AULA 01 INTRODUÇÃO. Eduardo Camargo de Siqueira CIRCUITOS DIGITAIS Engenharia de Computação

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AULA 01

INTRODUÇÃO

Eduardo Camargo de Siqueira CIRCUITOS DIGITAIS

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O COMPUTADOR

• O homem sempre procurou máquinas que o auxiliassem em seu trabalho.

• O computador é consciente, trabalhador, mas não tem nenhuma iniciativa.

• Ele precisa receber instruções nos mínimos detalhes.

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O ÁBACO (2700–2300 a.C.)

• O ábaco é um antigo instrumento de cálculo, formado por uma moldura com bastões ou arames paralelos.

• Teve origem provavelmente na Mesopotâmia, há mais de 5.500 anos.

• Ele é utilizado ainda hoje para ensinar às crianças as operações de somar e subtrair.

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TÁBUA DE NAPIER (1620 d.C.)

• John Napier (1550-1617) inventou a "Tábua de Napier.

• A tábua reduzia multiplicações, divisões, adições e subtrações.

• Usadas até 1970, antes das calculadoras de bolso.

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MÁQUINAS DE CALCULAR

• Blaise Pascal (1623-1662), filósofo e matemático francês.

• Ele é conhecido como o inventor da primeira calculadora.

• A máquina não fez muito sucesso, pois era cara e requeria prática de uso.

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MÁQUINAS DE CALCULAR

• O matemático inglês Charles Babbage (1792-1871) é conhecido como o "Pai do Computador".

• Ele projetou o chamado "Calculador Analítico", muito próximo da concepção de um computador atual.

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PRIMEIRO PROGRAMADOR

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PRIMEIRA PROGRAMADORA

• Ada Augusta (1815-1852), Lady Lovelace, filha do poeta Lord Byron, era matemática.

• Ada tornou-se a primeira programadora, escrevendo séries de instruções para o engenho analítico.

• Ada inventou o conceito de sub-rotina. Ela descobriu o valor dos laços de repetição.

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A LÓGICA BOOLEANA

• O matemático inglês George Boole (1815-1864) publicou em 1854 os princípios da lógica booleana.

• A dificuldade de implementar um dígito decimal em componentes elétricos determinaram o uso da base 2 em computadores.

• A lógica booleana foi usada na implementação dos circuitos elétricos internos, a partir do século XX.

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MÁQUINA DE PERFURAR

CARTÕES

• Por volta de 1890, o Dr. Herman Hollerith (1860-1929), revolucionou a maneira de se processar os dados do censo nos EUA.

• Os dados do censo de 1880, manualmente processados, levaram 7 anos e meio para serem compilados. Os do censo de 1890 foram processados em 2 anos e meio.

• Hollerith fundou uma companhia para produzir máquinas de tabulação, em 1924, essa companhia veio a se chamar IBM.

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O PRIMEIRO COMPUTADOR

• O primeiro computador eletromecânico, o chamado Z-1, usava relês e foi construído pelo alemão Konrad Zuse (1910-1995) em 1936.

• Zuze tentou vendê-lo ao governo para uso militar, mas foi subestimado pelos nazistas, que não se interessaram pela máquina.

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A 2ª GUERRA E O COMPUTADOR

• Nos EUA, a Marinha em conjunto com a Universidade de Harvard e a IBM construiu em 1944 o Mark I.

• Mark I ocupava 120 m3_{, tinha milhares de}

relês e fazia um barulho infernal.

• Uma multiplicação de números de 10 dígitos levava 3 segundos para ser efetuada.

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A 2ª GUERRA E O COMPUTADOR

• Em segredo, o exército americano também desenvolvia seu computador.

• Os engenheiros John Presper Eckert (1919-1995) e John Mauchly (1907-1980) projetaram o

ENIAC.

• Com 18.000 válvulas, o ENIAC conseguia fazer 500 multiplicações por segundo, porém só ficou pronto em 1946, vários meses após o final da guerra.

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VON NEUMANN

• O

matemático

húngaro

John

von

Neumann

(1903-1957)

formalizou

o

projeto lógico de um computador.

• A maioria dos computadores de hoje em

dia segue ainda esse modelo.

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TRANSISTORES

• Em 1947 foi inventado o transistor, que

permitiu

o

projeto

de

computadores

menores e mais confiáveis.

• O

primeiro

mainframe

transistorizado

comercializado foi o IBM 7090, em 1959.

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CIRCUITOS INTEGRADOS

• A invenção do circuito integrado em 1964

permitiu a construção de computadores

menores e mais baratos.

• Computadores

começaram

a

ser

pequenos

o

suficiente

para

serem

embutidos

em

foguetes

e

satélites

artificiais.

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ALTAIR E IBM-PC

• Em 1975 surgiu o primeiro computador

pessoal doméstico, o Altair.

