Engenharia Civil. Representação da Informação. Introdução à Computação

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1 Engenharia Civil Representação da Informação Introdução à Computação

2 Sumário Retomada... Representação de informação Bit, byte Conversão numérica Exercício

3 Referência link na página O bit, o byte, o caractere e a palavra 3.1 Notação posicional base decimal

4 Revisando e sistematizando O que é Dado? Dado = Elemento a ser processado. Tipos componentes de um dado: numéricos: 9; 2,5 alfabéticos: letras (A-Z) alfanuméricos: números, letras,... caracteres especiais ( {, >, +, # )

5 Processamento de Dados É o processo de receber DADOS, manipulá-los e produzir novos dados ou RESULTADOS. DADOS INICIAIS ENTRADA PROCESSAMENTO (Transformações) SAÍDA DADOS FINAIS (RESULTADOS FINAIS)

6 O Computador e a Informática O computador é uma máquina que processa dados em menos tempo e com mais segurança. Processamento eletrônico de dados. Funções básicas do computador: Entrada de dados; Processamento de dados; Saída de informações; Armazenamento de informações. Informática (Informação Automática) Área que abrange todas as atividades relacionadas com o processamento automático de informações.

7 Dado X Instrução X Programa DADO: Informação a ser processada. Exemplo: Na inscrição do vestibular: nome, identidade, opções,... INSTRUÇÃO: Operação elementar que o computador pode processar (sobre os dados). Ex. de tipos de instruções: movimentação de dados, E/S, aritmética, comparação, controle da sequência do programa, etc... PROGRAMA: Conjunto de instruções organizadas que o computador executa em determinada ordem.

8 Hardware x Software HARDWARE: Conjunto de componentes mecânicos, elétricos e eletrônicos com os quais são construídos os computadores e os equipamentos periféricos. SOFTWARE: Conjunto de programas que permitem usufruir da capacidade de processamento fornecida pelo hardware.

9 Como é possível processar dados?? Arquitetura de Von Newmann

10 Representação da informação O leitor é capaz de entender o que está escrito nesses slides porque ele conhece o formato e o significado dos símbolos (caracteres alfabéticos, numéricos, pontuações, etc.) E o computador? Igualmente, toda informação produzida em um computador precisa ser entendida por ele para ser processada. Sendo o computador um equipamento eletrônico, ele manipula informações de forma eletrônica. O computador opera com zeros e uns (0 e 1). Por que zeros e uns??

11 Implementação eletrônica Por que operar com 0 e 1? Possibilidade de armazenar elementos com dois estados Transmissão eletrônica confiável (robustez a ruídos) Implementação efienciente de operações artitméticas 3.3V 2.8V V 0.0V

12 Representação da informação: 0 e 1 Portanto, computadores digitais são totalmente binários! Todo dado passado a ele ou operado por ele deve estar convertido em uma representação binária. Ou seja, tudo... Alfabeto - 26 símbolos (A Z) Caracteres especiais (*, #...) Símbolos numéricos: (0 9)... Precisa ser convertido!!

13 Representação da informação: 0 e 1 Os computadores somente operam com o sistema de numeração BINÁRIO (base=2) Consequentemente, a representação dos caracteres (comuns entre os humanos) requer tratamento prévio, que consiste na conversão de base Como faço para representar, por exemplo o número 5? Ou o caractere a, em binário?? A conversão de base ocorre através de rotinas de codificação e decodificação

14 Representação da informação: 0 e 1 Da mesma maneira que na nossa linguagem a menor unidade é o caractere, ele pouco ou nada significa de informação útil. Também nos computadores, a representação individual de 0 ou 1, pouco significa. Assim como o dado Paraná (aula passada!) é formado por um conjunto de caracteres, também nos computadores, os dados manipulados são codificadas em grupos ordenados de bits, de modo a terem um significado útil. Todos os caracteres armazenados em um computador são convertidos em um conjunto de bits previamente definido para o referido sistema: ênfase Binário.

15 Representação da informação: 0 e 1 Cada sistema poderá definir como (com quantos bits e como se organizam) cada conjunto de bits representará um determinado caractere. Poderão, por exemplo, ser cinco bits por caractere nesse caso, será possível codificar 32 símbolos diferentes. Se for 6 bits, será possível codificar 64 símbolos diferentes... Foi a IBM que fez a primeira definição formal a um grupo ordenado de bits e o chamou de byte.

16 Sistema Binário Binário: símbolos 0 e 1 1 símbolo = 2 1 = 2 representações 2 símbolos = 2 2 = 4 representações 3 símbolos = 2 3 = 8 representações 4 símbolos = 2 4 = 16 representações 5 símbolos = 2 5 = 32 representações 6 símbolos = 2 6 = 64 representações 7 símbolos = 2 7 = 128 representações 8 símbolos = 2 8 = 256 representações

17 Representação binária... Repr.Binária Potência Repr.Decimal

18 Em resumo... Assim, diferentes caracteres tais como letras do alfabeto ou caracteres de pontuação são organizados como padrões ou cadeias especiais de bits A padronização veio com o Código ASCII American Standard Code for Information Interchange 8 bits por símbolo (Byte) Capaz de representar 256 padrões de bits para representar: Letras do alfabeto (maiúsculas e minúsculas) Símbolos de pontuação Dígitos decimais Códigos de controle (line feed, espaço em branco, etc.) Aula 1 18 At

19 Unidades BIT: Abreviação de binary digit (dígito binário): 0 e 1. Unidade básica para armazenar dados. Menor unidade de informação. BYTE: Um grupo de 8 bits. Cada byte tem 256 (2 8 ) valores possíveis. Dispositivos de memória e armazenamento são medidos em número de bytes. Palavra de memória: 16, 32, 64, 128 bits Unidade que define a quantidade de bits processada de cada vez pela CPU lê ou grava em uma única operação (dados, instruções,...). 19

