Introdução a computadores
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INTRODUÇÃO A COMPUTADORES
PROF. CRISTIVON S.CRUZ
FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA
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INTRODUÇÃO
• Definição
• Breve história
• Arquitetura de Von Neumann
• Representação de dados
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DEFINIÇÃO
Computador É uma máquina capaz de variados tipos de
tratamento automático de informações ou processamento de
dados.
Computador É uma máquina electrónica que permite
processar dados. O termo provém do latim computare (“calcular”).
Um computador é composto por uma série de circuitos integrados
e outros componentes relacionados, que possibilitam a execução
de uma variedade de sequências ou rotinas de instruções
indicadas pelo utilizador.
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COMPUTADOR
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BREVE HISTÓRIA
COMPUTADORES MECÂNICOS
ABACO (2500 AC)
CALCULADORA DE DISCO PASCAL (1642)
MÁQUINA DIFERENCIAL (Babbage, 1822)
MOTOR ANALÍTICO (Babbage, 1833)
TABULADORA HOLLERITH (1890)
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BREVE HISTÓRIA CONT…
ABACO
CALCULADORA DE DISCO PASCAL
MÁQUINA DIFERENCIAL
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BREVE HISTÓRIA CONT…
TABULADORA HOLLERITH MOTOR ANALÍTICO
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GERAÇÕES DOS COMPUTADORES
1ª Geração (1946-1954)
2ª Geração (1955-1964)
3ª Geração (1964-1977)
4ª Geração (1977-1991)
5ª Geração (1991-atuais)
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1ª GERAÇÃO (1946-1954)
Uso de válvulas e cartões perfurados. Os Cálculos digitais substituíram
os cálculos analógicos.
Harvard MARK I (Aiken, 1944) Hardware eletromecânico.
ENIAC (Eckerte Mauchly, 1946) Primeiro computador completamente
eletrônico.
EDVAC (von Neumann, 1950) Introduziu a memória permanente e o
sistema binário.
UNIVAC I (1951) Primeiro computador a ser produzido em massa.
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VÁLVULAS CARTÕES PERFURADOS
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Harvard MARK I
Foi desenvolvido nos EUA (Marinha Universidade de Harvard e IBM), ocupava
120 m2, tinha milhares de engrenagens e fazia muito barulho. Uma
multiplicação de dez dígitos chegava a demorar 3s.
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possuía 17.468 válvulas, pesava 30 toneladas, tinha 180 m² de área
construída, sua velocidade era da ordem de 100 kHz e possuía apenas
200 bits de memória RAM.
ENIAC
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EDVAC
Apesar de ser mais moderno, não diminuiu de tamanho e
ocupava 100% do espaço que o ENIAC ocupava. Tinha cem
vezes mais memória interna que o ENIAC.
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Era uma máquina eletrônica de programa armazenado que recebia
instruções de uma fita magnética de alta velocidade ao invés dos
cartões perfurados. O UNIVAC foi utilizado para prever os resultados
de uma eleição presidencial
UNIVAC I
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2ª GERAÇÃO (1955-1964)
Substituição das válvulas pelo transístor. O transistor revolucionou aeletrônica em geral e os computadores em especial. Eles eram muitomenores do que as válvulas a vácuo e tinham outras vantagens: nãoexigiam tempo de pré-aquecimento, consumiam menos energia, geravammenos calor e eram mais rápidos e confiáveis.
1/200 do tamanho das válvulas.
Consumo de menos de 1/100 da energia de uma válvula.
Linguagens de programação de alto nível.
Introdução de sistemas operativos.
Foram os primeiros computadores com sucesso comercial.
FORTRAN, COBOL - Linguagens de programação.
O conceito de Unidade Central de Procedimento (CPU), memória,linguagem de programação e entrada e saída foram desenvolvidos.
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CIRCUITO IMPRESSO
Surgimento do armazenamento em disco, complementando os sistemas de fita
magnética e possibilitando ao usuário acesso rápido aos dados desejados.
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Em vez das 30 toneladas do ENIAC, o
IBM 7094 (versão de maior sucesso
dessa segunda geração de
computadores) pesava apenas 890 Kg.
Essa máquina ultrapassou a marca de 10
mil unidades vendidas.
