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Introdução à Informática 1 CAPÍTULO 1 Introdução à Informática ÍNDICE DE CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO À INFORMÁTICA___________________________________ 2 1.1 - NASCIMENTO DA INFORMÁTICA ______________________________ 2 1.2 - AS GERAÇÕES DOS COMPUTADORES___________________________ 3 1.3 - PERSPECTIVAS DE FUTURO____________________________________ 8 1.4 - ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO DE UM SISTEMA INFORMÁTICO9 1.4.1 - A UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO - CPU _________________________ 12 1.4.2 - MEMÓRIAS OU DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO ______________________ 14 1.4.3 - A PLACA PRINCIPAL OU MOTHERBOARD _________________________________ 21 1.4.4 - DISPOSITIVOS PERIFÉRICOS ____________________________________________ 23 1.5 - TIPOS GENÉRICOS DE SISTEMAS INFORMÁTICOS ______________ 28 1.5.1 - SISTEMAS MONOPOSTO, MUTLTIPOSTO E REDES DE COMPUTADORES ________ 28 1.5.2 - CLASSIFICAÇÃO DOS COMPUTADORES POR CATEGORIA ___________________ 30 1.6 - ASPECTOS BÁSICOS DO FUNCIONAMENTO DE UM COMPUTADOR32 1.6.1- SISTEMA DE NUMERAÇÃO BINÁRIO - CONVERSÕES ________________________ 33 1.6.2 - MEDIDA DA CAPACIDADE DE MEMÓRIA DE UM SISTEMA INFORMÁTICO _____ 36 1.6.3 - O CÓDIGO ASCII - (AMERICAN STANDARD CODE FOR INFORMATION INTERCHANGE) ___________________________________________________________36 1.6.4 - A ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA DE UM COMPUTADOR ____________________ 37

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  1. 1. Introduo Informtica 1 CAPTULO 1 Introduo Informtica NDICE DE CAPTULO 1 - INTRODUO INFORMTICA___________________________________ 2 1.1 - NASCIMENTO DA INFORMTICA ______________________________ 2 1.2 - AS GERAES DOS COMPUTADORES___________________________ 3 1.3 - PERSPECTIVAS DE FUTURO____________________________________ 8 1.4 - ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO DE UM SISTEMA INFORMTICO9 1.4.1 - A UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO - CPU _________________________ 12 1.4.2 - MEMRIAS OU DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO ______________________ 14 1.4.3 - A PLACA PRINCIPAL OU MOTHERBOARD _________________________________ 21 1.4.4 - DISPOSITIVOS PERIFRICOS ____________________________________________ 23 1.5 - TIPOS GENRICOS DE SISTEMAS INFORMTICOS ______________ 28 1.5.1 - SISTEMAS MONOPOSTO, MUTLTIPOSTO E REDES DE COMPUTADORES ________ 28 1.5.2 - CLASSIFICAO DOS COMPUTADORES POR CATEGORIA ___________________ 30 1.6 - ASPECTOS BSICOS DO FUNCIONAMENTO DE UM COMPUTADOR32 1.6.1- SISTEMA DE NUMERAO BINRIO - CONVERSES ________________________ 33 1.6.2 - MEDIDA DA CAPACIDADE DE MEMRIA DE UM SISTEMA INFORMTICO _____ 36 1.6.3 - O CDIGO ASCII - (AMERICAN STANDARD CODE FOR INFORMATION INTERCHANGE) ___________________________________________________________ 36 1.6.4 - A ORGANIZAO DA MEMRIA DE UM COMPUTADOR ____________________ 37
  2. 2. Introduo Informtica 2 1 - INTRODUO INFORMTICA momentos na histria da humanidade, em que uma descoberta, um evento, muda completamente os curso dos acontecimentos. Assim ocorreu como a descoberta do fogo, o advento da escrita, a inveno da moeda, a descoberta da electricidade... Agora a vez da informtica. 1.1 - NASCIMENTO DA INFORMTICA Se tentarmos encontrar a origem das mquinas de calcular, sem sermos demasiado rigorosos quanto s caractersticas exigidas para que um aparelho se enquadre nessa categoria, poderemos retroceder vrios milhares de anos at chegar ao mais elementar dos instrumentos para facilitar o clculo : o baco. Apesar da sua antiguidade o baco continua a ser usado em alguns pases da sia onde teve origem. O baco chins : a primeira calculadora. Ao longo da histria foram construdas muitas outras mquinas, no sculo XVII porm, o filsofo e cientista francs Blaise Pascal, com apenas 18 anos inventou a sua mquina calculadora. Era constituda por um determinado nmero de rodas dentadas (como as usadas nos relgios de funcionamento mecnico), de forma a obter o avano de um dente cada vez que se avanavam dez dentes na anterior. Esta mquina podia apenas somar e subtrair. O processo de operar atravs de rodas dentadas foi sendo aperfeioado, utilizando esta tecnologia surgiram mquinas capazes de efectuar todas as operaes matemticas. A electricidade, mais concretamente o seu domnio veio revolucionar tudo, a informtica no excepco. O passo decisivo para a construo do computador electrnico, foi dado por John von Neummenem 1944, ao propor que os programas fossem internos mquina. Em 1947 surge o 1 computador electrnico, o ENIAC (Electronic Numeric Integrator And Calculator), que utilizava vlvulas e era essencialmente utilizado como calculadora. H
