Unidade I PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE. Prof. Luís Rodolfo

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1 Unidade I PRINCÍPIOS DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO Prof. Luís Rodolfo

2 Cronologia da evolução dos computadores: 3500 a.c.: os sumérios criam a numeração e o ábaco a.c.: egípcios utilizam o Relógio de sol para contar o tempo. 1623: Invenção das calculadoras 1844: Telégrafo de Morse 1873: Primeiro motor elétrico 1874: Primeira máquina de escrever

3 Cronologia da evolução dos computadores (cont.): 1900: Surgimento da memória magnética 1945: O ENIAC torna-se operacional, inaugurando a primeira geração de computadores. 1960: Surgimento do sistema Unix baseado no Mutics 1969: ARPANET dá início à Internet 1984: Computador IBM 286 AT com conectores PS/2

4 Cronologia da evolução dos computadores (cont.): 1991: Nasceu o Linux 1993: Intel Pentium 1996: DVD (Digital Versatile/Video Disk) 1999: AMD cria o Athlon 2000: Polêmica do bug do milénio (Y2K Bug) 2010: Apple apresenta o ipad

5 Figura 1 ENIAC Fonte: O Computador 1ª geração (anos 40): sistemas compostos por válvulas (tubos elétricos a vácuo) de alto custo, de difícil implementação, baixa confiabilidade e alto consumo (ENIAC - Electronic Numerical Integrator And Computer);

6 Debug: Retirada insetos que se alojavam entre as válvulas. Figura 2 Painel de válvulas do ENIAC Fonte:

7 Evolução dos sistemas computacionais: Integração; Miniaturização e; Capacidade de processamento.

8 Evolução tecnológica: revolução dos semicondutores (transistores) Circuitos integrados Circuitos integrados de alta capacidade de integração. Sistemas cada vez menores, mais rápidos, baixo consumo de energia e maior capacidade de processamento.

9 Década de 80: Forte processo de informatização; Computador Pessoal (PC) foi lançado pela IBM com sistema operacional DOS (Disk Operating System); Evolução do software e diminuição do custo do hardware (commodities); Aumento da remuneração dos profissionais de TI.

10 Tipos de Computador Sistemas móveis: palms, telefones celulares e smartphones; Sistemas de Pequeno Porte (microcomputadores): computador pessoal, computador de rede, estação de trabalho técnico, assistente digital pessoal e dispositivo de acesso à informação;

11 Tipos de Computador Sistemas Móveis e de Pequeno Porte Figura 3 Sistemas móveis e de pequeno porte.

12 Tipos de Computador Sistemas de Médio Porte: servidores de rede, minicomputadores, servidores da web e sistemas multiusuários; Sistemas de Grande Porte (Mainframe): sistemas corporativos, supervisores, processadores de transações e supercomputadores.

13 Tipos de Computador Sistemas de Médio e Grande Porte Figura 4 Sistemas de médio e grande porte.

14 Processamento de vários tipos de computadores Figura 5 Capacidade de Processamento Fonte: O Brien; Marakas (2007)

15 Interatividade A evolução dos sistemas computacionais se deu com a integração, miniaturização dos componentes eletrônicos e o aumento da capacidade de processamento. Desta forma pode-se afirmar: a) A Lei de Moore estava errada na origem; b) A miniaturização chegou ao seu limite; c) A tecnologia dos semicondutores permitiu e ainda permite esta evolução; d) A evolução esbarra na falta de capacitação profissional; e) Os processadores consomem cada vez mais energia com a evolução.

16 O Hardware do Computador: Dispositivos de Entrada; Unidade Central de Processamento; Memória Auxiliar; Dispositivos de Saída.

17 Arquitetura do Computador UCP ULA UC Dispositivos de Entrada Dispositivos de Saída Memória Auxiliar Memória Principal Figura 6 Arquitetura do Computador

18 Dispositivos de Entrada: Periféricos de Entrada; Interface Usuário Computador; Funções: Inserir; Coletar; Buscar; Receber dados para serem processados.

19 Exemplos de Dispositivos de Entrada: Figura 7 Dispositivos de Entrada Fonte: Laudon&Laudon, 2007

20 Dispositivos de Saída: Periféricos de Saída; Funções: Apresentar; Imprimir; Projetar; Ouvir; Assistir; Armazenar informações processadas.

