Computadores Digitais 2. Prof. Rodrigo de Souza Couto

Transcrição

1 Computadores Digitais 2 Linguagens de Programação DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

2 Informações Gerais Página da disciplina: Sala: 5019E Áreas de Atuação (temas de pesquisa e desenvolvimento) Redes de Computadores Computação em Nuvem Exemplo de projeto: Horário das aulas Terça-feira: 17h às 18:45 LEE Sala 11 Janela Quinta-feira: 16:10 às 18:

3 Contextualização: Níveis de Máquina Alto Nível Baixo Nível Adaptado do livro Introdução a Arquitetura de Computadores, Miles Murdocca e Vincent Heuring, 2000.

4 Contextualização: Níveis de Máquina Alto Nível Linguagem C Médio Nível Redes de Computadores Baixo Nível Adaptado do livro Introdução a Arquitetura de Computadores, Miles Murdocca e Vincent Heuring, 2000.

5 Visão geral do curso O curso é dividido em duas partes Programação (linguagem C) Comunicação em Redes de Computadores

6 ATENÇÃO Esta apresentação baseada nos seguinte trabalhos: Notas de aula do Prof. Miguel Campista da UFRJ Notas de aula do Prof. Miguel Campista da UFRJ Notas de aula do Prof. Igor Monteiro Moraes da UFF Notas de aula do livro Jim Kurose e Keith Ross, Redes de Computadores e a Internet Uma abordagem Top- Down", 6ª Edição, Editora Pearson, 2013

7 Visão geral da Programação em Linguagem C em Comp. Dig. 2

8 Programação em Comp. Dig. 2 A linguagem de programação é apenas uma ferramenta! O importante neste curso é o aprendizado dos conceitos de programação Serão vistos conceitos básicos/intermediários da linguagem C O bom conhecimento de uma linguagem facilita o aprendizado de outras Basicamente a disciplina focará a solução de problemas por computadores

9 Uso da programação em Engenharia Eletrônica Atualmente, muitos engenheiros eletrônicos trabalham com Tecnologia da Informação (TI) Desenvolvimento de aplicativos para smartphones Redes de computadores Sistemas de bancos de dados Computação em nuvem Entre outras áreas Nessas áreas, nem sempre (apesar de ser muito comum) o engenheiro eletrônico irá programar, mas o conhecimento básico de programação é fundamental!

10 Arduino Uso da programação em Engenharia Eletrônica Microcontrolador muito utilizado atualmente Programação em C ou C++ Biblioteca wiring

11 Uso da programação em Engenharia Eletrônica Microcontroladores PICs Programação em Assembly Existem compiladores que permitem a programação em C

12 Uso da programação em Engenharia Eletrônica Outros (dentre muitos!) exemplos MATLAB e Scilab Aplicações em Controle, Processamento de sinais, etc. Não é C, mas o conhecimento dos conceitos deste curso facilita a programação nessas ferramentas Labview Utilização em instrumentação e automação Programação gráfica Bem diferente do C, mas como disse.

13 Uso da programação em Engenharia Eletrônica Outros (dentre muitos!) exemplos MATLAB e Scilab Aplicações em Controle, Processamento de sinais, etc. Não é C, mas o conhecimento dos conceitos deste curso facilita a programação nessas ferramentas Labview Utilização em instrumentação e automação Programação gráfica Bem diferente do C, mas como disse. O Importante é aprender os conceitos de programação, ensinando o computador a solucionar seus problemas reais!

14 Visão geral das Redes de Comunicação em Comp. Dig. 2

15 Redes de Computadores em Comp. Dig. 2 Internet: milhões de dispositivos conectados Sistemas finais (smartphones, laptops, etc.) Enlace de comunicação Fibras ópticas, cobre, rádio, satélite Comutadores de pacotes Encaminham pacotes pela rede Pedaços de informação

16 Redes de Computadores em Comp. Dig. 2 Tecnologias de Acesso Redes sem-fio (WiFi) Internet Redes a cabo Redes Ethernet (redes locais cabeadas) Redes ópticas

17 Redes de Computadores em Comp. Dig. 2 Algumas perguntas a serem respondidas em Comp. Dig. 2 Como funcionam os elementos básicos de redes? Comutadores, roteadores, HUBs, etc. Como dispositivos sem-fio utilizam o mesmo roteador WiFi sem interferência na comunicação? Protocolos de acesso ao meio Como os dispositivos conseguem ser encontrados na Internet? Endereçamento IP Como consigo me conectar a um servidor web (p.ex. site do Facebook)? Protocolos de transporte

18 Ementa do Curso Programação (linguagem C) Conceitos Básicos Expressões Controle de Fluxo Funções Vetores e alocação dinâmica Matrizes Cadeias de caracteres (strings) Listas encadeadas Arquivos

