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  1. 1. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICA No caso de querermos saber quantos bytes tem um CONHECIMENTOS BÁSICOS DE arquivo de tamanho de 1 Terabyte temos de fazer a INFORMÁTICA operação de multiplicação. Ex.: 1 x 1024 (TB) x 1024 (GB) x 1024 (MB) x UNIDADES DE MEDIDA (BITS E BYTE) 1024 (KB) e o resultado será o tamanho do arquivo em BytesRepresentação dos dados HIERARQUIA LÓGICA DA INFORMAÇÃODois termos que aparecem com freqüência na Bit ( 0 ou 1)terminologia da informática são bit e byte. O bit 1 Byte – 8 bits(Binary Digit – Dígito Binário), pode ser Campo – elementos que separam os dados de umavisualizado como um circuito onde podemos determinada tabelaguardar zero (0) ou um (1). Registro – conjunto de campos Arquivo – conjunto de registros organizadosÉ o componente básico da memória. (Rom e Ram) Banco de Dados – conjunto completo de arquivos exigidos por“0”: quando o circuito está desligado (não há uma aplicaçãopassagem de corrente elétrica) Exercício:“1”: quando estiver ligado (há passagem de 1) Um arquivo texto de tamanho igual a 80 Kbytescorrente elétrica). pode ter no máximo: a) 80 letras b) 640 bits c) 80.000 bytes d) 81.920Como com um bit só conseguimos representar dois letras *valores, criou-se um modo de representar váriosoutros valores, agrupando-se vários bits. A este 2) Um texto com 34 caracteres tem seu tamanhoagrupamento damos o nome de Byte. Este pode igual a:ser usado na representação de caracteres como a) 34 bits b) 34 Kbytes c)* 272 bits d) 8 bytesuma letra (A-Z),um número (0-9), espaço ou símbolo qualquer (#,%, *, ?,@), entre outros.São utilizados 8 bits para representar um DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTOcaractere. PERIFÉRICOS DE ENTRADA E SAÍDA (I/O)Exemplo:10100001 Nesta categoria encontram-se os periféricos quePara padronizar a forma de armazenar os dados, servem tanto para guardar a saída como a entradaeles são codificados. do processamento. Podemos incluir os chamados periféricos de armazenamento e de comunicação.Códigos mais conhecidos: DisquetesASCII – American Standard Code for InformationInterchange (Código Padrão Americano para O armazenamento de dados num computador éIntercâmbio de Informações): é o código de feito basicamente por tecnologia magnética, emcaracteres padronizado na maioria dos discos. Este armazenamento é vital para omicrocomputadores. processamento, posto que, como já sabemos, a memória RAM é perdida toda vez que o computadorEBCDIC – Extended Binary Coded Decimal é desligado, e é preciso então, ter-se uma maneiraInterchange Code (Código de Intercâmbio Binário de "salvar", ou seja, guardar os dados, arquivos eDecimal Estendido): é o código binário da IBM; programas processados. Disquete é o diminutivo deainda é utilizado em computadores de grande e disco e ainda é um meio muito utilizado paramédio porte. guardar arquivos e transportá-los. Também conhecido como FLOPPY DISK ou DISCO FLEXÍVEL.Unidade de ArmazenamentoAssim como podemos medir distâncias, quilos,tamanho, etc., também podemos medir acapacidade que um microcomputador tem paraarmazenar informações. Para efetuarmos essamedida é usado o byte como padrão e seusmúltiplos. O disquete de 3 ½ (polegadas de diâmetro) têmByte = 8 bits capacidades de 720 KB (baixa densidade), 1,44 MBKbyte (KB) = 1024 bytes (alta densidade) e 2,88 MB (dupla densidade). DoMegabyte (MB) = 1024 Kbytes mesmo modo, para uso de disquetes em duplaGigabyte (GB) = 1024 megabytes densidade precisamos de um drive de duplaTerabyte (TB) = 1024 gigabytes densidade e para uso de disquetes de alta densidade precisamos de um drive de alta 5
  2. 2. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAdensidade. O que tornou-se padrão, hoje, no perigoso, é quando um mesmo setor é reclamadomercado são os disquetes de 3 ½ de alta por mais de um arquivo, na tabela FAT. É odensidade, ou seja, com capacidade de 1,44 MB. chamado setor "linkado". Além disso, a própria mídia, ou seja, o meio magnético do disco, podeOs sistemas operacionais comuns em PCs, para estar com problemas (um risco, uma áreautilizarem os discos, precisam formatá-los (dar um desmagnetizada etc.). Para fazer-se uma checagemformato). O sistema DOS e windows divide o disco de integridade temos outro utilitário muitoem vários círculos concêntricos, chamadas trilhas. importante, o SCANDISK.Cada trilha é dividida em espaços de tamanho fixo,chamados setores. O tamanho do setor depende da Além disso, no caso específico de disquetes,capacidade do disco, mas representa a menor área devemos lembrar que são mídias sensíveis, nãode gravação possível. Isto quer dizer que, mesmo podendo ser expostos ao calor, alta umidade eao gravar um dado com o tamanho de meio setor, meios magnéticos. É muito comum haver aele ocupará todo o setor, havendo um certo desmagnetização de áreas do disquete, acarretandodesperdício de espaço no disco. perda de dados.Para o sistema ter controle do que e onde está Hard Disksendo gravado no disco, ele gera uma tabela, umíndice, na primeira trilha, primeiro setor, chamado,setor de inicialização do disco. Esta tabela éconhecida como tabela FAT (File Allocatiom Table,ou tabela de alocação de arquivos). O DOS,Windows 3.x e Windows 95, utilizam uma FATchamada FAT 16 (onde são usados 16 bits decontrole). Já o Windows 98 (e o Windows 95 versãoOSR 2) utilizam uma FAT 32. Devido a umalimitação do DOS, com a FAT 16, só era possível Este é um periférico essencial nos computadoresreconhecer discos com até 2 GB. Com a FAT 32 isto atuais. Sem ele não podemos fazer quase nada emjá não é um problema, além do que ela permite termos de processamento e muitas vezes é umque, em discos de grande capacidade (acima de 1 limitador. Também conhecido como WINCHESTER,GB), consiga-se utilizar setores menores, DISCO RÍGIDO, DISCO FIXO, H.D. Outros ainda oeconomizando espaço em disco. designam como Memória de Armazenamento ou Memória Secundária, podendo funcionar também como Memória Auxiliar e Memória Virtual, apesarEste é o sistema básico de armazenamento em de não serem sinônimos e nem obrigatórios.disco: utiliza-se um disco formatado em trilhas esetores, orientados por uma tabela FAT, que servecomo um índice, dizendo o que tem no disco, onde O HD é um disco de alta capacidade deestá gravado, tamanho do arquivo, data de criação, armazenamento, tendo capacidade mínima, hoje dedata da última alteração etc. Os sistemas 10 GB, recomendada de 20 a 40 GB, mas podendooperacionais ao efetuar a tarefa de deleção (apagar ser muito maior. As características deum arquivo em disco) na realidade somente funcionamento e manutenção são as mesmas jáatualizam a FAT, disponibilizando o espaço. descritas no item anterior. Uma característica deste periférico, além da sua capacidade, é a velocidade de rotação (quanto maior a velocidade rotacional doOutra característica deste sistema é que os motor de um HD, mais alta é a taxa dearquivos são sempre gravados a partir do primeiro transferência de dados). Os mais populares, comsetor livre. Isto, aliado ao sistema de deleção de capacidades de 1 a 2 GB, atingem 5.400 rpmarquivos, pode ocasionar, com o uso, a chamada (rotações por minuto), enquanto os modelos topofragmentação de arquivos. Isto ocorre quando os de linha chegam a 7.200 rpm. Por exemplo, aarquivos não são gravados em setores contíguos, Seagate tem um HD de 10.000 rpm (Cheetah), comdando mais trabalho a cabeça de leitura e gravação taxa de transferência de 16,8 MB/s (cerca de 40%que têm que "correr atrás" de vários "pedaços" mais rápido que a média).para recuperar o arquivo. Os sistemas operacionaistêm programas utilitários para resolverem esteproblema (DEFRAG do DOS e o Em sua grande maioria, os HDs são de interfaceDESFRAGMENTADOR do Windows 9x). Estes IDE (tipo de interface em que o periférico éprogramas regravam os arquivos de modo a fornecido com seu próprio sistema controlador).ficarem com todos os setores um ao lado do outro, HDs de alta performance trabalham em outro tipoem seqüência. de interface, chamada SCSI, que permite a integração de vários periféricos.Outro problema na manutenção de discos é aintegridade da mídia e dos dados. Um defeito que CD-R e CD-RWpode ocorrer com certa freqüência é quando umsetor fica perdido, ou seja, não está ligado a O drive de CD-R difere de um drive de CD-ROMnenhum arquivo, na tabela FAT. Este tipo de defeito normal pois consegue gravar CDs virgens. São osnão costuma dar muitos problemas. Outro, já mais chamados CDs graváveis. No entanto, uma vez 6
