Introdução à Informática

Introdução à Informática Informática Aplicada Bacharelado em Engenharia de Pesca Flávia Coelho flaviacoelho@ufersa.edu.br 1 Elaborado por Yáskara Menescal e atualizado por Flávia Coelho, em março de 2009

Sumário 2 Componentes Principais Entrada Processamento Saída Memória Exemplo Básico de Funcionamento Leitura Recomendada

O que é um computador? 3

Componentes principais 4 Hardware Software

Vejamos a linha do tempo... 5

Conceitualmente... São dispositivos eletrônicos que, sob direção e controle de um programa, executam quatro operações fundamentais 6 Entrada Processamento Dispositivos Saída de Entrada Armazenamento Unidade de Memória Dispositivos de Saída Unidade Central de Processamento

Entrada 8 Dispositivos de entrada aceitam dados ou comandos e os envia a UCP

Processamento 10 O processador ou unidade de processamento central (CPU) possui circuitos eletrônicos, que manipulam os dados de entrada, transformando-os na saída desejada A CPU é responsável por interpretar e executar os programas

Tamanho de Dados x UCP Uma UCP é caracterizada pelo tamanho de dados(quantidade de bits) que pode manipular em uma única instrução 11 Os Os Os Os que que que que processam processam processam processam 8 bits por vez 16 bits por vez 32 bits por vez 64 bits por vez

Componentes da CPU Unidade de Controle (UC) coordena e temporiza as funções da CPU Direciona o computador a executar instruções de programa armazenadas Envia dados e instruções do armazenamento secundário para a memória, quando necessário Unidade Lógica Aritmética (ULA) é responsável por executar as operações lógicas e aritméticas Executa todas as operações aritméticas e lógicas 12 Operações aritméticas: adição, subtração, multiplicação e divisão Operações lógicas: compara números, letras ou caracteres especiais, testes de condições

Registradores Áreas de armazenamento temporário de alta velocidade Localizados dentro da UCP Funcionam sob direção da unidade de controle 13 Recebem, guardam e transferem instruções ou dados Controlam onde a próxima instrução a ser executada ou os dados necessários serão armazenados

Registradores na prática... 14

Barramento 15 Conjunto de condutores elétricos que permitem a comunicação entre vários componentes do computador, tais como, a UCP, a memória e unidades E/S

Tipos de barramento 16 De endereço, composto por linhas (ou ligações físicas) que transportam os endereços das células de memória ou das portas de E/S De dados, composto por linhas (ligações físicas) por onde se transporta a informação digital binária (instruções, dados, saídas) entre a UCP, memória e E/S De controla, que indica à memória ou aos dispositivos de E/S se a CPU deseja fazer uma operação de leitura ou escrita

Como a UCP executa instruções... Em quatro etapas A UC recebe a instrução da memória e a coloca em um registrador A UC decodifica a instrução e determina qual é a localização na memória para os dados necessários A UC transfere dados da memória para os registradores na ALU 17 A ALU executa as instruções A UC armazena o resultado da operação na memória ou em um registrador

...eis o ciclo de máquina 18

Saída 20 Dispositivos de saída exibem os dados processados as informações de uma forma compreensível e conveniente

Memória As instruções dos programas e os dados processados residem na memória O computador usa como sistema de representação o sistema binário, ou seja, a representação dos dados através da combinação de zeros e uns 22 Por exemplo, o decimal 10 é armazenado como 00001010 Cada 0 ou 1 é chamado de 1 bit, que é a unidade básica de memória

Memória Um conjunto de 8 bits representa um byte Com um byte, é possível representar 256 valores diferentes 23 De 0 (00000000) até 255 (11111111) A memória é dividida em células, cada qual com um endereço associado Cada endereço de célula é representado por um byte

Representação binária 24

Byte e palavra Byte é um grupo de 8 bits Dispositivos de memória de armazenamento são medidos em número de bytes Palavra é o número de bits que a CPU processa como uma unidade 25 Tipicamente, um número inteiro de bytes quanto maior a palavra, mais poderoso é o computador Tipicamente, PCs possuem 32 ou 64 bits

Memória Unidade de Medida 26 Valor (Tamanho) 1 BIT Menor unidade de medida. 1 BYTE 1 KILOBYTE (Kb) Conjunto de 8 bits (Representa uma letra, número ou palavra). 1.024 bytes 1 MEGABYTE (Mb) 1.024 kilobytes 1 GIGABYTE (Gb) 1.024 gigabytes

Tipos de Memória 27 ROM (Read Only Memory) memória apenas de leitura RAM (Random Access Memory) memória de acesso aleatório

Memória ROM 28 Não se pode alterar os dados armazenados nesse tipo de memória Os dados permanecem armazenados mesmo quando o computador é desligado

Memória RAM Armazena informações que foram ou serão utilizados pelo processador Funciona como um depósito temporário de dados que estão sendo trabalhadas enquanto o computador está ligado 29 É a memória de trabalho!

Memória Principal, Secundária e Cache Principal Armazena uma grande quantidade de informação, sendo bem mais lenta que a memória principal, e sempre é nãovolátil Cache 30 O armazenamento é volátil: os dados são perdidos se a energia cair ou se o programa for fechado Secundária Serve para armazenar as instruções e os dados que estão sendo usados pelo processador (dados temporários) Ponte de acesso entre o processador e a memória principal (de alta velocidade de acesso)

Memória Cache Bloco de memória de alta velocidade Armazena os dados e as instruções usados com maior freqüência e mais recentemente O processador procura primeiramente na cache, os dados de que necessita Transferidos da cache muito mais rapidamente do que da memória Se não estiverem na cache, a UC recupera-os da memória Processador 31 Cache RAM

Armazenamento secundário 32 Esses dispositivos complementam a memória ou armazenamento primário, que os dados dos programas usam apenas temporariamente

Esquematicamente... 33

Exemplo Execução de um programa que buscou a seguinte instrução 35 some #0 e #2 e guarde o resultado em #3, onde #0 e #2 são endereços de memória onde se encontram os valores a serem somados supondo que #0 contém o número 13 #2 contém o número 20

Leitura Recomendada H. L. Capron, J. A. Jonson. Introdução à Informática. Editora Pearson Education, Oitava Edição, 2004 A. S. Tanenbaum. Organização Estruturada de Computadores. Editora Pearson Education, Quinta Edição, 2006 43