Introdução à Computação
5910157
3. Conceitos Básicos de
Computação
Prof. Renato Tinós
Local: Depto. de Física e Matemática (FFCLRP/USP)
Introdução à Computação – 5910157
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Principais Tópicos
3.1. Informação Digital
3.2. Hardware
3.2.1. CPU
3.2.2. Memória
3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
3.3. Partes de um PC
3.4. Introdução ao Conceito de Software
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3.1. Informação Digital
• Geralmente, duas formas de armazenar e
processar dados são utilizadas
– Analógica
» Os dados assumem valores contínuos
» Exemplo: músicas em um disco de vinil
– Digital
» Os dados assumem valores discretos
» Exemplo: músicas em um compact disc (cd)
• Em um computador digital, as informações
são armazenadas e processadas através de
bytes
• Mas, afinal, o que é um byte?
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3.1. Informação Digital
• Antes de entendermos o que é um byte,
devemos estudar o conceito de bit
– O computador utiliza dispositivos do tipo ligadodesligado
– Imagine que desejássemos representar números de 0 a
99 através de lâmpadas e do sistema decimal
– Por exemplo, o número 14 poderia ser representado por
Dezenas
Unidades
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3.1. Informação Digital
– Observe que são necessárias 18 lâmpadas para
representar os 99 números
– Os primeiros computadores utilizavam sistemas de
representação dos números através de sistemas
parecidos
» Por isso necessitavam de muitas válvulas
– Observou-se que, ao invés da representação utilizada no
sistema decimal, era mais interessante utilizar a sistema
binário, representando os números através de dígitos
binários (bits – Bynary digITS)
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3.1. Informação Digital
– Por exemplo, utilizando o sistema binário, o número 14
ficaria assim
0×27 0×26 0×25 0×24 1×23 1×22 1×21 0×20
– Observe que com 8 lâmpadas, é possível representar
255 números
– Bit representa a menor quantidade de informação que um
computador manipula
» dispositivo ligado ou desligado
» dígito 0 ou 1
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3.1. Informação Digital
• Quando os primeiros computadores
começaram a ser produzidos, convencionou-se
que a unidade básica de informação no
computador seria o byte
– O byte é formado por 8 bits
– As informações armazenadas são representadas por
bytes (ex.: 00001110 pode representar o número 14)
– As informações podem ser
» Número inteiro
» Número real
» Caractere
» Etc...
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3.2. Hardware
• Considere as seguintes especificações
para um computador pessoal
– Processador Pentium IV 900 MHz
– Memória RAM de 256 MB
– Hard Disk (disco rígido) de 16 GB
– CD ROM 24x
– Vídeo com recursos de multimídia de 17” com
resolução de 1280 x 1024
– Modem de 56 KB
• O que isso significa?
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3.2. Hardware
• Hardware
– parte física do computador
» CPU
» Memória
» Etc..
• Software
– programas
• O computador precisa de hardware e software
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3.2. Hardware
• Unidade funcionais básicas
Memória
Secundária
Memória
Principal
Memória
Unidades de
Entrada
Unidade de
Controle
Unidades de
Saída
Unidade Lógica
e Aritmética
CPU
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3.2.1. CPU
• Unidade Central de Processamento (CPU Central Processing Unit)
– Coordena
programa
e
executa
as
instruções
de
um
» Instrução: comando que define a operação a ser
executada
» Programa: instruções ordenadas seqüencialmente
– Divide-se em
» Unidade de Controle
• Controla o fluxo de instruções
» Unidade Aritmética e Lógica
• Responsável pelas operações sobre os dados
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3.2.1. CPU
l
A velocidade de processamento de uma
CPU costuma ser expressa em
– MIPS
» milhões de instruções por segundo
» Ex: Pentium de 166 MIPS
– MFLOPS ou MEGAFLOPS
» milhões de operações de ponto flutuante por segundo
» Utilizada geralmente em aplicações numéricas
• sistemas científicos e sistemas de computação gráfica
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3.2.1. CPU
• Outra variável utilizada para inferir a
velocidade de processamento é o pulso de
clock
– pulso de clock sinaliza o início ou fim de um ciclo
de processamento
– o pulso de clock é um sinal binário gerado pelos
circuitos de relógio
– A freqüência do clock é medida em hertz, que é
calculada como 1 sobre o período de duração de
cada ciclo em segundos
» 1 Mhz (1 megahertz) equivale a um milhão de ciclos por
segundo
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3.2.2. Memória
Memória
Secundária
Memória
Principal
Memória
Unidades de
Entrada
Unidade de
Controle
Unidades de
Saída
Unidade Lógica
e Aritmética
CPU
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3.2.2. Memória
• Conjunto de dispositivos que armazenam
informações através de bits
• Os dispositivos de memória possuem
diferentes organizações
– diferentes tipos de memória
– apresenta a maior variedade de tipos, tecnologias,
organizações, desempenhos e custos entre todos
os sistemas de um computador
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3.2.2. Memória
• Localização
– Memória Principal
» Memória Interna
» Cache
» Registradores
– Memória Secundária
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3.2.2. Memória
• Hierarquia
+
Memória Secundária
(disco magnético, CD, DVD, etc...)
