Computação Instrumental

Transcrição

1 Computação Instrumental Sistemas Computacionais Sistemas Operacionais Engenharia Ambiental 2º Semestre de

2 Sistemas Computacionais 2

3 Harware x Software Hardware componentes físicos que compõe um computador Software componentes lógicos que permitem a execução de tarefas em um computador 3

4 Memória de Massa Entrada Barramento Saída Memória Principal Unidade Central de Processamento 4

5 Entrada Saída 5

6 Por dentro de um computador 6

7 Microprocessador Unidade central de processamento impressa em chip de silício. Contém dezenas de milhões de minúsculos transistores. Componentes-chave: Unidade central de processamento. Registradores. Clock do sistema by Pearson Education 7

8 Unidade Central de Conjunto complexo de circuitos eletrônicos. Executa instruções de programa armazenadas. Duas partes: Processamento Unidade de controle Unidade aritmética e lógica (ALU) 2004 by Pearson Education 8

9 Unidade de Controle Direciona o sistema do computador a executar instruções de programa armazenadas. Deve comunicar-se com a memória e com a ALU. Envia dados e instruções do armazenamento secundário para a memória, quando necessário by Pearson Education 9

10 Unidade Aritmética e Lógica Executa todas as operações aritméticas e lógicas. Operações aritméticas: Adição, subtração, multiplicação, divisão. Operações lógicas: Compara números, letras ou caracteres especiais. Testa uma de três condições: Condição de igualdade (igual a) Condição menor que Condição maior que 2004 by Pearson Education 10

11 A CPU e a Memória A CPU não pode processar dados diretamente do disco ou de um dispositivo de entrada: Primeiramente, eles devem residir na memória principal. A unidade de controle recupera dados do disco e transfere-os para a memória principal. Itens enviados à CPU para ser processados: A unidade de controle envia itens à CPU e depois os envia novamente à memória principal após serem processados. Dados e instruções permanecem na memória principal até serem enviados a um dispositivo de saída ou armazenamento, ou o programa ser fechado by Pearson Education 11

12 Armazenamento de Dados e a CPU Dois tipos de armazenamento: Armazenamento primário (memória principal): Armazena dados temporariamente. A CPU referencia-o tanto para obtenção de instruções de programa como de dados. Armazenamento secundário (memória de massa): Armazenamento de longo prazo. Armazenado em mídia externa: por exemplo, um disco by Pearson Education 12

13 Memória Principal Também conhecida como armazenamento primário. Freqüentemente expressa como memória de acesso aleatório (RAM). Não faz parte da CPU. Retém dados e instruções para serem processados. Armazena informações somente enquanto o programa está em operação by Pearson Education 13

14 Endereços de Memória Cada localização de memória tem um endereço: Um número único, como em uma caixa postal. Pode conter somente uma instrução ou peça de dados: Quando dados são reescritos na memória, o conteúdo anterior desse endereço é destruído. Referenciado pelo número: As linguagens de programação usam um endereço simbólico (nomeado), tal como Horas ou Salário by Pearson Education 14

15 Representação de Dados Os computadores entendem duas coisas: ligado e desligado. Dados são representados na forma binária: Sistema numérico binário (base 2). Contém somente 2 dígitos: 0 e 1. Corresponde a dois estados: ligado e desligado by Pearson Education 15

16 Representando Dados Bit Byte Palavra 2004 by Pearson Education 16

17 Bit Abreviação de binary digit (dígito binário). Dois valores possíveis: 0 e 1. Unidade básica para armazenar dados: 0 significa desligado; 1 significa ligado by Pearson Education 17

18 Byte Um grupo de 8 bits. Cada byte tem 256 (2 8 ) valores possíveis. Para texto, armazena um caractere: Pode ser letra, dígito ou caractere especial. Dispositivos de memória e armazenamento são medidos em número de bytes by Pearson Education 18

19 Palavra O número de bits que a CPU processa como uma unidade. Tipicamente, um número inteiro de bytes. Quanto maior a palavra, mais potente é o computador. Computadores pessoais tipicamente têm 32 ou 64 bits de extensão de palavras by Pearson Education 19

