Disciplina: Introdução à Informática
Prof. Eduardo Peixoto
CAPÍTULO 3
Processamento de dados
Processamento: é um conjunto de atividades que, atuando sobre entes
iniciais, geram outros entes como resultados, ou os mesmos, sob outra forma,
chamados finais.
Então:
Processamento de dados:
Conjunto de operações lógicas e aritméticas que são aplicadas, de forma
automática, sobre os conjuntos de dados, com auxilio de equipamento
informático.
É um conjunto de operações que são aplicadas sobre determinadas
informações para transformá-las em outras, ou gerar novas informações.
Então? O que é Informação?
Informação:
Conjunto de resultados que são obtidos após um processamento.
É um conjunto estruturado de dados, transmitindo conhecimento.
E o que são dados?
Dados: Termo genérico empregado para denotar quaisquer ou todos os
números, letras e símbolos que se referem a, ou descrever um objeto, idéia,
condição, situação ou outros fatores. O termo indica de maneira indireta os
elementos básicos de informação que podem ser processados ou produzidos
por um computador.
Ou seja:
Dados são elementos conhecidos de um problema.
Dados é um conjunto de “informação em bruto” que, através de determinados
processos, se transformam em informação. Para o tratamento dos dados e
consequentemente utilização das informações, existem, a nível das
tecnologias de informação, inúmeros componentes e equipamentos, dos quais
o mais comum e conhecido é o computador.
O que é um computador?
Computador: é um equipamento eletrônico, capaz de tomar decisões lógicas
e fazer cálculos, controlados por um conjunto de instruções, cujo principal
objetivo é processar dados.
Qualquer processamento se realiza seguindo o esquema:
Bits e Bytes
Os computadores "entendem" impulsos elétricos, positivos ou negativos, que
são representados por 1 ou 0. A cada impulso elétrico damos o nome de
bit (BInary digiT). Um conjunto de 8 bits reunidos como uma única unidade
forma um byte.
Nos computadores, representar 256 números binários é suficiente para que
possamos lidar a contento com eles. Por isso, os bytes possuem 8 bits. É só
fazer os cálculos: como um bit representa dois tipos de valores (1 ou 0) e um
byte representa 8 bits, basta fazer 2 (do bit) elevado a 8 (do byte) que é igual a
256.
Os bytes representam todas as letras (maiúsculas e minúsculas), sinais de
pontuação, acentos, caracteres especiais e até informações que não podemos
ver, mas que servem para comandar o computador e que podem inclusive ser
enviados pelo teclado ou por outro dispositivo de entrada de dados e
instruções.
Para que isso aconteça, os computadores utilizam uma tabela que combina
números binários com símbolos: a tabela ASCII (AmericanStandard Code for
Information Interchange). Nesta tabela, cada byte representa um caractere ou
um sinal.
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
1 kilobyte (KB ou Kbytes)
1 megabyte (MB ou Mbytes)
1 gigabyte (GB ou Gbytes)
1 terabyte (TB ou Tbytes)
1 petabyte (PB ou Pbytes)
1 exabyte (EB ou Ebytes)
1 zettabyte (ou Zbytes)
1 yottabyte (ou Ybytes)
8 bits
1024 bytes
1024 kilobytes
1024 megabytes
1024 gigabytes
1024 terabytes
1024 petabytes
1024 exabytes
1024 zettabytes
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
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
E assim por diante. Você já deve ter percebido que, quando 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).
Como já dito, a utilização de medições em bits é comum para informar o
volume de dados em transmissões. Geralmente, indica-se a quantidade de bits
transmitidos por segundo. 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
E assim por diante.
Porque meu HD quando eu compro tem um tamanho e no sistema outro?
Se você adquirir, por exemplo, um HD de 500 GB, vai perceber que o sistema
operacional do computador mostrará uma capacidade menor que essa em
relação ao dispositivo. Isso porque os sistemas operacionais, de modo geral,
consideram 1 kilobyte como sendo equivalente a 1024 bytes, e assim se
segue com megabytes, gigabytes, terabytes e etc, tal como explicado
anteriormente. No entanto, para os fabricantes de discos rígidos ou de
unidades SSD, por exemplo, 1 kilobyte corresponde a 1000 bytes, e assim por
diante.
Afinal, o que é correto, 1000 bytes ou 1024 bytes? Há organizações que
defendem tanto um quanto o outro.