21 Exemplos de Dispositivos de Saída: Figura 8 Dispositivos de Saída Fonte: Laudon&Laudon, 2007

22 Unidade Central de Processamento Coração de um computador; Responsável pelo processamento dos dados; Executa um ciclo de processamento: Busca de instrução na memória principal; Executa da instrução; Reinicia o ciclo.

23 Unidade Central de Processamento Lei de Moore Potência do processador dobraria a cada 18 meses: Figura 9 Lei de Moore Fonte: Intel

24 Unidade Central de Processamento Composição: ULA: Unidade Lógica-Aritmética UC: Unidade de Controle Memória

25 ULA Unidade Lógica-Aritmética: Funções: Executa cálculos e processamentos lógicos solicitados pela UCP; Executa funções tipo soma, subtração e divisão; Verifica se um número é maior que outro, se é positivo, negativo ou nulo.

26 Esquemático da ULA: "A" e "B" -> Operandos; "R" -> Saída; "F" -> Entrada da UC; "D" -> Saída de status Figura 10 Esquemático da ULA

27 UC Unidade de Controle: Funções: Controle geral da UCP; Coordena o processamento acessando de forma sequencial as instruções de programas; Coordena o fluxo de dados que entram e saem da ULA, dos registradores, das memórias principal e secundária dos diversos dispositivos de saída.

28 Memória: A memória é um dispositivo capaz de armazenar os dados de entrada (antes do processamento), os dados ainda em processamento e as informações já processadas.

29 Interatividade A arquitetura do computador é composta pela UCP, ULA, UC, memória e dispositivos de entrada e saída. Neste cenário, qual a atuação da UC sobre a ULA? a) Executa cálculos e processamentos lógicos solicitados pela ULA; b) Coordena o fluxo de dados que entram e saem da ULA; c) Executa funções tipo soma e subtração; d) Responsável pelo processamento dos dados da UC; e) Receber dados para serem processados da ULA pela UC.

30 Conceito de Bit e Byte BIT: Abreviação da palavra Binary DigiT; É a menor unidade computacional e representa um estado lógico de ativo ou inativo; Possui apenas 2 estados: 0 ou 1; Figura 11 bits

31 Byte: 8 bits agrupados formam um byte; 1 byte = 8 bits; Também conhecido como Octeto; Pode representar um caractere, uma capacidade de armazenamento de memória, um endereço, etc.; 256 representações de números binários: de a ; Cada algarismo possui um peso posicional.

32 Byte: 256 representações de números binários: de a ; 0 = = = [...] 254 = = Cada algarismo possui um peso posicional.

33 Exemplo 1: Número Decimal Seja o número decimal 1245 (um mil, duzentos e quarenta e cinco). Cada algarismo é multiplicado pelo seu peso posicional que representam as unidades de milhar, centena, dezena e unidade. Desta forma: 1245 = 1x x x10 + 5x1

34 Exemplo 2: Número Binário Começando da esquerda para a direita, cada um dos bits tem seu peso posicional, dado por 2 n, onde n varia de 0 a 7, representados por:

35 Exemplo 2: Número Binário (cont.) Desta forma, a seqüência binária representa: 0x x64 + 1x32 + 0x16 + 1x8 + 0x4 + 1x2 + 1x1 = 43

36 Exemplo 3: E se precisamos representar, em binário, um número maior que 255? Resp: Os bytes podem ser agrupados. Se forem utilizados 2 bytes (16 bits), cada bit terá seu valor posicional dado por 2 n, onde n varia de 0 a 15, ou seja:

37 Exemplo 3 (cont.): Desta forma, a seqüência binária representa: 0x x x x x x x x x x64 + 0x32 + 1x16 + 1x8 + 0x4 + 1x2 + 0x1 = 22170

38 Unidades de Medidas A medida que agrupamos mais e mais bytes, lançamos mãos de unidades de medidas para representar uma grande quantidade de bytes. As unidades Kilo, Mega, Giga, etc representarão milhares, milhões e bilhões de bytes respectivamente.

39 Unidades de Medidas Figura 12 Unidades de Medidas

40 Unidades de Medidas K, KB Kilobyte Mil (2 10 bytes) M, MB Megabyte Milhão (2 20 bytes) G, GB Gigabyte - Bilhão (2 30 bytes) T, TB Terabyte Trilhão (2 40 bytes)

41 Memória São dispositivos de computadores com capacidade de adquirir, armazenar e recuperar dados e informações. Basicamente divididas em 2 tipos: Memória Principal; Memória Secundária.

