Informática. Prof. Macêdo Firmino. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 44

Inform´

atica

Introdu¸c˜ao `a Inform´atica

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Abaco

Hoje em dia, os computadores est˜ao presentes em nossa vida. Sejam em casa, na escola ou em qualquer outro lugar, eles est˜ao sempre entre n´os.

Ao contr´ario do que parece, a computa¸c˜ao n˜ao surgiu nos ´ultimos anos. Os computadores s˜ao t˜ao antigos quanto a pr´opria civiliza¸c˜ao. Na antiguidade, do Egito a China, os comerciantes utilizavam um computador primitivo chamado ´abaco para fazer contas. Com um ´

abaco, vocˆe utiliza um fio para representar os n´umeros e consegue realizar as opera¸c˜oes de adi¸c˜ao, subtra¸c˜ao, multiplica¸c˜ao e divis˜ao.

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Abaco

Seu primeiro registro ´e datado no ano de 5500 a.c., pelos povos que constitu´ıam a Mesopotˆamia. Contudo, o ´abaco tamb´em foi usado posteriormente por muitas outras culturas: Babilˆonia, Egito, Gr´ecia, Roma, ´India, China, Jap˜ao, etc. Cada um destes povos possui uma vers˜ao de espec´ıfica desta m´aquina, entretanto, preservando a sua essˆencia original. Seu nome na Roma antiga era “Calculus”, termo de onde a palavra c´alculo foi derivada.

O ´abaco continuou sendo utilizado at´e a invas˜ao das calculadoras de bolso, que inutilizou o ´abaco depois de 4.000 anos.

R´egua de C´

alculo

Durante v´arios s´eculos, o ´abaco foi sendo desenvolvido e aperfei¸coado, sendo a principal ferramenta de c´alculo por muito tempo. Entretanto, os principais intelectuais da ´epoca do renascimento necessitavam descobrir maneiras mais eficientes de efetuar c´alculos.

Logo, em 1622, depois de Cristo, um padre inglˆes chamado William Oughtred, criou uma tabela chamada de r´egua de c´alculo.

O mecanismo do William j´a possu´ıa uma boa quantidade de valores pr´e-calculados,

organizados em forma que os resultados fossem acessados automaticamente. Uma esp´ecie de ponteiro indicava o resultado do valor desejado.

M´

aquina de Pascal

Apesar da r´egua de c´alculo de William Oughtred ser ´util, os valores presentes nela ainda eram pre-definidos, o que n˜ao funcionaria para calcular n´umeros que n˜ao estivessem presentes na r´egua.

Pouco tempo depois, em 1642, o matem´atico francˆes Bleise Pascal desenvolveu o que pode ser chamado da primeira calculadora mecˆanica da hist´oria, a m´aquina de Pascal.

Seu funcionamento era baseado no uso de rodas dentada interligadas (constru´ıda com 10 “dentes”), que giravam na realiza¸c˜ao dos

c´alculos. Cada “dente” correspondia a um algarismo, de 0 a 9. A primeira roda da direita

corresponde `as unidades, a imediatamente `a sua esquerda corresponde `as dezenas e assim sucessivamente. A m´aquina permitia efetuar as opera¸c˜oes de adi¸c˜ao e subtra¸c˜ao.

M´

aquina de Jacquard

No in´ıcio do s´eculo XIX, o propriet´ario francˆes de um moinho, chamado de Joseph Marie Jacquard, desenvolveu um tear que podia ser programado. O tear utilzava grandes cart˜oes perfurados para controlar o padr˜ao do tecido no material. O resultado era um bom tecido com padr˜oes florais ou geom´etricos.

Antes da invens˜ao desse tear, apenas os mais ricos podiam comprar roupas com padr˜oes elaborados. A m´aquina de Jacquard foi respons´avel pelo ´ınicio da revolu¸c˜ao na ind´ustria

M´

aquina de Babbage

Em 1820, um matem´atico inglˆes, chamado de Charles Babbage, criou o primeiro projeto moderno de computador, chamado de M´aquina de Diferen¸cas. A m´aquina seria capaz de calcular fun¸c˜oes de diversas naturezas (trigonometria, logaritmos), de forma muito simples. Por causa de limita¸c˜oes t´ecnicas e

financeiras, a M´aquina de Diferen¸cas n˜ao foi implementada por Babbage. Embora Babbage nunca tivesse sida capaz de fazer com que sua m´aquina funcionasse, ele descobriu quase tudo dos princ´ıpios que fundamentam os computadores de hoje.

