Disciplina: Introdução à Informática Prof. Eduardo Peixoto CAPÍTULO 3 Processamento de dados Processamento: é um conjunto de atividades que, atuando sobre entes iniciais, geram outros entes como resultados, ou os mesmos, sob outra forma, chamados finais. Então: Processamento de dados: Conjunto de operações lógicas e aritméticas que são aplicadas, de forma automática, sobre os conjuntos de dados, com auxilio de equipamento informático. É um conjunto de operações que são aplicadas sobre determinadas informações para transformá-las em outras, ou gerar novas informações. Então? O que é Informação? Informação: Conjunto de resultados que são obtidos após um processamento. É um conjunto estruturado de dados, transmitindo conhecimento. E o que são dados? Dados: Termo genérico empregado para denotar quaisquer ou todos os números, letras e símbolos que se referem a, ou descrever um objeto, idéia, condição, situação ou outros fatores. O termo indica de maneira indireta os elementos básicos de informação que podem ser processados ou produzidos por um computador. Ou seja: Dados são elementos conhecidos de um problema. Dados é um conjunto de informação em bruto que, através de determinados processos, se transformam em informação. Para o tratamento dos dados e consequentemente utilização das informações, existem, a nível das tecnologias de informação, inúmeros componentes e equipamentos, dos quais o mais comum e conhecido é o computador. O que é um computador?
Computador: é um equipamento eletrônico, capaz de tomar decisões lógicas e fazer cálculos, controlados por um conjunto de instruções, cujo principal objetivo é processar dados. Qualquer processamento se realiza seguindo o esquema: Bits e Bytes Os computadores "entendem" impulsos elétricos, positivos ou negativos, que são representados por 1 ou 0. A cada impulso elétrico damos o nome de bit (BInary digit). Um conjunto de 8 bits reunidos como uma única unidade forma um byte. Nos computadores, representar 256 números binários é suficiente para que possamos lidar a contento com eles. Por isso, os bytes possuem 8 bits. É só fazer os cálculos: como um bit representa dois tipos de valores (1 ou 0) e um byte representa 8 bits, basta fazer 2 (do bit) elevado a 8 (do byte) que é igual a 256. 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 (AmericanStandard Code for Information Interchange). Nesta tabela, cada byte representa um caractere ou um sinal. 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 (ou Zbytes) 1024 exabytes 1 yottabyte (ou Ybytes) 1024 zettabytes
É também por meio dos bytes que se determina o comprimento da palavra de um computador, ou seja, a quantidade de bits que ele 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 Na transmissão de dados entre computadores, 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 (Ou Tbit) = 1024 Gigabits E assim por diante. Você já deve ter percebido que, 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). Como já dito, 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 enviar, por exemplo, 54 megabits por segundo, usa-se a expressão 54 Mbps (54 Megabits per second - 54 megabits por segundo): 1 Kbps = 1 kilobit por segundo 1 Mbps = 1 megabit por segundo 1 Gbps = 1 gigabit por segundo E assim por diante. Porque meu HD quando eu compro tem um tamanho e no sistema outro? Se você adquirir, por exemplo, um HD de 500 GB, vai perceber que o sistema operacional do computador mostrará uma capacidade menor que essa em relação ao dispositivo. Isso porque os sistemas operacionais, de modo geral, consideram 1 kilobyte como sendo equivalente a 1024 bytes, e assim se segue com megabytes, gigabytes, terabytes e etc, tal como explicado anteriormente. No entanto, para os fabricantes de discos rígidos ou de
unidades SSD, por exemplo, 1 kilobyte corresponde a 1000 bytes, e assim por diante. Afinal, o que é correto, 1000 bytes ou 1024 bytes? Há organizações que defendem tanto um quanto o outro. Devido ao crescimento da quantidade de dados transportada ou utilizada em processos e armazenamentos, foram estipulados para os dados os mesmos prefixos do Sistema Internacional utilizado pela física, química, matemática e outras áreas. Na verdade, é errado aplicar esses mesmos termos aos códigos binários, visto que eles utilizam exponenciais na base 2 para os cálculos, enquanto o SI usa potências de base 10. Esse padrão foi adotado pelos valores para os dois modos por acabarem sendo muito próximos, em especial para grandes quantidades de informação. Veja o quadro comparativo entre os tamanhos em Bytes e no Sistema Internacional. Repare que a quantidade de casas nos dois padrões é igual, o que justifica o uso da mesma nomenclatura para ambos. A única exceção para o SI é a letra K, que nomeia a temperatura em Kelvin. Agora, você já está por dentro da utilização dos prefixos mais famosos na informática e os motivos de sua escolha. Uma possível solução para esse impasse estaria nas terminologias e abreviações que a International Electrotechnical Commission (IEC) criou para indicar as medições baseadas em 1024 bytes, que são as seguintes: 1 kibibyte (ou KiB) 1024 bytes 1 mebibyte (ou MiB) 1024 kibibytes 1 gibibyte (ou GiB) 1024 mebibytes 1 tebibyte (ou TiB) 1024 gibibytes 1 pebibyte (ou PiB) 1024 tebibytes 1 exbibyte (ou EiB) 1024 pebibytes 1 zebibyte (ou ZiB) 1024 exbibytes 1 yobibyte (ou YiB) 1024 zebibytes