  3. 3. Introduo Informtica 3 Em 1950 foi possvel fazer o Censo da populao dos Estados Unidos num tempo inimaginvel e com a colaborao de um reduzido nmero de funcionrios graas ao ENIAC, um computador que custou 500 000 dlares. Comearam ento a suceder-se as geraes de computadores. 1.2 - AS GERAES DOS COMPUTADORES As geraes dos computadores esto directamente ligadas s geraes da tecnologia electrnica, assim cada gerao de computadores marcada pelo aparecimento de novos componentes electrnicos. 1 GERAO (1943 - 1959) A performance destes computadores estava limitada tecnologia electrnica existente, nomeadamente as vlvulas electrnicas. Estas vlvulas eram relativamente grandes , geravam uma grande quantidade de calor, o que resultava na necessidade de ambientes com ar condicionado e no seu curto perodo de durao. A grande dimenso dos seus principais componentes resultava em computadores de grandes dimenses, mas com pouca capacidade de memria e de processamento. Eram pouco fiveis e de difcil manuteno, consumiam muita energia e era inexistente a ideia de portabilidade do sistema informtico. Programados em linguagem mquina (cdigo binrio) usavam cartes perfurados como suporte de dados. O melhor exemplo desta gerao o ENIAC que utilizava 18 000 vlvulas, era maior o tempo gasto na sua reparao (localizao e substituio da(s) vlvula(s) avariada(s) ), do que aquele que se gastava na prpria operao do computador. ENIAC o primeiro computador electrnico
  4. 4. Introduo Informtica 4 As dimenses fsicas deste computador eram de cerca de 20 metros de comprimento por 3 de altura e o seu peso prximo das 30 toneladas. Nesta altura os computadores estavam apenas disponveis a grandes empresas ou ao estado e s peritos informticos podiam oper-los. Em 1951 surgiu o UNIVAC, concebido pelos criadores do ENIAC. A sua importncia advm-lhe do facto de ser o primeiro computador comercializvel. 2 GERAO (1959 - 1965) Embora o transstor surgisse alguns anos antes do incio da segunda gerao, s comeou a ser usado nos computadores por volta do trmino da dcada de 50, substituindo com grande vantagem as vlvulas. A segunda gerao de computadores fez, portanto, uso dos transstores. A vantagem conseguida por meio desta tecnologia foi a utilizao de um componente de menor dimenso e que merecia maior confiana, ao mesmo tempo que gerava menos calor e consumia menos energia que a vlvula de vcuo. Este facto permitiu a utilizao de um maior nmero de circuitos nos computadores, o que conduziu ao fabrico de mquinas com maior capacidade de processamento e armazenamento. As memrias transformaram-se em pequenos ncleos de ferro magnetizvel denominados ncleos de ferrite. Apesar de uma maior complexidade, os computadores desta gerao reduziram consideravelmente o seu tamanho (aproximadamente 1 m de comprimento, altura e largura). Eram capazes de executar aplicaes mais complexas que os da gerao anterior, bastante IBM 1602 exposto num museu
  5. 5. Introduo Informtica 5 menos dispendiosos, possuam mais memria-capacidade de armazenamento e comearam a utilizar a fita magntica para a gravao dos dados. Comeou-se a programar em linguagem simblica. Exemplos de computadores da 2 gerao: IBM 1620 (figura anterior) IBM 1401 IBM 7094 Com a proliferao dos computadores, foi necessrio definir regras standard de funcionamento destes mesmos computadores para que a sua utilizao fosse o mais semelhante possvel em todo o mundo, assim pretendia-se que os diversos computadores existentes, quer do mesmo fabricante quer de distintos fabricantes, fossem capazes de funcionar com os mesmos programas e que permitissem intercambiar informao entre eles. Nasceu assim a ideia de compatibilidade entre computadores (Hardware) e compatibilidade entre programas (Software). 3 GERAO (1965 - 1970) O salto em frente , que acabou por conduzir micro-electrnica deu-se poucos anos depois da inveno do transstor mais foi preciso que passasse uma dcada at se dominarem as tcnicas de fabrico desta nova tecnologia. Logo que isto aconteceu tornou-se possvel combinar um conjunto de circuitos num estado integrado, numa pequena superfcie com menos de 5mm2. Esta nova tecnologia foi designada por circuitos integrados e o seu impacto real foi a eliminao dos custos de mo-de-obra em que antes se incorria. A utilizao indiscriminada dos circuitos integrados no fabrico de computadores deu origem terceira gerao. Era ento possvel integrar milhares de componentes numa "pastilha" de silcio (vulgo chips), assim os computadores continuaram a reduzir o seu tamanho, a aumentar a sua velocidade e capacidade de processamento e tambm a capacidade de memria. Esta reduo fsica dos computadores levou ao aparecimento dos primeiros minicomputadores. A informatizao j ganhara outras propores e houve a necessidade de comunicao de dados (telemtica), houve um grande avano na engenharia do software de modo a aproveitar as potencialidades oferecidas pelos computadores cada vez mais poderosos. Apareceram novos conceitos de processamento de dados; time-sharing e multiprocessamento.
  6. 6. Introduo Informtica 6 A compatibilidade tomava cada vez mais importncia, e cada vez mais eram os esforos no sentido de uniformizar o funcionamento e operabilidade dos sistemas informticos, no entanto revelaram-se insuficientes.