-
-
+
+
Memória Interna
Cache
Capacidade
Registros
Velocidade
Preço
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3.2.2. Memória
• Tecnologia
– Semicondutores
– Superfície magnética (fitas, discos, etc...)
– Óptica (CD e DVD)
– Magneto-ópticas
• Tipos
– Não-Voláteis
» Mantêm o conteúdo mesmo quando a fonte de alimentação
esta desligada
» Exemplos: ROM (Read-Only Memory), EPROM, FLASH
– Voláteis
» Exemplo: RAM (Randon-Acess Memory)
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3.2.2. Memória
• Capacidade
– byte = 8 bits
» Ex.: armazenamento de um caractere
– kilobyte (Kbyte ou KB) =1024 (ou 210) bits
» Ex.: armazenamento de meia página escrita
– megabyte(Mbyte ou MB) = 1024 KB
» Ex.: armazenamento de 500 páginas escritas
– gigabyte(Gbyte ou GB) = 1024 MB
» Ex.: armazenamento de 500.000 páginas escritas
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3.2.2. Memória
• Armazenamento de informações não-numéricas
– Utilização de codificação
– Entre os vários métodos de codificação, os mais
populares são
» código EBCDIC (de 8 bits) - Extended Binary Coded Decimal
Interchange Code
» código ASCII (de 7 bits)
Information Interchange
- American Standard Code for
» código UNICODE (de 8 bits)
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3.2.2. Memória
• Código ASCII (7 bits)
– Cada byte armazena um caractere: algarismo, letra,
símbolo ou caractere de controle
– Possibilidade de 27 representações diversas (128
caracteres)
» alfabeto inglês em letras minúsculas e maiúsculas (52)
» caracteres decimais numéricos (10)
» caracteres especiais e de operação (33)
» caracteres de controle (33)
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3.2.2. Memória
• Armazenamento de informações numéricas
– A representação é diretamente relacionada à
arquitetura do computador e aos tipos de dados de
cada linguagem
– Linguagens voltadas para a área científica
caracterizam-se por terem tipos de dados que
possibilitam cálculos mais complexos
» exemplo: PASCAL
• Utiliza 2 bytes (16 bits) para armazenar um valor decimal inteiro
(tipo integer)
• 1 bit é utilizado para o sinal e 15 bits para o módulo do número (
0 positivo e 1 negativo)
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
Memória
Secundária
Memória
Principal
Memória
Unidades de
Entrada
Unidade de
Controle
Unidades de
Saída
Unidade Lógica
e Aritmética
CPU
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
• Dispositivos utilizados para a entrada e
saída de dados
• Tipos
– Monitores de vídeo
– Teclados
– Mouses
– Impressoras
– Modems
– Etc...
