INTRODUÇÃO A COMPUTADORES

Transcrição

1 INTRODUÇÃO A COMPUTADORES FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA PROF. CRISTIVON S.CRUZ

2 INTRODUÇÃO Definição Breve história Arquitetura de Von Neumann Representação de dados

3 DEFINIÇÃO Computador É uma máquina capaz de variados tipos de tratamento automático de informações ou processamento de dados. Computador É uma máquina electrónica que permite processar dados. O termo provém do latim computare ( calcular ). Um computador é composto por uma série de circuitos integrados e outros componentes relacionados, que possibilitam a execução de uma variedade de sequências ou rotinas de instruções indicadas pelo utilizador.

4 COMPUTADOR

5 BREVE HISTÓRIA COMPUTADORES MECÂNICOS ABACO (2500 AC) CALCULADORA DE DISCO PASCAL (1642) MÁQUINA DIFERENCIAL (Babbage, 1822) MOTOR ANALÍTICO (Babbage, 1833) TABULADORA HOLLERITH (1890)

6 BREVE HISTÓRIA CONT ABACO MÁQUINA DIFERENCIAL CALCULADORA DE DISCO PASCAL

7 BREVE HISTÓRIA CONT MOTOR ANALÍTICO TABULADORA HOLLERITH

8 GERAÇÕES DOS COMPUTADORES 1ª Geração ( ) 2ª Geração ( ) 3ª Geração ( ) 4ª Geração ( ) 5ª Geração (1991-atuais)

9 1ª GERAÇÃO ( ) Uso de válvulas e cartões perfurados. Os Cálculos digitais substituíram os cálculos analógicos. Harvard MARK I (Aiken, 1944) Hardware eletromecânico. ENIAC (Eckerte Mauchly, 1946) Primeiro computador completamente eletrônico. EDVAC (von Neumann, 1950) Introduziu a memória permanente e o sistema binário. UNIVAC I (1951) Primeiro computador a ser produzido em massa.

10 CARTÕES PERFURADOS VÁLVULAS

11 Harvard MARK I Foi desenvolvido nos EUA (Marinha Universidade de Harvard e IBM), ocupava 120 m2, tinha milhares de engrenagens e fazia muito barulho. Uma multiplicação de dez dígitos chegava a demorar 3s.

12 ENIAC possuía válvulas, pesava 30 toneladas, tinha 180 m² de área construída, sua velocidade era da ordem de 100 khz e possuía apenas 200 bits de memória RAM.

13 EDVAC Apesar de ser mais moderno, não diminuiu de tamanho e ocupava 100% do espaço que o ENIAC ocupava. Tinha cem vezes mais memória interna que o ENIAC.

14 UNIVAC I Era uma máquina eletrônica de programa armazenado que recebia instruções de uma fita magnética de alta velocidade ao invés dos cartões perfurados. O UNIVAC foi utilizado para prever os resultados de uma eleição presidencial

15 2ª GERAÇÃO ( ) Substituição das válvulas pelo transístor. O transistor revolucionou a eletrônica em geral e os computadores em especial. Eles eram muito menores do que as válvulas a vácuo e tinham outras vantagens: não exigiam tempo de pré-aquecimento, consumiam menos energia, geravam menos calor e eram mais rápidos e confiáveis. 1/200 do tamanho das válvulas. Consumo de menos de 1/100 da energia de uma válvula. Linguagens de programação de alto nível. Introdução de sistemas operativos. Foram os primeiros computadores com sucesso comercial. FORTRAN, COBOL - Linguagens de programação. O conceito de Unidade Central de Procedimento (CPU), memória, linguagem de programação e entrada e saída foram desenvolvidos.

16 CIRCUITO IMPRESSO Surgimento do armazenamento em disco, complementando os sistemas de fita magnética e possibilitando ao usuário acesso rápido aos dados desejados.