IBM 7094
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3ª GERAÇÃO (1964-1977)
Substituição dos utilização transístor por circuitos integrados, feitos de
silício. Também conhecidos como microchips, eles eram construídos
integrando um grande número de transistores, o que possibilitou a
construção de equipamentos menores e mais baratos.
Minicomputadores - Versões reduzidas dos mainframes
(computadores de grande porte).
Redes de computadores.
Invenção do mouse (Douglas Engelbart - 1968).
Desenvolvimento das linguagens de programação BASIC e PASCAL.
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CIRCUITO INTEGRADO
Mas o diferencial dos circuitos integrados não era o apenas o tamanho, mas o processo
de fabricação que possibilitava a construção de vários circuitos simultaneamente,
facilitando a produção em massa. Este avanço pode ser comparado ao advento da impressa,
que revolucionou a produção dos livros.
DISQUETE MOUSE
Em 1971 a IBM lança
no mercado mundial o
primeiro disquete, seu
tamanho era de 8“.
primeira versão era madeira,
tinha apenas um botão e era
movido sobre pequenas
rodinhas
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O IBM’s System/360, voltado para o setor comercial e científico. Ele possuía uma arquitetura
plugável, na qual o cliente poderia substituir as peças que dessem defeitos. Além disso, um
conjunto de periféricos eram vendidos conforme a necessidade do cliente.
ARQUITETURA PLUGÁVEL DO SYSTEM/360
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4ª GERAÇÃO (1977-1991)
Os computadores da quarta geração são reconhecidos pelo surgimento dosmicroprocessadores — unidade central de processamento.
Desenvolvimento dos computadores pessoais (Personal Computer ouPC)
Os sistemas operacionais como MS-DOS, UNIX, Apples e Macintoshforam construídos.
Linguagens de programação orientadas a objeto como C++ e Smalltalkforam desenvolvidas.
Discos rígidos eram utilizados como memória secundária.Impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais foramcriados nesta época.
Transmissão de dados entre computadores através de rede.
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MICROPROCESSADOR
Agora os circuitos integrados não se restringiam apenas a dezenas de transistores,
mas chegavam a ter milhares deles em apenas um chip.
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MODELOS DE COMPUTADORES PESSOAIS
Os computadores eram mais confiáveis, mais rápidos, menores e com maior capacidade de
armazenamento. Esta geração é marcada pela venda de computadores pessoais
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Em 1982, o jornalista especializado em microcomputadores Adam Osborne fundou
sua empresa e lançou o Osborne I, então foi lançado o primeiro computador portátil do
mundo.
COMPUTADOR PORTÁTIL
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5ª GERAÇÃO (1991-ATUAIS)
Uma das principais características dessa geração é a simplificação e miniaturização do computador , além de melhor desempenho e maior capacidade de armazenamento. Tudo isso, com os preços cada vez mais acessíveis.
As aplicações exigem cada vez mais uma maior capacidade de processamento e armazenamento de dados.
Banco de dados distribuídos e redes neurais.
Computação nas Nuvens.
Realidade Aumentada.
Computação Distribuída.
O conceito de processamento está partindo para os processadores paralelos, ou seja, a execução de muitas operações simultaneamente pelas máquinas.
Era da conectividade, onde tudo está conectado.
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MODELO DOS NOVOS COMPUTADORES PESSOAIS
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ARQUITETURA VON NEUMANN
![Page 28: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/28.jpg)
INTRODUÇÃO AO MODELO
Introduziu o conceito do computador controlado por programa
armazenado.
Todo computador é formado por 5 partes básicas: a memória, a
unidade lógica e aritmética, a unidade de controle e os dispositivos de
entrada e saída.
As operações a serem realizadas pelo computador são definidas pelos
dados e instruções do programa carregado na memória.
É o modelo de design da maioria dos computadores atuais.
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MODELO DE VON NEUMANN
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MODELO DE VON NEUMANN CONT…
A unidade aritmética e lógica é a parte do computador
onde são feitas as operações aritméticas e lógicas com os
dados.
O tipo de operação a ser executado é determinado por
sinais vindos da unidade de controle.
A memória é onde ficam armazenados os dados e
instruções que vão ser utilizados pela ULA e pela unidade
de controle.
Os dados a serem operados são lidos dos dispositivos de
entrada para a memória.