  7. 7. Introduo Informtica 7 Time-Sharing (Tempo Partilhado) Para evitar a ociosidade do computador bem como garantir a centralizao do processamento, utiliza-se o processamento em tempo partilhado. Aproveitando a elevada capacidade de processamento dos computadores da 3 gerao, desenvolveram-se computadores com um nmero grande de unidades mistas de Entrada/Sada ("terminais"), situadas a distncia varivel do processador e ligadas a ele por canais de comunicao. A unidade central "atende" ciclicamente todos os terminais, reservando para cada um uma pequena poro de tempo de tal forma que cada utilizador pode trabalhar como se o computador estivesse permanentemente a atend-lo. Esta modalidade designada por time-sharing. Terminais de I/O Esquema de funcionamento em Time-Sharing Multiprocessamento a capacidade de processar ao mesmo tempo diferentes programas, recorrendo utilizao de mais de um processador ou fraccionar o tempo de processamento pelos vrios programas. 4 GERAO (1970- ) Computador Central UCP Gestor de Comunicaes
  8. 8. Introduo Informtica 8 Esta gerao de computadores est marcada pelo aperfeioamento dos mtodos de fabrico dos circuitos integrados, aumentando consideravelmente o nmero de componentes presentes num circuito integrado com as mesmas dimenses dos anteriores. Os primeiros circuitos integrados continham dezenas de componentes, os actuais contm milhes deles. Surgiram ento os circuitos LSI (Large Scale Integration) de integrao em larga escala e mais recentemente os VLSI (Very Large Scale Integration), atingindo milhes de componentes electrnicos por circuito integrado. Os circuitos integrados em larga escala marcam assim a 4 gerao de computadores. Com o elevado grau de integrao atingido surgem os microprocessadores, e com eles os microcomputadores. Os microprocessadores oferecem uma relao preo/performance muito boa, o que os leva a existir por quase todo o lado onde seja necessrio processar dados. a revoluo da microinformtica. Hoje uma mquina de calcular programvel tem uma capacidade em tudo superior aos primeiros computadores electrnicos. Assiste-se a uma grande evoluo ao nvel dos perifricos de entrada e sada, do armazenamento, do processamento da informao e do software. Hoje a memria principal de um computador mais um circuito integrado, memrias electrnicas, que permite embaratecer muito o custo da memria, ainda assim mais cara que a memria auxiliar. O primeiro microprocessador surgiu em 1971, foi produzido pela Intel (hoje empresa lder do sector), essa primeira srie de microprocessadores foi apelidada de 4000 e o primeiro microprocessador de 4004, depois surgiu a srie 8000, e assim at ao Pentium II MMX, que o mais avanado microprocessador disponvel no mercado que conta com uns nada desprezveis 7,5 milhes de transstores. 1.3 - PERSPECTIVAS DE FUTURO Certos autores consideram-nos j entrados na 5 gerao de computadores, na qual os computadores tm como referncia o crebro humano, tentando-o imitar com redes neuronais, j que o "computador" mais potente que se conhece, introduzindo conceitos no domnio da inteligncia artificial, dotando os computadores com capacidade de aprender e de inferir conhecimento.
  9. 9. Introduo Informtica 9 1.4 - ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO DE UM SISTEMA INFORMTICO Basicamente, um computador uma mquina ou conjunto de dispositivos mecnicos, electrnicos ou electromecnicos, capazes de processar informao. A informao constituda por dados articulados com significado. Dados - so designaes de entidades (objectos, pessoas, etc.), factos, valores numricos, representaes simblicas de entidades, etc. Voltamos agora a nossa ateno para a concepo ou estrutura de um computador digital. Um computador ou sistema informtico, um sistema rpido e exacto de manipulao de dados, organizado para aceitar, armazenar e processar dados, produzindo resultados sob a direco de um programa armazenado. Este sistema essencialmente constitudo por hardware e software. A parte do hardware refere-se a todo o equipamento fsico informtico, o conjunto dos aparelhos que podemos ver num sistema informtico. A estrutura geral de um sistema informtico pode ser vista, de forma simplificada, como consistindo em : Processador ou unidade central de processamento; Dispositivos perifricos; dispositivos de entrada ou de input; dispositivos de sada ou de output; dispositivos de entrada/sada, de armazenamento ou de I/O. Os dados ou informao so introduzidos atravs de um ou mais dispositivos de entrada ou input, de onde so canalizados para a unidade central de processamento ( CPU - Central Processing Unit ) e, da, os resultados podero ser enviados para dispositivos de sada ou output. Esta estrutura bsica s fica concluda se considerarmos a interveno dos dispositivos de E/S, armazenamento ou I/O, estes actuam de forma a poderem fornecer dados e informao ao CPU atravs da sua leitura (entrada), podendo por outro lado guardar (sada) os resultados do processamento de forma a poderem ser reutilizados. Contudo o equipamento fsico dos computadores tem pouca utilidade em si, tal como acontece com um txi que, por si s, no mais do que uma mquina sem utilidade. O txi necessita de um motorista para converter o equipamento fsico numa unidade em funcionamento, o mesmo acontece com o complexo informtico, necessita de algo que coordene o funcionamento de todos os aparelhos para que funcione como um todo. Trata- se do software, este engloba um conjunto de programas que a mquina precisa para se tornar eficiente, para atingir os objectivos pretendidos. O software de natureza lgica, o seu objectivo apoiar o utilizador para que este de uma forma facilitada e eficiente utilize todos os recursos do hardware.
