Tecnologias de Informação: Hardware

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Tecnologias de Informação:

Hardware

Profª. Lígia Rodrigues Prete

http://sites.google.com/site/admsistemasinformacao/

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Conteúdo da aula

1. História da informática e sua evolução;

2. Geração dos computadores;

3. Tendências em sistemas de computadores;

4. Conceitos básicos de um sistema;

4.1 Hardware;

4.2 Teoria de processamento de dados;

4.3 Software;

4.4 Peopleware.

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1. História da Informática e sua Evolução

A história do computador, ao contrário do que muitos podem imaginar, tem seu início há muito tempo atrás, desde quando o homem descobriu que somente com os dedos, ou com pedras e gravetos, não dava mais para fazer cálculos.

O desenvolvimento da tecnologia da computação foi a união de várias áreas do conhecimento humano, entre as quais:

• a matemática;

• a eletrônica digital;

• a lógica de programação, entre outras.

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As primeiras máquinas de calcular

• Ábaco (2.000 A.C):

usado, para efetuar cálculos matemáticos.

• Pascaline (1642): a

primeira calculadora

capaz de realizar as

operações básicas de

soma e subtração por

Blaise Pascal.

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• Multiplicador de Leibnitz (1671): Leibnitz inventou a primeira máquina de calcular capaz de desenvolver as 4 operações matemáticas, no entanto, sua operação

apresentava muita dificuldade e sujeita a erros.

• Arithmometer (1820):

Charles Xavier Thomas projetou e construiu uma

máquina capaz de efetuar as

4 operações aritméticas. Esta

foi a primeira calculadora

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• Tear Mecânico (1801): inventado por Joseph Marie Jacquard, era controlado por grandes cartões perfurados.

Sua máquina era capaz de produzir tecidos com desenhos

bonitos.

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• Máquina Diferencial (1822): desenvolvida por Babbage, permitia cálculos como funções trigonométricas e

logaritmos, utilizando os cartões perfurados.

Charles Babbage Charles Babbage (considerado como (considerado como

o "Pai do o "Pai do Computador“) Computador“)

• Máquina Analítica (1834):

desenvolvida por Babbage, capaz de executar as quatro operações, armazenar dados em uma

memória e imprimir resultados.

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• Tabulador de Hollerith (1890): Hermann Hollerith construiu um tabulador estatístico usando cartões perfurados para acelerar o processamento das estatísticas para o censo dos EUA. Mais tarde, Hollerith fundou uma companhia para

produzir máquinas de tabulação. Anos depois, em 1924, essa

companhia veio a se chamar IBM.

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Os primeiros computadores eletromecânico e eletrônico

ENIAC (1946), o primeiro

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2. Gerações dos computadores

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Primeira Geração:

Uso das válvulas (1940 - 1955)

• Circuitos eletrônicos e válvulas;

• Uso restrito;

• Precisava ser reprogramado a cada tarefa;

• Grande consumo de energia;

• Problemas devido à muito aquecimento.

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Segunda Geração:

Uso de transistores (1955 - 1965)

• Início do uso comercial;

• Tamanho gigantesco;

• Capacidade de processamento muito pequena;

• Uso de transistores em substituição às válvulas.

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Terceira Geração:

Uso de circuito integrado (1965 - 1970)

• Surgem os circuitos integrados;

• Diminuição do tamanho;

• Maior capacidade de processamento;

• Início da utilização dos computadores pessoais.

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Quarta Geração:

Uso de microprocessador (1970 até hoje)

• Ocorreram avanços significativos, surgindo os microprocessadores;

• Maior grau de miniaturização, confiabilidade e velocidade maior;

• Surgem os softwares integrados;

• Processadores de Texto;

• Planilhas Eletrônicas;

• Gerenciadores de Banco de Dados;

• Gráficos;

• Gerenciadores de Comunicação.

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Quinta Geração:

Uso de inteligência artificial (????)