Os mesmo prefixos dos nomes acima são empregados também nas medições baseadas em bits: kibibit, mebibit, gibibit, tebibit e assim por diante. O sistema de medidas elaborado pela IEC é tido como o correto, deixando os prefixos quilo, mega, giga, tera, peta, exa, zetta e yotta (que são oriundos do Sistema Internacional de Unidades) representando 1000 bytes e seus múltiplos (isto é, potências de 10). Assim, as denominações da IEC equivalem às representações de 1024 bytes e seus múltiplos (potências de 2). Em resumo, essas medições ficam assim: 1 Kilobyte = 1000 bytes 1 kibibyte = 1024 bytes 1 Megabyte = 1000 kilobytes 1 mebibyte = 1024 kibibytes 1 Gigabyte = 1000 megabytes 1 gibibyte = 1024 mebibytes 1 Terabyte = 1000 gigabytes 1 tebibyte = 1024 gibibytes 1 Petabyte = 1000 terabytes 1 pebibyte = 1024 tebibytes 1 Exabyte = 1000 petabytes 1 exbibyte = 1024 pebibytes 1 Zettabyte = 1000 exabytes 1 zebibyte = 1024 exbibytes 1 Yottabyte = 1000 zettabytes 1 yobibyte = 1024 zebibytes Você deve estar se perguntando o motivo de não ver (ou raramente ver) o sistema da IEC sendo utilizado, uma vez que ele é tido como o correto para representações de 1024 bytes. A resposta, provavelmente, é "comodidade". Tais medições são relativamente recentes (a primeira aprovação ocorreu em 1998) e, para a maior parte da indústria, adotá-las pode gerar ainda mais divergências e até mesmo elevação de custos. Como consequência, kilobytes, megabytes e etc continuam representando para uns medições em 1024 bytes e, para outros, medições em 1000 bytes. Curiosidade: os pendrives e os cartões de memória, por usarem memória flash, seguem o padrão de numeração do computador. Ou seja, quando você compra um pendrive de 8 GB, por exemplo, você realmente tem disponível 8 GB para usar, sendo que uma pequena parcela dessa capacidade é utilizada para mapear blocos defeituosos e códigos de correção. Código ASCII O "American Standard Code for Information Interchange" comumente referido como ASCII também chamado ASCII completo, ou ASCII estendido, é uma forma especial de código binário que é largamente utilizado em microprocessadores e equipamentos de comunicação de dados. Um novo nome para este código que está se tornando popular é "American National Standard Code for Information Interchange" (ANSCII). Entretanto, utilizaremos o termo consagrado, ASCII. É um código binário que usado em transferência de dados entre microprocessadores e seus dispositivos periféricos, e em comunicação de dados por rádio e telefone. Com 7 bits podese representar um total de 2 7 = 128 caracteres diferentes. Estes caracteres
compreendem números decimais de 0 até 9, letras maiúsculas e minúsculas do alfabeto, mais alguns outros caracteres especiais usados para pontuação e controle de dados! Hardware É a palavra usada para definir a parte física de um equipamento. Além do computador, formado por placas, discos, microprocessadores e outros, incluem-se nesta definição as impressoras, monitores de vídeo, scanners, mouses, entre outros. Software São os programas que dão vida e função aos computadores. Os programas são escritos em linguagem digital e comandam todo o funcionamento do computador. Sem um software de sistema de qualquer tipo, um computador ficaria indiferente ao mundo em geral, e para com os humanos em particular. Hardware O hardware do computador é divido em três partes: - CPU - Memórias - Periféricos MICROPROCESSADOR ( C.P.U. Unidade Central de Processamento) O Microprocessador, ou C.P.U., é o cérebro do computador. As informações internas, quando estão sendo executadas, passam pelo Microprocessador. Ele é o responsável por processar estas informações. Tudo o que acontece dentro dá máquina passa pelo Microprocessador, e ele atua como um "Gerente" interno. Quando você vai comprar um computador a primeira parte a ser observada no ato da compra é qual o tipo de Microprocessador está instalado na máquina. O módulo que controla e coordena tudo dentro de um computador é a unidade central de processamento, ou CPU. É na CPU que as atividades reais da computação são executadas.