Somente em 1991, o museu de Londres construiu a m´aquina de Babbage.

M´

aquina de Hollerith

A constitui¸c˜ao dos EUA exige que se realize um censo populacional a cada 10 anos. No final do s´eculo XIX, as t´ecnicas de processamento manual tomavam tanto tempo que os resultados do censo de 1880 levaram mais de sete anos para serem catalogados.

Por volta de 1880, um inventor americano, chamado Herman Hollerith, que trabalhava no censo desenvolveu uma m´aquina que codificava as respostas `as perguntas do censo em cart˜oes perfurados.A m´aquina de Hollerith tinha um leitor de cart˜oes perfurados que podia processar 50 cart˜oes em um minuto, al´em de classific´a-las.

M´

aquina de Hollerith

Cada cart˜ao era dividido em zonas respeitantes ao sexo, idade, morada, data de nascimento, ra¸ca e nacionalidade. Esta inova¸c˜ao permitiu que o censo de 1890 fosse conclu´ıdo dem dois anos e meio.

Posteriormente, Hollerith fundou uma empresa a Tabulating Machine Company para vender os seus equipamentos de processamento de cart˜oes perfurados. Por fim, esta empresa se tornou a IBM.

Mark I

A segunda guerra mundial foi um grande incentivo no

desenvolvimento de computadores, visto que as m´aquinas cada vez mais estavam se tornando mais ´uteis em tarefas de desencripta¸c˜ao de mensagens inimigas e cria¸c˜ao de novas armas mais inteligentes. Entre os projetos desenvolvidos neste per´ıodo, o que mais se destacou foi o Mark I, no ano de 1944, criado pela Universidade de Harvard (EUA), e o Colossus, em 1946, criado por Allan Turing.

O Mark I tinha 17 metros de comprimento, 2,5 de altura e pessava 5 toneladas.

Mark I

ENIAC

A primeira gera¸c˜ao de computadores modernos tinha com principal caracter´ıstica o uso de v´alvulas eletrˆonicas, possuindo dimens˜oes enormes. Eles utilizavam quilˆometros de fios, chegando a atingir temperaturas muito elevadas, o que frequentemente causava problemas de funcionamento.

O principal computador que fez parte desta primeira gera¸c˜ao foi o ENIAC. O ENIAC foi desenvolvido pelos cientistas norte-americanos John Eckert e John Mauchly sendo financiado pelo ex´ercito norte americano.

Lan¸cado em 1946, o ENIAC causou uma revolu¸c˜ao no mundo da computa¸c˜ao. Esta m´aquina era em torno de 1000 vezes mais r´apida que qualquer outra que existia na ´epoca.

ENIAC

UNIVAC

O UNIVAC foi o sucessor comercial do ENIAC, desenvolvido em 1951. O UNIVAC ganhou fama quando previu corretamente o vencedor da elei¸c˜ao presidencial americana em 1952.

UNIVAC

Em 1953, a IBM desenvolveu o seu primeiro computador comercial o IBM 701.

IBM 1401

Em 1947, uma inven¸c˜ao da Bell Labs, chamada de transistor, surgiu para mudar a maneira de como os computadores eram constru´ıdos, levando a segunda gera¸c˜ao da tecnologia da computa¸c˜ao. Os computadores se tornaram mais r´apidos, menores e mais confi´aveis. Um transistor ´e um dispositivo eletrˆonico que pode ser utilizado para controlar o fluxo da eletricidade.

PDP-8

Outros avan¸cos aconteceram, entre eles se destacam o surgimento de compartilhamento de tempo e circuitos integrados. O

compartilhamento de tempo permiti executar v´arios programas ao mesmo tempo e com v´arios usu´arios. Um circuito integrado ´e

formado um um conjunto de transistores. Com estes avan¸cos surgiu a terceira gera¸c˜ao de computadores.

Um exemplo de computador desta gera¸c˜ao ´e o PDP-8 da empresa DEC.

Apple II

Com o desenvolvimento dos primeiros microprocessadores,

inicialmente pelos engenheiros da Intel, surgiu a quarta gera¸c˜ao dos computadores.