  10. 10. Introduo Informtica 10 Estrutura bsica (hardware) de um sistema informtico. O software pode considerar-se dividido em trs camadas ou categorias: < Software de Sistema, Sistemas Operativos ou Software de Base, so programas especiais que possibilitam a operao simples e eficiente do equipamento, os sistemas operativos so os responsveis pela gesto dos perifricos, gesto da memria e pela superviso do funcionamento do sistema. o software que est mais perto do hardware, serve de intermedirio entre a mquina e o utilizador, permitindo a utilizao das restante categorias de software. Exemplos de SOs: MS-DOS, Windows 95, OS-2, UNIX, etc. < Software de Aplicao, engloba todos os programas de computador que permitem efectuar tarefas de aplicao para o utilizador tais como, processadores de texto, folhas de clculo, bases de dados, etc. - por vezes estes programas so apenas designados por aplicaes. Exemplos de Aplicaes: P. Texto-Word, F. Clc.-Excel, SGBD1 -Access. < Linguagens de Programao, que permitem a programao de computadores para que estes executem tarefas especficas. Existem vrios tipos de linguagens de programao, orientadas cada qual para um tipo de aplicao, temos linguagens destinadas a aplicaes cientficas, empresariais, inteligncia artificial, etc. Exemplos de linguagens de programao: -Pascal, C, Visual Basic, etc., para fins cientficos; -Cobol e RPG para fins empresariais; -Prolog e Lisp para aplicaes em inteligncia artificial. UTILIZADOR 1 SGBD - Sistema Gestor de Base de Dados SOFTWARE DE APLICAO SISTEMA OPERATIVO HARDWARE UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (CPU) PERFRICOS DE SADA ( OUTPUT) PERFRICOS DE ENTRADA ( INPUT) DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO
  11. 11. Introduo Informtica 11
  12. 12. Introduo Informtica 12 1.4.1 - A UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO - CPU Trata-se de um circuito integrado que contm muitos milhares de componentes electrnicos elementares, organizados de modo a poderem efectuar as operaes tpicas de processamento da informao. A estrutura de um processador, ou microprocessador no caso dos microcomputadores, algo bastante complexo e varivel consoante a marca ou verso; no entanto podem destacar-se as seguintes seces e componentes fundamentais: Seco de Aquisio e Descodificao de Instrues - onde so recebidas as instrues provindas de outros componentes (memrias ou dispositivos de input), para, em seguida serem descodificadas de modo a que a CPU possa determinar quais as operaes a realizar; Seco de Execuo - onde so processadas as instrues e dados recebidos; por sua vez esta constituda pelas seguintes componentes principais: Unidade de Controlo - UC Controla e determina quais as operaes de processamento a realizar em cada instante, extrai informao da memria, descodifica-a e dirige as vrias unidades de equipamento, enviando sinais apropriados para fazerem tarefas especficas. Unidade Aritmtica e Lgica - ALU ou UAL Seco do processador que efectua as operaes aritmticas e comparaes matemticas. Registos ou Registers So componentes capazes de armazenar temporariamente dados intermdios com que a ALU vai efectuar as operaes que lhe so indicadas. Os processadores actuais so fabricados em pequenas pastilhas de silcio, usualmente designadas por chips, dentro das quais so includos muitos milhares de componentes electrnicos. Por exemplo o processador Pentium Pro(da Intel) ocupa uma rea de cerca de 4 CPU
  13. 13. Introduo Informtica 13 cm2, integra 5,5 milhes de transstores e executa mais de 300 MIPS (Milhes de Instrues Por Segundo).
  14. 14. Introduo Informtica 14 1.4.2 - MEMRIAS OU DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO Existem dois tipos principais de memrias informticas: a) memria primria, principal ou central - que se encontra em contacto directo com a CPU, fornecendo-lhe as instrues e os dados com que esta opera e dela recebendo dados resultantes do processamento; b) memria secundria, auxiliar ou externa - que consiste em suportes de armazenamento de informao que interessa guardar para alm do tempo em que utilizada na memria principal. a) MEMRIA PRINCIPAL Esta memria subdivide-se em: Memria ROM (Read Only Memory), memria de apenas leitura, a parte da memria no acessvel ao operador, que apenas pode ser lida e que contm os dados necessrios para o funcionamento bsico de um computador, como as operaes de arranque ou de interaco com os dispositivos perifricos. Esses dados so normalmente includos pelo fabricante. O contedo da memria ROM permanente, os dados permanecem mesmo depois de desligado o computador, pois devero ser lidos cada vez que se arranca o mesmo. Existem no entanto algumas variantes das memrias ROM: PROM (Programable ROM) - so memrias que permitem, por uma s vez serem programadas ao nvel dos seus circuitos electrnicos internos (microprogramao) atravs de dispositivos apropriados; EPROM (Erasable and Programable ROM) e EEPROM (Electronic EPROM) - memrias que podem ser programadas electronicamente, no apenas uma s vez, mas podendo ser apagadas e reprogramadas. Memria RAM (Random Access Memory), memria de acesso aleatrio, a parte da memria onde residem temporariamente os programas e dados dos utilizadores, permite operaes de leitura e escrita, ao longo da execuo de um programa o seu contedo vai sendo alterado, de modo a nela constarem os dados mais necessrios para a consecuo e optimizao do processamento. Esta uma memria voltil, quer isto dizer, que quando no existe energia elctrica nos seus circuitos (o computador desligado) esta perde toda a informao. A capacidade da RAM uma das caractersticas mais importantes num
  15. 15. Introduo Informtica 15 computador, uma vez que influencia de sobremaneira a velocidade com que o computador processa informao. Assim, se a RAM tiver escassa capacidade, os dados necessrios ao processamento tero de ser lidos muito frequentemente doutros dispositivos de armazenamento externo ( o disco duro, por exemplo), o que dada a baixa velocidade de acesso, pelo processador, comparativamente ao acesso aos dados da RAM, torna lento o processamento. O preo da memria RAM ainda bastante mais caro que o da memria auxiliar, para superar, por vezes a falta de memria RAM, na execuo de alguma aplicaes mais exigentes em termos de memria, utiliza-se a memria externa (normalmente o disco rgido) como se de memria RAM se tratasse, logicamente que a velocidade de processamento desce consideravelmente, mas de outro modo no seria possvel correr essa aplicao, a este tipo de utilizao deu-se o nome de memria virtual. Existem basicamente dois tipos de memrias RAM: DRAM (Dynamic RAM) - Mais baratas, menos rpidas no funcionamento. SRAM (Static RAM) - Mais dispendiosas, mais rpidas no funcionamento. As DRAM so utilizadas como memria RAM principal, com capacidades, nos microcomputadores actuais, que oscilam entre os 8 e os 32 MB, mas que num futuro muito prximo alcanaro os 64 e 128 MB. As SRAM so utilizadas nas chamadas memrias cache, so memrias de capacidade reduzida (256-512 KB, actualmente nos micros), mas extremamente rpidas, que so colocadas entre a RAM e o processador, como o objectivo de o abastecer com instrues e dados mais frequentemente utilizados, de uma forma mais rpida e visando minimizar os estados e espera de informao para tratar. UAL UNIDADE ARITMTICA E LGICA UC UNIDADE DE CONTROLO MEMRIA PRINCIPAL ROM RAM DISPOSITIVOS DE SADA (OUTPUT) DISPOSITIVOS DE ENTRADA (INTPUT) DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO SECUNDRIO Legenda: Fluxo de Controlo Fluxo de Dados