19 Ementa do Curso Comunicação em Redes de Computadores Princípios básicos de redes de computadores Infraestrutura física de redes Redes IEEE 802 Ethernet e WiFi Arquitetura TCP/IP

20 Bibliografia Slides de aula serão disponibilizados online Programação em C Waldemar Celes, Renato Cerqueira, José Lucas Rangel, Introdução a Estruturas de Dados, Editora Campus, 2004 Herbert Schildt, C Completo e Total, Makron Books, 3 ª edição, 1997 Paul Deitel, Harvey Deitel, C Como Programar, Editora Pearson, 6 ª edição, 2011

21 Bibliografia Comunicação em Redes de Computadores Andrew S. Tanenbaum, David J. Wheterall, "Redes de Computadores", 5ª Edição, Editora Pearson, 2011 Jim Kurose e Keith Ross, Redes de Computadores e a Internet Uma abordagem Top-Down", 6ª Edição, Editora Pearson, 2013

22 Avaliações PLANEJADAS Trabalhos de Programação Avaliação da parte Programação em C Média dos trabalhos é ponderada de acordo com o nível de dificuldade de cada um Mais difíceis valem mais! Uma prova no fim do período (P1) Avaliação da parte Comunicação em Redes de Computadores

23 Avaliações PLANEJADAS Segunda chamada Se necessária, data será combinada Só pode ser realizada por alunos que comprovem doença, viagem a serviço ou trabalho extraordinário Prazo máximo de 7 dias corridos após cada prova Prova Final Matéria TODA

24 Data das Provas P1-30/06/2016 PF - 07/07/2016 Segunda chamada a combinar

25 Critérios de Avaliação Média Semestral = (Média dos trabalhos + P1)/2 Se Média Semestral 7 Média Final = Média Semestral Aprovado!!!! Se 4 Média Semestral < 7 Prova Final (PF) Após prova final Média Final = (Média Semestral + PF)/2 Aprovado se Média Final 5 Se Média Final < 4 Média Final = Média Semestral Reprovado

26 Parte 1 Programação (linguagem C) Conceitos Básicos de Programação

27 Linguagem C História do C Evolução de duas outras linguagens de programação BCPL (Basic Combined Programming Language) B Versão mais enxuta do BCPL (memória era escassa!)

28 Linguagem C História do C Dennis Ritchie (Bell Laboratories) em 1972 Adiciona tipo de dados Linguagem de desenvolvimento do UNIX Independente do Hardware Portabilidade de programas 1989: Padrão ANSI 1990: Publicação do padrão ANSI e ISO ANSI/ISO 9899: 1990

29 Por que a Linguagem C? Permite o desenvolvimento de programas menores e mais rápidos Programador possui controle maior sobre o código Programador deve: Definir onde armazenar as variáveis na memória Alocar e liberar a memória Trabalhar com endereços de memória Em compensação, a programação é mais detalhada Detalhes que não são preocupações em linguagens de mais alto nível como: Linguagens de scripts, Java e Python Possui sintaxe simples Não possui muitas funções embutidas

30 Estrutura de Blocos e Identação Formato para apresentação dos programas em linguagens estruturadas Blocos são conjuntos de comandos com uma função bem definida Servem para definir os limites onde as variáveis declaras em seu interior são definidas São delimitadas (por chaves no C) Início é representado por { Fim é representado por Um bloco contido em outro nunca deve terminar antes que o bloco anterior Identação (Dentear) Serve para facilitar a identificação dos blocos

31 Estrutura de Blocos e Identação #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { imprimir n > 5 ; IF (n <= 5) { imprimir n <= 5 ;

32 Estrutura de Blocos e Identação Bloco A Bloco B #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { imprimir n > 5 ; IF (n <= 5) { imprimir n <= 5 ;

33 Estrutura de Blocos e Identação Bloco A Bloco B #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { imprimir n > 5 ; IF (n <= 5) { imprimir n <= 5 ; Bloco Principal

34 Estrutura de Blocos e Identação Bloco A Bloco B #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { imprimir n > 5 ; IF (n <= 5) { imprimir n <= 5 ; Início dos blocos Bloco Principal

35 Estrutura de Blocos e Identação Final dos blocos Bloco A Bloco B #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { imprimir n > 5 ; IF (n <= 5) { imprimir n <= 5 ; Bloco Principal

36 Estrutura de Blocos e Identação Diferencia o bloco principal dos blocos internos #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { IF (n <= 5) { imprimir n > 5 ; imprimir n <= 5 ; Identação: Diferencia os blocos dos seus conteúdos

