2. Conceitos Básicos Nesta apostila de você irá aprender os conhecimentos básicos da Informática para depois seguir adiante no estudo desta área tão importante em nossas vidas atualmente. 2.1 - Introdução A Informática está no nosso dia a dia: No supermercado, no banco, no escritório, na escola. Não dá mais para viver sem ela. Na vida profissional, o conhecimento da Informática está ficando tão importante que podemos falar em um novo tipo de analfabetismo: o dos analfabetos em computador. O desconhecimento da Informática exclui as pessoas da disputa por melhores oportunidades profissionais. Felizmente a Informática não é difícil. Com um pouco de dedicação você poderá ser um usuário competente do computador. Como o assunto é muito amplo não se iluda que em poucas horas você vai domina-lo por completo. Você precisa reservar parte do seu tempo para o aprendizado e não pare de se aperfeiçoar porque a Informática também não pára. A informática nasceu da idéia de auxiliar o homem nos trabalhos rotineiros e repetitivos, em geral de cálculo e gerenciamento. INFORMÁTICA Ciência que estuda o tratamento automático e racional da informação 2.2 - Usuários e Profissionais Uma das primeiras coisas que você precisa entender é a diferença entre usuário e profissional de Informática. O usuário é aquele que usa o computador como uma ferramenta para ser mais produtivo no trabalho, nos estudos, ou no seu dia a dia. Todos devem se preocupar em ser usuários competentes. O profissional de Informática, além de ser um usuário competente, tem conhecimentos a mais, que lhe permitem dar manutenção em computadores, administrar redes, desenvolver Uma programas, criar sites de Internet, etc. 2.3 - Computador O computador é uma máquina capaz de receber, armazenar, tratar e produzir informações de forma automática, com grande rapidez e precisão. A evolução dos sistemas de computação teve seu inicio no século XVI, mas estes somente mostram-se úteis neste século. Sua vulgarização se deu graças à recente evolução na micro-eletrônica. Tipos de Computadores Digitais: Atualmente as famílias de computadores podem ser classificadas em 5 grupos distintos: os computadores pessoais (PCs), os minicomputadores, os
superminicomputadores, os computadores de grande porte (mainframes) e os supercomputadores. As tabelas a seguir dão um exemplo das máquinas comerciais que se enquadram nestes grupos e as suas aplicações típicas. GRUPO MÁQUINA APLICAÇÃO Computador Pessoal (PC) IBM Pentium Tratamento de texto, aplicações cientificas, etc Minicomputador PDP-11/84 Tempo real Supermini Sun SPARC Pesquisa, servidor de arquivos Mainframes IBM 3090/300 Bancos, Universidades Supercomputadores Cray-2 Cálculo Outras Classificações: COMPUTADORES EM REDE, SERVIDORES E CLIENTES WORKSTATION NOTEBOOK PALMTOP São computadores capazes de servir diversas máquinas ao mesmo tempo. Possibilitaram empresas difundirem a utilização do computador entre seus funcionários e setores. São muito utilizados por pessoas ou empresas que necessitam de um computador veloz e capaz de realizar muito trabalho ao mesmo tempo. Essa é sua principal característica. São computadores portáteis, cabem em uma pasta e são importantes para o trabalho de campo de um serviço ou a movimentação dos seus dados, pois podemos levá-lo a qualquer lugar. Têm sido o maior sucesso no mundo empresarial. Como o próprio nome diz, cabem na palma da mão e realizam quase todas as tarefas de um PC. 2.4 - Conceitos Hardware e Software: Aquelas partes do computador que você consegue ver e tocar, como o teclado, o mouse, o monitor, são chamadas de hardware. A palavra hardware é inglesa e nos dá a idéia de produto sólido, palpável. Hardware é equipamento de Informática. O computador é um conjunto de peças de hardware. Se existisse apenas hardware, os computadores não teriam utilidade, pois, o hardware sozinho não sabe trabalhar. O computador é uma máquina programável, ou seja, o homem deve dar-lhe instruções para que realize tarefas. Estas instruções formam os programas. São os programas que põe o hardware para trabalhar. Software é a. palavra inglesa para programa. Ela nos dá a idéia de um produto impalpável, ou seja que não podemos tocar. O software é um produto intelectual. Software é programa de computador. Então podemos classificar assim os três pilares básicos da informática: Elemento Físico (Hardware) Elemento Lógico (Software) Elemento Humano (Peopleware)
