INTRODUÇÃO A COMPUTADORES

INTRODUÇÃO A COMPUTADORES

PROF. CRISTIVON S.CRUZ

INTRODUÇÃO

• Definição

• Breve história

• Arquitetura de Von Neumann

• Representação de dados

DEFINIÇÃO

Computador  É uma máquina capaz de variados tipos de

tratamento automático de informações ou processamento de dados.

Computador  É uma máquina electrónica que permite

processar dados. O termo provém do latim computare (“calcular”).

Um computador é composto por uma série de circuitos integrados e outros componentes relacionados, que possibilitam a execução de uma variedade de sequências ou rotinas de instruções

BREVE HISTÓRIA

 COMPUTADORES MECÂNICOS

 ABACO (2500 AC)

 CALCULADORA DE DISCO PASCAL (1642)

 MÁQUINA DIFERENCIAL (Babbage, 1822)

 MOTOR ANALÍTICO (Babbage, 1833)

BREVE HISTÓRIA CONT…

 ABACO

 CALCULADORA DE DISCO PASCAL

BREVE HISTÓRIA CONT…

 TABULADORA HOLLERITH  MOTOR ANALÍTICO

GERAÇÕES DOS COMPUTADORES

1ª Geração (1946-1954)

2ª Geração (1955-1964)

3ª Geração (1964-1977)

4ª Geração (1977-1991)

5ª Geração (1991-atuais)

1ª GERAÇÃO (1946-1954)

Uso de válvulas e cartões perfurados. Os Cálculos digitais substituíram os cálculos analógicos.

 Harvard MARK I (Aiken, 1944) Hardware eletromecânico.

 ENIAC (Eckerte Mauchly, 1946) Primeiro computador completamente eletrônico.

 EDVAC (von Neumann, 1950) Introduziu a memória permanente e o sistema binário.

 VÁLVULAS  CARTÕES PERFURADOS

 Harvard MARK I

Foi desenvolvido nos EUA (Marinha Universidade de Harvard e IBM), ocupava 120 m2, tinha milhares de engrenagens e fazia muito barulho. Uma

possuía 17.468 válvulas, pesava 30 toneladas, tinha 180 m² de área

construída, sua velocidade era da ordem de 100 kHz e possuía apenas 200 bits de memória RAM.

 EDVAC

Apesar de ser mais moderno, não diminuiu de tamanho e

ocupava 100% do espaço que o ENIAC ocupava. Tinha cem vezes mais memória interna que o ENIAC.

Era uma máquina eletrônica de programa armazenado que recebia instruções de uma fita magnética de alta velocidade ao invés dos

cartões perfurados. O UNIVAC foi utilizado para prever os resultados

de uma eleição presidencial

2ª GERAÇÃO (1955-1964)

Substituição das válvulas pelo transístor. O transistor revolucionou a eletrônica em geral e os computadores em especial. Eles eram muito menores do que as válvulas a vácuo e tinham outras vantagens: não exigiam tempo de pré-aquecimento, consumiam menos energia, geravam menos calor e eram mais rápidos e confiáveis.

 1/200 do tamanho das válvulas.

 Consumo de menos de 1/100 da energia de uma válvula.  Linguagens de programação de alto nível.

 Introdução de sistemas operativos.

 Foram os primeiros computadores com sucesso comercial.  FORTRAN, COBOL - Linguagens de programação.

 O conceito de Unidade Central de Procedimento (CPU), memória, linguagem de programação e entrada e saída foram desenvolvidos.

 CIRCUITO IMPRESSO

Surgimento do armazenamento em disco, complementando os sistemas de fita magnética e possibilitando ao usuário acesso rápido aos dados desejados.

Em vez das 30 toneladas do ENIAC, o IBM 7094 (versão de maior sucesso dessa segunda geração de computadores) pesava apenas 890 Kg. Essa máquina ultrapassou a marca de 10 mil unidades vendidas.

3ª GERAÇÃO (1964-1977)

Substituição dos utilização transístor por circuitos integrados, feitos de silício. Também conhecidos como microchips, eles eram construídos integrando um grande número de transistores, o que possibilitou a construção de equipamentos menores e mais baratos.

 Minicomputadores - Versões reduzidas dos mainframes (computadores de grande porte).

 Redes de computadores.

 Invenção do mouse (Douglas Engelbart - 1968).