• Supercomputadores (para empresas de altíssima tecnologia, produção de efeitos e imagens computadorizadas de alta qualidade, entre outros);

• Automação comercial e industrial;

• Imagem virtual;

• Era on-line (comunicação através da Internet);

• Robótica (permite os computadores ajudar ao homem resolver

problemas e tomar decisões).

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3. Tendências em Sistemas de Computadores

a) Supercomputadores: são computadores com grande capacidade de processamento e armazenamento de informações usados em pesquisas científicas e militares e por instituições que têm aplicativos que necessitassem de uma enorme quantidade de processamento como por exemplo uma bolsa de valores, sistemas de previsão meteorológica, testes com armas nucleares etc.

IBM Blue Gene/L, produzido pela IBM. Ele é composto de 131.072 processadores PowerPC com 32 terabytes de memória RAM com

velocidade de processamento

igual a 360 teraflops, ou seja,

360 trilhões de cálculos por

segundo.

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b) Mainframes: são equipamentos de grande porte, normalmente centralizando o processamento de tarefas de vários usuários (servidores). São usados para aplicações comerciais, bancos, universidades e outras necessidades de computação em grande escala.

 o IBM System z10 (1500 servidores em 1) é 50% mais rápido, podendo chegar a 100%

com aplicações de uso intensivo da

CPU. A máquina comporta até 64

processadores de quatro núcleos,

com 1,5 terabyte de memória e link

de comunicação de até 6 GBps.

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c) Minicomputadores: versão intermediária entre os

microcomputadores e os mainframes. Modernamente foram

substituídos pelos chamados Workstations, sistemas de

médio alcance, ou, em suas versões mais recentes, os

servidores, que prestam serviços a outros sistemas

computacionais.

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d) Microcomputadores (Personal Computer - PC ou

computador pessoal): são os micros de mesa (desktop)

com teclado e monitor de tamanho adequado para uso

confortável e onde o microprocessador está integrado num

microchip.

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e) Laptops ou notebooks: são equipamentos portáteis com teclado e monitor (normalmente telas de cristal líquido).

Funcionam com energia elétrica ou bateria;

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f) PDAs (Personal Digital Assistant ou Assistente Pessoal

Digital): são equipamentos portáteis que reúnem funções

de agenda de compromissos e telefones, calculadora,

anotações, entre outros.

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Peoplewar Peoplewar e e

Hardwar Hardwar e e

Softwa Softwa re re

4. Conceitos Básicos de um Sistema

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4.1 Hardware

Representa a parte física (equipamentos) de uma configuração de

computador - sendo constituído dos seus componentes mecânicos,

elétricos e eletrônicos - incluindo quaisquer equipamentos periféricos

tais como impressora, teclado, modem e mouse.

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Tendências dos Periféricos de Entrada

Cartões e Fitas

de Papel Perfurados Cartões e Fitas

de Papel Perfurados

Cartões Perfurados Cartões

Perfurados Tecla para Fita / Disco Tecla para Fita / Disco

Entrada de Dados pelo Teclado,

Dispositivos de Indicação

Escaneamento Ótico

Entrada de Dados pelo Teclado,

Dispositivos de Indicação

Escaneamento Ótico

Reconhecimento de Voz,

Dispositivos de Toque,

Reconhecimento de Caligrafia Reconhecimento de Voz,

Dispositivos de Toque,

Reconhecimento de Caligrafia

Tendência: Rumo a dispositivos de entrada diretos que sejam mais simples e fáceis de usar

Primeira Geração Primeira

Geração Segunda Geração Segunda

Geração Terceira Geração Terceira

Geração Quarta Geração

Quarta

Geração Quinta Geração

Quinta Geração

 Periférico de entrada: enviam informação para o computador.