O destaque desta ´epoca foi o computador Apple II. Ele possuia teclado, um monitor, uma unidade de disquete e um sistema operacional.

IBM PC

Em 1980, a IBM percebeu que o mercado de microcomputadores era muito promissor para ser ignorado e contratou um jovem empresa, chamada Microsoft Corporation, para desenvolver um sistema operacional.

O primeiro IBM PC foi lan¸cado em 1981, com um microprocessadores da Intel e com o sistema operacional MS-DOS da Microsoft.

Armazenamento de Dados

Armazenamento de Dados

O que ´e Computador?

Os computadores s˜ao dispositivos eletrˆonicos que, sob dire¸c˜ao e controle de programas, executam quatro opera¸c˜oes b´asicas:

Entrada: recebem dados externo ao sistema computacional. Processamento: executam opera¸c˜oes aritm´eticas ou de compara¸c˜ao (l´ogicas) sobre dados.

Sa´ıda: exibem os resultados ao mundo externo.

Armazenamento: armazenam os dados para uso posterior, quando necess´ario.

Um programa de computador ´e uma lista de instru¸c˜oes, escritas em uma linguagem de programa¸c˜ao, que ditam ao computador como executar estas quatro opera¸c˜oes simples a fim de realizar uma tarefa.

O que ´e Computador?

Em outra palavras, ´e uma m´aquina que pode ser programada para receber dados, process´a-los em informa¸c˜ao ´util e armazen´a-los.

Dados: fatos n˜ao processados representando pessoas e eventos. Informa¸c˜ao: dados que est˜ao organizados e s˜ao significativos e ´uteis.

O que faz os computadores, hoje em dia, t˜ao importantes ´e que s˜ao r´apidos e confi´aveis. Por exemplo, um notebook pode executar milhares de opera¸c˜oes por segundo e podem fazer isso durante anos sem um erro, causado pelos componentes f´ısicos do computador.

O que ´e Computador?

O dispositivo de entrada envia dados à unidade central de processamento Entrada A unidade central de processamento (CPU) executa instruções de computador A memória mantém dados e programas em uso no momento Processamento O dispositivo de saída disponibiliza os dados processados (as informações) Saída O dispositico de armazenamento secundário armazena dados e programas Armazenamento Secundário

Componentes de um Sistema Computacional

Hardware: equipamento associado ao sistema, ou seja, todos os elementos materiais que o comp˜oem.

Software: instru¸c˜oes que dizem o que o computador deve fazer. Sem programas de computadores para conduzi-lo, um computador n˜ao tem utilidade, n˜ao podem operar.

Pessoas:

Programador de computador: escreve software.

Usu´ario: adquire e usa software. Freq¨uentemente chamado de usu´ario final.

Componentes de um Sistema Computacional - Hardware

Dispositivos de entrada: aceitam dados e instru¸c˜oes e os convertem em uma forma que o computador possa entendˆe-los;

Dispositivos de sa´ıda: apresentam os dados de uma forma que as informa¸c˜oes possam entendˆe-los;

Dispositivos de processamento: promovem ou auxiliam no processamento dos dados.

Dispositivos de armazenamento secund´ario: armazena dados e programas para uso futuro;

Dispositivos de comunica¸c˜ao: permitem o fluxo de dados das redes externas de computadores (por exemplo, a Internet) para a CPU e vice-versa.

Hardware - Dispositivos de Entrada

Teclado

E um conjunto de teclas agrupadas em que cada tecla, ou uma combina¸c˜ao delas, representa um determinado caracter.

Essas teclas s˜ao ligadas a um chip dentro do teclado, respons´avel por identificar a tecla pressionada e por mandar as informa¸c˜oes para o computador.

O meio de transporte dessas informa¸c˜oes entre o teclado e o

computador pode ser sem fio, como o Bluetooth e infravermelho, ou a cabo (PS/2 e USB).

Mouse

E um dispositivo composto de uma pequena caixa ergonom´etrica com trˆes teclas ao alcance do dedo indicador. A medida que se movimenta numa superf´ıcie plana, produz um movimento em uma seta

(denominada de cursor) que aparece na tela e ´e usado para selecionar op¸c˜oes nesta mesma tela.