Programa: É um conjunto de instruções dadas a um ou vários programas que realizam determinado processo. É um código que realiza algo. Aplicação da Informática: Conjunto de um ou vários programas que realizam determinado trabalho completo. Ex.: Word, Excel, Windows, DOS, Controle de Estoque, Controle de Notas, Controle de uma máquina, etc. Informações: É definida como tudo aquilo que permite adquirir qualquer tipo de conhecimento; portanto, existirá informação sempre que se der a conhecer algo que até então se desconhecia Representação da informação: Bit Menor unidade de informação, digito binário, é representado por 0 ou 1; Byte É um grupo (conjunto) de 8 bits e equivalente geralmente a um caractere da tabela ASCII (American Standart Code For Information Interchange). ASCII Conjunto caracteres que contem os dígitos de 0 a 9, todas as letras maiúsculas e minusculas, sinais de pontuação, 32 caracteres de controle e 128 caracteres especiais que incluem frações, letras de alfabeto estrangeiro e gráficos de linha para desenhar quadros e formas. Imagem e Sons Este conteúdo será estudado nas próximas aulas. Dados: São elementos a serem tratados. Uma vez procesado (ordenados, somados, filtrados,...) constituem informação útil. Unidades de Medida: Tanto para quantificar a memória principal do equipamento como para indicar a capacidade de armazenamento, são usados múltiplos bytes, como: MEDIDA: Bit Byte Kilobyte (Kb) Megabyte (Mb) Gigabyte (Gb) Terabyte (Tb) REPRESENTA O MESMO QUE: 0 ou 1 - menor unidade de dado conjunto de 8 bits ou 1 caractere 2 10 ou 1024 bytes (mil) 2 10 Kilobyte ou 1024 Kilobyte (milhão) 2 10 Megabyte ou 1024 Megabyte (bilhão) 2 10 Gigabyte ou 1024 Gigabyte (Trilhão) 2.5 - Tratamento e Transmissão da Informação Transmissão da Informação Para que que a informação seja transmitida são necessários três elementos: Emissor: dá origem à informação; Meio: permite a transmissão; Receptor: recebe a informação;
Tratamento da Informação Conjunto de operações realizadas sobre uma dada informação. Tais operações são: ENTRADA Coleta de Dados Depuração de Dados Armazenamento de Dados TRATAMENTO DA INFORMAÇÃO PROCESSAMENTO Aritmético Lógico SAÍDA Coleta de Resultados Distribuição de Resultados 2.6 - Hardware Conforme já descrito anteriormente, o hardware representa a parte física da informática, ou seja, todos os elementos materiais. Divisão Básica do Hardware: Unidade de Entrada: Ou periféricos de entrada. São unidade encarregadas de introduzir os dados e programas externos no micro. Ex.: mouse, teclado, scanner, Drivers, leitora de CD- ROM, etc. Unidade Central de Processamento (CPU/UCP): É o elemento principal do computador e, sua função consiste em coordenar, controlar ou realizar todas as operações do sistema. É composto de:
? Processador Que por sua vez é formado por: Unidade de Controle: É a parte da CPU encarregada de comandar o resto das unidades. Unidade Aritmética-Lógica: É a parte da CPU encarregada de realizar operações elementares do tipo aritmético e lógico.? Memória Central Também chamada de memória principal, é o elemento encarregado de armazenar os programas e dados necessários para que o sistema realize um determinado trabalho. Existe duas memórias que auxiliam a operação do micro, a memória RAM e ROM: Memória RAM (Random Access Memory Memória de Acesso Aleatório): Responsável pela execução de programas e instruções. Memória volátil, isto é, as informações aqui armazenadas permanecem enquanto o processador precisar delas, ou o micro ser desligado. É possívelgravar e apagar informações nessa memória. Memória ROM (Read Only Memory Memória Apenas de Leitura): Como o nome já diz, é uma memória que é possível realizar apenas a leitura dos dados contidos nela. Ela é responsável pelo boot da máquina. Mesmo com o micro desligado, as informações não evaporam. Memória Auxiliar: Ou memória secundária. São os dispositivos de armazenamento de grande quantidade de informações e, sua característica principal é reter tal informação durante o tempo que se desejar, recuperando-a quando lhe for requerido. Ex.: HD, Disquete, CD-ROM, cartões magnéticos, etc. Unidade de Saída: Ou periféricos de saída. São unidades encarregadas de enviar para fora do micro os resultados de um determinado processamento (informações, dados, programas, etc.). Ex.: impressora, monitor, plotter, drivers, gravadoras de CD-ROM, Caixa de Som, Etc. Unidade de Entrada e Saída: São unidade que tem as duas funções (entrada e saída) na mesma unidade. Ex.: Monitor sensível ao toque, drivers, etc. 2.7 - Software Software é a parte lógica que dota o equipamento físico (hardware) de capacidade para realizar todo o tipo de trabalho. O suporte físico do software é: Memória principal e as Memórias Auxiliares. Sistemas Operacionais Software Aplicações Programas + Dados 2.7.1. Sistema Operacional: É um conjunto de programas que permite obter o máximo de rendimento do computador. Ex.: DOS, Windons 98, Windons XP, UNIX, Virtu-OS, OS/2, Linux, Etc. Este tema será conteúdo será estudado nas próximas aulas.
