Introdução à Informática ESTG IPG

Transcrição

1 Introdução à Informática ESTG IPG 2003

2 Introdução à Informática! Tecnologias de Informação! Estrutura e funcionamento dos sistema informáticos! Sistemas Operativos

3 Introdução à Informática! Introdução á Internet! Processador de Texto MS Word! Folhas de Cálculo MS Excel

4 Tecnologias de Informação! Tecnologia:! Conhecimento voltado para a prática (saber fazer); Conhecimento adquirido e organizado em relação a uma determinada área de intervenção do ser humano na realidade que o cerca.! Técnica:! Meio de actuar sobre objectos reais, com base em conhecimentos adequados.

5 Tecnologias de Informação! O que é a informação?! A informação é constituída por dados articulados com significado.! Dados:! Designações de entidades, factos, valores, etc.! Informação:! Conjuntos de dados articulados entre si, com determinado sentido ou significado.

6 Tecnologias de Informação! Tecnologias de Informação (T I):! Processos de tratamento, controlo e comunicação de informação, baseados fundamentalmente em meios electrónicos (computadores e sistemas informáticos).

7 Tecnologias de Informação! Principais áreas das T I:! Burótica: Aplicação de meios informáticos no tratamento e circulação de informação no escritório.! Telemática: Conjugação entre os meios informáticos e as telecomunicações.! Controle e Automação: Intervenção de meios informáticos no controlo de mecanismos e processos industriais.! Informática

8 O que é a Informática?! Informática = Informação + Automática! Informática: Tratamento da informação por meios automáticos. Área muito ampla das TI que diz respeito à concepção, criação e utilização de sistemas informáticos.

9 Informática Os sistemas informáticos são constituídos por dois componentes:! Hardware: Dispositivos físicos (electrónicos, mecânicos e electromecânicos) que constituem o sistema informático.! Software: Programas de computador que fazem funcionar o hardware, sob uma intervenção mais ou menos interactiva do utilizador.

10 Informática Principais áreas da informática: Concepção e implementação dos componentes de hardware Concepção e desenvolvimento do software (de sistema e de aplicação) Operação dos sistemas informáticos (software + hardware)

11 Informática (Marcos Históricos)! , Paris! Blaise Pascal constrói uma máquina, a qual designa por Pascaline. Esta máquina permitia somar números com 5 dígitos

12 Informática (Marcos Históricos)! 1674 Leipzig! Gottfried Wilhelm von Leibniz ( ) desenha uma máquina chamada "Stepped Reckoner", que é construída por um homem chamado Oliver (Parisiense). Esta máquina podia multiplicar números de 5 dígitos por números de 12.

13 Informática (Marcos Históricos)! 1812, Londres! Charles Babbage produziu um protótipo da máquina Difference Engine. Começou a construir a máquina em 1823, mas nunca chegou a acabar a mesma.

14 Informática (Marcos Históricos)! 1820 França! Charles Xavier Thomas de Colmar ( ), constrói uma máquina chamada "Arithmometer", que foi a primeira calculadora a ser produzida em massa. Fazia multiplicações usando o mesmo princípio de Leibniz e com o auxilio do utilizador podia fazer também divisões. Esta máquina ocupava uma secretária e continuou a ser vendida durante 90 anos.

15 Informática (Marcos Históricos)! 1834 Londres! Charles Babbage faz os primeiros esboços de uma máquina analítica para executar qualquer cálculo que pudesse ser especificado de uma forma especifica. Esta máquina podia operar números com 40 dígitos, tinha dois acumuladores principais e alguns auxiliares para propósitos especiais. Esta máquina poderia conter até 100 números memorizados, fazer saltos condicionais e ler a partir de cartões os programas e os dados.esta máquina faria uma adição em 3 segundos e uma multiplicação ou uma divisão levaria entre 2 a 4 minutos a ser calculada.

16 Informática (Marcos Históricos)! Cambridge, England! E. Wynn-Williams, at Cambridge constrói um contador digital binário.! 1935! A IBM (International Business Machines) constrói o "IBM 601", uma máquina que lia cartões perfurados, capaz de fazer uma multiplicação num segundo. Esta máquina torna-se importante para a computação científica e comercial. Foram construídas mais de 1500 destas máquinas.