Trabalhando a partir dos códigos de instrução (buscar da memória e executar alternadamente), a CPU faz todos os cálculos especificados por um programa. Pode então armazenar os resultados de sua operação na memória ou enviálos a qualquer outra parte dentro ou fora do computador. Como todos os microcomputadores, o PC possui uma CPU implementada quase que inteiramente num único circuito integrado (chip ), conhecido por microprocessador. Os três maiores fabricantes de processadores do mercado atual são: AMD, Intel e VIA. Ex.: Athlon, Semprom, Phenom, Core 2 Duo, Dual Core, Pentium D, Celeron D, Pentium 4, Xeon, Opteron, Turion, Centrino, etc. Memórias Como Funcionam Da mesma forma que o cérebro humano, o computador também possui uma memória onde são armazenadas as informações enquanto ele está ligado. A menor unidade utilizável para representação de informações em um computador é o Bit, que assume os valores0 ou 1. Essa representação, dita binária, está relacionada com o fato da informação ser armazenada fisicamente no computador na forma de uma polaridade elétrica (positivo ou negativo) ou magnética (norte ou sul nos imãs). Como um único bit é insuficiente para representar informações mais complexas, eles são agrupados e combinados. Num primeiro agrupamento, eles são reunidos em conjuntos de oito, recebendo a denominação de Byte (8 bits). Um byte pode representar 256 caracteres diferentes (28). Quando nos referimos às informações armazenadas em um computador utilizamos, portanto, o termo byte, que corresponde a um caractere. Tendo em vista que a unidade byte é consideravelmente pequena quando indicamos valores mais extensos, utilizamos múltiplos do byte: kilobyte, megabyte, gigabyte, terabyte, etc. São dois os tipos de memórias utilizadas pelo computador: - Memória Principal - Memória Auxiliar Memória Principal Comunicam diretamente com o processador e armazenam temporariamente (RAM e Cache) ou permanentemente (ROM) pequenas quantidades de informação. Devido ao seu carisma fundamental, este tipo de memória foi designado MEMÓRIA PRINCIPAL, CENTRAL ou PRIMÁRIA.