2.7.2. Softwares Aplicativos: São softwares que o usuário utiliza para realizar algo que ele precisa ou simplesmente deseja fazer. O termo aplicativo surgiu da idéia de que, com esse grupo de softwares, o usuário está aplicando o computador na solução de um problema. Os Softwares Aplicativos podem ser classificados da seguinte forma: Aplicações Comerciais; Utilitários; Aplicações Pessoais e Entreterimento. Aplicações Comerciais: Apesar do uso muito grande de computadores no lar, a grande maioria dos computadores ainda é usada em ambientes comerciais. Para as aplicações em ambientes comerciais, necessitamos de alguns tipos de programas, tais como Editores de Texto, Planilhas de Cálculo e Gerenciadores de Banco de Dados. Editores de Texto: Representam hoje, a aplicação mais popular dos computadores pessoais. Editores de Texto são softwares que permitem aos computadores pessoais substituir, com enormes vantagens, as antigas máquinas de escrever. Estes editores permitem executar introdução de texto no computador; edição do texto (modificação); formatação do texto (dar forma ao texto, trocando tamanho e forma de letras, cores, etc.); inclusão de Tabelas, Gráficos e desenhos; correção Ortográfica do texto e; impressão do texto. Planilhas de Cálculo: O foco desses programas são planilhas em que números são o principal ingrediente, permitindo inserir números, textos como conteúdo de uma célula; construção de Fórmulas; uso de funções; recalculo automático das formulas; Geração de gráficos e; impressão de Planilhas e Gráficos. Gerenciadores de Banco de Dados: São softwares que permitem ao usuário criar e gerenciar banco de dados. Permitem que as informações armazenadas nos Bancos de Dados possam ser ordenadas e recuperadas de acordo com vários critérios que podem ser estipulados. São basicamente a base para Aplicações Pessoais, as quais desenvolvem sistemas para gerenciar suas operações através de Gerenciadores de Banco de Dados. Estes permitem a criação de Banco de Dados; Gerenciamento (manipulação) de Banco de Dados; Recuperação de Informações Editores Gráficos: São softwares utilizados para criar ilustrações ou até mesmo animações. Sua função é capacitar profissionais de artes gráficas a utilizar o computador para produzir e formatar diversos tipos de trabalhos, os quais podem ir de um simples folheto, passando por cartazes de filmes, chegando ao ponto de animações utilizadas em filmes e/ou comerciais. Ferramentas de Apresentações: É um software que permite ao usuário tanto preparar slides para fazer uma apresentação, como fazer a própria apresentação com os slides que preparou. Algumas dessas ferramentas possuem: desenhadores gráficos comerciais, organogramas, fluxogramas, etc., os quais facilitam sensivelmente o trabalho do usuário. Utilitários: Programas Utilitários oferecem meios para que o usuário realize tarefas que não são realizadas facilmente pelo Sistema Operacional. A utilização desses programas pode ser: Compactação de Arquivos; Recuperação de Arquivos Deletados; Desfragmentação de Unidades de Disco; Verificar danos em Unidades de Disco
Entretenimento: Os programas de entretenimento são aqueles com o objetivo de divertir e entreter o usuário, principalmente nos momentos de lazer do mesmo. Resumindo são jogos, vídeos digitalizados e até mesmo enciclopédias. 2.8 - Peopleware Peopleware é um conjunto de pessoas que estão envolvidos com a informática. É o elemento humano. Divisão do Pessoal da Informática: Gerenciamento/Direção: É o encarregado de dirigir e coordenar uma central de Processamento de Dados para obter um rendimento adequado da equipe. Análise: É o encarregado do desenvolvimento de aplicações no que diz respeito ao projeto, assim como analisar as possíveis utilidades e modificações de um sistema/programa. Programação: É o encarregado de transcrever para linguagem de computador os algoritmos (programas) elaborados na fase de análise. Operação: Sua função é a execução dos programas, a distribuição dos resultados e a manutenção diária dos sistemas existentes. 