Devido ao crescimento da quantidade de dados transportada ou utilizada em
processos e armazenamentos, foram estipulados para os dados os mesmos
prefixos do Sistema Internacional utilizado pela física, química, matemática e
outras áreas.
Na verdade, é errado aplicar esses mesmos termos aos códigos binários, visto
que eles utilizam exponenciais na base 2 para os cálculos, enquanto o SI usa
potências de base 10. Esse padrão foi adotado pelos valores para os dois
modos por acabarem sendo muito próximos, em especial para grandes
quantidades de informação. Veja o quadro comparativo entre os tamanhos em
Bytes e no Sistema Internacional.
Repare que a quantidade de casas nos dois padrões é igual, o que justifica o
uso da mesma nomenclatura para ambos. A única exceção para o SI é a letra
K, que nomeia a temperatura em Kelvin. Agora, você já está por dentro da
utilização dos prefixos mais famosos na informática e os motivos de sua
escolha.
Uma possível solução para esse impasse estaria nas terminologias e
abreviações que a International Electrotechnical Commission (IEC) criou para
indicar as medições baseadas em 1024 bytes, que são as seguintes:
1 kibibyte (ou KiB)
1 mebibyte (ou MiB)
1 gibibyte (ou GiB)
1 tebibyte (ou TiB)
1 pebibyte (ou PiB)
1 exbibyte (ou EiB)
1 zebibyte (ou ZiB)
1 yobibyte (ou YiB)
1024 bytes
1024 kibibytes
1024 mebibytes
1024 gibibytes
1024 tebibytes
1024 pebibytes
1024 exbibytes
1024 zebibytes
Os mesmo prefixos dos nomes acima são empregados também nas medições
baseadas em bits: kibibit, mebibit, gibibit, tebibit e assim por diante.
O sistema de medidas elaborado pela IEC é tido como o correto, deixando os
prefixos quilo, mega, giga, tera, peta, exa, zetta e yotta (que são oriundos do
Sistema Internacional de Unidades) representando 1000 bytes e seus
múltiplos (isto é, potências de 10). Assim, as denominações da IEC equivalem
às representações de 1024 bytes e seus múltiplos (potências de 2). Em
resumo, essas medições ficam assim:
1 Kilobyte = 1000 bytes
1 Megabyte = 1000 kilobytes
1 Gigabyte = 1000 megabytes
1 Terabyte = 1000 gigabytes
1 Petabyte = 1000 terabytes
1 Exabyte = 1000 petabytes
1 Zettabyte = 1000 exabytes
1 Yottabyte = 1000 zettabytes
1 kibibyte = 1024 bytes
1 mebibyte = 1024 kibibytes
1 gibibyte = 1024 mebibytes
1 tebibyte = 1024 gibibytes
1 pebibyte = 1024 tebibytes
1 exbibyte = 1024 pebibytes
1 zebibyte = 1024 exbibytes
1 yobibyte = 1024 zebibytes
Você deve estar se perguntando o motivo de não ver (ou raramente ver) o
sistema da IEC sendo utilizado, uma vez que ele é tido como o correto para
representações de 1024 bytes. A resposta, provavelmente, é "comodidade".
Tais medições são relativamente recentes (a primeira aprovação ocorreu em
1998) e, para a maior parte da indústria, adotá-las pode gerar ainda mais
divergências e até mesmo elevação de custos. Como consequência, kilobytes,
megabytes e etc continuam representando para uns medições em 1024 bytes
e, para outros, medições em 1000 bytes.
Curiosidade: os pendrives e os cartões de memória, por usarem memória
flash, seguem o padrão de numeração do computador. Ou seja, quando você
compra um pendrive de 8 GB, por exemplo, você realmente tem disponível 8
GB para usar, sendo que uma pequena parcela dessa capacidade é utilizada
para mapear blocos defeituosos e códigos de correção.
Código ASCII
O "American Standard Code for Information Interchange" comumente referido
como ASCII – também chamado ASCII completo, ou ASCII estendido –, é uma
forma especial de código binário que é largamente utilizado em
microprocessadores e equipamentos de comunicação de dados.
Um novo nome para este código que está se tornando popular é "American
National Standard Code for Information Interchange" (ANSCII). Entretanto,
utilizaremos o termo consagrado, ASCII. É um código binário que usado em
transferência de dados entre microprocessadores e seus dispositivos
periféricos, e em comunicação de dados por rádio e telefone. Com 7 bits podese representar um total de 27 = 128 caracteres diferentes. Estes caracteres
compreendem números decimais de 0 até 9, letras maiúsculas e minúsculas
do alfabeto, mais alguns outros caracteres especiais usados para pontuação e
controle de dados!