17 IBM 7094 Em vez das 30 toneladas do ENIAC, o IBM 7094 (versão de maior sucesso dessa segunda geração de computadores) pesava apenas 890 Kg. Essa máquina ultrapassou a marca de 10 mil unidades vendidas.

18 3ª GERAÇÃO ( ) Substituição dos utilização transístor por circuitos integrados, feitos de silício. Também conhecidos como microchips, eles eram construídos integrando um grande número de transistores, o que possibilitou a construção de equipamentos menores e mais baratos. Minicomputadores - Versões reduzidas dos mainframes (computadores de grande porte). Redes de computadores. Invenção do mouse (Douglas Engelbart ). Desenvolvimento das linguagens de programação BASIC e PASCAL.

19 CIRCUITO INTEGRADO DISQUETE MOUSE Em 1971 a IBM lança no mercado mundial o primeiro disquete, seu tamanho era de 8. primeira versão era madeira, tinha apenas um botão e era movido sobre pequenas rodinhas Mas o diferencial dos circuitos integrados não era o apenas o tamanho, mas o processo de fabricação que possibilitava a construção de vários circuitos simultaneamente, facilitando a produção em massa. Este avanço pode ser comparado ao advento da impressa, que revolucionou a produção dos livros.

20 ARQUITETURA PLUGÁVEL DO SYSTEM/360 O IBM s System/360, voltado para o setor comercial e científico. Ele possuía uma arquitetura plugável, na qual o cliente poderia substituir as peças que dessem defeitos. Além disso, um conjunto de periféricos eram vendidos conforme a necessidade do cliente.

21 4ª GERAÇÃO ( ) Os computadores da quarta geração são reconhecidos pelo surgimento dos microprocessadores unidade central de processamento. Desenvolvimento dos computadores pessoais (Personal Computer ou PC) Os sistemas operacionais como MS-DOS, UNIX, Apples e Macintosh foram construídos. Linguagens de programação orientadas a objeto como C++ e Smalltalk foram desenvolvidas. Discos rígidos eram utilizados como memória secundária. Impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais foram criados nesta época. Transmissão de dados entre computadores através de rede.

22 MICROPROCESSADOR Agora os circuitos integrados não se restringiam apenas a dezenas de transistores, mas chegavam a ter milhares deles em apenas um chip.

23 MODELOS DE COMPUTADORES PESSOAIS Os computadores eram mais confiáveis, mais rápidos, menores e com maior capacidade de armazenamento. Esta geração é marcada pela venda de computadores pessoais

24 COMPUTADOR PORTÁTIL Em 1982, o jornalista especializado em microcomputadores Adam Osborne fundou sua empresa e lançou o Osborne I, então foi lançado o primeiro computador portátil do mundo.

25 5ª GERAÇÃO (1991-ATUAIS) Uma das principais características dessa geração é a simplificação e miniaturização do computador, além de melhor desempenho e maior capacidade de armazenamento. Tudo isso, com os preços cada vez mais acessíveis. As aplicações exigem cada vez mais uma maior capacidade de processamento e armazenamento de dados. Banco de dados distribuídos e redes neurais. Computação nas Nuvens. Realidade Aumentada. Computação Distribuída. O conceito de processamento está partindo para os processadores paralelos, ou seja, a execução de muitas operações simultaneamente pelas máquinas. Era da conectividade, onde tudo está conectado.

26 MODELO DOS NOVOS COMPUTADORES PESSOAIS

27 ARQUITETURA VON NEUMANN

28 INTRODUÇÃO AO MODELO Introduziu o conceito do computador controlado por programa armazenado. Todo computador é formado por 5 partes básicas: a memória, a unidade lógica e aritmética, a unidade de controle e os dispositivos de entrada e saída. As operações a serem realizadas pelo computador são definidas pelos dados e instruções do programa carregado na memória. É o modelo de design da maioria dos computadores atuais.