2.9 - Pequeno Glossário de Informática Cache - Cache memory = memória cache = seção de memória de alta velocidade que armazena dados que o computador pode acessar rapidamente. O tempo de acesso ao arquivo é muito mais rápido se o dado mais freqüentemente usado for armazenado na memória cache; ± instruction cache = cache de instrução = seção de memória de alta velocidade que armazena as próximas instruções a serem executadas por um processador (para acelerar a operação); É inserida entre o processador e a memória principal, com a finalidade de aumentar o desempenho do sistema, visto que a velocidade processador /cache é muito maior do que processador/memória principal (MP). Atualmente, os processadores possuem mais de um tipo de memória cachê (Nível 1 /L1 inserida na pastilha do processador; Nível 2/L2 normalmente localizada na placa-mãe). A cache é compatível com a velocidade da CPU (UCP) e de velocidade menor que a memória principal. Programa - conjunto completo de instruções que controla um computador para executar uma tarefa específica; Código-fonte. Linguagem Assembly Linguagem simbólica semelhante à linguagem de máquina (em geral há uma correspondência de um para um entre instruções assembly e instruções de máquina), criada para facilitar programas em nível de máquinas.
Linguagem de aplicação também chamada de linguagem de alto nível. Constituída de comandos e estruturas adequadas ao entendimento do programador na elaboração dos programas e sem direta relação com qualquer processador. Linguagem de Máquina Linguagem que pode ser diretamente interpretada pelos circuitos internos da máquina (pelo hardware); trata-se da linguagem binária. Hertz (Hz) - unidade de freqüência do SI, definida como o número de ciclos por segundo de tempo (f = 1/T onde f = freqüência-hz e T = período-seg.). Trilha É a parte de um disco ou fita magnética em que estão gravadas as informações. Constitui uma unidade de acesso e endereçamento nos discos magnéticos. Porta Lógica (gate) Um circuito eletrônico que produz como saída um valor de sinal correspondente ao resultado de uma operação booleana (0 e 1) sobre os sinais de entrada. Microprocessador É uma CPU (UCP) de pequenas dimensões, tendo todos os seus circuitos e componentes armazenados e interligados em um único invólucro, denominado pastilha (ou chip). Interface de E/S (I/O) Conjunto de circuitos (hardware) e programas (software) que interligam um ou mais dispositivos de E/S e o subsistema CPU/MP para controlar e efetivar a transferência de bits entre esses elementos. Bios Basic Input-Output System (Sistema básico de entrada e saída). Trata-se de um conjunto de programas elaborados em linguagem de baixo nível, armazenados em uma memória do tipo ROM (não volátil) e que são usadas pelos programas aplicativos e pelo sistema operacional para algumas funções de entrada e saída, como ler e interpretar um caractere do teclado, enviar um caractere para a impressão ou para o vídeo. Possui também os programas de inicialização do computador (POST). Hard Disk/Disco Magnético Elemento circular, plano e estreito, contendo uma superfície magnetizável, na qual podem ser armazenados dados sob a forma de campos magnéticos. Disquete Também conhecido como floppy-disk. Elemento de construção e forma semelhante aos discos magnéticos, porém com características diferentes de formato físico, capacidade de armazenamento e taxa de transferência de bits. Memória Secundária Tipo de memória de grande capacidade, com a característica de ser permanente no armazenamento (não volátil), usada para guardar informações (dados de programas) que não serão imediatamente usadas pela CPU(UCP). Discos, fitas, disquetes, CD-ROMs, são exemplos de memória secundária. Backup Consiste na obtenção de uma cópia de um arquivo em um meio de armazenamento separado do original, com o propósito de segurança de dados, de forma que, se o arquivo original for apagado ou destruído acidentalmente, tem-se a cópia de backup para utilização. Barramento Um elemento crucial do sistema de computação, constituído de linhas de transmissão por onde os sinais elétricos (bits e sinais de controle) fluem entre o processador e demais componentes do sistema. Os barramentos, denominados em inglês bus, podem conduzir dados, endereços ou sinais de controle. Atualmente há diferentes tipos de barramentos, cada um com sua especificação própria e aplicação definida (barramento de controle, Barramento de Dados, Barramento de Endereços).
