Conceitos Básicos. Conceitos Básicos

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1 Introdução à Ciência da Informação Conceitos Básicos Conceitos Básicos Prof.: Ruy Alexandre Generoso Prof.: Ruy Alexandre Generoso

2 Conceito de Sistema Computacional Conceito de Sistema Computacional Unidade Central de Processamento Dispositivos de Entrada Unidade de Controle ULA Dispositivos de Saída Unidade Primária de Armazenamento Dispositivos de Armazenamento Secundário

3 Representação dos Dados no Computador Representação dos Dados no Computador Dados Memória do computador e mídia de armazenamento Códigos convencionados e expressos em um sistema de numeração adequado Exemplos Códigos: ASCII, EBCDIC, Unicode Sistemas de Numeração: Decimal, Binário, Octal, Hexadecimal

4 Sistemas de Numeração Sistemas de Numeração Decimal (base 10) Algarismos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 Sistema usual no cotidiano humano (fora do computador)

5 Sistemas de Numeração Sistemas de Numeração Binário (base 2) Algarismos: 0 e 1 Sistema de numeração empregado em sistemas computacionais

6 Sistemas de Numeração Sistemas de Numeração Hexadecimal (base 16) Algarismos: números 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 letras A, B, C, D, E e F Empregado na representação de números grandes, e.g. endereços de memória

7 Códigos de Representação de Dados Códigos de Representação de Dados ASCII (American Standard Code for Interchange Information) Mais usado em microcomputadores Representação de 256 caracteres diferentes (e.g. em um teclado alfanumérico) codificação em 8 bits 128 símbolos universais 128 símbolos adicionais, passíveis de variações de país para país Exemplo: Letra A Representação: =

8 Códigos de Representação de Dados EBCDIC (Extended Binary Code Decimal Interchange Code) Mais usado em mainframes Exemplo: Algarismo 1 Representação: F1 16 =

9 Unicode Códigos de Representação de Dados Representação de caracteres diferentes codificação em 16 bits Modelado sobre o conjunto de caracteres ASCII Possibilita a codificação da maioria dos caracteres correntemente em uso Usa scripts para a definição de caracteres em um idioma específico Grego Tibetano Dingbats Katakana

10 Conversão de Sistemas de Numeração Conversão de Sistemas de Numeração Exemplo de conversão: Base 2 para base = (? ) = ( ) 10 = ( ) 10 = ( ) 10 = =

11 Tabela ASCII Sistemas de Numeração Sistemas de Numeração O caractere A' corresponde ao código 41 (coluna 4 linha 1) NUL DLE SPACE P ` p 1 SOH DC1! 1 Q a q A 2 STX DC2 " 2 B R b r 3 ETX DC3 # 3 C S c s 4 EOT DC4 $ 4 D T d t 5 ENQ NAK % 5 E U e u 6 ACK SYN & 6 F V f v 7 BEL ETB ' 7 G W g w 8 BS CAN ( 8 H X h x 9 HT EM ) 9 I Y i y A LF SUB * : J Z j z B VT ESC + ; K [ k { C FF FS, < L \ l D CR GS - = M ] m } E SO RS. > N ^ n ~ F SI US /? O _ o DEL

12 Sistemas de Numeração Potências de 2 e 16 Sistemas de Numeração Potências de 2 e 16 n n n

13 Sistemas de Numeração Bases 10, 16 e 2 Sistemas de Numeração Bases 10, 16 e 2 Decimal Hexadecimal Binário A B C D E F 1111

14 Sistemas de Armazenamento de Dados Sistemas de Armazenamento de Dados Partes Físicas Características Composição Dispositivos de armazenamento Mídia de armazenamento Localização Interna (configuração no contexto da unidade do sistema) Externa (dispositivos separados)

15 Sistemas de Armazenamento de Dados Sistemas de Armazenamento de Dados Partes Físicas Características Registro/ Recuperação de Dados Mídia passa usualmente por uma cabeça de leitura/gravação no dispositivo de armazenamento a fim de que os dados sejam lidos/escritos Volatilidade Mídia de armazenamento não volátil Manutenção dos dados registrados após o desligamento da alimentação do sistema Contraste com a maioria dos tipos de memória (voláteis)