  3. 3. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAgravado o CD-R transforma-se em um CD-ROM, ou comprido. Ora, sabemos que o computador sóseja, não pode ser mais alterado ou apagado. endente um tipo de linguagem, a de 0s e 1s,Já o CD-RW, e seu drive, são conhecidos como chamada linguagem binária ou digital. Assim, doisregraváveis. Consegue-se gravar, apagar e computadores "conversando" através de um caboregravar um mesmo CD. Note que este drive utiliza estão, na realidade, trocando dados em ondasum tipo especial de CD (diferente dos CD virgens), digitais (seqüências de 0s e 1s). No entanto, see que as regravações não são ilimitadas (como é este cabo for muito comprido, haverá deterioraçãopotencialmente o caso de um HD). Além disto ainda da onda digital, inviabilizando a comunicação. Oexiste uma certa incompatibilidade entre as marcas mesmo ocorre com as linhas telefônicas. É muitode CD-RW. cômodo utilizarmos as linhas telefônicas para a transferência de dados, mas elas não foram feitasInformática é informação automática, isto é, o para o transporte de ondas digitais, e simtratamento da informação de modo automático. analógicas (a voz de uma pessoa).Portanto, informática pressupõe o uso decomputadores eletrônicos. Solucionamos este problema com o MODEM que, deO aspecto que se lhe pretende conferir de ciência um lado, modula as ondas digitais em analógicasacarreta, em busca por sua estruturação formal, o para enviá-las na linha telefônica e do outro lado,que se deve dar no terreno da semiótica : a outro MODEM, demodula as ondas analógicas eminformática está relacionada tanto com as ciências digitais. O nome deste periférico vem da sua funçãoexatas quanto com as ciências sociais. (MOdulador-DEModulador).A informática compreende uma interseção dequatro áreas do conhecimento : Ciências da O MODEM pode ser externo, ligado a uma saídaComputação, Ciências da Informação, Teoria dos serial, geralmente a COM 2, ou interno. O MODEMsistemas e Cibernética. interno é conhecido como placa FAX-MODEM pois, A Ciência da Computação, preocupa-se com o todo MODEM, é capaz de mandar e receber FAXprocessamento de dados, abrangendo a arquitetura para e de outros computadores ou aparelhos dede hardware e a engenharia de software. A Ciência FAX.da Informação, volta-se ao trato da informação,com relação ao seu armazenamento, transmissãode informações. A Teoria dos Sistemas sugere a Uma das características do MODEM é suasolução de problemas a partir da conjunção de velocidade de comunicação. Hoje, os padrões sãoelementos capazes de levar a objetivos os modems de 33,6 Kbps (ou 33.600 bps) e 56pretendidos. A Cibernética preocupa-se com a Kbps. Note que a velocidade aqui é medida em bps,busca da eficácia, através de ações ordenadas sob ou seja, bits por segundo.convenientes mecanismos de automação.Os computadores datam dos anos 40, dos tempos A velocidade de um modem de 56 Kbps é chamadada Segunda Guerra Mundial. Sua utilização desde nominal, pois dificilmente chega-se realmente aentão cresceu consideravelmente, sendo então esta velocidade. Na prática, percebeu-se que o sinaldesignado ao Processamento Automático de Dados, analógico em velocidades acima de 33.600 bps seProcessamento Eletrônico de Dados ou, corrompia por causa dos ruídos. Só é possívelsimplesmente, Processamento de Dados. A partir vencer esta barreira com algumas condiçõesdos anos 80, a utilização corrente dos especiais:computadores deixou de ser privilégio somente dosespecialistas, e passou ao domínio generalizado da Somente quando os dados trafegam do servidorsociedade, nessa época a terminologia para o micro (nunca em sentido contrário ou em"processamento de dados", cedeu lugar ao uso conexão entre dois micros);mais correto que hoje se faz do vocabulário dainformática, caracterizando procedimentos diversos O Provedor de Acesso tem de oferecer um "link" aque se apóiam no computador. 56 Kbps;Informática, ferramenta indispensável ao A sua linha telefônica tem de estar ligada a umadesenvolvimento técnico e científico, suporte da central digital;modernização em todas as áreas de atividade, cabea tarefa de coletar, tratar e disseminar dados, sua Deve ser uma linha direta (não pode ser um ramalmatéria prima, gerando informação. PABX); Todas as centrais telefônicas no caminho entre oModem micro e o servidor de acesso à Internet tem de ser digitais. Caso o micro esteja a mais de 4 Km da central telefônica ou se a linha for muito ruidosa, a velocidade de comunicação cai. Atendendo estas condições, Modems de 56 Kbps costumam chegar a uma velocidade máxima de 45 Kbps..É um periférico de comunicação, utilizado para DIRETÓRIOS E CAMINHOSviabilizar a transferência de dados entre doiscomputadores via linha telefônica ou cabo muito Diretório: São espaços criados nos discos com o 7
  4. 4. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAintuito de organizar melhor os arquivos. No sistema ARQUITETURA IBM-PCWindows os diretórios são conhecidos como Pastas.(veja mais sobre “pasta” na matéria de Windows) E quanto aos microcomputadores? Eles nasceram da necessidade de processamento pessoal e nãoCaminhos: é o trajeto que você faz para chegar empresarial. No começo, os microcomputadoresaté uma pasta ou arquivo. eram vistos com descaso pelas empresas gigantesEx. c:meus documentos Carta.doc da computação, como a IBM. No entanto estas máquinas conquistaram grande nicho de vendas eTIPOS DE COMPUTADORES alteraram, rapidamente, todo o panorama mundial. De computador pessoal, o microcomputador invadiuExistem várias maneiras de se classificar os as empresas, começando pelas pequenas e médias,computadores. Todas elas sem muita aplicação nos que não podiam comprar um mainframe. Mesmo asdias de hoje. Mas, sem se tratando de concursos grandes empresas começaram a fazer uso depúblicos, é bom conhecê-las. microcomputadores dentro de seus setores, isoladamente. Mas os microcomputadoresSegundo seu porte: chamamos de porte de um conquistaram só foram conquistar de vez o setorcomputador a sua capacidade e velocidade de corporativo depois do desenvolvimento dacálculo, de trabalho e não está necessariamente tecnologia de redes de microcomputadores. Houveligado ao tamanho do computador, apesar de, na mesmo uma tendência, passageira é verdademaioria das vezes, computadores de grande porte chamada de "downsizing", que consistia em trocarsão realmente maiores que computadores de um grande e dispendioso mainframe por muitos epequeno porte. Nesta classificação teríamos em muitos micros interligados em redes. aparecimentoprimeiro lugar os supercomputadores, como os de de outras máquinas.maior capacidade de processamento; raros, atémesmo nos dias de hoje. Em São Paulo contamos Um computador, na realidade, é um sistemacom o supercomputador da USP (o "patinho feio"). composto por três partes: Hardware + SoftwareOutra categoria seriam os mainframes, + Firmware.computadores de grande porte, muito caro, de usocorporativo. Depois temos os minicomputadores, O software é a parte lógica do sistema. São oscom poder de processamento menor, mas ainda chamados programas e aplicativos. Veremos maisrestrito a uso corporativo. Esta categoria está adiante detalhes de vários softwares.quase extinta hoje. Finalmente temos os famososmicrocomputadores, que têm o menor