37 Estrutura de Blocos e Identação Diferencia os blocos internos dos seus conteúdos #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { IF (n <= 5) { imprimir n > 5 ; imprimir n <= 5 ; Identação: Diferencia os blocos dos seus conteúdos

38 Estrutura de Blocos e Identação #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { IF (n <= 5) { imprimir n > 5 ; imprimir n <= 5 ; Esse código seria compreendido da seguinte maneira:

39 Estrutura de Blocos e Identação #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { IF (n <= 5) { imprimir n > 5 ; imprimir n <= 5 ; Um bloco contido no outro Esse código seria compreendido da seguinte maneira:

40 Estrutura de Blocos e Identação #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { imprimir n > 5 ; IF (n <= 5) { A boa prática da programação exige identação... imprimir n <= 5 ;

41 Como um Programa é Executado? Linguagens de programação São projetadas em função da facilidade na construção do código e da confiabilidade dos programas Quanto mais próximo a linguagem de programação estiver da forma de raciocínio humano, mais intuitivo se torna o programa e mais simples é a programação #include <stdio.h> main() { ENQUANTO condição satisfeita FAÇA execute ação 1; FIM DO ENQUANTO imprimir Acabou ; Linguagens de Programação DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

42 Como um Programa é Executado? Existem duas maneiras para decodificar programas Programa em linguagem de nível alto para programa em linguagem de nível baixo Interpretação Tradução #include <stdio.h> main() { ENQUANTO condição satisfeita FAÇA execute ação 1; FIM DO ENQUANTO imprimir Acabou ;?

43 Interpretação Na interpretação cada comando em linguagem de programação de alto nível é decodificado e executado Processo realizado durante a execução do programa Um comando por vez Para isso, Há um programa interpretador sendo executado Um interpretador para cada arquitetura de processador Cada comando do código é visto por esse interpretador como um dado de entrada

44 Interpretação O computador executa programas auxiliares escritos em linguagem de máquina para interpretar cada comando do programa Os programas auxiliares são invocados em uma ordem apropriada de acordo com a ordem de execução do programa Etapas da interpretação Obter o próximo comando Examinar e decodificar o comando Executar as ações Linguagens de Programação DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

45 Tradução Programa em linguagem de programação em nível alto é totalmente decodificado em um programa em linguagem de nível baixo Processo realizado antes da execução do programa Processo gera um novo programa Programa gerado em nível baixo é equivalente ao programa original em nível alto Para isso, Programa é decodificado em um processo chamado de compilação Programa que realiza a compilação é chamado de compilador Um compilador para cada arquitetura de processador

46 Tradução A tradução pode ser dividida em duas grandes partes: Análise do programa fonte Dados de entrada Síntese do programa objeto executável #include <stdio.h> main() { int n = 3; IF (n > 5) { imprimir n > 5 ; IF (n <= 5) { imprimir n <= 5 ; Compilação Programa objeto (*.o)

47 Tradução A saída de um processo de compilação consiste em: Programas objetos (*.o) Programas quase executáveis Podem fazer referências a dados externos ou outros programas Ligação Realizada por um programa ligador Une diversos programas objetos em um único programa executável Um programa em alto nível pode ser composto de diversos sub-programas ou pode fazer referência a programas externos ou ainda pode utilizar funções definidas em bibliotecas

48 Tradução #include <stdio.h> main() #include { <stdio.h> int main() #include n = { 3; <stdio.h> IF int main() (n > 5) { #include n = { 3; <stdio.h> imprimir IF int n > 5 ; main() (n > n 5) = { 3; { imprimir IF int (n > n 5) = n 3; { > 5 ; IF (n <= imprimir 5) { IF (n > 5) n { > 5 ; IF (n imprimir <= 5) { n imprimir n > 5 ; <= 5 ; IF (n imprimir <= 5) { n <= 5 ; IF (n imprimir <= 5) { n <= 5 ; imprimir n <= 5 ; Compilação Programa objeto Programa (*.o) objeto Programa (*.o) objeto Programa (*.o) objeto (*.o) Ligação n <= 5 Execução Programa executável (*.exe)

49 Interpretação X Tradução Compiladores e interpretadores dependem da arquitetura do processador (ISA) Intel x86, SPARC, AMD64 etc. Os programas interpretados são sempre reinterpretados durante a execução Independente da arquitetura do processador Em compensação, o desempenho pode ser mais baixo pois todos os comandos são interpretados antes de executar Os programas compilados não precisam ser recompilados Torna a execução mais rápida Em compensação, é dependente da arquitetura do processador Linguagens de Programação DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

50 Exemplos Linguagens Interpretadas PHP Python Ruby Java Linguagens Compiladas C C++ Pascal