Introdução à Ciência da Computação Clóvis Machado

Apresentação em tema: "Introdução à Ciência da Computação Clóvis Machado"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução à Ciência da Computação Clóvis Machado clomaza@hotmail.com

2 Revisão - Aula 01 O Conceito de INFORMÁTICA; Os computadores em Gerações Sucessivas; –1ª Geração; –2ª Geração; –3ª Geração; –4ª Geração; –Dias atuais; Classificação dos ComputadoresClassificação dos Computadores; Componentes de um Computador; Sistemas de Processamento de Dados;

3 Roteiro - Aula 02 Transformando dados em informação; Representando Dados; Sistemas Numéricos;

4 Transformando Dados em Informações Mesmo as pessoas que já usam computadores há anos ficam maravilhadas com o que essas máquinas podem fazer com uma velocidade e precisão impressionante: –Classificar uma lista de endereços; –Corrigir a ortografia de um texto; –Fazer um balanço contábil; –Etc.

5 Transformando Dados em Informações As pessoas (nós) nos comunicamos o tempo todo com os computadores. E parece que os computadores conseguem compreender-nos, porque produzem informações que nós entendemos; Na verdade os computadores não entendem nada, tudo o que fazem é reconhecer dois estados físicos distintos, produzidos pela eletricidade, em resumo, eles sabem dizer se um interruptor está ligado ou desligado.

6 Transformando Dados em Informações O termo que usamos para descrever os sinais com os quais o computador trabalha é o dado; Dado ≠ Informação; Dado => Sinais brutos e sem significado individual que os computadores manipulam para produzir informações; Informação => Dado processado; A conversão de dados em informação é uma parte tão fundamental do que os computadores fazem que é preciso saber como a conversão ocorre para compreendermos como o computador funciona.

7 Sistemas Numéricos Para o computador, tudo são números. –Números são números; –Letras são números; –Sinais de pontuação são números; –Símbolos e até instruções do próprio computador são números; Pra quem já viu palavras e frases na tela do computador, essa denominação pode até soar estranho!

8 Sistemas Numéricos Quando lemos as letras do alfabeto na tela de um PC estamos apenas vendo uma maneira de representar números: –Eis algumas palavras; –69 105 115 32 97 123 117 105 32 97 108 103 109 97 115 32 102 108 97 118 114 97 115 46

9 Sistemas Numéricos Na verdade mesmo essa seqüência de números é um tipo de representação abreviada de como o computador vê essa frase, porque ele lê como uma seqüência de 0s e 1s = Sistema Binário. 0100 0101 0110 1001 0111 0011 0010 0000 0110 0001 0111 0001 0111 0101 0110 1001 0010 0000 0110 0001 0110 1100 0110 0111 0111 0101 0110 1101 0110 0001 0111 0011 0010 0000 0111 0000 0110 1101 0110 1100 0110 1101 0111 0110 0111 0010 0110 0001 0111 0011 0010 1110 Por que então as pessoas que projetam os computadores fazem essas máquinas trabalhar com um sistema numérico que é estranho à maioria de nós?

10 Sistemas Numéricos Sistema Binário: Quando os computadores começaram a ser desenvolvidos, o problema do armazenamento de dados foi um dos mais difíceis de solucionar; Para construir uma máquina que fosse capaz de somar dois números, você teria que dar a ela a capacidade de guardar esses números antes de começar a somar; A fim de construir um dispositivo capaz de armazenar dados com a tecnologia mecânica disponível na época, os dados em si tiveram de ser reduzidos ao seu estado mais fundamental, que é o estado no qual existem apenas duas condições  Ligado ou desligado.

11 Sistemas Numéricos Um dispositivo mecânico utilizado na época era o relé, era essencialmente um interruptor: –Ativado  Aplicado Voltagem  Lâmpada acesa  Circuito fechado; –Desligado  Voltagem era removida  Lâmpada desligada  Circuito Aberto; Relé de Armadura

12 Sistemas Numéricos A condição ligado x desligado podia ser usada para descrever os dois estados; Mas como isso iria ajudá-lo a solucionar o problema de representar números? Para que a máquina armazene um número basta determinar que a lâmpada apagada é 0 e a lâmpada acesa é 1; Mas que benefício tudo isso proporciona, já que a máquina só pode representar dois números? Usando mais relés e mais lâmpadas será possível representar mais números.