16 Sistemas de Armazenamento de Dados Sistemas de Armazenamento de Dados Partes Físicas Características MídiaFixax MídiaRemovível Mídia Fixa Tipicamente mais rápida e mais barata Mídia Removível Capacidade ilimitada Transporte fácil e seguro

17 Sistemas de Armazenamento de Dados Sistemas de Armazenamento de Dados Partes Físicas Características Acessibilidade Seqüencial Direta Registros em arquivos só podem ser recuperados na mesma seqüência em que foram fisicamente armazenados (e.g. dados armazenados em fitas magnéticas) Registros podem ser recuperados em qualquer seqüência, independentemente do armazenamento físico (e.g. dados armazenados na maioria dos discos magnéticos e ópticos)

18 Sistemas de Armazenamento de Dados Sistemas de Armazenamento de Dados Partes Físicas Características Representação de Dados Lógica Física Refere-se à visão do usuário sobre a forma como os dados são armazenados Refere-se ao modo físico real como os dados são armazenados na mídia, sob o ponto de vista do computador

19 Mídia de Armazenamento Mídia de Armazenamento 1ª Geração 2ª Geração 3ª Geração 4ª Geração 5ª Geração Tambor Magnético Núcleo Magnético Núcleo Magnético Chips de Memória Semicondutora LSI Chips de Memória Semicondutora VLSI Tendência: Mídia com capacidades de armazenamento cada vez mais elevadas utilizando circuitos microeletrônicos cada vez menores

20 Mídia Fita de Papel Cartão Perfurado Formulário Contínuo (Papel Sanfonado) Fita Magnética Disco Magnético Disco Óptico

21 Fita de Papel (obsoleta) Quase não ocupava espaço Tira de dados chegando como entrada ou deixando o sistema sob a forma de uma saída perfurada Placa Guia Traseira Direção de Transporte Canal Alimentação Altura

22 Cartão Perfurado (obsoleto) Entrada de cartões Altura Cartão Cartão Cartão Universal: Universal Universal: Saída de cartões colunas colunas colunas alturas alturas alturas Furo Coluna

23 Formulário Contínuo (Papel Sanfonado) Organizado em linhas e colunas Pode conter uma ou mais vias Pautado ou liso

24 Formulário Contínuo (Papel Sanfonado) Standard (132 colunas x 66 linhas) [ 14 x 11 ] US Letter (80 colunas x 66 linhas) [ 8,5 x 11 ]

25 Fita Magnética Carretel Rolo Encaixe Fita Coluna Vista lateral Vista frontal Trilha

26 Tipos de Fita Magnética Rolo (reel) Cassette Cartucho (cartdrige) Streamer DAT (Digital Audio Tape)

27 Características das Fitas Magnéticas Capacidade de armazenamento elevada graças ao conceito de densidade de gravação Densidade de Gravação Quantidade de bytes gravados por unidade de comprimento, com base na polegada Unidade de medida: B.P.I (Bytes Per Inch) Valores típicos: 200, 556, 800, 1.600, e BPI

28 Paridade Conceito graças ao qual a leitura de informações em uma fita ou disco magnético ocorre exatamente do modo como foram gravadas Paridade Ímpar (mais usada) Registro de um bit adicional ao byte, que será magnetizado somente se a contagem de bits ao longo do byte for um número par Bit adicional Bit de Paridade (gravado nas fitas magnéticas na Trilha de Paridade)

29 Disco Magnético Setor ou Segmento Trilhas Cluster

30 Disco Magnético Superfície do disco Cabeça de leitura/escrita Antes do processo de armazenamento de dados, as partículas magnéticas estão desalinhadas A cabeça de leitura/ escrita inscreve os dados alinhando cada partícula magnética da mídia segundo um de dois modos possíveis Um dos modos equivale ao registro de zeros (0), enquanto o outro ao registro de uns (1)

31 Tipos de Discos Magnéticos Fixos HPT (Head Per Track) Rígido (Winchester ou Hard Disk) Removíveis Flexível ou Disquete (Floppy Disk) Cartucho (cartdrige) Panela (pack) Optomagnético

32 Discos Magnéticos Mídia de armazenamento mais importante nos computadores atuais Tipos populares Discos flexíveis (floppy disks) Discos rígidos (hard disks) Dados gravados a partir da magnetização de partículas na superfície dos discos (dois modos: representação de uns e zeros)

