FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA Profº Fernando de Souza Arantes

Álgebra booleana 1 1 1 1 1 1 1 0

BITS & BYTES Devido à simplicidade de projeto e construção, acarretando na redução de seu custo e maior confiabilidade, os circuitos eletrônicos que formam os computadores digitais atuais são capazes de distinguir apenas dois níveis de tensão computadores digitais binários. Estes sinais elétricos são tensões que assumem dois diferentes valores: um valor positivo (hoje, nos PC's, cerca de +3 V três volts positivos) para representar o valor binário 1 e um valor aproximado a 0 V (zero volt) para representar o valor binário 0. Na realidade, estes valores não são absolutos, e sim faixas de valores, com uma margem de tolerância (entre +2.5 e +3.5 V, representando o valor binário 1, e entre 0 e + 0,5 V representando o valor binário 0).

Continuando... A lógica que permite aos computadores operar baseados nestes dois valores é chamada Álgebra de Boole, em homenagem ao matemático inglês George Boole (1815-1864).

Representação da informação No dia a dia usamos o sistema decimal Utiliza 10 digitos (0- 9), a base é 10 Conforme apresentado, o computador trabalha com o sistema binário emprega 2 dígitos 0 e 1 (base 2)

O sistema binário Bit – Binary Digit – menor unidade de informação que pode assumir 2 valores. 1 bit é 0 ou é 1 Necessidade - unidade maior, formada por um conjunto de bits, para representar números e outros símbolos, como os caracteres e os sinais de pontuação que usamos nas linguagens escritas Unidade maior (grupo de bits)- precisa ter bits suficientes para representar os símbolos que possam ser usados: dígitos numéricos, letras maiúsculas e minúsculas do alfabeto, sinais de pontuação, símbolos matemáticos e assim por diante Byte (binary term)- grupo de 8 bits. Cada byte armazena o equivalente a um caracter de nossa linguagem. 1 caracter = 1 byte = 8 bits = 256 combinações Para armazenarmos a letra B usaríamos o número binário 01000010

Byte Grupo ordenado de 8 bits, para efeito de manipulação interna mais eficiente Tratado de forma individual, como unidade de armazenamento e transferência Com 8 bits, podemos arranjar 256 configurações diferentes: dá para 256 caracteres, ou para números de 0 a 255 O termo byte foi criado por Werner Buchholz em 1956 durante o projeto do computador IBM Stretch. Byte - É a unidade de medida básica e universal para a capacidade de armazenamento de info. que o comp. e todos os seus dispositivos utilizam e, sendo assim, possui os seguintes múltiplos:

Bits e Bytes É também por meio dos bytes que se determina o comprimento da palavra de um computador, ou seja, a quantidade de bits que ele utiliza na composição das instruções internas, como por exemplo: 8 bits => palavra de 1 byte 16 bits => palavra de 2 bytes 32 bits => palavra de 4 bytes

Mbytes e mbtis Lembrete: Daqui para frente, nunca mais esqueçam que taxa de dados medidas em BYTES, KBYTES, MBYTES, etc,etc..são usadas para medir capacidade de ARMAZENAMENTO Ex: Dispositivos de armazenamento. Bits, Kbits, Mbits, etc, etc, São usadas para medir transferência de dados. Ex; Taxa de dados em redes.

Bits e Bytes Na transmissão de dados entre computadores, geralmente usa-se medições relacionadas a bits e não a bytes. Assim, há também os seguintes termos: 1 kilobit (Kb ou Kbit) = 1024 bits 1 megabit (Mb ou Mbit) = 1024 Kilobits 1 gigabit (Gb ou Gbit) = 1024 Megabits 1 terabit (Ou Tbit) = 1024 Gigabits

Bits e Bytes A medição é baseada em bytes, a letra 'b' da sigla é maiúscula (como em GB). Quando a medição é feita em bits, o 'b' da sigla fica em minúsculo (como em Gb). Assim, quando queremos dizer que um determinado dispositivo é capaz de enviar, por exemplo, 54 megabits por segundo, usa-se a expressão 54 Mbps (54 Megabits per second - 54 megabits por segundo): 1 Kbps = 1 kilobit por segundo 1 Mbps = 1 megabit por segundo 1 Gbps = 1 gigabit por segundo

kbytes, megabyte, gigabyte etc. Kb quilobyte (mil) 210 1.024 bytes Pode ser designada também por Kbyte Comp. 1º geração – memória -> 2K, 3º geração –> 124 kb Disquete de 5 ¼ ” (tam. em polegadas de seu diâmetro). 360 Kb Mb megabyte (milhão) 220, 1.048.576 bytes. Disquete 3,1/2” – 1,44Mb CD-ROM 600 Mb Gb gigabyte (bilhão) 230 1.073.741.824 HD 80 Gb Tb terabyte isto equivale a uma valor aproximado a um trilhão de bytes. 240 Pb, Petabyte ...quadrilhão de bytes... 250 Eb,Exabyte Zb, Zettabyte...Yb, Yottabyte 280

Então ...Bytes, kbytes, etc. Byte B 8 bits Quilobyte (ou Kilobyte) KB 210=1.024 Megabyte MB 1.024 KB 220=1.048.576 Gigabyte GB 1.024 MB 230=1.073.741.824 Terabyte TB 1.024 GB 240=1.099.511.627.7 76