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Cartão Perfurado

Fita de Papel Perfurado

Tecnologia de Entrada: 1ª Geração

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26

Tecnologia de Entrada: 2ª Geração

Cartão Perfurado

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Tecnologia de Entrada: 3ª Geração

Disco Magnético

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Tecnologia de Entrada: 4ª Geração

Touchpad Tela sensível ao toque

Leitor Ótico Teclado e Mouse

Scanner

Microfone

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Tecnologia de Entrada: 5ª Geração

Reconhecimento de Caligrafia:

Digital Pen

Reconhecimento de voz

FingerPrint (Biometria)

Tablet PC

Teclado Virtual

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Primeira Geração Primeira

Geração Segunda Geração Segunda

Geração Terceira Geração Terceira

Geração Quarta Geração

Quarta

Geração Quinta Geração

Quinta Geração

Cartões Perfurados, Relatórios e Documentos Impressos Cartões Perfurados, Relatórios e Documentos Impressos

Relatórios e Documentos Impressos, Exibições em Vídeo

Exibições em Vídeo, Respostas em Áudio

Relatórios e Documentos Impressos Exibições em Vídeo, Respostas em Áudio

Relatórios e Documentos Impressos

Exibições em Vídeo, Reações à Voz,

Documentos em Hyperlinks de Multimídia Exibições em Vídeo, Reações à Voz,

Documentos em Hyperlinks de Multimídia

Tendência: Rumo a métodos de saída que se comuniquem de modo simples, rápido e claro

Tendências dos Periféricos de Saída

 Periférico de saída: recebem informação do computador.

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Tecnologia de Saída: 1ª e 2ª Geração

Cartão Perfurado

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Tecnologia de Saída: 3ª Geração

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Tecnologia de Saída: 4ª Geração

Monitor de Vídeo

Impressora Caixa de som

Data-Show

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Tecnologia de Saída: 5ª Geração

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Unidade de Processamento

• O processador, é um circuito integrado de controle das funções de

cálculos e tomadas de decisões de um computador, por isso é

considerado o cérebro do mesmo. Ele faz parte de um importante

elemento do computador, a Unidade Central de Processamento

(em inglês CPU: Central Processing Unit).

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Placa-Mãe

• A placa-mãe, também denominada mainboard ou motherboard, é

uma placa de circuito impresso eletrônico. É considerado o

elemento mais importante de um computador, pois tem como

função permitir que o processador se comunique com todos os

periféricos instalados. Na placa-mãe encontramos não só o

processador, mas também a memória RAM, os circuitos de apoio,

as placas controladoras, os conectores do barramento PCI e os

chipset, que são os principais circuitos integrados da placa-mãe e

são responsáveis pelas comunicações entre o processador e os

demais componentes.

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Placa-Mãe

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Memórias

• Em informática, memória são todos os dispositivos que permitem a um computador guardar dados, temporariamente ou permanentemente.

Elas estão divididas em:

• Memória Principal;

• Memória Auxiliar.

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Memória Principal: ROM

• ROM (Read-Only Memory): memória somente de leitura, ou seja, suas informações são gravadas pelo fabricante uma única vez e não podem ser alteradas ou apagadas depois, podendo apenas ser acessadas.

 Dentro da memória ROM do micro existe um programa

chamado BIOS, sua função é

preparar a máquina para que o

sistema operacional, possa ser

executado.

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Memória Principal: RAM

• RAM (Random Access Memory): memória temporária (volátil), permite tanto a leitura como a gravação e a regravação de dados. No entanto, assim que os módulos deixam de ser alimentados eletricamente, ou seja, quando o computador é desligado, a memória RAM é apagada, ou seja, perde todos os seus dados.

 DDR3: é um padrão para memórias RAM que está sendo desenvolvida para ser a sucessora das

memórias DDR2 SDRAM.

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Memória Principal: Cache

• O cache de memória é uma memória mais rápida do que a RAM.

Como o processador consegue ser mais rápido que a memória RAM, ao trocar informações com a RAM o processador tem de esperar, o que degrada o desempenho do micro. Para que isso não ocorra, o cache de memória é usado como um intermediário na conversa do processador com a memória RAM, já que o cache é capaz de conversar com o processador rapidamente, sem espera.