poder deprocessamento. O hardware é a parte física do sistema. É a máquina propriamente dito. É a parte tangível.Segundo seu uso: podemos dividir oscomputadores em corporativos (ou comerciais), O firmware é o meio termo... É um conjunto deindustriais (na automatização de fábricas) e os software gravado em um hardware, quase quemuito conhecidos computadores pessoais (personal inseparáveis.computers ou, simplesmente PCs). Peopleware é a pessoa que utiliza o hardware e oSegundo sua finalidade: científicos e comerciais. software, inserindo ou retirando informações do sistema.Sendo o computador uma máquina, ele foi A fase de firmware é talvez a fase mais importante"inventado", construído, desenvolvido. Mas para no funcionamento de um computador. É a fase dejustificar este esforço deve ter havido alguma inicialização, também chamado de boot danecessidade básica. O problema principal do máquina. É a fase compreendida entre o momentohomem estava em fazer-se cálculos, de maneira que você liga o computador até o término dorápida e segura. Assim, podemos dizer que o carregamento do sistema operacional.computador nasceu do desenvolvimento dasmáquinas de calcular. O computador, como toda e qualquer máquina, é burro; ou seja não têm inteligência ou mesmoO computador desenvolveu-se conforme eram consciência de sua existência. Cada vez quedescobertas novas tecnologias. A primeira geração ligamos o computador é como se ele estivessede computadores funcionava a válvula. A base da "nascendo" novamente. Temos que ensinar tudo asegunda geração foi o transistor. Na terceira esta máquina... Como fazer para aceitar uma letra,geração de computadores temos os circuitos como comunicar-se com o monitor, comointegrados (chips). A quarta geração foi "conversar" com o Hard Disk etc. O único modo decaracterizada pela tecnologia VLSI (Very Large "ensinar" o computador a fazer qualquer coisa éSmall Integration), onde o chip ficou mais através de programas (software). Assim existe um"condensado". Com o uso de novas tecnologias, conjunto de software básico que tem de entrar emcomo a óptica e a óptica-magnética, temos a quinta ação até mesmo antes do carregamento do sistemageração de computadores. operacional. Sem este "soft" o computador não 8
  5. 5. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICApode ser inicializado. Estes programas vêm com as operações que ela deve realizar, e aindagravados em um chip especial que faz parte da confere os resultados devolvidos pela ULA.máquina. Ou seja, o computador vem com ofirmware de fábrica. A CPU ou processador do computador, é um Circuito Impresso (chip) de vital importância daMEMÓRIA ROM máquina, mas não é o único. Dentro de um chip tem-se o equivalente a milhões de transistores. PorPara garantir que este programa não será alterado exemplo, um Pentium Pró tem o equivalente a 5,5ou apagado, o usuário não tem acesso a ele. É a milhões de transistores ligados com trilhas de 0,35chamada ROM do computador (Read Only Memory mícrons. O processador da Intel Merced (esperadoou Memória de Somente Leitura, também para o final do ano 2.000), deve atingir 10 milhõesconhecida como Memória Não Volátil). A ROM é de transistores e 0,25 mícron de trilha. Mas, abaseada em chips semicondutores que contém capacidade de se fazer processadores com mais einstruções e dados cujo conteúdo pode ser lido mas mais transistores é limitada. Especula-se que onão modificado. Para criar o chip de ROM o máximo que se pode chegar é um total de 200projetista fornece ao fabricante as instruções ou os milhões de transistores com trilhas de 0,2 mícrons.dados que serão gravados. Mas, apesar da grande importância da CPU,Assim, ao ligarmos a máquina, ela passa por uma sozinha, ela não faz nada. A CPU precisa de nosérie de estágios pertencentes à fase de boot. Estes mínimo alguns periféricos básicos para seuestágios são regidos por programas gravados na funcionamento. A seguir temos um esquema doROM e não podem ser alterados pelo usuário. O funcionamento do computador, com destaque paraprimeiro estágio de boot faz um teste geral na a CPU e seu periférico inseparável, sem o qual amáquina, para saber o que este computador tem de CPU não é nada, a memória.periféricos e se os principais estão funcionando(respondendo). Depois ele compara o resultado a Quase tudo, antes de ir para o processador, tem deuma tabela interna, a CMOS, para ver se tudo passar pela Memória Principal. Assim, a CPU estáconfere. Da CMOS o computador retira também a constantemente acessando a memória. Os dadosdata e a hora (esta tabela é mantida por uma entram no computador por algum periférico, comobateria). Feito isto, na próxima fase é carregado o um teclado, e a CPU os coloca na memória. QuandoBIOS (Basic Input Output System, ou sistema da execução de um programa, antes, ele "sobe"básico de entrada e saída) que "ensina" o para a memória. Só então a CPU começa acomputador os rudimentos de comunicação com o executar o programa, linha por linha, como se fossemundo exterior e manipulação de arquivos. Por fim, uma receita de bolo. A CPU tem um registradoro computador procura e carrega o sistema interno sinalizando qual linha do programa está emoperacional e está pronto para operar, terminando execução. As linhas de programas solicitam dados,seu boot. que a CPU vai buscar também na memória e, muito provavelmente gera resultados. Os dadosSe qualquer problema ocorrer durante esta fase resultantes de um processamento podem até sair(como falta de teclado, pane no Hard Disk, diretamente da CPU para um periférico de saída,memória com falhas ou mesmo falta de sistema mas muito provavelmente, antes, estes resultadosoperacional) o boot é interrompido e a máquina não também serão alocados na memória.pode ser inicializada. MEMÓRIA RAMPlaca mãe: Também chamada de mother board, éa placa mais importante, pois abriga o Por isso que a CPU não consegue "viver" sem estamicroprocessador, as memórias, Ram e Rom e tal de "Memória Principal", também chamada detodas as outras placas, por exemplo a placa de memória RAM (Random Access Memory, ouvídeo memória de acesso aleatório). A memória RAM também é chamada de memória volátil, isto porqueO hardware de um computador é composto pela o chip utilizado para esta memória necessita deCPU + Periféricos. A CPU ou UCP (Unidade eletricidade para manter os dados. Assim, quando oCentral de Processamento de Dados), também computador é desligado, ou mesmo na falta dechamada de processador ou microprocessador, é o energia elétrica, a memória RAM é apagada.cérebro do computador. É na CPU que são feitos oscálculos lógicos e aritméticos e o controle de toda a Note que a RAM é totalmente diferente da ROM. Amáquina. Podemos até mesmo dizer que o RAM pode, e deve, ser alterada, a qualquercomputador é a CPU, o resto são periféricos. momento; a ROM é de somente leitura, não podendo ser alterada. A RAM depende daA CPU é dividida em duas partes: a ULA (unidade eletricidade e, na sua falta, é perdida; a ROM nãológica e aritmética) e a UC (unidade de controle). A depende de eletricidade e não se perde quando oUC controla, direta ou indiretamente, toda a computador é desligado. Aliás, a principal função damáquina, até mesmo a ULA. A UC cuida do ROM é guardar o programa de boot quando aendereçamento de memória, colocando e retirando máquina está desligada. E finalmente, os chipsdados, manda os dados para a ULA, juntamente 9