17 Informática (Marcos Históricos)! 1943, Universidade de Harvard! Howard H. Aiken e a sua equipa, completam o ASCC Mark I (Automatic Sequence-Controlled Calculator Mark I), também designado por Harvard Mark I. Esta máquina pesava cerca de 5 toneladas.

18 Informática (Marcos Históricos)! 1945, USA! John Von Neumann escreve um relatório descrevendo um futuro computador, posteriormente construído com o nome de EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer ). Esta foi a primeira descrição de um computador que guardava um programa em memória e dá origem ao termo Computador Von Neumann.

19 Informática (Marcos Históricos)! Novembro 1945! John W. Mauchly ( ) e J. Presper Eckert (1919-) e a sua equipa completam um projecto secreto para o laboratório de balística dos Estados Unidos, construindo um calculador programável chamado "ENIAC" ("Electronic Numerator, Integrator, Analyzer, and Computer", o qual é geralmente considerado o primeiro computador. Tinha mais de válvulas, pesava cerca de 30 toneladas e era programado manualmente.

20 Informática (Marcos Históricos)! Junho 1948 Manchester University,! Newman, Freddie C. Williams e a sua equipa, completam o protótipo de uma máquina chamada "Mark I". Esta é a primeira máquina que todas as pessoas estão de acordo em chamar de computador, porque é a primeira que permite guardar programas.

21 Informática (Marcos Históricos)! 1960! Passam-se a usar transístores em vez de válvulas, os quais para além de necessitarem de menos potência, são mais pequenos, geram menos calor e são mais fiáveis.! 1965! Introduzem-se os circuitos integrados, os quais são mais poderosos, fiáveis e compactos.! 1971! Surgem os microprocessadores, os quais são fruto da inclusão numa única pastilha de silício de todas as funcionalidades aritméticas e lógicas.

22 Informática (Marcos Históricos)! Década de 80! Revolução dos computadores pessoais. Como consequência informações importantes podem estar geograficamente distribuídas. Surge a necessidade de criar redes de computadores.

23 ! Um computador é formado por um conjunto de elementos electrónicos interligados que têm como função executar determinadas operações.! Um computador serve para armazenar, tratar, manipular, obter e fornecer informações, sob a forma de texto, imagem, voz ou animação.

24 ! O funcionamento de um computador assenta sobre duas componentes complementares :! Hardware: Representa tudo o que é físico num computador. (Exemplo : monitor, teclado, rato,...)! Software: Representa todos os programas que podem ser executados no computador.

25 Software De aplicações: Processadores de Texto, Base de Dados, etc. De sistema : sistemas operativos Unidade Central de Processamento Hardware Dispositivos de Entrada (CPU) Memória ou Dispositivos de Saída dispositivos de armazenamento

26 ! Segundo Von Newman, matemático, pioneiro da ciência da computação, um computador deve ser formado pelos os seguintes elementos :! CPU (Central Processing Unit)! Memória Principal! Periféricos

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28 ! Unidade Central de Processamento! É um circuito integrado que contem milhões de componentes electrónicos elementares que têm como função efectuar as operações básicas de processamento de informação.! Nos computadores pessoais, os PCs, o Processador é designado por Microprocessador.

29 ! Estrutura da Unidade Central de Processamento! Secção de aquisição e descodificação: Onde são recebidas as instruções provenientes de outros componentes (memória e dispositivos de input), para serem descodificadas de modo a que a CPU determine as operações a realizar! Secção de execução: Onde são processadas as instruções e dados recebidos.

30 ! Unidade Central de Processamento! O CPU pode-se considerar como o cérebro do computador. È constituído por:! Registos;! Unidade Aritmética e Lógica - ALU (Arithmetic Logic Unit);! Unidade de Controlo - CU (Control Unit).

31 Memória é onde o computador guarda os dados e as instruções dos vários programas. As quantidades de memória são representadas em bytes. Um byte é composto por 8 bits. Cada bit pode ter dois estados (ligado ou desligado ou seja 1 ou 0). Um byte pode representar 2 8 valores distintos ou seja 256 estados diferentes.