  16. 16. Introduo Informtica 16 Estrutura bsica de um computador
  17. 17. Introduo Informtica 17 b) MEMRIA SECUNDRIA Como a memria RAM uma memria voltil, isto , perde toda a informao, quando se desliga o computador ou se muda de programa, torna-se evidente a necessidade de outro tipo de memrias que permitam guardar a informao para alm do momento em que se est a utilizar determinado programa. As memrias secundrias, tambm chamadas memrias externas, auxiliares, ou ainda de massa, por permitirem armazenar grandes quantidades de informao, existem precisamente para que a informao com que se trabalha num computador possa perdurar e ser reutilizada sempre que desejado. As memrias auxiliares mais conhecidas e utilizadas so: Os discos rgidos (hard disks); As disquetes (floppy disks); Os discos compactos (CDs); As bandas magnticas (tapes). D Disquete de 3,5 Quando se fala em meios de armazenamento secundrio devemos ter em conta dois tipos distintos de meios, os suportes de armazenamento propriamente ditos: discos, disquetes, etc., e por outro lado os dispositivos que canalizam a informao, entre esses suportes de armazenamento e a memria principal ou o processador - genericamente designados por drives. As drives (de disquetes, de discos, de tapes, etc.) so normalmente dispositivos de entrada e sada (input/output) - de e para a CPU e/ou a RAM; por isso tambm includos no grupo dos perifricos. Os meios de armazenamento secundrio devem diferenciar-se quanto ao modo de acesso aos dados, i.e., o modo como desencadeiam uma leitura ou escrita nos suportes de armazenamento. Assim temos: L Dispositivos de armazenamento de acesso sequencial - aqueles em que o acesso aos dados tem de ser feito mediante uma determinada sequncia; o que acontece com as fitas magnticas, em que para chegar a um determinado dado necessrio passar por todos os outros gravados na poro de fita anterior. J Dispositivos de armazenamento de acesso directo - aqueles que permitem aceder directamente aos dados, sem ter que seguir qualquer sequncia, o caso dos discos, disquetes e dos CDs.
  18. 18. Introduo Informtica 18 Alguns dispositivos de armazenamento de acesso directo Os dispositivos de acesso directo so actualmente muito mais utilizados, principalmente porque permitem um acesso mais rpido aos dados, os dispositivos de acesso sequencial, continuam a ser utilizados para efectuar salvaguardas (cpias de segurana ou backups) de grandes quantidades de informao. Os discos rgidos e as disquetes so suportes magnticos - discos revestidos por uma substncia magntica, cujas partculas codificam os dados conforme a orientao dos respectivos campos magnticos. Por sua vez os discos compactos (CDs), so suportes pticos, em que os dados so gravados e lidos por meios pticos, normalmente baseados na tecnologia laser. Uma disquete um pequeno disco flexvel que, depois de preparado para funcionar num computador, fica dividido e organizado em pistas concntricas e sectores, capazes de albergar informao de um modo perceptvel e acessvel ao sistema operativo. Estrutura de uma disquete dividida em pistas e sectores Um disco rgido constitudo normalmente, por um conjunto de pratos metlicos sobrepostos, em que cada prato tem uma estrutura algo semelhante a uma disquete quanto sua diviso em pistas e sectores e tambm revestido por uma substncia magntica. Como existem vrios pratos ou discos sobrepostos, os discos funcionam em cilindros, correspondendo cada cilindro a um conjunto de pistas (dos vrios pratos que se encontram mesma distncia do centro. Pistas Sectores
  19. 19. Introduo Informtica 19 Um CD um disco que funciona por processos pticos (e no magnticos). A estrutura de um CD, quanto maneira como a informao se encontra distribuda, tambm constituda por sectores, semelhana dos discos e disquetes; no entanto as pistas de um CD no so concntricas, mas em espiral. Os CDs apresentam vantagens considerveis como suportes de armazenamento de informao: permitem armazenar grandes quantidades de informao numa pequena poro de espao (uma capacidade equivalente a cerca de 500 disquetes); a informao gravada num CD tem uma durao muito superior dos suportes magnticos, vistos ser imune s interferncias magnticas; pode ser facilmente transportada para outros computadores. As sua principais desvantagens tm sido at ao momento, as seguintes: o problema da velocidade de leitura dos dados; o problema de apagar e gravar informao. Actualmente, a tecnologia dos suportes magnticos, nomeadamente no que concerne aos pticos est apostada em resolver estes problemas no sentido de poder no futuro utilizar com vantagens os sistemas pticos em detrimento dos magnticos. A velocidade de leitura est sendo superada cada dia que passa, hoje em dia j se fala em CDs 24x, quando h bem pouco tempo a gama no passava do 4x (teoricamente 6 vezes inferior em termos de performance ao actual). No ser pois de estranhar que num futuro prximo, os suportes magnticos, inclusive os domsticos, as cassetes audio a as de vdeo, sejam abandonadas definitivamente. Quanto ao problema da regravao, tm surgido diferentes tecnologias, das quais referimos as mais divulgadas: J CD-ROM - discos pticos que so prensados com determinada informao, a qual nuca mais pode ser alterada; portanto estes discos apenas permitam a leitura da informao neles contida (ROM - Read Only Memory); J WORM (Write Once Read Many -Escrever uma vez, ler muitas) - discos que permitem a escrita, por uma nica vez, de informao, mas, essa informao passa a ser apenas de leitura, no podendo voltar a ser alterada; J CD-R - discos compactos regravveis graas a uma combinao da tcnica de leitura ptica com a tcnica de gravao electromagntica. Estes ltimos sero por ventura os sucessores das disquetes. Hoje o preo do dispositivo para utilizar o CD-R ainda bastante elevado, no entanto tem vindo a diminuir e num futuro todos os computadores integraro um, como hoje todo possuem uma drive de disquetes. DVD(Digital VideoDisk) - Hoje em dia j se fala numa nova tecnologia que permitir usar um suporte em tudo semelhante ao CD, (no entanto os CDs antigos no podero ser convertidos em DVDs) mas que por tcnicas de compresso e descompresso em tempo real, portanto altamente eficientes, em
  20. 20. Introduo Informtica 20 capacidades num s disco na ordem da dezena de GBs. Estes aparelhos destinam-se utilizao normal na informtica (h quem diga Digital Versatile Disk) mas tambm indstria do vdeo, pois permitem armazenar uma longa-metragem .
