FUNDAMENTOS DA PROGRAMAÇÃO DE COMPUTADORES BIT / CARACTERE / BYTE/ PALAVRA

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1 FUNDAMENTOS DA PROGRAMAÇÃO DE COMPUTADORES BIT / CARACTERE / BYTE/ PALAVRA 1

2 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES Organização de Computadores Toda informação introduzida em um computador precisa ser entendida pela máquina para que possa ser corretamente interpretada e processada; O computador armazena e movimenta as informações internamente sob forma eletrônica; A Máquina Binária torna mais simples o emprego da Lógica Booleana (SIM/NÃO, ABERTO/FECHADO, ACIMA/ABAIXO, LIGADO/DESLIGADO, etc.); Os computadores digitais são totalmente binários, onde a informação introduzida é convertida para a forma binária. A linguagem humana possui uma estrutura de informação criada para permitir a construção dos elementos necessários à comunicação entre pessoas. 2

3 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES Organização de Computadores O menor elemento disponível de uma linguagem humana é o Caractere. A menor unidade de informação armazenável em um computador é o Dígito Binário, conhecido como bit (contração das palavras inglesas Binary Digit), com somente dois valores: 0 e 1. 3

4 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES Organização de Computadores Qualquer caractere a ser armazenado em um sistema de computação é convertido em um conjunto de bits, a isso chamamos de código de representação de caracteres. Cada sistema poderá definir como cada conjunto de bits irá representar um determinado caractere. Exemplo: Para 4 bits por caractere serão codificados 16 símbolos diferentes ou 2 4 ; Para 5 bits por caractere serão codificados 32 símbolos diferentes ou 2 5 ; Para 6 bits por caractere serão codificados 64 símbolos diferentes ou 2 6 ; Para 7 bits por caractere serão codificados 128 símbolos diferentes ou 2 7 ; Para 8 bits por caractere serão codificados 256 símbolos diferentes ou 2 8, e assim por diante. 4

5 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES Organização de Computadores Byte, definido como um grupo ordenado de 8 bits, tratados de forma individual, como uma unidade de armazenamento e transferência. Como os principais códigos de representação de caracteres utilizam grupos de 8 bits por caractere, os conceitos de byte e caractere tornam-se semelhantes, e as palavras, quase sinônimas. O termo caractere é mais empregado para fins comerciais (propaganda, apresentações a pessoas não familiarizadas com a computação), enquanto o termo byte é empregado mais na linguagem técnica dos profissionais da área. 5

6 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES Organização de Computadores O byte representa um caractere interno no computador; Não tem a finalidade de representar qualquer tipo de informação; É somente uma unidade de armazenamento e transferência. Em um Sistema de computação, os números podem ser representados com conjuntos de 32 bits, o que compreende 4 bytes de dados para cada número. Nos computadores todas as indicações numéricas referem-se a potências de 2 e não a potências de 10, como no sistema métrico, e, por essa razão: O K representa 1024 unidades ou 2 10 ; O M (Mega) representa unidades ou2 20 ; O G (Giga), representa unidades ou 2 30 ; O T (Tera) para representar um valor igual a 2 40 ou 1024 Gb; O P (Peta) para representar 2 50, ou 1024 Tb. 6

7 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES Tabela de Grandezas Grandezas Usadas para Abreviar Valores em Computação Nome da Unidade Valor em Potência de 2 Valor em Unidades de bits 1Kb (1 Kilo bit) Mb (1 Mega bit) 1024K = Gb (1 Giga bit) 1024M = Tb (1 Tera bit) Pb (1 Peta bit) Eb (1 Exa bit) Zb (1 Zeta bit) Yb (1 Yota bit)

8 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES - PALAVRA No geral a estrutura das linguagens dos humanos é iniciada pelos caracteres, nossa linguagens natural, e segue se organizando em grupos, conjuntos, de caracteres para formar uma frase ou vários grupos de frases, parágrafos, etc., dessa forma teremos uma unidade útil de informações, as palavras. Através dessa linha de raciocínio criou-se em computação o conceito de palavra. Assim além do bit e do byte, teremos o conceito relacionado com o armazenamento e a transferência de informações entre a MP e UCP. No caso da UCP temos o processamento de dados, denominado palavra. Então uma definição para a palavra seria: Um conjunto de bits que representa uma informação útil para os computadores, associada ao tipo de interação entre a MP e UCP, que será individual, lendo informação por informação. 8

9 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES - PALAVRA Com base na definição anterior, podemos afirmar que a palavra nos computadores é um valor fixo e constante para um dado processador (32 bits ou 64 bits). Já para os humanos a palavra possui quantidades variáveis de caracteres. Exemplo: Computador possui 10 caracteres; Tela possui 04 caracteres; Mauro Aparecido possui 15 caracteres, etc. Para as unidades de armazenamento, consideramos medidas como válidas tamanhos igual a um (1) byte ou 8 bits. Tamanhos inferiores a um byte são muito pequenos na representação de um número ou instrução de máquina, não sendo aceitável para o tamanho de uma palavra. 9

10 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES - PALAVRA Assim teremos dois valores diferentes: Um relacionado à unidade de armazenamento, o byte. Outro para indicar a unidade de transferência e processamento, a palavra, possuindo um número de bits múltiplos de 1 byte, como: o o o o 16 bits; 32 bits; 64 bits; 128 bits, etc. Dessa forma a UCP processa valores representados por uma quantidade de bits igual à da palavra, indicando a capacidade de processamento do sistema. 10

