Introdução à Programação. Apresentação da Disciplina e Conceitos Básicos de Computadores

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1 Introdução à Programação Apresentação da Disciplina e Conceitos Básicos de Computadores

2 Objetivos Aprender técnicas de programação que aumentem a qualidade de software e a produtividade no desenvolvimento Discutir conceitos de programação, ilustrando como os mesmos são representados na linguagem de programação C Discutir como programas podem ser adequadamente escritos, estruturados e documentados Explorar o ambiente de suporte a C, incluindo ferramentas e bibliotecas Discutir princípios de engenharia e qualidade de software. Desenvolver, documentar e avaliar uma aplicação de médio porte em C 2

3 Resultados de Semestres Anteriores Resultados % 14 25% 20 35% Aprovados por Média Aprovados 21 37% Reprovados Reprovados por Falta 3

4 Resultados de Semestres Anteriores Resultados % 9 13% 25 35% Aprovados por Média Aprovados Reprovados por Falta 18 26% Reprovados 4

5 Resultados de Semestres Anteriores Resultados

6 Resultados de Semestres Anteriores 6

7 Resultados de Semestres Anteriores

8 Análise de Resultados Nos últimos 4 semestres, 267 alunos cursaram a disciplina 167 aprovados (~63% de aprovação) Apenas 84 aprovados por média (~31%) 100 reprovados (~37% de reprovação) 27 foram reprovados por média Número de desistências da disciplina vem aumentando 8

9 Mau Desempenho em IP Consequências Dificuldade em conseguir vagas para cursar a disciplina de novo Vária disciplinas dependem de IP Atraso significativo no curso de EC Para os que conseguiram passar com dificuldade, problemas para acompanhar o resto do curso Várias outras disciplinas exigem desenvolvimento de programas (Algoritmos, Infra de SW, Infra de Comunicação, etc) Mais Importante: Requisito mínimo para um bom Engenheiro da Computação é saber programar 9

10 Afetadas por IP 10

11 Como Ter Sucesso na Disciplina? Estudo diário São 6 horas de aula por semana Nenhuma disciplina tem tantas aulas por semana Programação não se aprende somente olhando o livro e exemplos Deve-se praticar exaustivamente Programação não é trivial para muitos, pois envolve raciocínio lógico para resolver problemas complexos e codificar a solução em uma linguagem de programação Facilidade de acesso a computadores Aproveitar as aulas práticas e de exercícios Escrever programas com alguém para esclarecer dúvidas ajuda muito 11

12 Tópicos da Aula Antes de aprender a programar, precisamos ver conceitos básicos de Computação Componentes de um computador Como os diferentes componentes interagem Representação das informações em computadores 12

13 Hardware e Software Computador = Hardware + Software Hardware Parte física do computador Chips, monitores, teclado, etc Software Programas (conjunto de instruções) e dados Editores de texto, navegadores, sistemas operacionais, etc 13

14 Modelo de um computador Unidade Central de Processamento CPU Memória Principal (RAM) Canal de Comunicação (Barramento) Armazenamento Secundário Disco Rígido (HD), CD,DVD, Pen Drive,etc Dispositivos de Entrada/Saída Periféricos 14

15 CPU e RAM Executa as instruções presentes nos programas Memória Principal (RAM) Armazena os programas e dados que estão sendo usados pela CPU CPU CPU busca primeiramente programas e dados residentes na memória CPU também armazena dados na memória 15

16 Unidade Central de Processamento (1) A CPU é o cérebro do computador Implementado em um chip chamado de microprocessador Faz continuamente 3 ações: Busca instrução na memória principal Processa a instrução Executa Busca Decodifica Determina o que é a instrução 16

17 Unidade Central de Processamento (2) Os componentes principais de uma CPU são: Unidade de Lógica/Aritmética Faz cálculos e toma decisões Unidade de Controle Coordena as etapas do processamento Registradores Áreas pequenas de armazenamento 17

18 Unidade Central de Processamento (3) A velocidade de processamento de uma CPU é dado pelo relógio (clock) do sistema O clock gera um pulso eletrônico em intervalos regulares Estes pulsos coordenam as atividades da CPU Velocidade da CPU é medida geralmente em Hertz (Hz) 18

19 Armazenando Dados (1) Memórias são divididas em várias células de tamanhos iguais Cada célula é identificada unicamente por um valor numérico chamado de endereço 19

20 Armazenando Dados (2) Cada célula pode armazenar um valor de tamanho máximo fixo Valores que ultrapassam o tamanho máximo de uma célula são armazenados em mais de uma célula (células consecutivas) 20