Tabela completa A partir daí, foram criados vários termos para facilitar a compreensão humana da capacidade de armazenamento, processamento e manipulação de dados nos computadores. No que se refere aos bits e bytes, tem-se as seguintes medidas: 1 Byte = 8 bits 1 kilobyte (KB ou Kbytes) = 1024 bytes 1 megabyte (MB ou Mbytes) = 1024 kilobytes 1 gigabyte (GB ou Gbytes) = 1024 megabytes 1 terabyte (TB ou Tbytes) = 1024 gigabytes 1 petabyte (PB ou Pbytes) = 1024 terabytes 1 exabyte (EB ou Ebytes) = 1024 petabytes 1 zettabyte (ou Zbytes) = 1024 exabytes 1 yottabyte (ou Ybytes) = 1024 zettabytes

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL Os computadores são formados por circuitos digitais A informação e os dados são codificados em zeros e uns (linguagem máquina)

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL bit - unidade mínima de informação com que os sistemas informáticos trabalham Binary Digit BIT (0 1)

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL Sistema de numeração binária utiliza combinações dos dígitos 0 e 1 Toda a informação que circula dentro de um sistema informático é organizada em grupos de bits Os mais frequentes são os múltiplos de 8 bits: 8, 16, 32, 64 etc.

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL 2 bit  22=4 combinações possíveis 0 0 0 1 1 0 1 1

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL 3 bit  23=8 combinações possíveis 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 . . . . 1 1 1 1 4 bit  24=16 combinações possíveis

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL Sistema de numeração decimal 1998 = 1x1000 + 9x100 + 9x10 + 8x1 = 1x103 + 9x102 + 9x101 + 8x100

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 DECIMAL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 BINÁRIO 0 1

Conversão de decimal para binário SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL Conversão de decimal para binário Efectuar divisões sucessivas por 2 até se obter o quociente 1 Agrupar o último quociente e todos os restos da divisão encontrados por ordem inversa. Exemplo: 20 2 0 10 2 0 5 2 1 2 2 0 1 20(10) = 10100(2)

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL Conversão de binário para decimal Começando a ler o número da direita para a esquerda: - Primeiro digito representa a potência de base 2 e expoente 0; - Segundo digito representa a potência de base 2 e expoente 1; - Terceiro digito representa a potência de base 2 e expoente 2; - nésimo digito representa a potência de base 2 e expoente n-1; Somar as multiplicações parciais efectuadas entre o dígito e a potência a ele atribuída

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL Conversão de binário para decimal Começando a ler o número da direita para a esquerda: - Primeiro digito representa a potência de base 2 e expoente 0; - Segundo digito representa a potência de base 2 e expoente 1; - Terceiro digito representa a potência de base 2 e expoente 2; - nésimo digito representa a potência de base 2 e expoente n-1; Somar as multiplicações parciais efectuadas entre o dígito e a potência a ele atribuída

SISTEMAS DE NUMERAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL Conversão de binário para decimal Exemplo: 10100(2) = 20(10) 1 x 24 + 0 x 23 + 1 x 22 + 0 x 21 + 0 x 20 16 + 0 + 4 + 0 + 0 = 20(10)

Memórias – Hierarquia CPU CACHE (RAM) Armazenam. primário 27 CPU CACHE (RAM) solicitação dado Armazenam. primário MEMÓRIA PRINCIPAL DISCO RIGIDO Armazenam. secundário dado satisfazendo solicitação DISCO REMOVIVEL Armazenam. terciário 27

Memórias Armazenamento Primário: 28 Armazenamento Primário: memória cache: RAM (random access memory) estática - usada pela CPU p/ acelerar execução de programas memória principal: DRAM (RAM dinâmica) - área de trabalho p/ armazenar/executar programas e dados custo em baixa volátil velocidade inferior à memória cache 28

leitura/ gravação bloco Memórias 29 Armazenamento Secundário: suporte p/ memória virtual e p/ sistema de arquivos unidade de transferência de dados entre disco e memória principal: blocos, sob controle do SO SGBD: autonomia no gerenciamento de blocos arquivo buffer de 4Kbytes leitura/ gravação bloco 29

Memórias – Acesso aos Dados 30 DISCO MEMÓRIA PRINCIPAL “swap” Mapeamento Programa dados Endereço virtual real .

Alocação de Registros “Correspondência” entre conceitos: Nível Lógico 31 “Correspondência” entre conceitos: Nível Lógico Nível Físico Tabela Arquivo Tupla Registro Atributo Campo Chave Primária Campo Chave

Alocação de Registros Tipo de registro Campo Tipo de Dado 32 Tipo de registro Campo Tipo de Dado type EMPREGADO = record Nome : packed array[1..30] of character; CPF : packed array [1..11] of character; Salário : integer; Profissão : integer; Departamento : packed array[1..20] of character; end; 32

Alocação de Registros 33 Um registro é uma coleção de valores ou itens relacionados. Cada valor é formado por um ou mais bytes e corresponde a um campo do registro. Arquivo é uma seqüência de registros. Em muitos casos, todos os registros de um arquivo são do mesmo tipo. 33

Alocação de Registros Registros são mapeados em blocos de disco. 34 Registros são mapeados em blocos de disco. Blocos têm tamanhos fixos. Tamanho dos registros pode variar. Em BDRs: tuplas de relações distintas variam de tamanho. tuplas de uma mesma relação podem variar de tamanho. Registros de tamanho fixo e Registros de tamanho variável. 34

Alocação de Registros Registros de Tamanho Fixo Salário Profissão Nome 35 Registros de Tamanho Fixo Salário Profissão Nome CPF Departamento 1 31 42 46 50 69 Registros de Tamanho Variável Maria Silva 12345678900 xxxx Pessoal 1 13 24 28 32 39 Nome=Maria Silva CPF=12345678900 Departamento=Pessoal 18 34 54 = separador de nome de campo / valor separador de campo separador de registro Exs de caracteres separadores: 35