32 A memória pode ser classificada da seguinte forma :! Memória Principal! RAM (Random Access Memory) - memória de acesso aleatório, de escrita e de leitura.! ROM (Read Only Memory) - memória de acesso aleatório só de leitura.! Memória Secundária! Discos rígidos.! Disquetes.! CD-ROM.! outros dispositivos onde os dados podem ser armazenados permanentemente.

33 Memória Principal Encontra-se em contacto directo com o CPU, fornecendo-lhe as instruções e os dados para ela processar, e recebe de volta os resultados do processamento.

34 Memória secundária, auxiliar ou externa: Armazena a informação para além do tempo em que é utilizada pela memória primária.

35 Memória Principal! Memórias ROM (Read Only Memory)! Memórias só de leitura utilizadas principalmente para armazenar instruções de rotina para o funcionamento básico de um computador, como as operações de arranque.! PROM (Programable Read Only Memory: Podem ser programadas uma só vez.! EPROM (Erasable and Programable ROM): Podem ser reprogramadas.

36 Memória Principal! Memórias RAM (Random Access Memory).! Memórias de acesso aleatório onde são guardados temporariamente os programas e os dados com que o computador trabalha em cada sessão.! DRAM (Dynamic RAM). Usadas na RAM. São mais lentas e mais baratas.! SRAM (Static RAM). Usadas na memória cache. São mais rápidas e mais caras.

37 Memória Principal! Memórias cache! É uma memória mais rápida que a memória RAM situada entre esta e o processador com o objectivo de o abastecer com instruções e dados de uma forma mais rápida.

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39 Memória Secundária A memória secundária divide-se em dois componentes:! Suporte de armazenamento: Discos, disquetes, CDs, bandas magnéticas, etc.! Drives: Dispositivos que canalizam a informação entre os suportes de armazenamento e a memória principal ou o processador. São normalmente considerados dispositivos de entrada e saída.

40 Memória Secundária A memória secundária divide-se em dois tipos no que se refere ao tipo de acesso:! Acesso sequencial: O acesso aos dados tem que ser feito mediante uma determinada sequência. É o caso das bandas magnéticas. São pouco utilizados e mais lentos.! Acesso directo: O acesso é feito directamente, sem ser necessário seguir qualquer sequência. É o caso das disquetes, dos discos e dos CDs. São rápidos e muito utilizados.

41 Memória Secundária O suporte de armazenamento pode ser de dois tipos:! Suporte magnético: Superfície revestida por uma substancia magnética, cujas partículas codificam os dados conforme a orientação dos respectivos campos magnéticos.! Suporte óptico: Os dados são gravados e lidos por meios ópticos, normalmente baseados na tecnologia laser.

42 Periféricos ou Diapositivos de entrada e saída Dispositivos de entrada e saída podem ser de três tipos:! Só de input: Teclado, rato, caneta óptica, scanner, etc.! Só de output:monitor, impressora, plotter, data show, etc.! De input e output ao mesmo tempo:drives, modems, placas de rede, etc.

43 Periféricos Entrada (Input) Os periféricos de input são aqueles que permitem ao computador obter informação, nos quais se incluí aqueles que permitem ao homem transmitir informações (ordens) ao computador.

44 Periféricos Saída (Output) Os periféricos de output são aqueles que permitem ao computador mostrar informação, nos quais se incluí aqueles que permitem ao homem visualizar informações, que podem ou não ser fruto de manipulação dos dados pelo computador.

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47 Funcionamento de um PC Nos computadores pessoais (PCs), o processador, as memórias RAM e ROM e outros componentes de apoio, bem como os conectores que permitem estabelecer ligação aos periféricos, encontram-se todos integrados numa placa de circuito impresso designada por motherboard (placa-mãe) ou mainboard (placa principal).