Os resultados obtidos são enviados para a memória e daí
para os dispositivos de saída de dados.
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MODELO DE VON NEUMANN CONT…
CPU TEM COMO FUNÇÃO
Executar programas que estão armazenados na memória principal;
Buscar as instruções desses programas;
Examinar essas instruções;
Executar as instruções uma após a outra (sequencialmente).
UNIDADE DE CONTROLE TEM COMO FUNÇÃO
Buscar instruções na memória principal;
Determinar o tipo dessas instruções.
UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA TEM COMO FUNÇÃO
Efetuar operações aritméticas;
Efetuar operações booleanas (e, ou, not, etc);
Essas operações são necessárias para a execução das instruções dos programas.
![Page 32: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/32.jpg)
MODELO DE BARRAMENTO DE SISTEMAS
![Page 33: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/33.jpg)
MODELO DE BARRAMENTO DE SISTEMAS
É um refinamento do modelo de Von Neumann e possui o processador
(que integra ULA, registradores e unidade de controle), memória e
unidade de entrada/saída.
A comunicação entre as diversas unidades é feita através do barramento
de sistema, que é composto pelos barramentos de endereço, dados e
controle.
Em algumas arquiteturas pode haver também barramentos adicionais
conectados à unidade de Entrada/Saída, chamados de barramentos de
Entrada/Saída.
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PROCESSADOR
É o conjunto da unidade lógica e aritmética, registradores e da unidade de controle.
O processador é responsável pela realização de uma série de funções:
„ Busca de instruções e dados na memória;
„ Programa a transferência de dados entre a memória e os dispositivos de Entrada/Saída;
„ Decodifica as instruções;
„ Realiza as operações lógica e aritméticas;
„ Responde a sinais enviados por dispositivos de Entrada/Saída como RESET ou interrupções.
Executar os programas armazenados na memória principal, buscando suas instruções, examinando-as e então executando uma após a outra.
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MEMÓRIA
A unidade de memória é formada pela memória volátil e pela memória não volátil.
As informações armazenadas na memória volátil podem ser alteradas durante a execução de um programa. São também usadas para armazenar os resultados intermediários e finais das operações realizadas pelo processador.
A memória não volátil é usada para armazenar informações que não necessitam ser alteradas no decorrer do processamento. É utilizada para iniciar o funcionamento do computador, realizando os testes iniciais e cópia do sistema operacional para a memória.
A memória volátil recebe o nome de memória principal e a memória não volátil é conhecida como BIOS nos computadores baseados no IBM/PC.
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ENTRADA / SAÍDA
A unidade de entrada e saída contém os circuitos de interface
necessários para prover a comunicação entre os dispositivos de
ENTRADA e SAÍDA com as demais partes do computador.
Toda a informação é convertida de/para o formato binário pela unidade
de entrada/saída.
Exemplos de dispositivos de entrada : Disco rígido, microfone, teclado,
mouse, tela sensível ao toque, scanner, leitor de código de
barras, celular, pendrive, máquina fotográfica digital, webcam, joystick.
São exemplos de unidades de saída: monitor, caixas de
som, impressora.
Algumas unidades são de entrada e saída ou seja, dispositivos
Híbridos: Disco rígido, disco flexível ou disquete, monitor sensível a
toques, pendrive, joystick e impressora.
![Page 37: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/37.jpg)
BARRAMENTOS
Barramento de dados Tem por função transportar a informação (código
e dados) entre os blocos funcionais de um computador;
Barramento de endereços Tem por função transportar a identificação
(“endereço”) dos sítios onde se pretende ler ou escrever dados;
Barramento de controle Agrupa todos os sinais elétricos de controle do
sistema, necessários ao bom funcionamento do computador.
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REPRESENTAÇÃO DE DADOS
![Page 39: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/39.jpg)
BITS
Os computadores "entendem" impulsos elétricos, positivos ou
negativos, verdadeiro ou falso, que são representados por 1
ou 0. A cada impulso elétrico damos o nome de bit.
O termo Bit, que é proveniente das palavras dígito binário, ou
“BInary digiT”, é a menor unidade de medida de transmissão
de dados usada na computação e informática.