  21. 21. Introduo Informtica 21 1.4.3 - A PLACA PRINCIPAL OU MOTHERBOARD Nos computadores pessoais (PCs), o processador, as memrias primrias (ROM e RAM) e outros componentes de apoio, bem como os conectores que permitem estabelecer ligao aos perifricos, encontram-se todos integrados numa placa rectangular de circuito impresso, usualmente designada por motherboard (placa- me) ou placa principal. Uma seco da motherboard que ocupa uma rea considervel aquela onde se encontram os slots de expanso, ou seja, os conectores onde se ligam as placas de expanso, controladoras dos respectivos perifricos. Todos os perifricos (unidades de disco, disquetes, teclado, rato, monitor, scanner, etc.) necessitam de uma placa controladora que se encaixa na motherboard, e que faz a interface entre o CPU e o perifrico. Em alguns casos, uma mesma placa controladora, pode servir mais do que um perifrico, como , por exemplo o caso de algumas placas que permitem controlar discos, disquetes, porta srie (onde se pode ligar um rato ou um modem) e porta paralela (onde pode ligar uma impressora). O contacto ou comunicao entre os diferentes componentes internos do computador faz-se por meio de canais de fios condutores, dispostos em paralelo, em nmero varivel. Os fios que transportam os dados constituem o barramento de dados enquanto que os que levam sinais de controlo constituem o barramento de controlo. A circulao de dados dentro de um computador, entre a CPU e a RAM e os conectores para os dispositivos de I/O faz-se ento atravs do barramento ou bus, de nada serve ter um processador muito rpido se a arquitectura do barramento no permite que circule a informao velocidade e quantidade necessrias para alimentar o processador, um exemplo ilustrativo poder ser o de um grande cidade, onde as entradas e sadas de trafego se faam atravs de estradas de uma nica via, se aumentarmos o n de vias para 2, para 4, para 8, para 16, para 32, etc., ento o fluxo de trnsito poder aumentar, aumentando assim o desempenho da cidade. Com o processador acontece algo semelhante, uma vez que entram e saem dados a uma velocidade enormssima, com as arquitectura actuais de 32 bits e mais recentemente de 64 bits, possvel fazer trocas de informao a uma velocidade que no constitua um entrave ao desempenho cada vez maior dos processadores actuais. PLACA CONTROLADORADISCO RAM BusCabo101010101 101010101
  22. 22. Introduo Informtica 22 Leitura de informao do disco para a memria RAM
  23. 23. Introduo Informtica 23 1.4.4 - DISPOSITIVOS PERIFRICOS Os perifricos ou dispositivos de entradas e sadas (input e output), podem classificar-se em trs agrupamentos principais: Perifricos de entrada (input) Perifricos de sada (output) Perifricos de entrada e sada (input/output) PERFRICOS DE ENTRADA Estes dispositivos denominam-se de perifricos pois existem normalmente na periferia dos computadores, servem para que o utilizador possa comunicar com o computador no sentido de introduzir dados ou responder a solicitaes da mquina, fazem portanto a comunicao no sentido utilizador mquina. Exemplos deste tipo de perifricos, s de input: 7teclado; 8 rato; 1 caneta ptica; k scanner (ou digitalizador de imagens); k joystick (manpulo p/ jogos); PERFRICOS DE SADA Os perifricos inseridos nesta categoria, permitem ao utilizador visionar os dados produzidos pelo computador, bem como aqueles que introduz atravs dos perifricos de input, fazem portanto a comunicao no sentido mquina utilizador. Os principais dispositivos s de output so: monitor; impressora; plotter (ou traador de grficos); data show (ou projector de imagens de computador); placa de som, colunas; Monitores e placas Grficas Um monitor pode ser visto como uma matriz de pontos de luz, por exemplo 640 pontos na horizontal por 480 pontos na vertical. A cada um desses pontos chama-se pixel (Picture Element), constitu o elemento mnimo de uma imagem, assim cada pixel assume determinada cor e juntamente com os seus vizinhos definem uma imagem. Por exemplo, uma linha poder ser definida como uma quantidade de pixeis alinhados com uma cor Plotter
  24. 24. Introduo Informtica 24 determinada sendo os pixeis que constituem o seu entorno de cor diferente. A informao digital que vem para o monitor necessita de um tratamento prvio. Este tratamento ocorre numa placa especfica, usualmente conhecida por placa grfica ou controladora grfica. Uma placa grfica consiste numa placa com circuitos electrnicos, cuja funo fundamental assenta em receber os sinais provenientes da CPU e da memria RAM destinados a tratar as operaes com o vdeo, e transformar esses sinais de modo a que possam ser enviados para o monitor, no formato adequado para a apresentao dos grafismos, textos ou imagens correspondentes informao processada. Esta placa, como j vimos anteriormente encaixa num dos slots de expanso da placa principal ou motherboard. Os primeiros monitores para computadores pessoais tinham uma estrutura muito diferente dos actuais, comearam por ser monocromticos, P&B ou preto e outra cor, dizem-se monocromticos pois o preto no era considerada cor, j que o pixel que correspondesse ao preto estava simplesmente apagado, no entanto eram utilizados smbolos diferentes para representar as duas cores ( 1 para o branco e 0 para o preto). Actualmente so quase na totalidade policromticos (vrias cores). A resoluo de um monitor mede-se atravs do numero de pixeis que compem a imagem que fornece, assim quantos mais pixeis tenhamos num numa mesma superfcie, melhor ser a resoluo, j que dispomos de mais pontos, logo mais detalhe, mais definio. Os primeiros monitores ostentavam resolues de 320*200 pixeis (CGA), depois surgiram os 640*480 (VGA), os 1024*768 (SuperVGA), existindo j resolues superiores. Quanto s cores, o