  6. 6. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAutilizados pela ROM e pela RAM são diferentes. apenas um destes fatores.A memória RAM utiliza chips chamados PERIFÉRICOS DE UM COMPUTADORpopularmente de "pentes" do tipo SIMM (Single In-line Memory Module, ou módulo de memória emlinha simples) ou DIMM (dual In-line Memory Podemos citar como periféricos de um computadormodule, ou módulo de memória em linha duplo). todos periféricos que conectado ao computados como os de entrada, de saída e de armazenamento.Mas, mesmo estas memórias atuais mais velozes, Ex. vídeo, teclado, drive de disquete, drive de cd-ainda representam um gargalo na velocidade de rom, winchester, zip-drive, scaner, etc. (vide osprocessamento. Isto porque o processador é muito periféricos para saber mais).mais rápido que a memória. Assim, a CPU ficamuito tempo ociosa esperando por um dado ou PERIFÉRICOS DE ENTRADA (INPUT)comando alocado na memória. Existem chips dememória que proporcionam uma resposta maisrápida, mas são muito caros. A solução foi munir o Como o nome diz, é o hardware utilizado para acomputador com um pouco desta memória rápida, entrada de dados, informações e comandos nachamada de Memória Instantânea ou Memória máquina.Cache. TecladoMais rápido ainda que a memória cache L2 é acache L1, ou memória cache de primeiro nível que,nada mais é, que uma memória instantâneaacoplada diretamente no processador. Dispositivo padrão para a entrada de dados. Basicamente, o teclado mais utilizado hoje é o deDá para imaginar que os dados têm que caminhar membrana, que é mais barato, apesar de menosdentro da máquina, ou seja, os dados precisam ser durável. Outro tipo que já foi muito utilizado é olevados dos periféricos de entrada para a CPU, da teclado indutor. Hoje também está em modo osCPU para a memória, da memória para a CPU ou teclados ergonômicos, com formato que propiciapara os periféricos de saída. Existem para isso uma uma postura natural das mãos, minimizando riscosimensa rede de "caminhos e estrada" para o à saúde.trânsito dos bits, chamado de barramento. Dentrodo computador existem vários tipos de barramento Mousecomo o ISA, VESA, PCI, AGP, etc. A diferençareside na velocidade alcançada em cada um deles.Mas, mesmo o mais veloz dos barramentos, émuito lento em comparação à CPU, representandotambém outro gargalo na velocidade deprocessamento. Dispositivo apontador muito utilizado em ambientesNote que cada periférico, bem como cada gráficos, como o windows, apesar de sua existênciabarramento, memória e CPU tem a sua própria ser antiga, ainda no tempo do DOS. O tipo maisvelocidade. E no entanto, cada um destes utilizado é o serial, padrão windows, geralmentecomponentes de hardware precisa se comunicar instalado na porta COM 1. O padrão IBM, e algunscom os outros. É lógico portanto que precisamos Compac, utiliza mouse PS 2.ter "alguém" que coloque ordem nesta bagunça,fazendo o papel de um "guarda de trânsito". Para Scannertanto foi inventado o clock, cujo papel é sincronizara comunicação entre todas as partes de umcomputador. O clock gera pulsos (pulsos de clock),sinais elétricos, em determinada freqüência, que sepropaga por toda a máquina. A comunicação entreos periféricos e CPU se dá sempre num pulso declock, nunca "no meio" do pulso. Assim, existe umsincronismo na comunicação, sem que isto afete avelocidade particular de cada parte do hardware. A Dispositivo digitalizador de imagens. Seufreqüência de clock dos computadores é medida em funcionamento consiste na iluminação da página eMHz (megahertz). captação da luz refletida. Um chip sensível à luz, codifica cada ponto de imagem em dados digitais.Logicamente, de maneira geral, quanto maior oclock do computador, mais rápido será o Os scanners podem ser coloridos ou Preto e Branco.processamento. No entanto, como vimos, existem De mão ou de mesa. Outra característica é suamuitos e muitos detalhes que influenciam a resolução óptica, ou seja, até quantos pontosvelocidade total de processamento, sendo o clock podem ser detectados e isolados por unidade linear, 10
  7. 7. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAnuma imagem. Isso define a nitidez que a imagem Além disso o CD apresenta "prazo de validade"pode assumir pois, quanto maior a resolução mais maior que os disquetes, ou seja, os dados gravadosnítida a imagem, e maior será o arquivo resultante. no CD são mais confiáveis, não sujeitos àAs resoluções ópticas variam, hoje, entre 200x200 desmagnetização.até 1.000x2.000 dpi (dot per inch, ou pontos porpolegadas). Os drives de CD-ROM são caracterizados pela sua velocidade de leitura, estando hoje por volta de 32xOutro fator importante é a área de captura, (velocidades). Na realidade, devido à constantevariando de 20x27 até 29x42 cm, em média. evolução tecnológica, este número já pode ter sido alterado. Cada velocidade corresponde a 150 KB/sLeitora Ópticas e Magnéticas (1x=150 quilobytes por segundo). Nos chamados Kit Multimídia, além do drive de CD- ROM o pacote vem com uma placa de som de 16, 32 ou 64 bits, que permite ao computador reproduzir sons em simulação estéreo.Leitora de caracteres de barras, ou outros DVDcaracteres ópticos, muito utilizado na automaçãocomercial e controle de estoque e mercadorias. As Digital Video Disk – Read Only Memory ou Digitalleitoras magnéticas são utilizadas em caixas de Versatily Disk – Read Only Memory. O DVD é muitobanco para a leitura de cheques. Outros exemplos parecido com o CD, mesmo em tecnologia. A suasão as leitoras ópticas de cartões de jogos (tipo da grande diferença reside no fato da maiorloto) e leitora óptica de cartões de respostas em capacidade de armazenamento do DVD, podendoconcursos e vestibulares. chegar a 4,7 GB por lado do disco. Isto possibilita a digitalização de filmes de longa metragem, comBaseia-se na captura e análise de luz refletida ou som qualidade de CD, e várias dublagens enão (áreas brancas e pretas, refletoras ou não). legendas em vários idiomas. Apesar de ter desenvolvimento visando a indústria cinematográfica, qualquer arquivo digital pode serCD-ROM vinculado num DVD, como enciclopédias multimídias. Devido ao medo de pirataria, as indústrias cinematográficas, dividiram o globo em regiões onde as especificações em cada uma delas são únicas. Isto vem refreando o desenvolvimento do mercado do DVD, mas muitos acreditam que é uma questão de tempo até o CD ser substituido totalmente pelo DVD.Compact Disk – Read Only Memory disco Apesar de não ser usual, os drives de DVD tambémcompacto de apenas leitura. Este periférico, como o apresentam velocidades, de 20x e 24x (maisnome diz, é de apenas leitura, ou seja, um conhecido como primeira e segunda gerações).dispositivo normal de CD-ROM só consegue ler o CD(disco), não conseguindo alterá-lo, ou seja, gravar Num Kit DVD encontramos, além do drive, umaou apagar dados. placa de compressão de vídeo, padrão MPEG 2. Acrônimo de Moving Picture Experts Group, equipeDesenvolvido pela indústria fonográfica, hoje é de trabalho da International Standards Association,largamente utilizado na informática, devido sua ISO, que define especificações para a produção decapacidade de armazenar dados digitais, sejam eles vídeo. O padrão MPEG-2, pode operar com imagenssom, imagens, vídeo, texto, banco de dados etc. até 1280x720 pixels, a 60 quadros por segundo (a chamada qualidade de televisão é de 30 quadros por segundo) e som com qualidade de CD.Este dispositivo baseia-se em tecnologia óptica,onde um feixe de luz (laser) é emitido sobre asuperfície reflexiva irregular do disco e um sensor PERIFÉRICOS DE SAÍDA (OUTPUT)capta a variação da reflexão deste feixe. O sensor,recebendo ou não o reflexo do feixe luminoso, Estes periféricos exibem os dados e informaçõescodifica, ou seja, gera impulso elétrico, para os bits após o processamento.0 ou 1. ImpressorasA grande vantagem do CD-ROM é sua grandecapacidade de armazenamento (em torno de, no Periférico clássico de saída vem tendo grandemáximo, 650 MB). Isto facilitou o desenvolvimento desenvolvimento nos últimos anos. Podemos dividire distribuição de aplicativos multimídia, como as impressoras, didaticamente, em grupos:enciclopédias e jogos, além dos softwares normais. 11