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49 Motherboard Arquitectura do barramento: ISA (Industry Standard Architecture) MCA (Micro Channel Architecture) EISA (Enchanced ISA) Local Bus ou VLB (Vesa Local Bus) PCI (Peripheral Component Interconnect)

50 Slots de expansão O número de slots de expansão limita o número de placas que se podem acrescentar ao computador.

51 BUS O BUS é o canal de comunicação que permite ao computador trocar informações com os periféricos e com a memória. Quanto maior for a largura do BUS, ou seja a quantidade de bits que percorre em simultâneo o BUS, maior será o desempenho do computador.

52 Porta série Através da porta série pode-se estabelecer a comunicação entre dois computadores, para tal utiliza-se um cabo próprio, o qual é ligado à porta série de cada um dos computadores. Normalmente os modems externos são ligados à porta série, assim deve-se evitar adquirir um computador em que o rato seja conectado à porta série. A transmissão de dados através da porta série processa-se bit a bit (ou seja é transmitido um bit de cada vez).

53 Porta Paralela Normalmente as impressoras são ligadas a esta porta. Esta porta permite a transmissão de vários bits em simultâneo o que a torna mais rápida que a porta série.

54 Memória Secundária - Disco rígido O tempo de acesso de um disco e a taxa de transferência do mesmo são dois parâmetros que influenciam no desempenho do computador.

55 Memória Secundária - Disquetes Actualmente os PC trazem drives para disquetes de 1,44 MB, no entanto e porque 1,44 MB é bastante pouco para armazenar a informação, algumas companhias estão já a produzir drives capazes de ler disquetes especiais que podem conter mais de 100MB de dados.

56 Memória Secundária CD-ROM CD-R CD-RW DVD (ROM)

57 Periféricos de input Teclado - O teclado é actualmente o principal meio de transmitir informações ao computador e continuará a sê-lo pelo menos até que a tecnologia de reconhecimento de voz evolua de uma forma significativa.

58 Periféricos de input - Rato O rato é um periférico que é normalmente é utilizado nos sistemas gráficos e que permite ao utilizador transmitir ao computador informação de uma forma rápida.

59 Periféricos de input - Mesa digitalizadora Trata-se de uma superfície contendo fios de cobre ocultos que ao sofrerem uma pressão como por exemplo a de um lápis, transmitem essa informação ao computador, permitindo assim ao utilizador desenhar imagens de uma forma simples.

60 Periféricos de input - Scanner O scanner é um dispositivo que consegue recolher as imagens contidas em qualquer papel, normalmente vêm com software que possibilita o reconhecimento de caracteres a partir de uma imagem. Assim é possível com a ajuda de um scanner passar um livro na integra para o computador..

61 Periféricos de input - Leitor de códigos de barras Qualquer produto hoje em dia tem associado um código único chamado código de barras, os leitores de código de barras permitem a leitura desse mesmo código e de essa forma identificar um determinado produto. Na maioria dos supermercados e farmácias existem leitores de códigos de barras ligados a computadores de forma a identificarem rapidamente os produtos que se estão a vender, bem como as suas características e preços

62 Periféricos de output - Monitores O monitor é um periférico bastante importante, visto que a maioria das consultas de informação feitas pelo utilizador são feitas através dele, assim torna-se importante a dimensão do mesmo, já que quanto maior for o mesmo, menos cansaço representa para o utilizador (em termos de visão) a consultar de informação no mesmo. Hoje em dia não é aconselhável comprar um monitor com menos de 15 polegadas.

63 Periféricos de output - Monitores A quantidade de pontos (pixeis) que podem ser colocados no ecrã, isto é a resolução suportada pelo monitor deve ser outro dos factores a ter em conta na aquisição de um computador.

64 Periféricos de output - Impressoras As impressoras são periféricos que permitem passar informação do computador para o papel. Existem vários tipos de impressoras, entre estes destacam-se as impressoras de agulhas, as laser e as jacto de tinta.

65 Periféricos de Input-output - Modem O modem possibilita ao utilizador comunicar com outros computadores e por conseguinte com as pessoas ligadas ao mesmo, em qualquer parte do mundo, nomeadamente através da Internet.

66 Periféricos de Input-output - Placa de rede As placas de rede permitem interligar vários computadores, de tal forma que os recursos existentes em qualquer computador podem ser partilhados pelos vários utilizadores.