utilizador exigiu cada vez uma imagem mais perfeita, cada vez mais prxima da fotografia, comeando nas 2 cores (1 bit por pixel), depressa se evoluiu para as 4 (2 bits), 8 (3 bits) , 16 (4 bits), 256( 8 bits) e mais recentemente 16,7 milhes de cores (24 bits). Adiante neste captulo abordaremos com pormenor o significado de bit. Para codificar estas cores so necessrios bits em nmero crescente, logo cada vez computadores mais potentes, para processar uma imagem com 16,7 milhes de cores com grande resoluo necessrio um computador de grande performance j que a quantidade de informao a tratar muito grande. usual dizer que uma imagem vale mil palavras, em informtica isso mais verdade que nunca, pois guardar uma imagem em disco pode ocupar muito mais espao que guardar um texto de mil palavras. Principais tipos de imagens computacionais Uma imagem que passa num cran de computador um acontecimento voltil, isto quer dizer que deixa de existir quando desaparece do cran, sempre que se quer preservar uma imagem para utilizaes futuras, s poder fazer-se mediante a utilizao de suportes de memria secundria, isto , armazen-la em disco ou disquete. Para armazenar preciso que exista informao (normalmente contida num ficheiro), atravs da qual seja possvel restituir a imagem no cran. Destacamos dois tipos de armazenamento de imagens computacionais: Mapa de bits ou Bitmap - Em que a imagem guardada mediante um mapa dos pontos que a compem, identificando ponto a ponto a sua posio e respectiva cor. Este formato no permite grande flexibilidade no tratamento da imagem j que se trata de um descrio esttica da imagem. Imagens Vectoriais - so descries precisas, normalmente baseadas em equaes matemticas dos elementos (linhas, curvas, crculos, etc.) que constituem a imagem e do seu posicionamento. Estas
  25. 25. Introduo Informtica 25 imagens podem ser facilmente alteradas (redimensionadas, deslocadas, etc.) sem perderem qualidade. Utilizado em desenho tcnico , nomeadamente em CAD (Computer Aided Design). Tipos de Impressoras As impressoras mais comuns so de trs tipos: Matriciais - funcionam atravs de uma cabea que contm um conjunto de agulhas (9 ou 24, conforme a qualidade de impresso); so essas agulhas que imprimem pontos contra o papel, atravs de uma fita impregnada de tinta. So lentas e barulhentas, a qualidade de impresso reduzida. So as mais baratas. Jacto de tinta - funcionam com base num dispositivo que projecta quantidade mnimas de tinta sobre o papel, atravs de uma cabea com uma circuito electrnico especfico. Possuem tinteiros onde est armazenada a tinta, caso se trate de um exemplar a cores ento dever possuir alm do tinteiro preto, outro com as cores disponveis. Estas impressoras so silenciosas e medianamente rpidas, o seu custo inferior s laser, oferecem uma razovel qualidade. Uma impressora jacto de tinta e um tinteiro Laser - Funcionam com base na tecnologia laser, num processo semelhante ao das fotocopiadoras, no utilizam tinta nem fitas, mas sim toner. So as impressoras mais rpidas e as que proporcionam melhor qualidade de impresso, com no h bela sem seno, so as mais dispendiosas, que na sua aquisio quer na sua manuteno. As impressoras ligam-se ao computador por intermdio de um cabo, porta paralela. Esta porta esta integrada numa placa controladora, que por sua vez liga motherboard onde esto integrados, entre outros componentes, o processador e a memria RAM, que alimentam de informao a impressora. As impressoras mais modernas dispem j de bastante memria prpria no sentido de recorrerem menos vezes ao processador libertando-o para fazer outras tarefas, hoje possvel tambm imprimir sem ter cabo de ligao uma vez que algumas impressoras podem receber a informao a ser impressa sem
  26. 26. Introduo Informtica 26 necessidade de fios (Wireless), sendo os dados transmitidos por infravermelhos, num processo parecido ao dos comandos das TVs, vdeos e HI-FIs.
  27. 27. Introduo Informtica 27 PERIFRICOS DE ENTRADA E SADA (INPUT/OUTPUT) So perifricos de input/output porque permitem a entrada ou leitura de dados dos suportes de armazenamento para a CPU ou para a RAM, bem como a sada de informao da CPU/RAM para ser escrita nos suportes de armazenamento. Estes dispositivos permitem pois a comunicao com o utilizador nos dois sentidos, estes aparelhos coincidem normalmente com os dispositivos de armazenamento, no entanto existem alguns exemplos que esto fora dessa categoria, vejamos os principais: Drives (de disquetes, discos, CD-R, etc.); Modems (MOulator DEModulator) - So dispositivos que permitem ligar computadores atravs das linhas telefnicas, convertendo os sinais analgicos do computador em sinais analgicos para enviar atravs das linhas telefnicas, e vice-versa quando se trata de receber dados de outros computadores; Um computador ligado por modem externo rede telefnica Adaptadores de Redes - um dispositivo que se liga a um slot da motherboard e que permite ligar um computador a outros dentro de uma rede, trata-se efectivamente de um dispositivo de input/output pois permite enviar dados para a rede, bem como recebe-los da mesma; Monitor Sensvel ao Tacto (Touch-Screen) - So monitores que para alm da funo normal de um monitor permitem ao utilizador tocar partes do seu ecran que tm associadas funes especficas, servindo assim de entrada e sada de informao (os sistemas de informao existentes nas ruas das cidades Infocid um bom exemplo). Nota : Um leitor de CR-ROM no pode ser considerado um dispositivo de entrada e sada, uma vez que no possvel escrever num CD-ROM, sendo apenas permitida a leitura, alis, como o prprio nome indica. Se se tratar de um dispositivo CD-R, ento o problema da gravao j no se pe, e nada nos impede de o considerar na categoria descrita nesta pgina.