Níveis de memória:

• Nível 1 ou L1, sempre localizada no interior do processador.

• Nível 2 ou L2, na placa mãe ou no interior da pastilha do

processador embora separado deste.

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Memória Principal: Virtual

A memória virtual consiste num conjunto de recursos de hardware e software que possui três funções básicas:

• assegurar que cada processo (aplicação) tenha seu próprio espaço de endereçamento, começando em zero (problema de relocação ou recolocação);

• proteção de memória, para impedir que um processo utilize um endereço de memória que não lhe pertença;

• possibilitar que uma aplicação utilize mais memória do que

a fisicamente existente (essa é a função mais conhecida).

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Memória Principal: Flash

• É uma memória de computador do tipo EEPROM (Electrically-

Erasable Programmable Read-Only Memory), cujos chips são

semelhantes ao da Memória RAM, trata-se de um chip de

reescrita que, ao contrário da memória RAM convencional,

preserva o seu conteúdo sem a necessidade de fonte de

alimentação. Esta memória é comumente usada em cartões de

memória, flash drives USB (pendrives), MP3 Players, dispositivos

como os iPods com suporte a vídeo, PDAs, armazenamento

interno de câmeras digitais e celulares.

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Formatos de Memória Flash

CompactFlash: criado pela SanDisk em 1994, o CF chegou a ser adotador por fabricantes como Canon, LG, Philips, Casio, dentre outros. Foi a pioneira nesse mercado e continua sendo uma das memórias flash mais utilizadas. A desvantagem está no seu tamanho (42.8mm x 36.4mm x 3.3mm), bem grande para os padrões atuais.

Modelos: CF, CF Type II, CF + e microDrive (micro disco

rígido)

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Memory Stick: padrão desenvolvido pela Sony para armazenar diversos tipos de conteúdo digital, ele é menor do que o CompactFlash e SmartMedia (mede 50mm x 21.5mm x 2.8mm).

Possui opção para travar o conteúdo, o que evita que ele seja apagado acidentalmente. O Memory Stick é utilizado em diversos equipamentos, como câmeras digitais Sony, filmadoras DV e Mini DV, além dos PDAs Clié.

Modelos: Memory Stick, Memory Stick Pro, Memory Stick Pro

Duo

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Miniature Card: também conhecido como MiniCard, esse foi o padrão estabelecido pela Intel em 1995 e apoiado, na época, por gigantes da indústria como AMD, Fujitsu e Sharp. Mesmo sendo menor que muitos concorrentes (mede 37 mm x 45 mm x 3.5 mm) não resistiu à concorrência dos formatos CompactFlash e SmartMedia, que acabaram por dominar o mercado nos anos 90.

Modelos: MiniCard

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MultiMedia Card (MMC): por ser compatível com o padrão Secure Digital (SD) e bem menor que seus concorrentes de mesma capacidade (é do tamanho de um selo postal: 24 mm x 32 mm x 1.5 mm), o MultiMedia Card, desenvolvido pela Siemens em parceria com a SanDisk em 1997, é hoje um dos padrões mais utilizado nos dispositivos móveis, como celulares.

Como é a única memória flash cujo padrão é aberto, ou seja, qualquer empresa pode promover melhorias na tecnologia (da mesma forma que um software opensource), o MMC é o padrão que tem mais modelos de cartões. Computadores, que já trazem um leitor MMC/SD embutido, a eletrodomésticos como tocadores de DVD e televisores lançados recentemente contam com slots compatíveis. Esse cartão ainda tem uma trava que evita que os dados sejam apagados acidentalmente.