29 MODELO DE VON NEUMANN

30 MODELO DE VON NEUMANN CONT A unidade aritmética e lógica é a parte do computador onde são feitas as operações aritméticas e lógicas com os dados. O tipo de operação a ser executado é determinado por sinais vindos da unidade de controle. A memória é onde ficam armazenados os dados e instruções que vão ser utilizados pela ULA e pela unidade de controle. Os dados a serem operados são lidos dos dispositivos de entrada para a memória. Os resultados obtidos são enviados para a memória e daí para os dispositivos de saída de dados.

31 MODELO DE VON NEUMANN CONT CPU TEM COMO FUNÇÃO Executar programas que estão armazenados na memória principal; Buscar as instruções desses programas; Examinar essas instruções; Executar as instruções uma após a outra (sequencialmente). UNIDADE DE CONTROLE TEM COMO FUNÇÃO Buscar instruções na memória principal; Determinar o tipo dessas instruções. UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA TEM COMO FUNÇÃO Efetuar operações aritméticas; Efetuar operações booleanas (e, ou, not, etc); Essas operações são necessárias para a execução das instruções dos programas.

32 MODELO DE BARRAMENTO DE SISTEMAS

33 MODELO DE BARRAMENTO DE SISTEMAS É um refinamento do modelo de Von Neumann e possui o processador (que integra ULA, registradores e unidade de controle), memória e unidade de entrada/saída. A comunicação entre as diversas unidades é feita através do barramento de sistema, que é composto pelos barramentos de endereço, dados e controle. Em algumas arquiteturas pode haver também barramentos adicionais conectados à unidade de Entrada/Saída, chamados de barramentos de Entrada/Saída.

34 PROCESSADOR É o conjunto da unidade lógica e aritmética, registradores e da unidade de controle. O processador é responsável pela realização de uma série de funções: Busca de instruções e dados na memória; Programa a transferência de dados entre a memória e os dispositivos de Entrada/Saída; Decodifica as instruções; Realiza as operações lógica e aritméticas; Responde a sinais enviados por dispositivos de Entrada/Saída como RESET ou interrupções. Executar os programas armazenados na memória principal, buscando suas instruções, examinando-as e então executando uma após a outra.

35 MEMÓRIA A unidade de memória é formada pela memória volátil e pela memória não volátil. As informações armazenadas na memória volátil podem ser alteradas durante a execução de um programa. São também usadas para armazenar os resultados intermediários e finais das operações realizadas pelo processador. A memória não volátil é usada para armazenar informações que não necessitam ser alteradas no decorrer do processamento. É utilizada para iniciar o funcionamento do computador, realizando os testes iniciais e cópia do sistema operacional para a memória. A memória volátil recebe o nome de memória principal e a memória não volátil é conhecida como BIOS nos computadores baseados no IBM/PC.

36 ENTRADA / SAÍDA A unidade de entrada e saída contém os circuitos de interface necessários para prover a comunicação entre os dispositivos de ENTRADA e SAÍDA com as demais partes do computador. Toda a informação é convertida de/para o formato binário pela unidade de entrada/saída. Exemplos de dispositivos de entrada : Disco rígido, microfone, teclado, mouse, tela sensível ao toque, scanner, leitor de código de barras, celular, pendrive, máquina fotográfica digital, webcam, joystick. São exemplos de unidades de saída: monitor, caixas de som, impressora. Algumas unidades são de entrada e saída ou seja, dispositivos Híbridos: Disco rígido, disco flexível ou disquete, monitor sensível a toques, pendrive, joystick e impressora.

37 BARRAMENTOS Barramento de dados Tem por função transportar a informação (código e dados) entre os blocos funcionais de um computador; Barramento de endereços Tem por função transportar a identificação ( endereço ) dos sítios onde se pretende ler ou escrever dados; Barramento de controle Agrupa todos os sinais elétricos de controle do sistema, necessários ao bom funcionamento do computador.