42 Memória Figura 13 Pirâmide das memórias

43 Interatividade Sabendo-se que cada bit tem peso posicional, converta para decimal a sequencia de bits: a) 29981; b) 16688; c) 65337; d) 34576; e)

44 Memória Principal Memória principal, interna ou central; Reside internamente na UCP; Têm a função essencial no auxílio à ULA no processamento dos dados e na armazenagem das informações processadas.

45 Memória ROM: Estas memórias têm como característica comum a não volatilidade dos dados, ou seja, os dados armazenados neste tipo de memória não são perdidos quando a UCP é desligada. Podem ter capacidade de armazenamento de dados que variam de 2KB (2 kilobytes) até 512KB (512 kilobytes).

46 Memória ROM: ROM (Read Only Memory) Memória de apenas leitura Utilizada pela UCP para inicialização dos sistemas internos e armazenam os programas padrão escritos pelo fabricante. Não pode ser acessada pelo usuário; PROM (Programmable Read Only Memory) Memória programável de apenas leitura;

47 Memória ROM (cont): EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) Memória programável e apagável de apenas leitura; EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) Memória programável e apagável eletronicamente de apenas leitura.

48 Memória RAM RAM (Randon Access Memory) Memória de Acesso Aleatório Memória que permite leitura e escrita de dados e é, na essência uma memória volátil, ou seja, o conteúdo da memória é perdido quando a UCP é desligada ou desenergizada.

49 Memória RAM A RAM é a memória de trabalho da UCP. Armazena os dados coletados provenientes dos dispositivos de entrada e as informações processadas pela UCP para envio aos dispositivos de saída; Armazena os programas em execução pela UCP.

50 Memória RAM A capacidade de uma memória é medida em bytes, kilobytes (1KB = 1024 ou 2 10 Bytes), megabytes (1MB = 1024 KB ou 2 20 Bytes) ou gigabytes (1GB = 1024 MB ou 2 30 Bytes). O tamanho máximo da memória principal é limitado pela arquitetura da UCP.

51 Memória Cache Memórias de alta velocidade, armazenam as instruções e auxiliam no processamento dos dados pela ULA e tem capacidade de até 4MB (no caso dos processadores Core 2 Duo da Intel);

52 Memória Secundária Memórias auxiliares; Mais lentas; De menor custo; Não voláteis e maior capacidade quando comparadas à memória principal; Função de armazenar programas, arquivos e grandes capacidades de dados.

53 Disco Rígido (HD) Considerado o principal meio de armazenamento de dados, programas e arquivos no computador; Não-volátil; Armazenagem do tipo direta; Os discos rígidos, atualmente, têm capacidade de centenas de GB (Giga bytes) a dezenas de TB (Tera bytes).

54 Fitas Magnéticas Dados são armazenados em uma fita magnética, normalmente montada em um carretel; São dispositivos do tipo acesso seqüencial; Dados são armazenados ao longo da fita magnética. O acesso a informação é lento; São consideradas confiáveis e tem capacidade de armazenamento da ordem de dezenas de GB (Giga bytes).

55 Discos Óticos Permitem a armazenagem de uma grande quantidade de dados, programas e arquivos e utilizam a tecnologia laser para este fim; Dados podem ser acessados de forma direta; CD-ROM (disco compacto) com capacidade de armazenamento da ordem de 650MB (Mega bytes).

56 Discos Óticos (cont.) Atualmente existem CDs do tipo: CD-R Recordable; CD-RW ReWritable. DVDs (Discos de Video Digital) - grande capacidade de armazenamento de programas e dados 4,7GB. Concebido para armazenar arquivos de filme e áudio de alta qualidade.

57 Cartões de Memória: PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) ±200MB; FLASH - Capacidade de armazenamento de até 64GB; Dimensões muito reduzidas. Grande apelo na portabilidade simples e rápida de grandes quantidades de dados; Atualmente estão presentes em telefones celulares, câmeras fotográficas, tocadores de MP3 e jogos eletrônicos.

58 Capacidade de memória vs custo Figura 14 Capacidade de memória vs custo. Fonte: O Brien; Marakas (2007).

59 Interatividade Memórias são dispositivos capazes de armazenar dados e informações. A característica de volatilidade está ligada a: a) Capacidade da memória em reter os dados armazenados mesmo sem energia; b) Capacidade de armazenamento de dados; c) Função de acesso aleatório; d) Lentidão no acesso pelo fato de ser volátil; e) Capacidade de processar mais dados por segundo.

60 ATÉ A PRÓXIMA!

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