33 Tipos Populares de Discos Magnéticos Rígido ou Winchester Capacidades típicas: 1 GB a 1 TB??? Custo: US$ 100 a 1000 Interno ou externo Mecanismo de Acesso Cilindros Discos Braços de Acesso Cabeças de Trilha Leitura/Gravação

34 Tipos Populares de Discos Magnéticos Flexível ou Disquete Capacidades: 360 KB a 1,44 MB Custo: cerca de US$ 0.50 ou menos Drive de disquete 3½ Disquete de 5¼ (obsoleto) Disquete de 3½ (obsoleto)

35 Proteção contra gravação Etiqueta Anatomia de um Disco Flexível Cobertura plástica rígida Protetor metálico com mola Furo indicador de alta densidade Revestimentos do disco Disco de metal Superfície plástica do disco

36 Discos Flexíveis Características Físicas Atualmente a maioria é de 3½ de diâmetro e capacidade de armazenamento de 1,44 MB Uso Inserção no drive apropriado, na direção apropriada Manutenção do disco no drive enquanto estiver sendo acessado (indicador luminoso da unidade ATIVO)

37 Discos Magnéticos Removíveis de Alta Capacidade Zip disks Discos magnéticos lidos/escritos por unidades denominadas zip drives Capacidade (Custo): 100 MB (U$ 10.00), 250 MB (U$ 12.00) ou 750 MB (U$ 15.00)

38 Discos Magnéticos Removíveis de Alta Capacidade SuperDisks drives (Laser servo drives) Armazenamento magnético, uso de laser para a localização de trilhas e posicionamento de cabeças de leitura/gravação Capacidade (Custo): 120 MB (U$ 10.00) ou 240 MB (U$ 12.00)

39 Discos Magnéticos Removíveis de Alta Capacidade HiFD (High Density Floppy Disk) drives Mais rápidos dos que os demais drives de disco magnético de alta capacidade 3.6 MBps Possibilidade de leitura de discos flexíveis convencionais Diâmetro: 86 mm Capacidade (Custo): 200 MB (U$ 15.00)

40 Discos Rígidos Propriedades Físicas Permanentemente selado no interior do drive Velocidades mais elevadas do que as dos sistemas removíveis Invólucro selado Placa de circuito impresso Placa de circuito impresso Eixo da montagem Conjunto de discos rígidos Cabeças de leitura/escrita Mecanismo de acesso

41 Discos Rígidos Endereçamento do Disco Rígido Cilindro do Disco - série de trilhas localizadas na mesma locação no conjunto de superfícies circulares rígidas de um disco rígido Tempo de Acesso ao Disco Fatores influentes: tempo de busca, atraso rotacional, tempo de movimentação dos dados Cache de Disco Estratégia para a elevação do desempenho do sistema

42 Discos Rígidos Padrões ATA/IDE e SCSI, Canal de Fibra Leitura e Escrita de Dados Pelo humano cerca de 6, cm Obstáculos em um conjunto de discos rígidos podem danificar a superfície do disco e a cabeça de leitura/gravação Partícula de poeira cerca de 3, cm Partícula de fumaça cerca de cm Cabeça de leitura/escrita remove particulas na superfície do disco com dimensões da ordem de 1, cm Cabeça de leitura/gravação Superfície do disco rígido

43 Discos Rígidos Removíveis Vantagens Portabilidade e capacidade de armazenamento extra superior àquela oferecida pelos discos flexíveis Discos Rígidos para Notebooks Possibilidade de uso de drives internos ou removíveis

44 Discos Rígidos para Sistemas Computacionais de Grande Porte Possibilidade de uso de um sistema consistindo de múltiplos drives de disco rígido RAID é uma tendência recente

45 Discos Ópticos CD de Áudio 1982 CD-ROM 1984 CD-R 1990 VCD 1993 DVD 1996 DVD-ROM 1997 CD-RW 1997 DVD gravável 1999

46 Discos Ópticos CD-ROM Tecnologia similar à do CD de áudio Capacidade: 650 MB CD-R (CD Recordable) CD gravável uma única vez CD-WORM (CD-Write Once Read Many) Similar ao CD-ROM, porém gravável (uma única vez, para muitas leituras)

47 Discos Ópticos CD-RW (CD-ReWrite) Similar ao CD-WORM, porém regravável várias vezes DVD (Digital Versatile Disc) Disco digital destinado à gravação de áudio, vídeo e dados