13 Sistemas Numéricos 1 relé = 2 padrões diferentes pode-se produzir combinando lâmpadas acesas e apagadas; 2 relés = 4 padrões diferentes; 3 relés = 8 padrões diferentes;

14 Sistemas Numéricos A imagem abaixo mostra como contar até 7 no sistema binário (base 2):

15 Sistemas Numéricos Como é muito mais simples desenvolver equipamentos capazes de distinguir duas condições diferentes (ligado e desligado) os equipamentos ainda armazenam dados nesses dois estados fundamentais; Os PCs ao invés de utilizarem relés, utilizam interruptores muito mais sofisticados = transistores;

16 Sistemas Numéricos

17 Qualquer processamento de dados requer a execução de uma série de etapas, as quais podem ser realizadas de forma automática por um computador. Essas etapas executadas passo a passo, constituem o que se chama de programa. Cada um dos passos mencionados é uma diferente instrução dada ao hardware, objetivando uma ação. O programa = Conjunto de Instruções.

18 Sistemas Numéricos Peguemos como exemplo o seguinte fato: Você esta viajando e de repente o pneu do carro fura e você precisa trocá-lo, já que não tem nenhum posto por perto e você esta viajando sozinho. Qual a seqüência de instruções você realiza para se trocar um pneu.

19 Sistemas Numéricos 1 – Estacionar o carro no acostamento; 2 – Desligar o carro; 3 – Ligar a pisca alerta; 4 – Retirar o cinto de segurança; 5 –Sair do Veículo; 6 – Pegar o triângulo de sinalização; 7 – Colocar o triângulo no asfalto para fazer a sinalização; 8 – Retirar o macaco do porta malas; 9 – Retirar o estepe do porta malas; 10 – Colocar o macaco sob o carro; 11 – Girar a manivela para levantar o carro; 12 – Retirar os parafusos; 13 – Retirar o pneu; 14 – Colocar o estepe; 15 – Parafusar o estepe; 16 – Colocar o pneu furado e o macaco no porta malas; 17 – Guardar o triângulo; 18 – Fechar o porta malas; 19 – Sentar no banco; 20 – Ligar o carro; 21 – Continuar a viagem;

20 Sistemas Numéricos Assim como a pessoa que trocou o pneu deve ter entendido os passos do programa apresentado, um computador precisa entender cada instrução, de modo a executar corretamente a operação que se pretende; O operador = português (língua do algoritmo); Computadores = linguagem binária; Todo o dado coletado pelos computadores, as instruções por eles executadas, bem como os resultados de um processamento, são sempre constituídos de conjuntos ordenados de zeros e uns.

21 Representando Dados 0 e 1 são dígitos binários (BInary digiT); Como o BIT pode representar apenas dois números distintos, 0 e 1, deve haver uma unidade maior, formada por conjunto de bits, para representar números e outros símbolos, como os caracteres, sinais de pontuação, letras maiúscula e minúscula que usamos nas linguagens escritas;

22 Representando Dados Caractere isoladamente = Não significa nada (nossa língua) = palavras (conj. de caractere); O mesmo acontece na computação, as informações são codificadas em grupo ordenados de bits; 1 byte = 8 bits = 1 caractere (letra, número ou símbolo) ;

23 Representando Dados Os bytes são bastante usados para representar letras, números e sinais de pontuação (caracteres) – isso quer dizer que eles sozinhos significam bastante coisa. Cada byte então corresponde a um sinal ou a uma letra. E lá vem a matemática: Se um byte tem oito bits, existem 256 combinações possíveis de bytes = 2 8 ou 2 n Dois bytes, ou 16 bits, podem ter 65.535 combinações diferentes. E por aí vai. É conta que não acaba mais = 2.2 8