11 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES - PALAVRA Tabela 2.2, pág. 48 da apostila, temos um resumo das comparações na linguagem humana e dos computadores: Computadores Bit Byte e Caractere Palavra Registro Arquivo Banco de Dados Humanos Caractere Palavra Frases Textos Livros Grupo de Livros 11

12 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES Organização de Computadores Temos ainda duas outras unidades de medida usadas em informática, que são: Microeletrônica. Unidade Mícron Nanômetro (nm) Angsrtröm Unidades de Medias de Espaço Muito Pequeno Descrição 10-3 mm (1 milésimo do milímetro) 10-6 mm (1 milionésimo do milímetro ou 1 milésimo do mícron) 10 nanômetros Nanotecnologia. Unidade Milissegundo Microssegundo Nanossegundo Picossegundo Unidades de Medida de Tempo Muito Curto Descrição 10-3 do segundo 10-6 do segundo 10-9 do segundo do segundo 12

13 REPRESENTANDO AS INFORMAÇÕES EXERCÍCIO TREINO Façam uma leitura do exercício de exemplo 2.3, pág. 48 / 49 da apostila, e resolvam os dados abaixo: Barramento de Endereço (BE) = 32 bits Barramento de Dados (BD) será: o Largura = 48 bits o Velocidade = 1800 MHz Quantidade de pinos utilizados pelo processador = 355 pinos Calcular: A capacidade máxima da MP desse sistema? Taxa de transferência BD? Qual será o total de pinos do processador? 13

14 CONCEITO DE ARQUIVOS E REGISTROS Organização de Computadores Todo processamento em um computador consiste na manipulação de dados segundo um conjunto de instruções que chamamos de programa. Para individualizar grupos diferentes de informações os Sistemas Operacionais (SO) estruturam esses grupos de dados sob uma forma denominada arquivo. Um arquivo de informações ou dados é um conjunto formado por objetos do mesmo tipo ou para uma mesma aplicação. Cada arquivo é formado por diversos itens individuais de informação chamados registros. Um arquivo de determinada turma que contenha 60 alunos possui um total de 60 registros. Um arquivo com informações sobre 1000 empregados de uma organização possui mil registros, e assim por diante. 14

15 CONCEITO DE ARQUIVOS E REGISTROS Organização de Computadores Um programa é também um arquivo, embora constituído de um único registro, visto que as instruções não são consideradas como registros individuais. A estrutura de armazenamento e recuperação de informações na memória secundária de um sistema de computação é concebida segundo o conceito de arquivos e registros. Isso porque, na memória secundária, o sistema operacional pode guardar informações em grupos para obter maior eficiência na transferência com a memória principal. O processo é diferente da estrutura da memória principal, onde a preocupação é com itens individuais de informação, como: Uma instrução; Um número; Uma letra, etc. 15

16 MEDIDAS DE DESEMPENHO DE SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO Os princípios básicos estabelecidos nos primórdios da evolução tecnológica dos computadores permanecem até hoje seguindo a arquitetura do computador IAS, definidas por Von Neumann. Várias inovações no processo operacional do ciclo das instruções surgiram com o passar dos anos aumentando o desempenho dos Sistemas de Computação, mas a essência dos princípios fundamentais tem permanecido, pelo menos até o momento atual, com exceção dos Sistemas IA (Inteligência Artificial). Essa busca incansável pelo desempenho depende fundamentalmente da: Capacidade e da Velocidade dos componentes; Velocidade de comunicação entre os componentes; Grau de compatibilidade entre os componentes. 16

17 MEDIDAS DE DESEMPENHO DE SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO Para um desempenho adequado todos os seus diversos componentes, como o processador, as memórias, barramentos, dispositivos periféricos e outros, precisam funcionar de forma equilibrada. 17

18 MEDIDAS DE DESEMPENHO DE SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO Como temos diversos fatores que influenciam o desempenho de um sistema de computação foram desenvolvidos diversos meios para medir seu desempenho: O desempenho dos processadores é medido em velocidade de trabalho; Como seu trabalho é executar instruções, criou-se a unidade chamada MIPS (Milhões de Instruções por Segundo), e a unidade MFLOPS (Millions Offloating Point Operations per Second ou Milhões de Operações de Ponto Flutuante por Segundo); Para equalizar e padronizar as medidas de desempenho dos processadores foram desenvolvidos programas de teste e medida denominados SPEC (System Performance Evaluation Cooperative). Para recuperação ou escrita de informações na memória, o tempo de acesso é uma unidade de medida está relacionada à velocidade de cada componente e ao meio de interligação entre os dois (UCP e Memória). Tempo de resposta - Medida ligada ao desempenho global do sistema, e não de um componente em específico. 18

19 MEDIDAS DE DESEMPENHO DE SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO Tempo de Resposta trata-se do período de tempo gasto entre o instante em que o usuário iniciou uma solicitação e o instante em que o sistema apresentou ao usuário a sua resposta ou atendeu à sua solicitação. 19

20 Próxima Etapa Aritmética Computacional 20

21 EXERCÍCIOS DA APOSTILA Pág

22 Aulas de Apoio Organização de Computadores Estarão disponibilizadas nos descritos a baixo para downloads os arquivos nos formatos: PowerPoints ou Word das aulas. Alguns estarão disponíveis para impressão, outros, somente para leitura, mas não para edição. Em alguns casos em que se fizer necessário a impressão, o professor estará liberando para um melhor desenvolvimento dos trabalhos a ser solicitados. Sites do professor: Contato: celso.candido@estacio.br 22

23 FIM 23