20 Capacidades Típicas Iniciais Kilobyte (Kb): 1024 (2 10 ) bytes. Capacidade de memória dos computadores pessoais mais antigos. Megabyte (Mb): aprox. um milhão (2 20 ) de bytes. Memória de computadores pessoais. Dispositivos de armazenamento portáteis (disquetes, CD-ROMs). Gigabyte (Gb): aprox. um bilhão (2 30 ) de bytes. Dispositivos de armazenamento (discos rígidos). Memória de mainframes e servidores de rede. 20

21 Noções de demanda por armazenamento 1 página txt ASCII : 2 Kbytes 1 página Word : 28 Kbytes 100 páginas Word : 300 Kbytes 1 disquete : 1,44 Mbytes Dicionário completo : 24 Mbytes 1 CD : 700 Mbytes 1 DVD : 3-4 Gbytes 1 DVD BlueRay : 50 GBytes 1 HD : 250 Gbytes 21

22 Unidades múltiplas do byte 22

23 Exemplos de Conversões Como os computadores entendem duas situações: 0 ou 1, ligado ou desligado, presente ou ausente. Os dados e instruções devem se representados na forma binária (base 2). E outros números?

24 Conversão de Base Decimal qualquer base b Execute sucessivas divisões do valor pela base b até obter um quociente menor que a base b O número solicitado é composto pelo último quociente, seguido pelos sucessivos restos, da direita para a esquerda. Exemplo: (61) 10 = (? ) 2 = (111101)

25 Sistemas de Numeração Posicionais A base b de um sistema é igual à quantidade de algarismos usados. Para a base decimal tem-se 10 algarismos (0 a 9) Quando uma posição é ocupada pelo maior algarismo e ela deve ser aumentada de uma unidade, esta posição recebe o símbolo nulo e a posição seguinte deve ser aumentada de uma unidade. Assim: 9+1= = =100

26 Sistemas de Numeração Posicionais O algarismo mais à direita tem peso um (b 0 ), o imediatamente à esquerda tem peso b 1, o seguinte à esquerda tem peso b 2, b 3, etc. O valor de cada algarismo de um número é dado multiplicando-se o algarismo pelo peso de sua posição Exemplo: = 2 x = 7 x = 5 x 10 0 O valor de um número é dado pela soma dos valores de cada algarismo 275 = 2 x x x 10 0

27 Conversão de Base Binário Decimal Exemplo: ( ) 2 = (? ) = = = 366 = (366) 10 Aula 1 27 At

28 Unidade Central de Processamento (CPU) Os bits ficam perdidos dentro das memórias do computador? 28

29 Dados e Memória Cada localização de memória tem um endereço: Um número único, como em uma caixa postal. Pode conter somente uma instrução ou dado: 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), as variáveis, tal como Horas ou Salário. Retomar na prática em programação 29

30 1 símbolo = 16 1 = 16 representações 2 símbolos = 16 2 = 256 representações 3 símbolos = 16 3 = 4096 representações... Sistema Hexadecimal (Base 16) Símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F É usado para representar números grandes tais como endereços de memória Outras bases

31 Representação binária Base 10 Base 2 Base 8 Base A B C D E F 31

32 Conversão de Base Qualquer base b Decimal Execute sucessivas multiplicações, da direita para a esquerda, dos algarismos que compõem o valor inicial pela base b, elevando b a zero, e incrementando-a de um em um até o último algarismo O valor solicitado é dado pelo somatório dos valores resultantes das multiplicações Exemplo: (F4B2A5) 16 = (? ) 10 Aula 1 32 At

33 Exemplos: curiosidades a) Converter 4F5H para a base 10. Solução: Lembramos que o H significa que a representação é hexadecimal (base 16). Sabemos ainda que F16= Então: 4x x x16 0 = 4x x = = b) Converter para a base 10. Solução: 3x x x x9 0 = 3x x81 + 8x9 + 5 = = c) Converter 1001,012 para a base 10. Solução: 1x x x x x x2-2 = ,25 = 9,25 10 d) Converter 34,3 5 para a base 10. Solução: 3x x x5-1 = ,6 = 19,6 10 e) Converter 38,3 8 para a base 10. Solução: Uma base b dispõe dos algarismos entre 0 e (b-1). Assim, a base 8 dispõe dos algarismos 0 a 7 e portanto o algarismo 8 não existe nessa base. A representação 38,3 não existe na base 8. 33

34 Exercício 1 Dissemos quais eram os equivalentes binários dos primeiros 15 decimais Verifique se vc sabe conferir.

35 Exercício 1 Dissemos quais eram os equivalentes binários dos primeiros 15 decimais Verifique se vc sabe conferir. Ex: 13 13/2=6 Resto=1 6/2=3 Resto=0 3/2=1 Resto=1 13 decimal = 1101 binário

36 Exercício 2 Questão 1 (FUSAR UFF 2012). Os computadores utilizam o sistema binário ou de base 2 que é um sistema de numeração em que todas as quantidades se representam com base em dois números, ou seja, (0 e 1). Em um computador o número 2012, em base decimal, será representado, em base binária, por: A) B) C) D) E)

37 Solução Dividir 2012 sucessivamente por /2=1006 Resto=0 1006/2= 503 Resto=0 503/2= 251 Resto=1 251/2= 125 Resto=1 125/2=62 Resto=1 62/2=31 Resto=0 31/2=15 Resto=1 15/2=7 Resto=1 7/2=3 Resto=1 3/2=1 Resto=1 Concluímos que o número 2012, representado na base binária será (último quociente + restos de trás para frente). Resposta: B 37

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