24 Representando Dados A estrutura das linguagens dos humanos inicia pelo caractere e segue organizando grupos de caracteres = palavra; Em computação criou-se o conceito de palavra = conjunto de bits que representa a informação útil para os computadores; Byte  Unidade de Armazenamento; Palavra  Unidade de Transferência e Processamento;

25 Representando Dados No que se refere os bits e os bytes temos a seguinte nomenclatura:

26 Representando Dados Os mais comuns são o kilobyte, o megabyte e o gigabyte. Terabyte está se tornando mais comum hoje em dia, mas petabytes são mais raros. E existem ainda os raríssimos exabyte, zettabyte e yottabyte: 2020 Byte 2 10 Quilobyte 2 20 Megabyte 2 30 Gigabyte 2 40 terabyte 2 50 petabyte 2 60 exabyte 2 70 zettabyte 2 80 yottabyte

27 Representando Dados Portanto, um computador com 48K de memória tem na verdade uma capacidade de armazenar quantos bytes? 48 x 1024 (ou 49152) bytes. Conclui-se que, por exemplo, quando se diz que um disco rígido tem capacidade de armazenamento de 40 GB, são armazenados aproximadamente 43 bilhões de caracteres (ou seja, 42.949.672.960).

28 Representando Dados Responda as questões abaixo: 5) Faça as transformações de ordem de Grandeza. a. 2MB = ? Bytes b. 4GB = ? KB c. 3GB = ? MB 6) Quantas cores diferentes podem ser exibidas em uma placa de vídeo que trabalhe com: a. 8 bits color. b. 16 bits color (High Color). c. 24 bits color (True Color). d. 32 bits color (High True Color).  2 x 1024 x 1024 = 2.097.152 bytes  4 x 1024 x 1024 = 4.194.304 KB  3 x 1024 = 3072 MB  2 8  2 16  2 24  2 32

29 Representando Dados O Código Morse é Binário!! A idéia de transmitir informações eletricamente foi proposta no final do século XVIII, mas levou quase mais um século para que Samuel F. B. Morse aperfeiçoasse o telégrafo em 1844; Cada toque em uma tecla do telégrafo ativava e liberava um eletroímã no extremo receptor, que emitia um som correspondente; Os pontos (sons curtos) e os traços (sons longos) do código Morse são análogos aos 1 e 0.

30 Representando Dados Telégrafo:

31 Processamento de Dados Vimos que Dado ≠ Informação; A informação é resultado do processamento do Dado, mas o que é processamento e quem é responsável por ele? Processamento = Execução de Operações; Elementos que cuidam do processamento em um computador: Unidade Central de Processamento; Memória;

32 Processamento de Dados Há quem prefira denominar: Processamento Automático de dados (PAD); ou Processamento eletrônico de dados (PED) às atividades que utilizam a computação em seu processo.

33 De um modo geral, o processamento se realiza de acordo com o esquema abaixo: Processamento de Dados Processamento dos Dados Dispositivos de Saída Dispositivos de Entrada CPU – Unidade Central de Processamento Memórias Entrada dos Dados (Input) Armazenamento dos Dados Saída dos Dados (Output)

34 Exercício 01 1 – Conceitue Dado e Informação, no que se refere a seu emprego em processamento de dados. 2 – Conceitue os termos hardware e software. 3 – O que você entende por um programa de computador? 4 – Conceitue Bit, Byte e Palavra. 5 – Qual o conceito de Informática. 6 – Conforme Gordon Moore (fundador da Intel e criador da lei que leva seu nome: Lei de Moore), de quanto em quanto tempo a capacidade de processamento de um computador dobra, enquanto seus custos permanecem constantes? 7 – Conceitue Supercomputadores, Mainframes, microcomputadores e notebooks. 8 – O computador é composto por que elementos? 9 - Um computador com 80G de espaço de armazenamento em seu HD (disco rígido) tem na verdade uma capacidade de armazenar quantos MB? 10 – Os valores: 512 Kbytes, 32 M caracteres e 2 Gbytes correspondem a que valor em bytes?