Hardware
É a palavra usada para definir a parte física de um equipamento. Além do
computador, formado por placas, discos, microprocessadores e outros,
incluem-se nesta definição as impressoras, monitores de vídeo, scanners,
mouses, entre outros.
Software
São os programas que dão vida e função aos computadores. Os programas
são escritos em linguagem digital e comandam todo o funcionamento do
computador. Sem um software de sistema de qualquer tipo, um computador
ficaria indiferente ao mundo em geral, e para com os humanos em particular.
Hardware
O hardware do computador é divido em três partes:
- CPU
- Memórias
- Periféricos
MICROPROCESSADOR ( C.P.U. – Unidade Central de Processamento)
O Microprocessador, ou C.P.U., é o cérebro do computador. As informações
internas, quando estão sendo executadas, passam pelo Microprocessador. Ele
é o responsável por processar estas informações. Tudo o que acontece dentro
dá máquina passa pelo Microprocessador, e ele atua como um "Gerente"
interno. Quando você vai comprar um computador a primeira parte a ser
observada no ato da compra é qual o tipo de Microprocessador está instalado
na máquina.
O módulo que controla e coordena tudo dentro de um computador é a unidade
central de processamento, ou CPU. É na CPU que as atividades reais da
computação são executadas.
Trabalhando a partir dos códigos de instrução (buscar da memória e executar
alternadamente), a CPU faz todos os cálculos especificados por um programa.
Pode então armazenar os resultados de sua operação na memória ou enviálos a qualquer outra parte dentro ou fora do computador. Como todos os
microcomputadores, o PC possui uma CPU implementada quase que
inteiramente num único circuito integrado (chip ), conhecido por
microprocessador.
Os três maiores fabricantes de processadores do mercado atual são: AMD,
Intel e VIA.
Ex.:
Athlon, Semprom, Phenom, Core 2 Duo, Dual Core, Pentium D, Celeron D,
Pentium 4, Xeon, Opteron, Turion, Centrino, etc.
Memórias
Como Funcionam
Da mesma forma que o cérebro humano, o computador também possui uma
memória
onde são armazenadas as informações enquanto ele está ligado. A menor
unidade utilizável para representação de informações em um computador é o
Bit, que assume os valores0 ou 1.
Essa representação, dita binária, está relacionada com o fato da informação
ser armazenada fisicamente no computador na forma de uma polaridade
elétrica (positivo ou negativo) ou magnética (norte ou sul nos imãs). Como um
único bit é insuficiente para representar informações mais complexas, eles são
agrupados e combinados. Num primeiro agrupamento, eles são reunidos em
conjuntos de oito, recebendo a denominação de Byte (8 bits). Um byte pode
representar 256 caracteres diferentes (28).
Quando nos referimos às informações armazenadas em um computador
utilizamos, portanto, o termo byte, que corresponde a um caractere. Tendo em
vista que a unidade byte é consideravelmente pequena quando indicamos
valores mais extensos, utilizamos múltiplos do byte: kilobyte, megabyte,
gigabyte, terabyte, etc.
São dois os tipos de memórias utilizadas pelo computador:
- Memória Principal
- Memória Auxiliar
Memória Principal
Comunicam diretamente com o processador e armazenam temporariamente
(RAM e Cache) ou permanentemente (ROM) pequenas quantidades de
informação. Devido ao seu carisma fundamental, este tipo de memória foi
designado MEMÓRIA PRINCIPAL, CENTRAL ou PRIMÁRIA.
A memória principal é contituída por três tipos de memórias distintos:
- Memória RAM
- Memória ROM
- Memória Cache
Memória RAM (Random Access Memory)
As memórias RAM(Random-Access Memory- Memória de Acesso Aleatório)
constituem uma das partes mais importantes dos computadores, pois são
nelas que o processador armazena os dados com os quais está lidando. Esse
tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente
rápido, se comparado aos vários tipos de memória ROM. No entanto, as
informações gravadas se perdem quando não há mais energia elétrica, isto é,
quando o computador é desligado, sendo, portanto, um tipo de memória
volátil.
