originalmente criado por Linus Torvalds com a asistencia de vários desenvolvedores do mundo. Desenvolvido sobre GNU General Public License, o código fonte do Linux está disponível gratuitamente para todos.GNU General Public License

31 31 Código de Máquina A linguagem do computador, também chamada de código de máquina, é composto somente de dois números: 0 e 1. E com estes dois números, é possível escrever absolutamente tudo. Os códigos 0 e 1 são também chamados de sistema binário, e significam para o computador: 0 = desligado e 1 = ligado. A união de 8 conjunto de 0s e 1s formam um caracter qualquer como por exemplo a letra "A":

32 32 Código de Máquina centena 10 2 dezena 10 1 unidade centena 2 2 dezena 2 1 unidade SISTEMA DECIMAL (Base 10) SISTEMA BINÁRIO (Base 2) 2 * 10 0 = 2 9 * 10 1 = 90 5 * 10 2 = * 2 0 = 0 1 * 2 1 = 2 1 * 2 2 =

33 33 Código de Máquina centena 16 2 dezena 16 1 unidade B2 SISTEMA HEXADECIMAL (Base 16) 2 * 16 0 = 2 B * 16 1 = * 16 2 = ABCDEF ABCDEF

34 34 Código de Máquina

35 35 Bits & Bytes Bit - é a menor unidade de dado do computador, podendo assumir um dos dois valores 0 ou 1, sendo que, se o nível de energia for baixo assumido é 0 e se o nível de energia for alto o valor assumido é 1. Se desejarmos representar números maiores, deveremos cominar bits em palavras. Byte - é um conjunto de 8 bits, formando segundo uma seqüência que representa um caracter. Pode-se fazer uma correspondência biunívoca entre cada número decimal (0 a 9), as letras maiúsculas e minúsculas (A até Z), os símbolos matemáticos, a pontuação, etc, com um respectivo byte.

36 36 Bits & Bytes Kilobyte ou Kbyte ou Kb - um Kbyte corresponde a 2 10 bytes ou seja, 1024 bytes. Ex.: um microcomputador antigo tipo PC-XT possuía 640 Kbytes de memória, ou seja, bytes de memória, porque: 640 Kb x 1024 bytes = bytes. Isto quer dizer que ele poderia ter na sua memória até caracteres. Megabyte ou Mbyt e ou Mb - um Mbyte corresponde a 2 10 = 1024 Kbytes, bytes. Gigabyte ou Gbyte ou Gb - um Gbyte corresponde a Mbytes. Terabyte ou Tbyte ou Tb - um Tbyte corresponde a Gbytes.

37 37 Linguagens de Computação Linguagens de Baixo Nível : que são linguagens totalmente orientadas para a máquina, ou seja, são as que mais se aproximam do "Código de Máquina", ou seja, dos 0 e 1, e há a necessidade de se conhecer solidamente o hardware. Os programas resultantes destas linguagens são de pequeníssimo tamanho e de extrema rapidez. Exemplo: Assembler, Linguagem C. - Linguagens de Alto Nível : é uma linguagem mais orientada para o problema, de modo que o programador deve dar pouca ou nenhuma atenção às características do computador que irá executar o programa. Os programas resultantes destas linguagens não são tão rápidos. Exemplo: JAVA, Delphi, Visual Basic, Pascal, o antigo Clipper, etc.

38 38 Linguagens de Computação Tradutor : deve estar na memória enquanto se executa o programa; o programa precisa ser traduzido cada vez que é rodado; cada instrução vai sendo traduzida a medida que vai sendo executada, com isso o programa acaba por se tornar mais lento. Exemplo: Access, DBase, etc. Compilador : não precisa estar na memória enquanto se executa o programa, pois este é traduzido inteiramente uma vez só, tornando sua execução bem mais rápida. Exemplo: Delphi, Clipper, Pascal, C, etc.

39 39 Tipos de Software Sistemas Operacionais: Controlam o computador (sem eles, o computador não funciona). Exemplo: MS- DOS, Windows, OS/2, Unix, etc. Editores de Texto: Substituem, com muitíssimas vantagens, a máquina de escrever, podendo-se fazer textos, memorandos, cartas, contratos, relatórios, correspondências em geral, documentos, etc. Num Editor de Textos, podem ser utilizados diversos recursos, tais como: sublinhado, negrito, fontes de letras de diversos tipos, cores, correção ortográfica, inserção de textos, etc. Exemplo: OpenOffice, Word, WordPerfect, Lotus AmiPro, etc.

40 40 Tipos de Software Planilhas de Cálculo: Servem para se fazer todos os tipos de cálculos e operações matemáticas, sendo bastante úteis para diversas aplicações, tais como: folha de pagamento, contabilidade, criações de gráficos, etc. Exemplo: OpenOficce, Excel, Lotus 123, etc. Gerenciadores de Banco de Dados: Os quais serem para armazenar informações, tais como, cadastro de clientes, fornecedores, materiais, peças, mala-diretas, etc. Podendo ser efetuados cálculos e emitidos relatórios, com grande facilidade. Exemplo: Access, DBase, Paradox, etc. Programas Gráficos -Os CAD - Computer Aided Design ou seja, programas de projetos assistidos por computador que são muito utilizados por arquitetos, engenheiros, etc, servem para se criar desenhos, imagens, alterar fotografias. Exemplo: Auto-CAD, etc.

41 41 Tipos de Software Programas Educacionais: São de diversos tipos, desde programas educacionais para crianças, quanto cursos de línguas, tradutores, enciclopédias, dicionários, etc. Programas de Jogos: Servem para divertir crianças e adultos, e existem vários e de diversos tipos, desde bem simples até muito complexos, incluindo imagens em 3 dimensões. Exemplo: Paciência, Come-come, Doom, Prince of Persia, Simuladores de Submarino, de Avião, de Helicóptero, Corridas de Formula 1, etc. Browsers: São programas que servem para a navegação na internet. Exemplo: Internet Explorer, Netscape Navigator, Opera, etc.

42 42 Estrutura de um computador

43 43 Estrutura de um computador memória unidade de entrada unidade de controle unidade logica e aritmética unidade de saída cachê UCP - Unidade Central de Processamento

44 44 Estrutura de um computador A unidade Central de Processamento, a CPU (Central Processing Unit), atua como o cérebro do sistema, processando e analisando todas as informações que entram e saem do microcomputador. Nos microcomputadores, é representada pelo microprocessador. O microprocessador, também chamado de CHIP, determina o modelo do microcomputador em uso (286, 386, 486, PENTIUM). Sua velocidade é medida em MegaHertz (Mhz), conhecida também como CLOCK do microcomputador.

45 45 Unidade de entrada: Esta unidade traduz informação de uma grade variedade de dispositivos em código que a unidade central de processamento é capaz de entender. Mémoria: A mémoria é capaz de armazenar não só os dados, mas também o programa que erá manipular estes dados. (RAM, ROM) Unidade lógica e aritmética: Nesta unidade são feitos todos os cálculos aritméticos. Unidade de Controle: É a unidade esponsável pelo tráfico dos dados. Unidade de saída: Os dados processados são convertidos para a impressora ou vídeos. Perifericos: Teclado, Vídeo, Impressoras, disquetos, HD, CD, Leitores Ópticos. Estrutura de um computador


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