Os mouses tradicionais utilizam bolas e rodanas para identificar o movimento na superf´ıcie. Por outro lado, os mouses ´opticos utilizam sensores para realizar a mesma tarefa.

Tamb´em existem outros tipos de dispositivos que se assemelham ao mouse, s˜ao os touchpads (usados basicamente em notebooks) e trackballs (bola invertida).

Scanner

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E um perif´erico de entrada respons´avel por digitalizar imagens, fotos e textos impressos para o computador, um processo inverso ao da impressora.

Hardware - Dispositivos de Sa´ıda

S˜ao exemplos de dispositivos de sa´ıda:

Monitor de V´ıdeo

E constitu´ıda de diversos pontos luminosos denominados Pixel, sendo que a quantidade de Pixel determina a resolu¸c˜ao gr´afica do monitor. Podemos encontrar monitores:

Tela CRT (Tubo de raios cat´odicos): a tela ´e repetidamente atingida por um feixe de el´etrons, que atuam no material fosforescente que a reveste, assim formando as imagens. Esta tecnologia apresenta como vantagens: longa vida ´util e um baixo custo de fabrica¸c˜ao. No entanto, apresentam maiores dimens˜oes e possuem um elevado consumo de energia.

Tela LCD: ´e um tipo mais moderno de monitor. Nele, a tela ´e composta por cristais que s˜ao polarizados para gerar as cores. Apresenta como vantagens: baixo consumo de energia e dimens˜oes reduzidas. S˜ao suas desvantagens: maior custo de fabrica¸c˜ao e o contraste n˜ao ´e muito bom como nos monitores CRT.

Impressoras

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E um perif´erico que, quando conectado a um computador ou a uma rede de computadores, tem a fun¸c˜ao de dispositivo de sa´ıda,

imprimindo textos, gr´aficos ou qualquer outro resultado de uma aplica¸c˜ao. Ou seja, servem para apresentar a sa´ıda da informa¸c˜ao no papel

S˜ao tecnologias de impressoras:

Jato de tinta: imprimem atrav´es de um cartucho de tinta. Lazer: funcionam de modo semelhante ao das fotocopiadoras utilizando tonner revelador, no lugar do cartucho de tinta.

Hardware - Processamento

Os dispositovs de processamento s˜ao respons´aveis por interpretar e executar instru¸c˜oes de programa e comunica-se com os dispositivos de entrada, sa´ıda e armazenamento.

Os dispositivos de processamento s˜ao:

Unidade central de processamento (CPU): ´e o centro de todas as atividades computacionais, onde se controla o processamento, onde os dados s˜ao manipulados, onde s˜ao feitos c´alculos e compara¸c˜oes l´ogicas. Mem´orias principal: respons´aveis pelo armazenamento dos dados que ser˜ao processados e das informa¸c˜oes j´a processadas.

Dispositivos de Mem´

oria

A mem´oria consiste em dispositivos respons´aveis pelo armazenamento dos dados que ser˜ao processados e das informa¸c˜oes j´a processadas. Armazenar dados consiste em manter um dado em um determinado local enquanto se precisar dele, de tal forma que possa ser recuperado quando necess´ario.

Dados podem ser armazenados de diferentes formas. Nos

computadores, s˜ao armazenados sob a forma de uma combina¸c˜ao de elementos que podem assumir apenas os valores num´ericos “um” ou “zero”, ou os valores l´ogicos equivalentes, “verdadeiro” ou “falso”. Podemos dividir a mem´oria em:

Mem´oria principal; Mem´oria secund´aria.

Dispositivos de Mem´

oria

Caracter´ısticas da mem´oria principal (RAM):

Alta velocidade de acesso: permitem o acesso quase que instantˆanea a informa¸c˜ao;

Custo elevado: este tipo de mem´oria tem um maior custo quando comparado ao custo da mem´oria secund´aria;

Baixa capacidade de armazenamento: esta caracter´ıstica ´e um elemento limitante da mem´oria principal, pois, uma vez que nos computadores a quantidade de mem´oria principal ´e sempre inferior `a secund´aria, esta passa apenas a ser utilizada em armazenamentos de uso imediato e tempor´ario, deixando o armazenamento prolongado para a mem´oria secund´aria.

Mem´

oria Secund´

aria

A mem´oria secund´aria n˜ao pode ser endere¸cada diretamente pelo processador. A informa¸c˜ao precisa ser carregada em mem´oria principal antes de poder ser tratada pela CPU.