Modelos: MMC, Reduced Size MMC (RS-MMC), MMC 4x,

MMCmobile, secureMMC

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Secure Digital (SD): Primeira tentativa de se criar um padrão comum aos fabricantes, o cartão de memória Secure Digital foi desenvolvido pela Panasonic em parceria com a Toshiba e a SanDisk e se baseia na tecnologia do MultiMedia Card (MMC). Tanto que os cartões desses dois padrões podem ser lidos um pelo leitor do outro. Pesando apenas duas gramas, possui alta capacidade de armazenamento, de transferência de dados (só perde para o Memory Stick) e baixo consumo de bateria. O SD Card possui trava de segurança e foi feito para competir com o Memory Stick da Sony.

Conta com outras duas variações: miniSD e microSD, cujos diferenciais são seus tamanhos físicos reduzidos.

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SmartMedia: conhecido inicialmente como Solid State Floppy Disc Card (algo como Cartão de Disco Flexível de Estado Sólido), o cartão SmartMedia foi criado para ser o substituto dos discos flexíveis para PC (há um adaptador que permite a um driver para floppy disc de 3,5 polegadas ler SmatMedia que se chama Flash Path). Como essa abordagem mercadológica foi abandonada rapidamente, o padrão chegou a ser adotado por diversas empresas, como a Olympus e a Fuji. Mas ao contrário do CompactFlash, o SmartMedia não evoluiu, o que fez com que essas empresas adotassem outros padrões, como o xD Picture. Embora ambos sejam fisicamente grandes (o SM mede 45 mm × 37 mm × 0.76 mm), enquanto é possível encontrar CFs com até 12 GB, há anos o SmartMedia parou na capacidade máxima de 128 MB e na taxa de transferência de 2 MB, considerada muito baixa.

Modelos: SM

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xD-Picture: um dos menores cartões do mercado (mede 20 mm

× 25 mm × 1,78 mm), o xD-Picture foi lançado em 2002 pela Olympus em parceria com a Fujifilm e a Kodak, empresas que adotaram o padrão para seus equipamentos fotográficos. É um dos cartões que conta com mais adaptadores para outros padrões de leitores, incluindo CompactFlash e SmartMedia.

Pena que não oferece boa taxa de transferência.

Modelos: xD-Picture, xD-Picture Type M, xD-Picture Type H

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Aparelhos leitores de memória

Para permitir que os cartões de memória pudessem ser lidos diretamente no computador, alguns fabricantes criaram

aparelhos leitores. Geralmente, esses produtos são compatíveis com os formatos mais conhecidos de cartões.

Um exemplo é o leitor Transcend, fabricado pela W TECH. Esse aparelho lê cartões CompactFlash, Secure Digital, MultiMedia Card, SmartMedia, MemoryStick (incluindo a versão Pro),

MemoryStick Duo e IBM Microdrive (uma espécie de HD com

tamanho reduzido).

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Memória Auxiliar: Disco Rígido Interno (IDE, SCSI e SATA)

• Os HDs são conectados ao

computador através de interfaces capazes de transmitir os dados entre um e outro de maneira segura e

eficiente. Há várias tecnologias para isso, sendo as mais comuns os

padrões IDE, SCSI e, mais

recentemente, SATA.

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Memória Auxiliar: Disco Rígido Externo (USB, FireWare, Sata Externo)

Simplesmente um HD que você pode levar para cima e para

baixo, e conecta ao computador apenas quando precisa. Para

isso, pode-se usar, por exemplo, portas USB, FireWire e até

SATA externo, tudo depende do modelo que você escolher.

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D.A.V.E. (Digital Audio Video Experience), um HD Wi-Fi de bolso. Ele é do tamanho de um cartão de crédito e tem versões com 10, 20 GB .... O DAVE se conecta ao computador, celular ou pela USB, e também tem

conectividade Wi-Fi e Bluetooth para ser usado como um modem para acessar a web.

Cada vez mais falta espaço para guardar

músicas, vídeos ou trabalhos no computador.

Mesmo com vários PCs em casa ou no escritório, transportar arquivos de um disco rígido para o outro —e depois ter que

acessá-los— pode ser complicado. Para isso, uma boa alternativa são os HDs externos

com conexão de rede sem fio, que ajudam na hora de fazer backup, compartilhar arquivos entre vários PCs e servem até mesmo para dividir a conexão à Internet por todo mundo.