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
• Monitores de Vídeo
– Tipos
» TRC (Tubo de Raios Catódicos)
• Maiores e mais baratos
» MCL (Monitor de Cristal Líquido)
– Características
» número máximo de cores que pode exibir
» resolução máxima de suas imagens
• define a qualidade da imagem exibida pelo monitor
• indica o números de elementos de imagens (pixels) que ele pode exibir
– Tamanho
» medido diagonalmente em polegadas (como uma tela de televisão)
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
– Número máximo de cores
» Monitores Monocromáticos
• verde, âmbar ou branco
» Monitores Policromáticos
• CGA (Color Graphics Adapter) – 1981
– exibe até 4 cores simultaneamente e possui baixa resolução gráfica
• EGA (Enhanced Graphics Adapter) - 1984
– exibe até 16 cores simultaneamente e tem média resolução gráfica
• VGA (Video Graphics Array) - 1987
– exibe mais de 16 cores simultaneamente, com alta resolução gráfica
• Super VGA
– exibe 256 cores simultaneamente, com altíssima resolução gráfica
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
• Impressoras
– Dispositivos utilizados para a saída de dados
através de impressão
– Tipos mais comuns
» impressoras matriciais
» impressoras a jato de tinta
» impressoras a laser
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
• Teclados
– Dispositivos utilizados para a entrada de dados através
de digitação
– Semelhantes ao teclado de uma máquina de escrever,
só que com teclas adicionais
• Mouses
– Apontador eletrônico, cujos movimentos são transmitidos
a um cursor em forma de seta
– Substitui o teclado em uma série de tarefas
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
• Unidades de disco magnético flexível
– Dispositivos para o armazenamento magnético de
dados através de disquetes
» Ex.: unidades para discos de alta densidade, dupla face e 3 1/2
polegadas de diâmetro
• CD-ROM (Compact- Disk Read-Only Memory)
– Dispositivo para o armazenamento óptico de dados
através CDs
– Possue alta capacidade de armazenamento
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
• Scanner ou digitalizador
– Dispositivo de entrada que digitaliza documentos
impressos e os transfere como dados binários
para o computador
• Joystick
– Dispositivo de entrada utilizado para controle de
cursor, deslocamento de imagens na tela e
comandos de eventos
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
• Modem
– Dispositivo de transferência de dados
– Permite que informação seja enviada e recebida
pelo computador
– Vários computadores incluem um modem que
permite que a informação seja transferida através
de linha telefônica
– Velocidade de transferência de informação é
definida pela taxa de transferência de dados
» Ex.: 56.000 bps (bits por segundo)
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3.2.3. Unidades de Entrada e Saída
• Outros dispositivos
– FAX-Modem
– Leitor óptico de código de barras
– Capacete com recursos multimídia
– Luva com recursos multimídia
– Óculos com recursos multimídia
– Sintetizador de voz
– Nariz artificial
– Etc...
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3.3. Partes de um PC
• Partes Principais
– Gabinete
– Fonte de alimentação
– Placa mãe
– Dispositivos de memória
– Cartões de expansão
– Dispositivos de entrada e saída
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3.3. Partes de um PC
• Gabinete
– Contém diversos componentes do computador, como a
placa mãe, os dispositivos de memória e a fonte de
alimentação
– Possui ventiladores para evitar o superaquecimento dos
circuitos eletrônicos, principalmente os da CPU
– Tem diferentes tamanhos e formatos
» Ex.: torre
• Fonte de alimentação
– Converte os níveis de tensão para alimentação dos
diversos dispositivos eletrônicos do computador
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3.3. Partes de um PC
• Placa mãe
– Módulo central do computador
– Contém
» CPU
» memória interna
» dispositivos de expansão
• Cartões de expansão
– Permitem adicionar periféricos, dispositivos de
comunicação e para funções diversas
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3.4. Introdução ao Conceito de Software
• O Software é composto por
– Instruções
– Dados
– Estruturas de dados
» possibilitam que os programas manipulem adequadamente a
informação
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3.4. Introdução ao Conceito de Software
• Linguagens
– Linguagem de máquina
» é a linguagem compreendida pela CPU
» um programa escrito em linguagem de máquina consiste de
uma série de números binários
» exemplo: 00101010
– Linguagem de baixo nível
» é a linguagem que utiliza símbolos que são diretamente
relacionados com as instruções e os dados da linguagem de
máquina
» Exemplo:
código da operação
operando
significado
LD
A
carrega A
MPI
5
multiplica 5
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3.4. Introdução ao Conceito de Software
– Linguagem de alto nível
» São linguagens de programação nas quais se pode
escrever programas em uma notação próxima à
linguagem natural
» Exemplo:
if (tempo>0)
velocidade = distancia/tempo;
» Exemplos de linguagens científicas
• FORTRAN, BASIC, LISP, PASCAL, C, PROLOG
» Exemplos de linguagens comerciais
• COBOL, PLI
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Bibliografia
• Capron, H. L. & Johnson, J. A. (2004).
“Introdução à Informática”. Pearson
Prentice Hall
• Fedeli, R. D.; Polloni, E. G. F. & Peres, F. E.
(2003). “Introdução à Ciência da
Computação”. Thomson.
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