48 DVD Capacidade: 4,7 GB a 17 GB Tipos de DVD DVD-RAM Definido pelo DVD Forum (Matsushita, Toshiba e Time Warner) Padrão de maior presença no mercado Filmes gravados neste padrão não são compatíveis com a maior parte dos DVD players

49 DVD Tipos de DVD DVD+RW DVD regravável desenvolvido pela Sony, HP, Philips e Yamaha (DVD+RW Alliance) Compatível com a maioria dos DVD players DVD-RW Padrão de DVD regravável definido pela Apple e Compaq

50 DVD Tipos de DVD VCD (Video Compact Disc) Possibilidade de gravação de até 80 minutos de vídeo com qualidade similar àquela das fitas VHS Executável em drives de CD-ROM e DVD players

51 Tinta Magnética Uso em cheques bancários Impressão de números com tinta magnética (tinta com partículas magnéticas em suspensão) Há dois sistemas importantes CMC-7 (Character Magnetization Code - 7 digits) MICR (Magnetic Ink Character Recognition)

52 Tinta Magnética CMC-7 Usado no Brasil, México, França, Espanha MICR Usado nos Estados Unidos, Canadá, Porto Rico, Panamá e Inglaterra

53 Código de Barras (Bar Code) Código de Barras (Bar Code) Uso em automação comercial (supermercados e lojas comerciais em geral)

54 EAN-8 UPC-E Código de Barras (Bar Code) Sistemas importantes UPC (Universal Product Code) Uso nos EUA: 12 dígitos EAN (European Article Numbering) Uso na Comunidade Européia : 13 dígitos Adotado no Brasil EAN-13 UPC-A

55 Reconhecimento Óptico de Caracteres (Optical Character Recognition - OCR) Uso pelos Correios e outros serviços em atividades de reconhecimento de caracteres manuscritos ou impressos e posterior transcrição para sistemas computacionais Ilmo Sr. Francisco da Costa Rua Rita Pereira da Silva, 899 Bodocongo - Campina Grande - PB

56 Folha Óptica Uso em marcações a lápis ou caneta em espaços pré-determinados Aplicação em exames (concursos públicos, vestibulares, pesquisas de mercado) e em volantes da Loto, Sena, etc.

57 Cartão Magnético Usado em agências bancárias, de crédito e lojas comerciais Identificação do cliente através da leitura de dados numa tarja magnética Tarja magnética

58 Smart Card Cartão similar a um cartão magnético, porém possuindo um chip interno ao invés da tarja magnética Usado como dinheiro eletrônico, para pagamento de serviços e produtos, da mesma forma que se usa o cartão magnético Exemplo: Cartão usado na free-way

59 Smart Label (I-Code) Etiqueta inteligente contendo chips I-Code Alimentação do chip dispensável Energização e emissão de sinal de identificação quando o chip passa por sensores Biblioteca Nacional de Singapura, livros, CD-ROM, fitas VHS

60 Tecnologias de Entrada de Dados Tecnologias de Entrada de Dados 1ª Geração 2ª Geração 3ª Geração 4ª Geração 5ª Geração Fita de Papel Cartões Perfurados Cartões Perfurados Teclado Fitas e Discos Magnéticos Teclado Dispositivos de Apontamento e Seleção Varredura Óptica Reconhecimento de Voz Dispositivos Hápticos (tato) Reconhecimento Óptico de Caracteres e de Escrita Manual Tendência: Dispositivos de entrada cada vez mais naturais e fáceis de usar

61 Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de Apontamento e Seleção Permitem ao usuário a escolha e a manipulação de itens (objetos textuais ou gráficos) no dispositivo de visualização de um sistema computacional Tipos Mouse Uso em praticamente todos os ambientes gráficos orientados a janelas/menus, e.g. Windows e Mac-OS Mouse Almofada do mouse (mouse pad) Mouse com roda

62 Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de Apontamento e Seleção Tipos Joystick Auxílio ao usuário no controle do movimento de objetos no visualizador Movimento de objetos em qualquer direção com maior rapidez e precisão Mais indicado para jogos

63 Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de Apontamento e Seleção Tipos Trackball Espécie de mouse invertido, não deslizante sobre uma superfície plana Movimento do apontador na tela associado ao giro da esfera com os dedos ou a palma da mão Mais indicado quando o espaço é limitado