20 Capacidades de Armazenamento Kilobyte: 1024 (2 10 ) bytes. Capacidade de memória dos computadores pessoais mais antigos. Megabyte: aproximadamente, um milhão (2 20 ) de bytes. Dispositivos de armazenamento portáteis (disquetes, CD-ROMs). Gigabyte: aproximadamente, um bilhão (2 30 ) de bytes. Dispositivos de armazenamento (discos rígidos). Memória de computadores pessoais. Terabyte: aproximadamente, um trilhão (2 40 ) de bytes. Dispositivos de armazenamento para sistemas muito grandes by Pearson Education 20

21 O Barramento (Bus) do Sistema Percursos elétricos paralelos que transportam dados entre a CPU e a memória. Largura de barramento: O número de percursos elétricos para transportar dados. Medida em bits. Velocidade de barramento: Medida em megahertz (MHz) by Pearson Education 21

22 Velocidade de Barramento Quanto maior a velocidade de barramento, mais rapidamente os dados viajarão por meio do sistema. Computadores pessoais têm velocidades de barramento de 400 MHz, 533 MHz ou até da ordem de GHz by Pearson Education 22

23 Placas de Expansão Conectam-se a slots (encaixes) de expansão ou à placa-mãe. São usadas para conectar dispositivos periféricos by Pearson Education 23

24 Portas Conectores externos para plugar periféricos, como, por exemplo, impressoras. Dois tipos de portas: Seriais: transmitem dados à base de um bit a cada vez. Usadas para dispositivos lentos, como o mouse e o teclado. Paralelas: transmitem grupos de bits em conjunto, lado a lado. Usadas para dispositivos mais rápidos, como impressoras e scanners by Pearson Education 24

25 Barramentos de Expansão e Portas Comuns Barramento Industry Standard Architecture (ISA): Usado para dispositivos lentos, como o mouse e o modem. Barramento Peripheral Component Interconnect (PCI): Usado para dispositivos mais rápidos, como discos rígidos. Accelerated Graphics Port (AGP): Provê desempenho de vídeo mais rápido. Porta Universal Serial Bus (USB): Permite-lhe converter muitos dispositivos em série para a porta USB. Barramento IEEE 1394: Um barramento de alta velocidade normalmente usado para conectar equipamentos de vídeo. Barramento PC Card: Usado em laptops para plugar um dispositivo do tamanho de um cartão de crédito by Pearson Education 25

26 Velocidades de Processamento dos Computadores As velocidades de instrução são medidas em segundos: Milissegundo: um milésimo de segundo. Microssegundo: um milionésimo de segundo. Nanossegundo: um bilionésimo de segundo. Computadores modernos atingiram essa velocidade. Picossegundo: um trilionésimo de segundo by Pearson Education 26

27 Velocidades dos Microprocessores Medida da velocidade de clock do sistema: Quantos pulsos eletrônicos o clock produz por segundo. Usualmente, expressa em gigahertz (GHz). Billhões de ciclos de máquina por segundo. Alguns PCs antigos mediam em megahertz (MHz). Uma comparação de velocidades de clock somente é significativa entre microprocessadores idênticos by Pearson Education 27

28 Outras Medidas de Desempenho MIPS Um Milhão de Instruções por Segundo. Computadores pessoais de alta velocidade podem executar mais de 500 MIPS. Tipicamente, uma medida de desempenho mais acurada do que a velocidade de clock. Megaflop um milhão de operações em ponto flutuante por segundo. Mede a capacidade do computador para executar operações matemáticas complexas by Pearson Education 28

29 Sistemas Operacionais 29

30 Software Hardware O Sistema Operacional (SO) é um software que gerencia os recursos do computador, controla o fluxo de informações e realiza a interface com o usuário. 30

31 Software Aplicativo SO Existem programas específicos para cada SO Hardware 31

32 Ao se ligar um computador Auto teste (POST-POWER ON SELF TESTE): são identificados os dispositivos ligados ao computador e realizado um teste de memória; Busca do SO em um disco inicializável ou no HD; Inicialização do SO. 32

33 Dar boot em um computador significa inicializá-lo. pull itself up by its bootstraps 33

34 Um SO é dividido em kernel (núcleo) e shell (casca). O kernel contêm as funções centrais do SO e o shell realiza a interface com o usuário. O kernel do SO está sempre na memória enquanto o computador está ligado 34

35 Principais tarefas do SO 1. Proporcionar a interface com o usuário; 2. Gerenciar os dispositivos de hardware; 3. Gerenciar e manter os sistemas de arquivos; 4. Dar suporte a outros programas. 35

36 1. Interface com o usuário Podem ser - Linha de comando; - Interface gráfica. 36