67 Tipos de sistemas informáticos Podem ser classificados segundo vários critérios: Numero de utilizadores e tarefas com que o sistema pode trabalhar em simultâneo. O tamanho e capacidade do sistema As famílias dos processadores

68 Tipos de sistemas informáticos Quanto ao número de utilizadores e tarefas: Sistemas Informáticos Mono- Utilizador Multi- Utilizador Mono-Tarefa Multi-Tarefa Multi-Posto Rede de computadores

69 Sistema multiposto Os terminais são periféricos e estão totalmente dependentes de um processador situado no computador central.

70 Rede de computadores Cada posto de trabalho é um computador, com a sua própria unidade de processamento, memória, discos e periféricos.

71 Quanto ao tamanho e capacidade: De grande porte Supercomputadores Mainframes Computadores De médio porte Workstations Minis De pequeno porte Ultramicros Micros

72 Tipos de sistemas informáticos Quanto às famílias de processadores: IBM PC compatíveis processadores da Linha x86 e Pentium da Intel Clones da Cyris e da AMD Sistema operativo MS-DOS/Windows Apple Macintosh Processadores Motorola

73 Tipos de sistemas informáticos Arquitecturas de processadores: CISC (Complex Instruction Set Computing) Hardware mais fraco Muitas instruções máquina x86 RISC (Reduced Instruction Set Computing) Hardware mais optimizado Número reduzido de instruções máquina Pentium Workstations

74 O clock Os computadores têm um dispositivo electrónico chamado clock (relógio) que gera milhões de impulsos por segundo. A cada impulso do clock, o processador desencadeia um novo ciclo de aquisição e execução de instruções. Algumas instruções podem ser executadas em apenas um ciclo, enquanto outras poderão exigir vários ciclos para ficarem concluídas.

75 O clock A velocidade do clock é medida em Mehahertz (milhões de impulsos por segundo). Os primeiros PCs funcionavam a 4.77 MHz, Actualmente funcionam a 1700 MHz.

76 Desempenho dos processadores Megahertz e MIPS Um processador mais avançado, a trabalhar à mesma velocidade do clock, pode executar mais instruções que um outro processador menos evoluído. Uma unidade mais especifica para avaliar o desempenho de um processador é a de Milhões de Instruções Por Segundo). Um antigo 486 a 66 MHz rondava os 55 MIPS Um Pentium também a 66 MHz antinge os 112 MIPS.

77 Famílias de CPU No finais dos anos 70 a Intel Corporation lançou o microprocessador 8086.Este processador possuía um BUS interno de 16 bits, um BUS externo de dados e BUS externo de endereços de 20 bits, o que implica que o numero máximo de posições de memória que pode referenciar é de 1 megabyte (o modelo 8088 é em tudo idêntico ao modelo 8086 excepto que BUS de externo de dados é de 8 bits).

78 Famílias de CPU O modelo de CPU foi introduzido em 1982, as diferenças entre este modelo e o modelo 8086 são as seguintes: BUS de endereços de 24 bits o que permite ultrapassar o limite de 1 megabyte de endereçamento de memória que os anteriores modelos tinham. Com um BUS de endereço de 24 bits é fisicamente possível endereçar um total de 16 MB de memória.

79 Famílias de CPU Nova arquitectura interna permitindo a multitarefa e o funcionamento do processador em dois modos distintos: REAL MODE e o PROTECT MODE.

80 Famílias de CPU Este modelo foi introduzido em 1985, apresentando uma arquitectura de 32 bits. O BUS interno, externo e endereçamento têm todos eles capacidade de 32 bits. O facto de o bus possuir uma capacidade de 32 bits, possibilita o acesso a 4 GB de memória. A transição de real mode para protect mode tornou-se nesta família de processadores muita mais facilitada.

81 Famílias de CPU - Pentium O processador pentium apresenta algumas alterações na arquitectura interna, mantendo todavia a compatibilidade com os modelos anteriores. O seu BUS externo é de 64 bits. A maioria dos modelos pentium apresenta maiores velocidades internas que os seus antecessores.