64 Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de Apontamento e Seleção Tipos Almofada sensível ao toque (touch pad) Superfície horizontal plana sensível à pressão e à movimentação Movimento do apontador na tela associado ao deslocamento da ponta do dedo sobre a superfície Usualmente empregado como dispositivo de apontamento e seleção em notebooks

65 Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de Apontamento e Seleção Outros tipos Caneta fotossensível (light pen) Tela sensível ao toque (touch screen) Cursor/ Caneta (stylus) Caneta com fio Tela sensível ao toque Caneta fotossensível Cursor sem fio

66 Escâner (Scanner) Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de ENTRADA Dispositivo óptico destinado à captura de imagens, fotos e textos e à conversão para formato digital Após a conversão, possibilidade de edição da imagem (apagamento, inserção ou alteração de partes da imagem, modificação de cores ou tons de cinza e das dimensões da imagem em relação ao original Scanner de mesa Scanner de mão

67 Dispositivos de ENTRADA Dispositivos de ENTRADA Mesa Digitalizadora (Table Digitizer) Dispositivo destinado à criação e manipulação de representações gráficas com auxílio de um tipo especial de apontamento cursor ou caneta (stylus) fisicamente ou não conectado à mesa Posição de um ponto de interesse na mesa indicada pela caneta ou cursor Aquisição de um ponto a partir do pressionamento da caneta ou de um botão do cursor

68 Tecnologias de Saída de Dados Tecnologias de Saída de Dados 1ª Geração 2ª Geração 3ª Geração 4ª Geração 5ª Geração Cartões Perfurados Relatórios e Documentos Impressos Cartões Perfurados Relatórios e Documentos Impressos Relatórios e Documentos Impressos Apresentação em Vídeo Apresentação em Vídeo Áudio Relatórios e Documentos Impressos Apresentação em Vídeo Áudio Documentos Multimídia Tendência: Métodos de saída que possibilitem uma comunicação mais natural, rápida e objetiva

69 Dispositivos de SAÍDA Dispositivos de SAÍDA Impressora Impacto Caractere Linha Margarida Esfera Matricial Cilindro Cadeia Não Impacto Jato de tinta Térmica Laser

70 Dispositivos de SAÍDA Dispositivos de SAÍDA Impressoras de grande popularidade em microcomputadores de pequenas empresas Matricial (Dot Matrix) Velocidades Típicas: 100 a 800 cps Custo: US$ 70 a 700 Unidade Unidade Unidade de de de Velocidade: Velocidade Velocidade: cps cps (characters (characters per per per second) second second)

71 Dispositivos de SAÍDA Impressoras de maior popularidade em microcomputadores Jato de tinta (Ink Jet) Velocidades Típicas: 1 a 8 ppm Custo: US$ 100 a 1,500 Unidade Unidade Unidade de de de Velocidade: Velocidade Velocidade: ppm ppm (pages (pages per per per minute) minute minute)

72 Dispositivos de SAÍDA Impressoras de maior popularidade em microcomputadores Laser Velocidades típicas: 1 a 16 ppm Custo: US$ 400 a 3,000 Unidade Unidade Unidade de de de Velocidade: Velocidade Velocidade: ppm ppm (pages (pages per per per minute) minute minute)

73 Dispositivos de SAÍDA Dispositivos de SAÍDA Outras tecnologias de impressão Jato de Tinta Sólida (Phase Change) Densidade: 300 a 700 dpi Marcas: Canon, Apple, HP, Epson Custo: US$ 300 a 500 Unidade de Densidade: dpi (dots per inch)

74 Dispositivos de SAÍDA Dispositivos de SAÍDA Outras tecnologias de impressão Transferência Térmica de Cera (Thermal-Wax Transfer) Marcas: Tektronics, Seiko Sublimação de Tintura (Dye Sublimation) Densidade: 300 dpi Marcas: Kodak Unidade de Densidade: dpi (dots per inch)

75 Traçador Gráfico (Plotter) Dispositivos de SAÍDA Dispositivos de SAÍDA Dispositivo que utiliza canetas especiais de diversas cores e/ou espessuras ou cartuchos de tinta (preto e coloridos) para traçados em papel com dimensões variantes (A4 a A0) Uso para traçados de plantas, gráficos e figuras de naturezas as mais diversas Aplicação nas engenharias, em arquitetura e projetos industriais e publicitários