38 REPRESENTAÇÃO DE DADOS

39 BITS Os computadores "entendem" impulsos elétricos, positivos ou negativos, verdadeiro ou falso, que são representados por 1 ou 0. A cada impulso elétrico damos o nome de bit. O termo Bit, que é proveniente das palavras dígito binário, ou BInary digit, é a menor unidade de medida de transmissão de dados usada na computação e informática. Um conjunto de 8 bits reunidos como uma única unidade forma um byte

40 BYTES Os bytes representam todas as letras (maiúsculas e minúsculas), sinais de pontuação, acentos, caracteres especiais e até informações que não podemos ver, mas que servem para comandar o computador e que podem inclusive ser enviados pelo teclado ou por outro dispositivo de entrada de dados e instruções. Para que isso aconteça, os computadores utilizam uma tabela que combina números binários com símbolos: a tabela ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Nela, cada byte representa um caractere ou um sinal.

41 TABELA ASCII

42 NOMENCLATURAS A partir daí, foram criados vários termos para facilitar a compreensão humana da capacidade de armazenamento, processamento e manipulação de dados nos computadores. No que se refere aos bits e bytes, tem-se as seguintes medidas: 1 Byte = 8 bits 1 kilobyte (KB ou Kbytes) = 1024 bytes 1 megabyte (MB ou Mbytes) = 1024 kilobytes 1 gigabyte (GB ou Gbytes) = 1024 megabytes 1 terabyte (TB ou Tbytes) = 1024 gigabytes 1 petabyte (PB ou Pbytes) = 1024 terabytes 1 exabyte (EB ou Ebytes) = 1024 petabytes 1 zettabyte (ZB ou Zbytes) = 1024 exabytes 1 yottabyte (YB ou Ybytes) = 1024 zettabytes

43 NOMENCLATURAS CONT É também por meio dos bytes que se determina o comprimento da palavra de um computador, ou seja, a quantidade de bits que o dispositivo utiliza na composição das instruções internas, como por exemplo: 8 bits => palavra de 1 byte 16 bits => palavra de 2 bytes 32 bits => palavra de 4 bytes

44 NOMENCLATURAS CONT Na transmissão de dados entre dispositivos, geralmente usa-se medições relacionadas a bits e não a bytes. Assim, há também os seguintes termos: 1 kilobit (Kb ou Kbit) = 1024 bits 1 megabit (Mb ou Mbit) = 1024 Kilobits 1 gigabit (Gb ou Gbit) = 1024 Megabits 1 terabit (Tb ou Tbit) = 1024 Gigabits OBS.: Quando a medição é baseada em bytes, a letra 'b' da sigla é maiúscula (como em GB). Quando a medição é feita em bits, o 'b' da sigla fica em minúsculo (como em Gb).

45 NOMENCLATURAS CONT A utilização de medições em bits é comum para informar o volume de dados em transmissões. Geralmente, indica-se a quantidade de bits transmitidos por segundo. Assim, quando queremos dizer que um determinado dispositivo é capaz de trabalhar, por exemplo, com 54 megabits por segundo, usa-se a expressão 54 Mb/s: 1 Kb/s = 1 kilobit por segundo 1 Mb/s = 1 megabit por segundo 1 Gb/s = 1 gigabit por segundo

46 CONVERSÃO

47 BINÁRIO DECIMAL Valor em binário = Valor em binário = Valor em binário =

48 DECIMAL BINÁRIO Valor em Decimal= 511 Valor em Decimal = 251 Valor em Decimal = 5400

49 TABELA DE CONVERSÕES

50 DECIMAL OCTAL Usamos o valor desejado e dividimos por 8, para achar o quanto ele vale em Octal. EX.: ENTÃO EM OCTAL É 54228

51 OCTAL DECIMAL Usamos o valor desejado Para a base Decimal, seguiremos os seguintes passos: 1 Primeiro invertermos o número para fazermos a somatória da direita para a esquerda do número original, então Agora vamos somar cada número, multiplicando por 8 elevado a um número sequencial iniciado em 0. 2* * * *8 3 = 2*1 + 2*8 + 4*64 + 5* = 2834 ou