  8. 8. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAMatriciais desmagnetização) diferencial de um cilindro que, ao passar por um reservatório de toner magnético,Apesar de antigas, são muito utilizadas em atrai partículas e as deposita na folha de papel.corporações e em qualquer ambiente onde seja Esta folha passa por um extrusor que amolece oimportante a impressão de várias vias de um toner e dilata as fibras do papel, permitindo a suadocumento, por folhas carbonadas. impregnação.Utiliza uma matriz de agulhas, podendo ser Monitoresdisparadas independentemente, que batem emuma fita tintada e imprimem, por impacto, uma Dispositivo clássico de saída. Tem tecnologia muitofolha de papel, do outro lado da fita. Existem vários parecida com a utilizada em televisores. Um canhãomodelos de impressoras, divididas em 7, 9, 18 ou (que trabalha numa tensão de 35.000 volts) emite24 agulhas. Quanto maior o número de agulhas da um feixe de elétrons através de um tubo de raioscabeça de impressão, maior quantidade de pontos catódicos que, ao colidir com a parte interna dapodem ser impressos e, portanto, melhor será a tela, excita os átomos de fósforo que brilham. Estequalidade da impressão. feixe é defletido no "pescoço" do tubo de modo a "desenhar", linha a linha a tela, de cima a baixo. OAs impressoras matriciais podem ser de 42, 44 ou feixe de elétrons tem de ser suficientemente rápido136 colunas e com velocidades variando de 88, para refazer a tela antes que o brilho do fósforo105, 200, 300, 440, 533 até 800 cps (caracteres esmaeça.por segundo). Também podem ser Preto e Branca(monocromáticas, de fita preta ou azul) ou Cada ponto de fósforo que brilha é chamado decoloridas (onde as fitas têm, geralmente, três pixel. Assim, quanto maior o número de pixels,cores). horizontais e verticais (linhas e colunas), maior será a nitidez da imagem. Em monitores coloridos,Jato de Tinta cada pixel é composto de três pontos de fósforo coloridos (ciano, magenta e amarelo) que, com sua combinação podem gerar todas as cores.Impressora de grande êxito comercial e emconstante atualização tecnológica. Trabalham,basicamente, em duas tecnologias distintas: as de O dot pitch é a distância entre dois pixels. Quantomicrogotícolas e piezoeléctricas. Um tubo de tinta é menor esta distância, melhor será a imagemacoplado à cabeça de impressão que tem a tarefa (menor granulação) e poder-se-á atingir melhoresde "espirrar" pequenas gotas de tinta sobre o resoluções mesmo em monitores maiores.papel. A capacidade destas impressoras decontrolarem o tamanho da gota, o volume da Quanto ao tamanho, temos monitores de 14", 15",mesma, e o local de deposição determinam a sua 17" e 20" (polegadas), igual aos televisoresresolução. Quanto maior a resolução, maior o (tamanho medido na diagonal e com área útil, emnúmero de pontos por polegada, melhor será a média, menor em uma polegada).definição da imagem, menor será sua granulação emelhor será a homogeneidade de tons e cores. Existem monitores monocromáticos, multitons (verde, branco ou âmbar) e coloridos. O binômioExistem impressoras jato de tinta Preto e Branca quantidade de cores e resolução que um monitor(tinta preta) e coloridas (tinta preta e tinta colorida, pode desenvolver, depende não somente do tipo decom ciano, magenta e amarelo). A velocidade de monitor, mas também do tipo e do tamanho daimpressão pode variar de 2 a 9 ppm (páginas por memória de vídeo, determinada pela placa deminuto), dependendo não só da área de impressão, vídeo. Hoje trabalhamos com placas de vídeo com,mas também da qualidade pretendida. A resolução no mínimo 1MB, recomendado 2 MB. O padrão detambém pode variar de 300, 600, 720 até 2.440 conexão da placa pode ser ISA (o mais antigo), PCIdpi. (o mais utilizado hoje) e AGP (o mais moderno e utilizado em Pentium IV). Existem ainda placasLaser aceleradoras de vídeo que melhoram, principalmente, a exibição de gráficos em 3D (como jogos), melhorando a renderização de texturas.Muito utilizadas no meio corporativo devido a suamaior velocidade e melhor qualidade de impressão.Apesar de hoje já termos impressoras laser de Hoje usamos monitores coloridos, tipo SVGA. Abaixo custo, uma impressora robusta ainda é muito quantidade de cores suportada pode ser: 16 cores,cara. 256 cores, High Color (16 bits) com 65.536 cores e True Color (24 bits) com 16,7 milhões de cores.Existem impressoras laser tanto Preto e Branca,como coloridas. A resolução varia de 600 a 2.400 Existem também monitores entrelaçados e nãodpi, e velocidades entre 4 a 32 ppm. entrelaçados. O entrelaçamento é uma técnica utilizada para simular o aumento da freqüência de varredura da tela. O monitor entrelaçado é aqueleSua tecnologia baseia-se na magnetização (ou que, em uma passagem de tela a varredura é feita 12
  9. 9. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAsomente nas linhas ímpares, na próxima varredura ação. Lembre-se que o computador é umaapenas nas linhas pares, e assim sucessivamente. máquina, extremamente burra. A sua aparenteO bom monitor é aquele cuja freqüência de inteligência vem do software.varredura é real, ou seja, os não entrelaçados. Os softwares podem ser divididos em dois grupos:Outro tipo de monitor que vem ganhando comércio os básicos e os aplicativos. Dentre os softwaresé o monitor de cristal líquido (LCD). Este monitor já básicos temos os Sistemas Operacionais e asé utilizado em máquinas portáteis como os laptops. Linguagens de Programação. Os softwarePara uso em desktops o grande inconveniente ainda aplicativos abrigam uma grande gama deé o preço. programas como: utilitários, bancos de dados, processadores de texto, educativos, editoração eletrônica, planilhas eletrônicas, gráficos, suítes, HARDWARE antivírus, CAD/CAM, games entre muitos outros.É a parte física a qual podemos tocar Ex. cabos Processamentoflats, drive de cd-rom, winchester, etc.... Processamento em Tempo Real (On-Line) –Nota: Veja que alguns itens fazem parte duas ou acesso direto e instantâneo aos dados. Pode-semais categoria como exemplo o Wichester, que ao usar o recurso de "spooling". Antigamente spoolingmesmo tempo é um periférico de armazenamento era a gravação de programas e seus dados (umcomo é um hardware pois podemos toca-lo com job) em fita para posterior processamento em lote.nossa mão. Hoje spooling é a gravação em disco de dados para posterior impressão.Existe uma certa confusão quando se trata dealguns termos como informática, computação, Processamento Centralizado – onde dados eprocessamento de dados etc. Até mesmo a prova programas ficam centralizados em um únicopara qual estamos nos preparando, na maioria das computador. O computador central deve servezes, é chamada de Prova de Informática... Será robusto, altos gastos com comunicação, perigo deque este termo está correto? Vejamos algumas pane central. Apresenta maior facilidade dedefinições básicas: manutenção de dados (backup e programas) e de máquina.Computador Processamento Distribuído – quando dados eÉ uma máquina com capacidade de armazenar, programas são distribuídos em váriosprocessar e recuperar adequadamente informações. computadores (nós) interligados que se comunicamComputação é uma ciência, relativamente recente, por mensagens. Potencialmente mais confiável.que estuda o computador (Ciências da Menor gasto com máquinas e comunicação.Computação), desde sua engenharia até sua lógica. Dificuldade em manutenção de dados e máquinas.Já Informática é a Ciência que estuda a informação. Dificuldade em compartilhamento de soft.Não está diretamente relacionada com ocomputador e existe há muito tempo, antes mesmode serem inventadas estas máquinas. É certo que SISTEMAS OPERACIONAISos computadores vieram a dar grande auxílio à estaciência e, hoje, não conseguimos pensar em Gerenciam o funcionamento do computador, seusInformática sem computadores... periféricos e programas. Como já foi dito, no final da fase de Boot, o computador busca pelo SistemaMas, o que é informação? Operacional. Geralmente, o computador procura-o primeiro em seu HD e, se não o encontrar, procuraInformação no drive A (drive de disco flexível). Se o sistema operacional não for encontrado o computador para e pede que lhe forneça o sistema. Assim, umÉ o conjunto lógico de dados. Os dados, por si só, computador sem sistema operacional é uma caixageralmente não nos "dizem" nada... Por exemplo, o vazia, pois não se pode fazer nada com ele.conjunto de alturas dos alunos de uma sala podenão ser muito significativo, já a altura média dosalunos desta sala é uma informação. Assim, os O sistema operacional (Windows 9x / Me / XP /dados são processados (processamento de dados), Linux / SO e muitos outros) de um computador ésofrem uma seqüência de cálculos e análises um conjunto de programas básicos que estãológicas, para gerar a informação. intimamente ligados à máquina. Software não gosta de "mexer" com o hardware. São mundos totalmente distintos. Um é pura lógica, outro é SOFTWARE físico. No entanto, para que possa haver o processamento existe a necessidade de interação entre o software e o hardware. Por exemplo: éComo já vimos, o software é a parte lógica do preciso gravar um arquivo no disco, imprimir umsistema. É onde a inteligência humana entra em 13