• Em 1981 foi lançado o IBM PC. O IBM PC

(CPU Intel 8088) começou uma linha de

micros retrocompatíveis (286, 386, 486,

Pentium) que sobrevive até os dias de

hoje.

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ORGANIZAÇÃO DOS

COMPUTADORES

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MOTIVAÇÃO

• Introduzir os conceitos e técnicas relativas

ao desenvolvimento de sistemas digitais.

• Construção de Computadores Digitais.

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REPRESENTAÇÕES NUMÉRICAS

• Representação analógica:

– As quantidades podem variar em uma faixa continua de valores.

– Exemplos: velocímetro, relógio de ponteiro, termômetro de mercúrio.

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REPRESENTAÇÕES NUMÉRICAS

• Representações digitais:

– As quantidades variam de maneira discreta.

– Não há ambiguidade quando se faz uma leitura de uma quantidade desse tipo.

– Exemplos: termômetro digital, volume de areia em um balde.

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SISTEMAS ANALÓGICOS E

DIGITAIS

• Os sistemas digitais são geralmente mais fáceis de serem projetados.

• Armazenamento da informaçao é mais fácil. • É mais fácil manter a precisão e a exatidão

em todo o sistema.

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SISTEMAS ANALÓGICOS E

DIGITAIS

• Os circuitos digitais são menos afetados por ruído. • Os CIs digitais podem ser fabricados com mais

dispositivos internos.

• O mundo real é quase totalmente analógico. • Processar sinais digitalizados leva tempo.

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SISTEMA DE CONTROLE

DIGITAL

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SISTEMAS DE NUMERAÇÃO

• Qual das contas abaixo está certa?

– 1 + 1 = 10 – 1 + 7 = 10 – 1 + 9 = 10 – 1 + F = 10

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SISTEMAS DE NUMERAÇÃO

• Sistema Decimal: sistema de números

em que uma unidade de ordem vale dez

vezes a unidade de ordem imediatamente

anterior. Sua base numérica é de dez

algarismos: { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }.

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SISTEMAS DE NUMERAÇÃO

• Sistema Octal: Sua base numérica é de

oito algarismos: { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 }.

• Sistema Hexadecimal: Os algarismos

deste sistema são: { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,

9, A, B, C, D, E, F }.

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SISTEMAS DE NUMERAÇÃO

• Sistema Binário: importante sistema de

numeração, utilizado na tecnologia dos

computadores. Sua base é

“dois”, tendo

somente dois algarismos: { 0, 1 }.

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CONVERSÕES

• Todo número pode ser convertido de uma

base numérica para outra.

• Qualquer base para a base 10:

– vf = va x basenp

– Vf = Valor final. Va = Valor Absoluto; Np = Número da Posição.

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CONVERSÕES

• Exemplo: 01100001(2) 1 x 20 _{= 1 x 1 = 1} 0 x 21 _{= 0 x 2 = 0} 0 x 22 _{= 0 x 4 = 0} 0 x 23 _{= 0 x 8 = 0} 0 x 24 _{= 0 x 16 = 0} 1 x 25 _{= 1 x 32 = 32} 1 x 26 _{= 1 x 64 = 64} 0 x 27 _{= 0 x 128 = 0}

1 + 32 + 64 = 97

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CONVERSÕES

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CONVERSÕES

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CONVERSÕES

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BINÁRIO X HEXADECIMAL

BINÁRIO HEXADECIMAL 0001 1 0010 2 0011 3 0100 4 0101 5 0110 6 0111 7 BINÁRIO HEXADECIMAL 1000 8 1001 9 1010 A 1011 B 1100 C 1101 D 1110 E 1111 F

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EXERCÍCIOS

• Converta para base decimal cada um dos seguintes números:

– 110111012

– 1010101012

– ABC16

– 43218

• Converta o número ‘124’ da base decimal para a base pedida:

– Binária – Octal

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CÓDIGO BCD

• BCD

= binary-coded-decimal.

– Decimal codificado em binário

• Como um dígito decimal pode ter no

máximo o valor 9, são necessários 4 bits

para codificar cada dígito.

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CÓDIGO BCD

• São usados apenas os números binários entre 0000 e 1001.

• Não é um sistema de numeração. • Ineficiente, mas de fácil conversão. • Comparação entre o BCD e o binário:

– 137₁₀ = 10001001₂ (binário). – 137₁₀ = 0001 0011 0111 (BCD).

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BYTE E PALAVRAS

• Byte

: grupo de 8 bits.

• Palavra

: grupo de bits que representa uma

determinada unidade de informação.

• Em um PC o tamanho da palavra é de 8

bytes (64 bits).

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CÓDIGOS ALFANUMÉRICOS

• Necessidade de manipular informações

não numéricas.

• Código

ASCII

(Código Padrão Americano

para Troca de Informações).

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