A memória principal é contituída por três tipos de memórias distintos: - Memória RAM - Memória ROM - Memória Cache Memória RAM (Random Access Memory) As memórias RAM(Random-Access Memory- Memória de Acesso Aleatório) constituem uma das partes mais importantes dos computadores, pois são nelas que o processador armazena os dados com os quais está lidando. Esse tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente rápido, se comparado aos vários tipos de memória ROM. No entanto, as informações gravadas se perdem quando não há mais energia elétrica, isto é, quando o computador é desligado, sendo, portanto, um tipo de memória volátil. Há dois tipos de tecnologia de memória RAM que são muitos utilizados: estático e dinâmico, isto é, SRAM e DRAM, respectivamente. Há também um tipo mais recente chamado de MRAM. Eis uma breve explicação de cada tipo: - SRAM(Static Random-Access Memory - RAM Estática): esse tipo é muito mais rápido que as memórias DRAM, porém armazena menos dados e possui preço elevado se considerarmos o custo por megabyte. Memórias SRAM costumam ser utilizadas como cache (saiba mais sobre cache neste artigo sobre processadores); - DRAM (Dynamic Random-Access Memory - RAM Dinâmica): memórias memórias desse tipo possuem capacidade alta, isto é, podem comportar grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações costuma ser mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse tipo também costuma ter preço bem menor quando comparado ao tipo estático; - MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory- RAM Magneto-resistiva): a memória MRAM vem sendo estudada há tempos, mas somente nos últimos anos é que as primeiras unidades surgiram. Trata-se de um tipo de memória até certo ponto semelhante à DRAM, mas que utiliza células magnéticas. Graças a isso, essas memórias consomem menor quantidade de energia, são mais rápidas e armazenam dados por um longo tempo, mesmo na ausência de energia elétrica. O problema das memórias MRAM é que elas armazenam pouca quantidade de dados e são muito caras, portanto, pouco provavelmente serão adotadas em larga escala. Memória ROM (Ready Only Memory)
As memórias ROM (Read-Only Memory - Memória Somente de Leitura) recebem esse nome porque os dados são gravados nelas apenas uma vez. Depois disso, essas informações não podem ser apagadas ou alteradas, apenas lidas pelo computador, exceto por meio de procedimentos especiais. Outra característica das memórias ROM é que elas são do tipo não voláteis, isto é, os dados gravados não são perdidos na ausência de energia elétrica ao dispositivo. Eis os principais tipos de memória ROM: - PROM (Programmable Read-Only Memory): esse é um dos primeiros tipos de memória ROM. A gravação de dados neste tipo é realizada por meio de aparelhos que trabalham através de uma reação física com elementos elétricos. Uma vez que isso ocorre, os dados gravados na memória PROM não podem ser apagados ou alterados; -EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory): as memórias EPROM têm como principal característica a capacidade de permitir que dados sejam regravados no dispositivo. Isso é feito com o auxílio de um componente que emite luz ultravioleta. Nesse processo, os dados gravados precisam ser apagados por completo. Somente depois disso é que uma nova gravação pode ser feita; -EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory): este tipo de memória ROM também permite a regravação de dados, no entanto, ao contrário do que acontece com as memórias EPROM, os processos para apagar e gravar dados são feitos eletricamente, fazendo com que não seja necessário mover o dispositivo de seu lugar para um aparelho especial para que a regravação ocorra; - EAROM (Electrically-Alterable Programmable Read-Only Memory): as memórias EAROM podem ser vistas como um tipo de EEPROM. Sua principal característica é o fato de que os dados gravados podem ser alterados aos poucos, razão pela qual esse tipo é geralmente utilizado em aplicações que exigem apenas reescrita parcial de informações; - Flash: as memórias Flash também podem ser vistas como um tipo de EEPROM, no entanto, o processo de gravação (e regravação) é muito mais rápido. Além disso, memórias Flash são mais duráveis e podem guardar um volume elevado de dados. É possível saber mais sobre esse tipo de memória no artigo Cartões de memória Flash, publicado aqui no InfoWester; - CD-ROM, DVD-ROM e afins: essa é uma categoria de discos ópticos onde os dados são gravados apenas uma vez, seja de fábrica, como os CDs de músicas, ou com dados próprios do usuário, quando o próprio efetua a gravação. Há também uma categoria que pode ser comparada ao tipo EEPROM, pois permite a regravação de dados: CD-RW e DVD-RW e afins.
Obs.: A memória ROM é constituída por três tipos de programas: * BIOS (Basic Input/Outpu System) Conjunto de instruções básicas de software que permite ao processador trabalhar com periféricos básicos (Unidade de disquetes). * POST (Power-On Self Test) Auto-teste de inicialização, realizado sempre que o computador é inicializado. (Identifica a configuração instalada, inicializa os circuitos periféricos ligados à motherboard, inicializa o vídeo, testa o teclado, carrega o sistema operativo para a memória, entrega o controlo do microprocessador ao sistema operativo). * SETUP (configuração do sistema) Programa de configuração do hardware do computador. Essa configuração pode ser feita manualmente pelo utilizador, através da escolha de várias opções num interface próprio.