  10. 10. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICArelatório, apresentar um gráfico no monitor, Para entender a lógica digital usemos como"escutar" o teclado, etc. exemplo o estatuto do Clube do Bolinha. Quem desejar informações mais detalhadas podeO BIOS é um sistema básico de entrada e saída de consultar a literatura especializada (recomenda-sedados. Mas não é o suficiente para operar e a coleção de revistas em quadrinhos que tratam dogerenciar toda a máquina. Ele é carregado do chip assunto), porém isso dificilmente será necessário,de ROM para poder entender como carregar o uma vez que o referido estatuto é singelo esistema operacional, que fará o verdadeiro trabalho consiste de um único artigo, excludente: "Meninajunto com o hardware. não entra". Esta é a condição.Todos os outros programas dependem do sistema O dado de entrada é a situação do pretendente emoperacional. Quando um processador de texto relação à condição de ser menina. O dado de saída,manda um arquivo para impressão, não é ele, ou seja, a decisão sobre o fato do pretendenteprocessador de texto, que realmente faz o trabalho poder ou não entrar no Clube, é obtido mediante ade impressão. O processador de texto pede ao aplicação da condição ao dado de entrada. Ésistema operacional e este é que faz a impressão. menina? Sim ou não? A decisão é "sim" se oDa mesma forma, quando uma planilha eletrônica pretendente "não" for menina. E "não" se, "sim",quer abrir um arquivo que está gravado no disco, for menina. Este é um exemplo da mais simplesela pede ao sistema operacional que faça este das condições, na qual há apenas um dado detrabalho. entrada e o dado de saída é exatamente o oposto dele: um "sim" gera um "não" e um "não" gera umAlém disso, o sistema operacional determina o "sim". Esta condição é representada pela portapotencial de funcionamento da máquina. Por lógica NOT (o advérbio "não" em inglês).exemplo, se o sistema operacional não reconhecera existência de um drive de CD-ROM na máquina, Agora vamos dar um passo adiante. Imaginemosnenhum outro programa poderá utilizar este que o Sr. Bolinha decidiu dar uma festa para osrecurso, mesmo que ele esteja presente. membros do clube, porém resolveu cobrar o ingresso para cobrir os custos do evento. Portanto,Por isto o sistema operacional é tão importante para entrar, além de ser membro, há que comprarpara um computador. Um bom sistema operacional um ingresso. Numa situação como essa a condiçãodá estabilidade, confiança, credibilidade e é mais complexa. Os dados de entrada agora sãovelocidade no processamento, além de definir as dois: a situação do pretendente em relação ao fatopossibilidades de operação. Um problema no de ser membro do clube (sim ou não) e a posse dosistema operacional pode travar toda a máquina. ingresso (sim ou não). Para que o dado de saída seja "sim", ou seja, para que o pretendenteExemplos de sistemas operacionais: UNIX, PC-DOS, ingresse na festa, ele tem que cumprir AMBAS asMS-DOS, Windows 95, Windows 98, AS 400, Linux condições. Não basta ser membro do clube ("sim"etc. para a primeira condição) se não possui o ingresso ("não" para a segunda). Nem basta possuir o ingresso ("sim" para a segunda condição) se não é ÁLGEBRA BOOLENA membro ("não" para a primeira). A decisão é tomada submetendo os dados de entrada àLógica digital condição. Para uma decisão "sim" que garante a entrada na festa é preciso, ao mesmo tempo,Todo o raciocínio lógico é baseado na tomada de "sim", ser membro do clube e, "sim", dispor douma decisão a partir do cumprimento de ingresso. Ou seja, a saída somente será "sim" sedeterminadas condições. Inicialmente tem-se os ambos os dados de entrada forem "sim". Estadados de entrada e uma condição (ou uma condição é representada pela porta lógica AND (acombinação de condições). Aplica-se a condição aos conjunção aditiva "e" em inglês).dados de entrada para decidir quais são os dadosde saída. Talvez o exemplo mais célebre e mais Tomemos ainda outro exemplo. Imaginemos que ossucinto disto seja o conhecido apotegma de membros do clube tenham levado ao Presidente umDescartes: "Penso, logo existo". reclamo: sendo eles membros, e sendo a festa no clube, por que razão tinham que pagar ingresso? OA lógica digital não é diferente. Mas apresenta uma Sr. Bolinha considerou o pleito justo, mas alegoupeculiaridade: trabalha apenas com variáveis cujos que ainda assim precisaria de recursos para cobrirvalores alternam exclusivamente entre dois estados os custos. Decidiu-se então abrir o evento à toda ae não admitem valores intermediários. Estes comunidade e não apenas aos membros do clube,estados podem ser representados por "um" e cobrando o ingresso apenas dos que não fossem"zero", "sim" e "não", "verdadeiro" e "falso" ou membros. Então, para entrar, seria necessário ouquaisquer outras grandezas cujo valor possa ser membro do clube ou comprar um ingresso.assumir apenas um dentre dois estados possíveis. Cumprida qualquer uma das duas condições, sejaPortanto, a lógica digital é a ferramenta ideal para qual for, o pretendente poderia entrar,trabalhar com grandezas cujos valores são independentemente da outra. Examinemos aexpressos no sistema binário. primeira condição. Comprou ingresso? Sim ou não? Se "sim", a primeira condição está cumprida e a 14
  11. 11. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAdecisão é "sim", o pretendente pode entrar. Mas As razões pelas quais a álgebra booleana é aimaginemos que, "não", ele não comprou o ferramenta ideal para analisar problemas de lógicaingresso. Examinemos então a segunda condição. É digital tornam-se evidentes assim que se tomammembro do clube? Sim ou não? Se "sim", a conhecimento de suas operações.segunda condição foi cumprida e "sim", ele podeentrar mesmo sem ingresso. Em um caso como Da mesma forma que há apenas quatro operaçõeseste, para que o dado de saída seja "sim" basta que fundamentais na aritmética, há apenas trêsum dos dados de entrada seja "sim". Esta condição operações fundamentais na álgebra booleana. Estasé representada pela porta lógica OR (a conjunção operações são AND, OR e NOT.alternativa "ou" em inglês). Operação AND, cujo operador é representado porEm um computador, todas as operações são feitas "." (sinal gráfico do "ponto"), pode ser aplicada aa partir de tomadas de decisões que, por mais duas ou mais variáveis (que podem assumir apenascomplexas que sejam, nada mais são que os valores "verdadeiro" ou "falso"). A operação ANDcombinações das três operações lógicas aplicada às variáveis A e B é expressa por:correspondentes às condições acima descritas:NOT, AND e OR. Para tomadas de decisões mais A AND B = A.Bcomplexas, tudo o que é preciso é combinar estasoperações. E para isto é necessário um conjunto de A operação AND resulta "verdadeiro" se e apenasferramentas