2.10 - Conceitos da Lógica Digital Um computador digital é uma máquina projetada para armazenar e manipular informações representadas apenas por algarismos ou dígitos e que só podem assumir dosi valores distintos, 0 e 1. Por esta razão um computador é chamado de computador digital, sistema digital, ou simplesmente máquina digital binária. A informação binária (0 e 1) é representada em um sistema digital por quantidades físicas, sinais elétricos, os quais são gerados e mantidos internamente ou recebidos de elementos externos, em dois níveis de intensidade, cada um correspondente a um valor binário (há outras formas de armazenamento de bits internamente em um computador, como campo magnético e sinais ópticos). Exemplo de um Sinal Binário Internamente, um computador é constituído de elementos eletrônicos, como resistores, capacitores e principalmente transistores. Nesses computadores, os transistores são, em geral, componentes de determinados circuitos eletrônicos que precisam armazenar os sinais binários e realizar certos tipos de operações com eles. Esses circuitos, chamados de circuitos digitais, são formados de pequenos elementos capazes de manipular grandezas apenas binárias. O pequenos elementos referidos são conhecidos como portas (Gates) lógicas, por permitirem ou não a passagem destes sinais, e os circuitos que contem as portas lógicas são conhecidos como circuitos lógicos. Uma porta lógica é um elemento de Hardware, que recebe um ou mais sinais de entrada e produz um sinal de saída, cujo o valor depende do tipo de regra lógica estabelecida para a construção do referido circuito. É um elemento básico e mais elementar de um sistema de computação. Grande parte do Hardware do sistema é fabricado através da adequada combinação de milhões desses elementos, como a CPU(UCP), memórias principal e cache, interface de I/O (E/S) e outros.
TIPOS DE PORTAS LÓGICAS AND (E): O valor de saída é 1 se e somente se, todos os valores de entrada são também iguais a 1. Caso isso não ocorra, o valor de saída é 0. TABELA VERDADE X Y X = X.Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Símbolo Porta AND Um exemplo de aplicação da porta AND é como elemento de controle em transferências de dados. Para cada bit do registrador (fig. abaixo), um sinal da Unidade de Controle (UC) serve de entrada, juntamente com o sinal correspondente ao bit do registrador de origem (registrador A). Quando o sinal da UC for 1 (pulso elétrico de intensidade e codificação correspondente ao bit 1), a combinação na porta AND produz na saída um valor sempre igual ao do bit de entrada, o qual será armazenado no registrador de destino (registrador B). Exemplo de Utilização de Porta AND na movimentação de dados de um Registrador para o Outro
OR (OU): O valor de saída é 1 se e somente se, pelo menos um dos valores de entrada são também iguais a 1. Caso isso não ocorra, o valor de saída é 0. TABELA VERDADE X Y Z = X+Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Símbolo Porta OR NOT: O valor de saída é 1 se e somente se, o valor de entrada for iguais a 0. A porta NOT é também conhecida como portar inversora, ou seja, o valor da entrada é o oposto da saída. TABELA VERDADE X Z = X 0 1 1 0 Símbolo Porta NOT NAND: A porta NAND é uma porta AND com uma inversora (NOT) na saída. TABELA VERDADE X Y Z = X.Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 NOR: A porta NOR é uma porta OR com uma inversora (NOT) na saída. TABELA VERDADE Símbolo Porta NAND X Y Z = X+Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Símbolo Porta NOR
XOR - EXCLUSIVE OR: A porta XOR é semelhante a uma porta OR.O valor da saída é 1 se exatamente o valor de alguma das entradas for 1. Caso contrário, o valor da saída é zero. TABELA VERDADE X Y Z = X + Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Símbolo Porta NOR A importância dessas portas lógicas está no fato de representarem os elementos básicos de construção da maioria dos circuitos digitais práticos. A maioria dos CI's já são padronizados, e os mais comuns pertencem à série denominada 7400. Os mais simples utilizam a tecnologia de Integração em Pequena Escala (SSI - Small Scale Integration). Como um exemplo, veja o CI 7408, que contém quatro portas AND, cuja relação de suas entradas e saídas com os pinos de seu encapsulamento pode ser vista no diagrama,