 CIRCUITO INTEGRADO

Mas o diferencial dos circuitos integrados não era o apenas o tamanho, mas o processo de fabricação que possibilitava a construção de vários circuitos simultaneamente, facilitando a produção em massa. Este avanço pode ser comparado ao advento da impressa, que revolucionou a produção dos livros.

 DISQUETE  MOUSE

Em 1971 a IBM lança no mercado mundial o primeiro disquete, seu tamanho era de 8“.

primeira versão era madeira, tinha apenas um botão e era movido sobre pequenas

O IBM’s System/360, voltado para o setor comercial e científico. Ele possuía uma arquitetura plugável, na qual o cliente poderia substituir as peças que dessem defeitos. Além disso, um conjunto de periféricos eram vendidos conforme a necessidade do cliente.

4ª GERAÇÃO (1977-1991)

Os computadores da quarta geração são reconhecidos pelo surgimento dos

microprocessadores— unidade central de processamento.

 Desenvolvimento dos computadores pessoais (Personal Computer ou PC)

 Os sistemas operacionais como MS-DOS, UNIX, Apples e Macintosh foram construídos.

 Linguagens de programação orientadas a objeto como C++ e Smalltalk foram desenvolvidas.

 Discos rígidos eram utilizados como memória secundária.

Impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais foram criados nesta época.

 MICROPROCESSADOR

Agora os circuitos integrados não se restringiam apenas a dezenas de transistores, mas chegavam a ter milhares deles em apenas um chip.

 MODELOS DE COMPUTADORES PESSOAIS

Os computadores eram mais confiáveis, mais rápidos, menores e com maior capacidade de armazenamento. Esta geração é marcada pela venda de computadores pessoais

Em 1982, o jornalista especializado em microcomputadores Adam Osborne fundou sua empresa e lançou o Osborne I, então foi lançado o primeiro computador portátil do mundo.

5ª GERAÇÃO (1991-ATUAIS)

Uma das principais características dessa geração é a simplificação e

miniaturização do computador , além de melhor desempenho e maior capacidade de armazenamento. Tudo isso, com os preços cada vez mais acessíveis.

 As aplicações exigem cada vez mais uma maior capacidade de processamento e armazenamento de dados.

 Banco de dados distribuídos e redes neurais.  Computação nas Nuvens.

 Realidade Aumentada.  Computação Distribuída.

 O conceito de processamento está partindo para os processadores paralelos, ou seja, a execução de muitas operações simultaneamente pelas máquinas.

INTRODUÇÃO AO MODELO

 Introduziu o conceito do computador controlado por programa armazenado.

 Todo computador é formado por 5 partes básicas: a memória, a

unidade lógica e aritmética, a unidade de controle e os dispositivos de entrada e saída.

 As operações a serem realizadas pelo computador são definidas pelos dados e instruções do programa carregado na memória.

MODELO DE VON NEUMANN CONT…

 A unidade aritmética e lógica é a parte do computador

onde são feitas as operações aritméticas e lógicas com os dados.

 O tipo de operação a ser executado é determinado por

sinais vindos da unidade de controle.

 A memória é onde ficam armazenados os dados e

instruções que vão ser utilizados pela ULA e pela unidade de controle.

 Os dados a serem operados são lidos dos dispositivos de entrada para a memória.

 Os resultados obtidos são enviados para a memória e daí

MODELO DE VON NEUMANN CONT…

CPU TEM COMO FUNÇÃO

 Executar programas que estão armazenados na memória principal;  Buscar as instruções desses programas;

 Examinar essas instruções;

 Executar as instruções uma após a outra (sequencialmente). UNIDADE DE CONTROLE TEM COMO FUNÇÃO

 Buscar instruções na memória principal;  Determinar o tipo dessas instruções.

UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA TEM COMO FUNÇÃO  Efetuar operações aritméticas;

 Efetuar operações booleanas (e, ou, not, etc);

MODELO DE BARRAMENTO DE SISTEMAS

(que integra ULA, registradores e unidade de controle), memória e

unidade de entrada/saída.

 A comunicação entre as diversas unidades é feita através do barramento

de sistema, que é composto pelos barramentos de endereço, dados e controle.

 Em algumas arquiteturas pode haver também barramentos adicionais

conectados à unidade de Entrada/Saída, chamados de barramentos de

PROCESSADOR

 É o conjunto da unidade lógica e aritmética, registradores e da unidade de controle.