capaz de manejar variáveis lógicas. se os valores de ambas as variáveis A e B assumirem o valor "verdadeiro".Esse conjunto de ferramentas é a chamada"Álgebra Booleana". Operação OR, cujo operador é "+" (sinal gráfico da adição) e que também pode ser aplicada a duas ouÁlgebra booleana mais variáveis (que podem assumir apenas os valores "verdadeiro" ou "falso"). A operação ORA álgebra booleana recebeu seu nome em aplicada às variáveis A e B é expressa por:homenagem ao matemático inglês George Boole,que a concebeu e publicou suas bases em 1854, em A OR B = A+Bum trabalho intitulado "An Investigation of theLaws of Thought on Which to Found the A operação OR resulta "verdadeiro" se o valor deMathematical Theories of Logic and Probabilities". O qualquer uma das variáveis A ou B assumir o valortrabalho, evidentemente, nada tinha a ver com "verdadeiro".computadores digitais, já que foi publicado quaseum século antes que eles fossem inventados. Era A operação NOT (cujo operador pode ser uma barrameramente uma tratado sobre lógica, um dos horizontal sobre o símbolo da variável), é unária,muitos exemplos em que os matemáticos se ou seja, aplicável a uma única variável.adiantam ao tempo e criam com décadas de avançoas bases abstratas para uma tecnologia de ponta. NOTAFoi somente em 1938 que Claude Shannon, umpesquisador do MIT, se deu conta que a lógica A operação NOT inverte o valor da variável. Elabooleana era a ferramenta ideal para analisar resulta "verdadeiro" se a variável assume o valorcircuitos elétricos baseados em relés, os "falso" e resulta "falso" se a variável assume oantecessores imediatos dos dos computadores valor "verdadeiro".eletrônicos digitais à válvula – que por sua vezoriginaram os modernos computadores que Destas três operações fundamentais podem serempregam a eletrônica do estado sólido. derivadas mais três operações adicionais, as operações NAND, NOR e XOR (ou OR exclusivo).A álgebra booleana é semelhante à álgebraconvencional que conhecemos no curso secundário, A operação NAND é obtida a partir da combinaçãoo ramo da matemática que estuda as relações entre das operações NOT e AND usando a relação:grandezas examinando as leis que regulam asoperações e processos formais independentemente A NAND B = NOT (A AND B)dos valores das grandezas, representadas por"letras" ou símbolos abstratos. A particularidade da A operação NAND resulta "falso" se e apenas se osálgebra booleana é que ela estuda relações entre valores de ambas as variáveis A e B assumirem ovariáveis lógicas que podem assumir apenas um valor "verdadeiro".dentre dois estados opostos, "verdadeiro" ou"falso", não admitindo nenhum valor intermediário. A operação NOR é obtida a partir da combinação das operações NOT e OR usando a relação:Da mesma forma que a álgebra convencional, aálgebra booleana utiliza operações que são A NOR B = NOT (A OR B)executadas com suas variáveis. A diferença é queestas operações somente podem agir sobre A operação NOR resulta "verdadeiro" se e apenasvariáveis lógicas, portanto são operações lógicas. se os valores de ambas as variáveis A e B assumirem o valor "falso". 15
  12. 12. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAA operação, XOR ou "OR exclusivo" é um caso A B A AND Bparticular da função OR. Ela é expressa por: 0 0 0A XOR B 0 1 0A operação XOR resulta "verdadeiro" se e apenasse exclusivamente uma das variáveis A ou B 1 0 0assumir o valor "verdadeiro" (uma outra forma,talvez mais simples, de exprimir a mesma idéia é: 1 1 1a operação XOR resulta "verdadeiro" quando osvalores da variáveis A e B forem diferentes entre sie resulta "falso" quando forem iguais). Raciocínio idêntico pode ser feito para as demais operações. O resultado pode ser visto na tabelaUma forma mais simples de analisar (e de abaixo, que exibe a tabela verdade de todas asentender) as operações da lógica booleana é operações lógicas:através da chamada "tabela verdade". Uma tabelaverdade nada mais é que a lista de todos os A B NOT A A A A Apossíveis resultados da operação, obtida através de A AND NAND OR NOR XORtodas as combinações possíveis dos valores dos B B B B Boperandos. Como os operandos somente podemassumir os valores "verdadeiro" e "falso", a 0 0 1 0 1 0 1 0confecção de uma tabela verdade é muito simples. 0 1 1 0 1 1 0 1Para exemplificar, vamos montar a tabela verdade 1 0 0 0 1 1 0 1da operação AND aplicada às variáveis A e B.Sabemos que para que o resultado de A AND B seja 1 1 0 1 0 1 0 0verdadeiro, AMBOS os operandos devem serverdadeiros, ou seja: Semelhantemente à álgebra convencional, também A B A AND B na álgebra booleana é possível combinar variáveis e operadores para gerar complexas expressões algébricas que podem ser avaliadas. O valor da Verdadeiro Verdadeiro Verdadeiro expressão é obtido atribuindo-se valores às variáveis e efetuando-se as operações indicadas (como na álgebra convencional, na álgebraTodas as demais combinações de valores das booleana os parênteses indicam a ordem devariáveis resultam "falso". Portanto: precedência de avaliação dos termos). Por exemplo, a expressão algébrica (da álgebra A B A AND B convencional): Falso Falso Falso (A / B) +C Falso Verdadeiro Falso vale 5 quando as variáveis assumem os valores A=9, B=3 e C=2. Verdadeiro Falso Falso As expressões da álgebra booleana podem ser avaliadas de forma semelhante. A diferença básicaLogo, a tabela verdade completa da função AND é: é que suas operações são as operações lógicas previamente definidas e os valores a serem atribuídos (tanto à expressão quanto às variáveis) A B A AND B alternam somente entre "verdadeiro" (ou 1) e "falso" (ou 0). Falso Falso Falso Tomemos como exemplo uma expressão simples, Falso Verdadeiro Falso como: Verdadeiro Falso Falso (A OR B) AND (NOT C) Verdadeiro Verdadeiro Verdadeiro e vamos determinar o valor da expressão quando as variáveis valem:Para simplificar, representemos o valor"verdadeiro" por "um" e "falso" por "zero". A tabela A=0verdade fica, então: B=1 C=1 16
  13. 13. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAPara tanto, efetuemos inicialmente a avaliação do Assim como a álgebra convencional, a álgebraprimeiro termo entre parênteses. Trata-se de uma booleana também tem seus postulados (queoperação OR executada entre duas variáveis cujos independem de demonstração) e suas identidadesvalores são A = 0 e B = 1. Um exame da tabela (que podem ser derivadas dos anteriores). Osverdade das operações lógicas indica que postulados definem a forma pela qual as expressões são interpretadas. Os principais0 OR 1 = 1 postulados e identidades da álgebra booleana podem ser resumidos no quadro abaixo, arranjadoEm seguida executa-se a operação NOT na variável em colunas para evidenciar a naturezaC, e ainda conforme a mesma tabela: complementar das operações OR e AND.NOT 1 = 0 Postulados básicosFinalmente executa-se a operação AND envolvendo A.B=B.A A+B=B+A Lei comutativaos dois resultados parciais. A . (B + C) = A + (B . C) = (A Lei distributiva1 OR 0 = 1 (A . B) + (A . + B) . (A + C) C)Este é o valor da expressão para estes valores dasvariáveis. 