Os principais dispositivos de mem´oria secund´aria s˜ao: disco r´ıgido (HD), disquetes, CD-ROM, DVD, mem´oria flash (pendrives), dentre outros.

A mem´oria secund´aria tem como caracter´ısticas principais:

Baixa velocidade de acesso; Baixo custo;

Alta capacidade de armazenamento;

N˜ao ´e vol´atil: n˜ao perdem as informa¸c˜oes quando ´e interrompido o fornecimento de energia, permitindo guardar os dados

permanentemente.

Disco R´ıgido

S˜ao componentes internos do computador formados por uma s´erie de discos magn´eticos. Desta forma, apresentam os principais benef´ıcios do armazenamento magn´etico: a m´ıdia magn´etica pode ser facilmente apagada e regravada, e por muitos anos ela “lembrar´a” dos padr˜oes de fluxo magn´etico nela armazenados.

Para aumentar a quantidade de informa¸c˜oes que a unidade pode armazenar, a maioria dos discos r´ıgidos tem m´ultiplos discos (ou pratos). Esta unidade tem trˆes discos e seis cabe¸cas (cabe¸cas magn´eticas de leitura/grava¸c˜ao):

Armazenamento ´

Optico

Os discos ´opticos s˜ao criados utilizando o laser para queimar os min´usculos orif´ıcios na sua superf´ıcie, a fim de representar os dados digitais. Uma unidade ´optica lˆe esses dados focalizando um feixe de luz gerado pelo laser na superf´ıcie do disco. A unidade detecta as flutua¸c˜oes da luz causadas pelos orif´ıcios, traduzindo em dados que o computador possa utilizar.

os principais tipos de disco ´opticos s˜ao: CD-ROM, CD-ROM grav´avel (CD-R), CD-ROM regrav´avel (CD-RW), DVD-ROM e Blu-ray. Um CD possui uma trilha espiral de dados que circula do lado interno para o lado externo do disco.

Outros Componentes

Fonte de alimenta¸c˜ao: transforma a corrente alternada em corrente cont´ınua necess´aria para a opera¸c˜ao do computador e reduz a tens˜ao de acordo com a necessidade da placa-m˜ae.

Estabilizador: aparelho que faz com que a corrente el´etrica chegue at´e o computador de uma forma mais est´avel, evitando assim a queima do equipamento.

Nobreak: realiza basicamente a estabilidade da corrente el´etrica e garante atrav´es de baterias auxiliares um per´ıodo de funcionamento dos equipamentos el´etricos ligados a ele. Proporciona uma automonia de energia el´etrica que pode variar em fun¸c˜ao da capacidade da bateria. Evita danos nos equipamentos causados pela queda repentina de energia el´etrica.

Outros Componentes

Placa-m˜ae: ´e uma grande placa de circuito que conectam chips, incluindo o microprocessador e os chips de mem´oria. Ela tamb´em conecta os slots de expans˜ao (barramentos) e as placas controladoras (por exemplo, placa de v´ıdeo, rede, fax modem e ´audio).

Gabinete: ´e uma caixa, normalmente de metal, que aloja o computador.

Cooler: ´e um objeto de metal que tem a fun¸c˜ao de dissipar o calor, geralmente utilizados nos processadores.

Portas: ´e um encaixe que permite que vocˆe conecte perif´ericos como impressora, teclado e mouse. Geralmente, ficam na parte traseira do gabinete.

Exerc´ıcios

1. O que vocˆe aprendeu com a hist´oria dos computadores? 2. Quais s˜ao as quatro opera¸c˜oes b´asicas executadas por um

computador?

3. O que s˜ao programas de computador?

4. Quais s˜ao os componentes de um sistema computacional? e qual ´e a fun¸c˜ao de cada um?

5. Apresente dispositivos de entrada e dispositivos de sa´ıda de dados.

6. Qual ´e a diferen¸ca entre hardware e software?

Exerc´ıcios

7. Descreva os tipos diferentes de mem´oria utilizados em um sistema t´ıpico de computador.

8. Quais s˜ao as diferen¸cas entre os HDs e os CD-ROMs? 9 Qual ´e a diferen¸ca da fonte de alimenta¸c˜ao, estabilizador e

nobreak?