Há dois tipos de tecnologia de memória RAM que são muitos utilizados:
estático e dinâmico, isto é, SRAM e DRAM, respectivamente. Há também um
tipo mais recente chamado de MRAM. Eis uma breve explicação de cada tipo:
- SRAM(Static Random-Access Memory - RAM Estática): esse tipo é muito
mais rápido que as memórias DRAM, porém armazena menos dados e possui
preço elevado se considerarmos o custo por megabyte. Memórias SRAM
costumam ser utilizadas como cache (saiba mais sobre cache neste artigo
sobre processadores);
- DRAM (Dynamic Random-Access Memory - RAM Dinâmica): memórias
memórias desse tipo possuem capacidade alta, isto é, podem comportar
grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações
costuma ser mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse tipo
também costuma ter preço bem menor quando comparado ao tipo estático;
- MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory- RAM Magneto-resistiva):
a memória MRAM vem sendo estudada há tempos, mas somente nos últimos
anos é que as primeiras unidades surgiram. Trata-se de um tipo de memória
até certo ponto semelhante à DRAM, mas que utiliza células magnéticas.
Graças a isso, essas memórias consomem menor quantidade de energia, são
mais rápidas e armazenam dados por um longo tempo, mesmo na ausência
de energia elétrica. O problema das memórias MRAM é que elas armazenam
pouca quantidade de dados e são muito caras, portanto, pouco provavelmente
serão adotadas em larga escala.
Memória ROM (Ready Only Memory)
As memórias ROM (Read-Only Memory - Memória Somente de Leitura)
recebem esse nome porque os dados são gravados nelas apenas uma vez.
Depois disso, essas informações não podem ser apagadas ou alteradas,
apenas lidas pelo computador, exceto por meio de procedimentos especiais.
Outra característica das memórias ROM é que elas são do tipo não voláteis,
isto é, os dados gravados não são perdidos na ausência de energia elétrica ao
dispositivo. Eis os principais tipos de memória ROM:
- PROM (Programmable Read-Only Memory): esse é um dos primeiros tipos
de memória ROM. A gravação de dados neste tipo é realizada por meio de
aparelhos que trabalham através de uma reação física com elementos
elétricos. Uma vez que isso ocorre, os dados gravados na memória PROM
não podem ser apagados ou alterados;
-EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory): as memórias EPROM
têm como principal característica a capacidade de permitir que dados sejam
regravados no dispositivo. Isso é feito com o auxílio de um componente que
emite luz ultravioleta. Nesse processo, os dados gravados precisam ser
apagados por completo. Somente depois disso é que uma nova gravação
pode ser feita;
-EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory): este tipo
de memória ROM também permite a regravação de dados, no entanto, ao
contrário do que acontece com as memórias EPROM, os processos para
apagar e gravar dados são feitos eletricamente, fazendo com que não seja
necessário mover o dispositivo de seu lugar para um aparelho especial para
que a regravação ocorra;
- EAROM (Electrically-Alterable Programmable Read-Only Memory): as
memórias EAROM podem ser vistas como um tipo de EEPROM. Sua principal
característica é o fato de que os dados gravados podem ser alterados aos
poucos, razão pela qual esse tipo é geralmente utilizado em aplicações que
exigem apenas reescrita parcial de informações;
- Flash: as memórias Flash também podem ser vistas como um tipo de
EEPROM, no entanto, o processo de gravação (e regravação) é muito mais
rápido. Além disso, memórias Flash são mais duráveis e podem guardar um
volume elevado de dados. É possível saber mais sobre esse tipo de memória
no artigo Cartões de memória Flash, publicado aqui no InfoWester;
- CD-ROM, DVD-ROM e afins: essa é uma categoria de discos ópticos onde
os dados são gravados apenas uma vez, seja de fábrica, como os CDs de
músicas, ou com dados próprios do usuário, quando o próprio efetua a
gravação. Há também uma categoria que pode ser comparada ao tipo
EEPROM, pois permite a regravação de dados: CD-RW e DVD-RW e afins.
Obs.:
A memória ROM é constituída por três tipos de programas:
* BIOS (Basic Input/Outpu System) – Conjunto de instruções básicas de
software que permite ao processador trabalhar com periféricos básicos
(Unidade de disquetes).
* POST (Power-On Self Test) – Auto-teste de inicialização, realizado sempre
que o computador é inicializado. (Identifica a configuração instalada, inicializa
os circuitos periféricos ligados à motherboard, inicializa o vídeo, testa o
teclado, carrega o sistema operativo para a memória, entrega o controlo do
microprocessador ao sistema operativo).
* SETUP (configuração do sistema)– Programa de configuração do hardware
do computador. Essa configuração pode ser feita manualmente pelo utilizador,
através da escolha de várias opções num interface próprio.