1.A=A 0+A=A Elemento idênticoConsiderando que na álgebra booleana as variáveis A . NOT A = 0 A + NOT A = 1 Elementoapenas podem assumir os valores 1 e 0, dada uma inversoexpressão é relativamente simples construir umatabela listando os valores assumidos pela expressão Identidades derivadaspara todas as combinações dos valores de suasvariáveis. Esta tabela denomina-se tabela verdadeda expressão. Para a expressão do exemplo acima, 0.A=0 1+A=1a tabela verdade seria: A.A=A A+A=A A B C (A OR B) AND (NOT C) A . (B . C) = (A A + (B + C) = Lei associativa 0 0 0 0 . B) . C (A + B) + C 0 0 1 0 NOT (A . B) = NOT (A + B) = Teorema de NOT A + NOT B NOT A . NOT B DeMorgan 0 1 0 1 0 1 1 0 Experimente: verifique os postulados e identidades atribuindo os mesmos valores às variáveis 1 0 0 1 correspondentes das expressões de ambos os membros e compare os resultados. Repare que existe alguma analogia entre as operações AND e 1 0 1 0 OR da álgebra booleana e as operações de multiplicação e adição da álgebra convencional. Mas 1 1 0 1 neste caso, vale notar que esta analogia não se manifesta na lei distributiva expressa na coluna 1 1 1 0 central.As regras básicas da algebra booleana são simples. Em princípio, as bases da álgebra booleana são asAs operações são apenas seis (NOT, AND, OR, acima resumidas. Apenas com estes conhecimentosNAND, NOR E XOR). Os valores possíveis, tanto e utilizando-se as relações expressas nospara as variáveis quanto para as expressões, são postulados, identidades e teoremas para simplificarapenas dois (1 ou 0). No entanto, expressões expressões mais complexas, é possível determinarobtidas combinando operações que envolvem um o valor de quaisquer expressões da álgebragrande número de variáveis podem atingir um grau booleana.de complexidade notável. Não obstante, suaavaliação é sempre feita decompondo-se a Com os conhecimentos da álgebra booleanaexpressão em operações elementares respeitando- podemos analisar todos os fenômenos relativos àse a ordem de precedência indicada pelos lógica digital que rege as operações internas dosparênteses, avaliando as operações elementares e computadores. O que nos falta agora é um meiocombinando-se seu resultado. A avaliação pode ser físico de implementar os circuitos eletrônicostrabalhosa, mas não difícil. baseados nessa lógica. 17
  14. 14. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICA SISTEMAS NUMÉRICOS Dígitos Normais + 6 mais: tomados do alfabeto Conversão: Binário <−> Hex 1 dígito hex representa 16 valores decimaisArmazenar dados consiste em manter um dado em 4 dígitos binários representam 16 valores decimalum certo local enquanto ele for necessário, de tal => 1 dígito hex substituti 4 dígitos bináriosforma que ele possa ser recuperado quando osistema precisar dele. O circuito lógico elementar Exemplos:capaz de armazenar um dado (expresso sob a 1010 1100 0101 (binary) = ? (hex)forma do elemento mínimo de informação, o "bit", 10111 (binary) = 0001 0111 (binary) = ?que pode exprimir apenas os valores numéricos 3F9(hex) = ? (binary)"um" ou "zero" ou ainda os valores lógicosequivalentes, "verdadeiro" ou "falso") é a célula de Exemplos Decimal Hexadecimal Bináriomemória – um dispositivo capaz de assumir um vx. vx.dentre dois estados possíveis e manter-se nesse 1010 1100 00 0 0000estado até que alguma ação externa venha a 0101alterá-lo (dispositivo "bi-estável"). (binary) =AC5Tendo isto em vista, pode-se concluir que todo (hex)computador digital, por mais complexo que seja, 10111 01 1 0001pode ser concebido como uma combinação de um (binary)número finito de apenas dois dispositivos básicos, =0001portas lógicas e células de memória, interligados 0111por condutores elétricos. (binary) = 17 (hex)Resta ver como é possível implementar estes 3F9(hex) = 02 2 0010dispositivos usando componentes eletrônicos. 11 1111 1001Sistema binário (binary)Os computadores utilizam internamente o sistema 03 3 0011binário (sistema numérico posicional de base 2). A 04 4 0100característica mais notável deste sistema numérico 05 5 0101é a utilização exclusiva dos algarismos "1" e "0", os 06 6 0110chamados "dígitos binários". Através do sistema 07 7 0111binário, todas as quantidades e todos os valores de 08 8 1000quaisquer variáveis poderão ser expressos usando 09 9 1001uma combinação de um determinado número de 10 A 1010dígitos binários, ou seja, usando apenas os 11 B 1011algarismos "1" e "0". 12 C 1100 13 D 1101Números Decimais: Base 10Digitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 14 E 1110Exemplo:3271 =(3x103) + (2x102) + (7x101) + (1x100) Exatamente o que fazemos com números! • Somá−losNúmeros: notação posicional • Subtraí−losNúmero Base B => B símbolos por dígito: • Multiplicá−losBase 10 (Decimal): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 • Dividi−losBase 2 (Binário): 0, 1 • Compará−losRepresentação do Número: Exemplo: 10 + 7 = 17d31d30... d2d1d0é um número de 32 dígitosvalor = d31x B31+ d30x B30+ ... + d2x B2+ d1x B1+d0x B0Binário:0,11011010 = 1x26+ 0x25+ 1x24+ 1x23+ 0x22+1x21+ 0x10 = 64 + 16+ 8 + 2 = 90Note que um número binário de 7 dígitos setransforma em um número decimal de 2 dígitos.Existe uma base que converte facilmente paranúmeros binários? Tão simples somar em binário que podemosNúmeros Hexadecimais: Base 16 fazer circuitos para fazê−loHexadecimal: Subtração também exatamente como se faz0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A, B, C, D, E, F em decimal 18
  15. 15. NOVA EDIÇÃO INFORMÁTICAQual base nós utilizamos? um grupo de tarefas (ou seja, na vazão do sistema)?Decimal: bom para humanos, especialmente parafazer aritmética Outro aspecto que deve estar claro é qual o tempo que está sendo medido, o tempo de resposta ou oHex: ao olhar para uma string longa de números tempo de CPU. Nessa mesma direção, deve-sebinários, é muito mais fácil converter para hex e esclarecer que desempenho busca-se melhorar, oolhar 4 bits/símbolo. desempenho do sistema ou o desempenho de CPU. A estratégia de avaliar um sistema por programasBinário: o que computadores usam; também oferece diversas alternativas. Podem ser aprender como os computadores fazem +,- utilizados programas reais completos ou segmentos ,*, / de programas reais (kernels). Caso a opção seja pela utilização de benchmarks, podem ser utilizados MEDIDAS DE DESEMPENHO “toy benchmarks” ou benchmarks sintéticos, derivados a partir de aplicações significativas da categoria sob consideração.Avaliação de Desempenho É preciso considerar ainda que o tempo deA medida de avaliação mais citada para comparar execução de programas individuais é poucosistemas computacionais é o desempenho e, essa representativo, uma vez que um mesmo programaserá de fato a medida mais importante. em uma mesma máquina pode ter temposNo processo de avaliação de desempenho, o diferenciados de execução devido a uma série deobjetivo é obter um modelo para estimar uma fatores externos. É importante, pois, obter umamedida de desempenho a partir de parâmetros de medida que expresse uma combinação das medidasprojeto e parâmetros de entrada. Exemplos de em diversas execuções, tais como:parâmetros relevantes incluem tempo deprocessamento, tempo de espera, e a utilização de somatório dos tempos de execução;recursos.Existem várias abordagens de avaliação, as quais média ponderada dos tempos de execução;podem ser classificadas em duas grandescategorias, o desenvolvimento de modelos tempo relativo a uma máquina-referência,analíticos e o desenvolvimento de modelos algumas vezes expressando aqui os valoresnuméricos. Dentro desta última categoria, as bases em termos de média geométrica.para o desenvolvimento do modelo podem serestabelecidas através de simulação (computacionalou física) ou através de medidas.Algumas medidas de desempenho típicasenvolvem grandezas tais como: Banda de passagem de memória principal: expressa a máxima taxa de transferência de dados entre memória e CPU; Tempo médio de execução de instrução: expressa a média ponderada do tempo de execução de instrução pela probabilidade de ocorrência da instrução. Geralmente, este valor é apresentado como a taxa de execução de instruções (recíproco do tempo médio), expresso em MIPS (milhões de instruções por segundo). Benchmark: expressa o tempo total de execução de programas representativos para a aplicação de interesse. É uma medida mais global que as anteriores, pois incorpora o uso de vários componentes, podendo considerar até mesmo, operações de entrada e saída de dados.A medida do tempo de execução, em si, já não étarefa simples. Um dos aspectos que devem serconsiderados inclui o próprio modo de operaçãonormal da aplicação: a ênfase é na execução deuma única tarefa ou na otimização da execução de 19

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