 O processador é responsável pela realização de uma série de funções:

 „ Busca de instruções e dados na memória;

 „ Programa a transferência de dados entre a memória e os dispositivos de Entrada/Saída;

 „ Decodifica as instruções;

 „ Realiza as operações lógica e aritméticas;

 „ Responde a sinais enviados por dispositivos de Entrada/Saída como RESET ou interrupções.

 Executar os programas armazenados na memória principal,

buscando suas instruções, examinando-as e então executando uma após a outra.

MEMÓRIA

 A unidade de memória é formada pela memória volátil e pela memória não volátil.

 As informações armazenadas na memória volátil podem ser alteradas durante a execução de um programa. São também usadas para armazenar os resultados intermediários e finais das operações realizadas pelo processador.

 A memória não volátil é usada para armazenar informações que não necessitam ser alteradas no decorrer do

processamento. É utilizada para iniciar o funcionamento do computador, realizando os testes iniciais e cópia do sistema operacional para a memória.

 A memória volátil recebe o nome de memória principal e a memória não volátil é conhecida como BIOS nos

ENTRADA / SAÍDA

 A unidade de entrada e saída contém os circuitos de interface necessários para prover a comunicação entre os dispositivos de

ENTRADA e SAÍDA com as demais partes do computador.

 Toda a informação é convertida de/para o formato binário pela unidade de entrada/saída.

 Exemplos de dispositivos de entrada : Disco rígido, microfone, teclado, mouse, tela sensível ao toque, scanner, leitor de código de barras, celular, pendrive, máquina fotográfica digital, webcam, joystick.  São exemplos de unidades de saída: monitor, caixas de

som, impressora.

 Algumas unidades são de entrada e saída ou seja, dispositivos Híbridos: Disco rígido, disco flexível ou disquete, monitor sensível a toques, pendrive, joystick e impressora.

BARRAMENTOS

Barramento de dados Tem por função transportar a informação (código e dados) entre os blocos funcionais de um computador;

Barramento de endereços  Tem por função transportar a identificação (“endereço”) dos sítios onde se pretende ler ou escrever dados;

Barramento de controle  Agrupa todos os sinais elétricos de controle do

BITS

 Os computadores "entendem" impulsos elétricos, positivos ou

negativos, verdadeiro ou falso, que são representados por 1

ou 0. A cada impulso elétrico damos o nome de bit.

 O termo Bit, que é proveniente das palavras dígito binário, ou “BInary digiT”, é a menor unidade de medida de transmissão de dados usada na computação e informática.

Um conjunto de 8 bits reunidos como uma única unidade forma um byte

BYTES

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 (American Standard Code for Information

Interchange). Nela, cada byte representa um caractere ou um

NOMENCLATURAS

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 (ZB ou Zbytes) = 1024 exabytes 1 yottabyte (YB ou Ybytes) = 1024 zettabytes

NOMENCLATURAS CONT…

É também por meio dos bytes que se determina o comprimento da palavra de um computador, ou seja, a quantidade de bits que o dispositivo 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

NOMENCLATURAS CONT…

Na transmissão de dados entre dispositivos, 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 (Tb ou Tbit) = 1024 Gigabits

OBS.: 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).

NOMENCLATURAS CONT…

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 trabalhar, por exemplo, com 54 megabits por segundo, usa-se a expressão 54 Mb/s:

1 Kb/s = 1 kilobit por segundo 1 Mb/s = 1 megabit por segundo

BINÁRIO DECIMAL

Valor em binário = 111101101 Valor em binário = 1101101011

DECIMAL  BINÁRIO

Valor em Decimal = 251 Valor em Decimal = 5400

DECIMAL  OCTAL

Usamos o valor desejado e dividimos por 8, para achar o quanto ele vale em Octal.

EX.: 283410

OCTAL  DECIMAL

Usamos o valor desejado 54228 Para a base Decimal, seguiremos

os seguintes passos:

1  Primeiro invertermos o número para fazermos a somatória da direita para a esquerda do número original, então 54228  2245

2  Agora vamos somar cada número, multiplicando por 8 elevado a

um número sequencial iniciado em 0.

2

*8

+

2

*8

+

4

*8

+

5

*8

=

2

*1 +

2

*8 +

4

*64 +

5

*512