21 Memória Principal Também chamada de memória RAM Random Access Memory Acesso aos endereços de memória podem ser feita de forma direta sem ter que passar por endereços anteriores Armazena dados e programas utilizados pelo processador num dado instante Quando o computador possui sistema operacional, este é carregado na memória geralmente na hora em que o computador é ligado 21

22 Memória Principal CPU Cache Memória Principal (RAM) Computadores atuais utilizam também pequenas memórias cache para armazenar partes dos dados e programas que estão na memória principal Memória cache utiliza tecnologia que torna acesso aos dados mais rápida Evita acesso pelo barramento 22

23 Armazenamento Secundário CPU CPU procura programa/dados na RAM Memória Principal (RAM) Não encontrando, CPU procura na memória secundária Programa/dados são transferidos para RAM Armazenamento Secundário Tipos de memória para armazenamento de longa duração de dados/programas 23

24 Armazenamento Secundário (Disco Rígido) Dispositivo magnético Partes que são gravadas são magnetizadas 24

25 Armazenamento Secundário (Disco Rígido) setor trilha Informações são gravadas em setores Uma trilha é composta por um conjunto de setores 25

26 Armazenamento Secundário (CD/DVD ) Dispositivo óptico Pequenos furos quando lidos por laser refletem diferentemente do resto do CD Furos representam 0 s e espaços representam 1 s 26

27 Memória RAM x Memória Secundária Memória RAM é mais rápida do que memórias secundárias Memória RAM é volátil Informação é perdida quando não há corrente elétrica Memórias secundárias não são voláteis Memórias secundárias geralmente são mais baratas que a memória RAM Por serem mais baratas, geralmente a capacidade de armazenamento é maior (Ex: Disco Rígido) 27

28 Dispositivos de Entrada/Saída Memória Principal (RAM) CPU Interação do usuário pode mudar o fluxo de execução na CPU Armazenamento Secundário Dispositivos para facilitar a interação do usuário Dispositivos de Entrada/Saída 28

29 Representação de Informação Existem, basicamente, 2 formas de representar uma informação: Modo Analógico Contínua, diretamente proporcional aos dados que constituem a informação Termômetro de mercúrio Mercúrio sobe em um tubo proporcionalmente ao aumento da temperatura fora do tubo Modo Digital Informação é quebrada em pedaços e cada pedaço é representado separadamente Música em um CD o disco armazena números que representam amostras regulares (no tempo) de níveis de voltagens específicas do som 29

30 Analógico x Digital volt Analógico Digital tempo

31 Informação Digital Computadores armazenam toda informação de forma digital Números Texto Gráficos e Imagens Vídeo Áudio Instruções de programas Para isto o computador digitaliza as informações, ou seja quebra a informação em pedaços 31

32 Representando Texto Digitalmente Em um texto, cada caractere é armazenado como um número, incluindo espaços, dígitos e pontuação Caracteres maiúsculos e minúsculos têm numerações diferentes O i, M u n d o!

33 Números Binários Quando a informação é digitalizada, ela é representada e armazenada em memória usando o sistema de numeração binária Um dígito binário (0 ou 1) é chamado de bit Um bit pode representar 2 estados possíveis (0 ou 1), assim como uma lâmpada que pode estar ligada (1) ou desligada (0) Dispositivos que armazenam e manipulam informação com representação binária (com 2 estados possíveis) são mais confiáveis e baratos 33

34 Sistema de Numeração Binária (1) No sistema de numeração decimal utilizamos os dígitos de 0 até 9 para representar qualquer número No sistema binário, só podemos utilizar os dígitos 0 e 1 para representar um número Exemplo: Para representar o número nove em decimal utilizamos o dígito 9, em binário ficaria x x x x

35 Sistema de Numeração Binária (2) Sistema Decimal Sistema Binário (4 bits)

36 Unidades de Medida Um byte corresponde a 8 bits Capacidade de armazenamento de dados de uma memória é medida em termos de bytes que ela pode guardar Unidade Símbolo Número de Bytes kilobyte megabyte gigabyte terabyte KB 2 10 = 1024 MB 2 20 (>1 milhão) GB 2 30 (>1 bilhão) TB 2 40 (>1 trilhão) 36

37 Categorias de Software Sistema Operacional Controla todas as atividades do computador Fornece uma interface para que o usuário interaja com o computador Gerencia recursos computacionais tais como CPU, memória, dispositivos de E/S, etc Windows, Unix, Linux, Mac OS Aplicativos Termo genérico para qualquer outro tipo de software Editores de texto, jogos, navegadores, sistemas de controle aéreo, etc Maioria dos softwares possuem uma interface gráfica (GUI) 37

38 Aplicativos e Sistema Operacional Aplicativos Sistema Operacional Gerencia recursos do computador CPU 38