37 1.1 Linha de comando Os usuários devem digitar os símbolos ou caracteres. Exemplos: DOS LINUX 37

38 38

39 Se for digitado um comando incorreto o SO dará um aviso de comando não reconhecido. Um comando pode ser uma palavra que esteja associada a uma ação do SO ou o nome de um programa. 39

40 GUI Foi introduzida pelo Machintosh na década de 80 e permite a interação com o usuário de forma gráfica. As bases de uma GUI são as janelas, os ícones e o apontador. Os ícones são objetos ou símbolos que estão associados a execução de um programa. Ex: uma lata de lixo. 40

41 Evolução da GUI Touch (toque) O dedo do usuário substitui o mouse Tem como proposta ser natural Tornou-se popular com o IPAD da Apple a partir da detecção de movimento de mais dedos e de sensor de posicionamento do aparelho 41

42 Área de trabalho 42

43 Nome do programa Barra de menu Janela de opções (drop-down) Teclas de atalho Teclas de atalho Rolagem Painel de ferramentas Barra de informações 43

44 Caixa de diálogos (pop-up) 44

45 2. Gerenciar dispositivos de hardware Usuário 45

46 3.Gerenciar e manter os sistemas de arquivos O SO permite que o usuário gerenciar os arquivos no computador organizando-os em pastas (ou sub-diretórios). Hierarquia ou árvore de diretórios 46

47 4. Apoio a programas O SO realiza serviços de apoio aos programas que estão sendo executados, entres eles: - Salvar arquivos no disco; - Colocar arquivos na memória principal; - Fazer a interface com os periféricos. 47

48 Categorias de SO Ao se escolher um SO deve-se antes avaliar as seguintes situações: - Quantos programas devem ser executados ao mesmo tempo? - Quantos usuários irão trabalhar ao mesmo tempo com o SO? - Quantas CPUs irão trabalhar ao mesmo tempo com o SO? 48

49 Multitarefas Categorias de SO Multiusuários Multiprocessadores O SO multiusuários também deve ser multitarefas 49

50 Exemplos de SO 50

51 MS-DOS Usa uma interface de linha de comando. A tela apresenta prompts ao usuário. O usuário digita comandos. Amplamente substituído pelas interfaces gráficas. Não é amigável (user-friendly). 51

52 Microsoft Windows Iniciou-se como um ambiente operacional para o MS-DOS. Não era um sistema operacional completo; necessitava do MS-DOS. Usa uma interface gráfica. Os usuários podem usar os comandos e a interface do DOS. Agora é uma família completa de sistemas operacionais. 52

53 Recursos do Windows Nomes de arquivo extensos (até 255 caracteres). Plug and Play: Torna mais fácil a instalação de componentes de hardware. Object Linking and Embedding (OLE): Permite ao usuário incorporar ou vincular um documento em outro. 53

54 MAC OS Projetado para o computador Macintosh. Primeira GUI bem-sucedida comercialmente. Serviu como modelo para o Windows e outros produtos GUI desenvolvidos a partir de então. 54

55 UNIX Desenvolvido em 1971 para ser usado no minicomputador DEC. Sistema baseado em caracteres com interface de linha de comando. Não é ligado a nenhuma família de processadores. Roda praticamente em qualquer tipo de sistema (PC, mainframe, estação de trabalho) de qualquer fabricante. 55

56 Linux Usa interface de linha de comando. Muitas companhias criaram uma GUI para funcionar com o Linux. Conceito de fonte aberta. O código-fonte é livre. Usuários podem baixar (download), modificar e distribuir o software. Mais estável do que o Windows. Aplicativos relativamente escassos. Principal sistema operacional em uso em servidores de Internet. Manipula facilmente muitos usuários ao mesmo 56 tempo.

57 Android Introduzido pela Google em 2007 como sistema operacional para dispositivos móveis. É uma plataforma de código-fonte aberto. Interface touch screen. Utiliza apps que podem ser gratuitos ou pagos. 57

58 IOS Sistema operacional para dispositivos móveis da Apple. Tornou popular os tablets. /conheca-o-ios-7-sistema-operacional- para-iphone-e-ipad D9A3466C0B14326?types=A& 58

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60 Leitura do Capron Capítulo 1 Capítulo 2 Capítulo 3 Capítulo 4 Capítulo 6 Capítulo 7 Capítulo 8 60