Memória Auxiliar: HD Portátil com Wi-Fi

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Memória Auxiliar: iPod - refere-se a uma série de players de áudio digital

projetados e vendidos pela Apple Computer.

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Memória Auxiliar: Pendrive, MP3, MP4, MP5, MP6, MP7, CD, HD-DVD, BLU-RAY

O pendrive (ou memória USB flash drive) está caracterizado por ser um dispositivo de armazenamento que possui uma memória flash. e uma ligação USB, o que permite a conexão a uma saída USB do computador.

 Um reprodutor MP3, mas conhecido como Mp3 player, é um dispositivo que armazena, organiza e reproduz arquivos de música

digital. Também funciona como um

dispositivo móvel de armazenamento de dados e geralmente são facilmente

conectados a um computador através de

uma porta USB.

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 Os Mp4 players têm se

transformado nos sucessores atuais dos Mp3. Eles se diferenciam dos Mp3 players porque possuem uma tela colorida na qual você poderá

visualizar qualquer vídeo que deseja.

 MP5 Player é capaz de tocar músicas armazenadas em arquivos no formato MP3, executar vídeos em uma pequena tela de cristal líquido e gravar vídeo ou funcionar como

câmera.

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 MP6/Smartphones: são aparelhos portáteis capazes de tocar músicas armazenadas em arquivos no formato MP3 e

MP4, executar vídeos em uma pequena tela de cristal

líquido, funcionar como câmera e telefone celular.

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CD, DVD, HD-DVD, BLU-RAY

• CD: Compact Disc.

• DVD: Digital Versatile Disc.

• HD-DVD: High-Definition Digital Video Disc.

• Blu-ray, também conhecido como BD (de Blu-Ray Disc)

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Um disco Blu-Ray ou HD-DVD nada mais é do que um disco de DVD com capacidade de armazenamento mais elevada, permitindo a gravação de conteúdo de alta definição. É importante salientar que a principal motivação para a criação de um sucessor para o DVD foi

o surgimento da TV de alta definição, que exige maior espaço de armazenamento em disco, coisa que o DVD não pode oferecer.

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Anúncio oficial

Em 19 de fevereiro de 2008, a Toshiba anunciou a parada na produção de aparelhos de HD-DVD, sendo esse um

importante passo para o blu-ray. No comunicado, a Toshiba explica que manter a disputa com o Blu-ray se tornaria muito caro para a indústria, para os consumidores e para a própria

Toshiba.

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Tecnologia Bluetooth

• O Bluetooth é uma tecnologia que permite uma comunicação simples,

rápida, segura e barata entre computadores, smartphones, telefones

celulares, mouses, teclados, fones de ouvido, impressoras e outros

dispositivos, utilizando ondas de rádio no lugar de cabos.

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66 PERIFÉRICO DE

PERIFÉRICO DE ENTRADA ENTRADA

PROCESSAMENTO PROCESSAMENTO

PERIFÉRICO DE PERIFÉRICO DE

SAÍDA SAÍDA

MEMÓRIA MEMÓRIA PRINCIPAL PRINCIPAL

MEMÓRIA MEMÓRIA AUXILIAR AUXILIAR

4.2 Teoria de Processamento de Dados

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Representação da Informação a Nível de Máquina

BIT

- menor unidade de um dado - apresenta os valores 0 ou 1

BYTE

- conjunto de 8 bits

- representa um caractere Caracter

Caracter Código Binário ou BIT Código Binário ou BIT

G G 01000111 01000111 1 1 Byte Byte

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Código ASCII

 Códigos de computadores com ASCII

(American Standard Code for Information Interchange, ou Código Padrão Americano para Intercâmbio de Informações), utilizam vários arranjos de bits para formar bytes que representam os números de 0 a 9, as letras do alfabeto e muitos outros