Um conjunto de 8 bits reunidos como uma única unidade
forma um byte
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BYTES
Os bytes representam todas as letras (maiúsculas e minúsculas),
sinais de pontuação, acentos, caracteres especiais e até
informações que não podemos ver, mas que servem para
comandar o computador e que podem inclusive ser enviados pelo
teclado ou por outro dispositivo de entrada de dados e instruções.
Para que isso aconteça, os computadores utilizam uma tabela
que combina números binários com símbolos:
a tabela ASCII (American Standard Code for Information
Interchange). Nela, cada byte representa um caractere ou um
sinal.
![Page 41: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/41.jpg)
TABELA ASCII
![Page 42: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/42.jpg)
NOMENCLATURAS
A partir daí, foram criados vários termos para facilitar a compreensãohumana da capacidade de armazenamento, processamento e manipulaçãode dados nos computadores. No que se refere aos bits e bytes, tem-se asseguintes medidas:
1 Byte = 8 bits
1 kilobyte (KB ou Kbytes) = 1024 bytes
1 megabyte (MB ou Mbytes) = 1024 kilobytes
1 gigabyte (GB ou Gbytes) = 1024 megabytes
1 terabyte (TB ou Tbytes) = 1024 gigabytes
1 petabyte (PB ou Pbytes) = 1024 terabytes
1 exabyte (EB ou Ebytes) = 1024 petabytes
1 zettabyte (ZB ou Zbytes) = 1024 exabytes
1 yottabyte (YB ou Ybytes) = 1024 zettabytes
![Page 43: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/43.jpg)
NOMENCLATURAS CONT…
É também por meio dos bytes que se determina o comprimento
da palavra de um computador, ou seja, a quantidade de bits que o
dispositivo utiliza na composição das instruções internas, como por
exemplo:
8 bits => palavra de 1 byte
16 bits => palavra de 2 bytes
32 bits => palavra de 4 bytes
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NOMENCLATURAS CONT…
Na transmissão de dados entre dispositivos, geralmente usa-semedições relacionadas a bits e não a bytes. Assim, há também osseguintes termos:
1 kilobit (Kb ou Kbit) = 1024 bits
1 megabit (Mb ou Mbit) = 1024 Kilobits
1 gigabit (Gb ou Gbit) = 1024 Megabits
1 terabit (Tb ou Tbit) = 1024 Gigabits
OBS.: Quando a medição é baseada em bytes, a letra 'b' da sigla émaiúscula (como em GB). Quando a medição é feita em bits, o 'b' dasigla fica em minúsculo (como em Gb).
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NOMENCLATURAS CONT…
A utilização de medições em bits é comum para informar o
volume de dados em transmissões. Geralmente, indica-se a
quantidade de bits transmitidos por segundo. Assim, quando
queremos dizer que um determinado dispositivo é capaz de
trabalhar, por exemplo, com 54 megabits por segundo, usa-se a
expressão 54 Mb/s:
1 Kb/s = 1 kilobit por segundo
1 Mb/s = 1 megabit por segundo
1 Gb/s = 1 gigabit por segundo
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CONVERSÃO
![Page 47: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/47.jpg)
BINÁRIO DECIMAL
Valor em binário = 01110110
Valor em binário = 111101101
Valor em binário = 1101101011
![Page 48: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/48.jpg)
DECIMAL BINÁRIO
Valor em Decimal= 511
Valor em Decimal = 251
Valor em Decimal = 5400
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TABELA DE CONVERSÕES
![Page 50: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/50.jpg)
DECIMAL OCTAL
Usamos o valor desejado e dividimos por 8, para achar o quanto ele
vale em Octal.
EX.: 283410
ENTÃO 283410 EM OCTAL É 54228
![Page 51: Introdução a computadores](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022052911/559db0f11a28ab41308b4847/html5/thumbnails/51.jpg)
OCTAL DECIMAL
Usamos o valor desejado 54228 Para a base Decimal, seguiremos
os seguintes passos:
1 Primeiro invertermos o número para fazermos a somatória da
direita para a esquerda do número original, então 54228 2245
2 Agora vamos somar cada número, multiplicando por 8 elevado a
um número sequencial iniciado em 0.
2*80 + 2*81 + 4*82 + 5*83 = 2*1 + 2*8 + 4*64 + 5*512
2 + 16 + 256 + 2560 = 2834 ou 283410