  28. 28. Introduo Informtica 28 1.5 - TIPOS GENRICOS DE SISTEMAS INFORMTICOS Os sistemas informticos podem classificar-se segundo vrios critrios, sendo os principais: : O nmero de utilizadores e de tarefas com que o sistema pode trabalhar em simultneo; : O tamanho ou a capacidade do sistema; : As famlias dos processadores. 1.5.1 - SISTEMAS MONOPOSTO, MUTLTIPOSTO E REDES DE COMPUTADORES Quanto ao nmero de utilizadores e tarefas, os sistemas informticos podem classificar-se em: sistemas monoposto; sistemas multiposto; redes de computadores. Sistemas Monoposto - Monotarefa Monoposto Monoposto - Multitarefa Sistemas Sistemas Multiposto Multiposto Redes de Computadores Classificao dos computadores quanto ao nmero de utilizadores e ao nmero de tarefas. Um sistema informtico diz-se monoutilizador ou monoposto, se consiste apenas num posto de trabalho, ou , por outras palavras, no permite mais do que um utilizador ao mesmo tempo - como o caso da maioria dos computadores pessoais, os PCs. Um sistema multiposto ou multiutilizador, em contrapartida, todo aquele que consiste em vrios postos de trabalho, portanto permite vrios utilizadores em simultneo. Se um sistema monoposto, permite trabalhar apenas com um programa de cada vez ou realizar uma tarefa em cada momento, diz-se que monoprograma ou monotarefa. Se um sistema tem capacidade para trabalhar com vrios programas ou realizar vrias tarefas ao mesmo tempo, ento diz-se multiprograma ou multitarefa. Exemplo de uma sistema monoposto-monotarefa um PC a trabalhar em MS- DOS, visto que esse sistema operativo s permite um posto de trabalho por sistema e s permite correr um programa ou realizar uma tarefa de cada vez. No entanto, o mesmo PC a trabalhar em Windows95 j pode ser considerado um sistema multitarefa, se bem que continue a ser um sistema monoposto.
  29. 29. Introduo Informtica 29 Pode dizer-se que o fundamental que faz com que um sistema seja considerado mono ou multitarefa o sistema operativo que utiliza. De entre os SOs mais divulgados, o DOS o caso mais conhecido de um sistema monotarefa; o sistema operativo UNIX o caso mais tpico de um sistema multiutilizador e por conseguinte multitarefa. Os sistema multiutilizador podem ser considerados em dois tipos principais: Sistemas Multiposto; Redes de Computadores. Um sistema multiposto caracteriza-se por se basear num computador central, ao qual se liga um conjunto varivel de terminais. A caracterstica mais tpica que o processamento de todo o sistema est centralizado no processador ou CPU do computador central. Os postos de trabalho de um sistema multiposto no so considerados computadores, mas terminais, o que quer dizer que se trata de perifrico (teclado e monitor), portanto dispositivos de input/output, sem autonomia em termos de processamento; os terminais esto totalmente dependentes do computador central (CPU, memrias, etc.) para realizarem as operaes que lhe so solicitadas. Uma rede de computadores um sistema informtico em que vrios computadores (e, eventualmente outros dispositivos, como impressoras) se interligam, formando uma rede, para troca de informao e partilha de recursos (discos, programas, impressoras, etc.). Uma rede de computadores distingue-se de um sistema multiposto neste aspecto fundamental: - enquanto num sistema multiposto os postos esto totalmente dependentes de um processador situado num computador central, numa rede de computadores cada posto de trabalho e como tal, tem a sua unidade de processamento, memrias, discos e eventualmente outros recursos. Existem sistemas informticos que combinam ao mesmo tempo um sistemas de terminais multiposto com computadores em rede; nestes casos podem aproveitar-se as vantagens de ambos os sistemas. Ultimamente os sistemas informticos multiutilizador mais evoludos so os chamados sistemas distribudos. Um sistema distribudo uma rede de computadores, gerida por software de sistema apropriado, em que o processamento da informao se faz de forma repartida, em vrios processadores localizados em diferentes computadores da rede, maximizando assim o aproveitamento dos recursos disponveis.
  30. 30. Introduo Informtica 30 Representao de uma rede de computadores 1.5.2 - CLASSIFICAO DOS COMPUTADORES POR CATEGORIA Quanto ao tamanho/capacidade, a classificao dos computadores costuma considera as seguintes categorias: pequeno, mdio e grande porte. de grande Supercomputadores porte Mainframes Computadores de mdio Minicomputadores porte Workstations de pequeno Microcomputadores porte Ultramicros Apesar de ainda se continuar a falar destas diferentes categorias de computadores quanto ao porte, tem-se verificado uma tendncia acentuada para as fronteiras entre essas diferentes categorias se tornarem cada vez menos exactas, com zonas de sobreposio entre categorias prximas. Queremos com isto dizer que muitos microcomputadores, vulgo micros, que actualmente se comercializam, so computadores com maiores capacidades de processamento e armazenamento que muitos minis fabricado apenas alguns anos antes. Os microcomputadores, tambm chamados de computadores pessoais ou simplesmente PCs, surgiram com o aparecimento do microprocessador na dcada de 70, como j abordamos no primeiro captulo, desde ento muitas famlias tem surgido superando em larga medida a anterior. Veja-se o seguinte quadro onde aparece a evoluo temporal bem como a evoluo na performance das mquinas. Ano Processador N Transstores Bus de Dados Desempenho2 1978 8086 29 mil 16 bits 0,33-0,75 MIPS 1982 286 134 mil 16 bits 1,2 -2,7 MIPS 1985 386 275 mil 32 bits 5-16 MIPS 1989 486 1,2 milhes 32 bits 20-54 MIPS 1993 Pentium 3,1 milhes 64 bits 100-200 MIPS 1995 Pentium Pro 5,5 milhes 64 bits +300 MIPS 1996 Pentium II 7,5 milhes 64 bits +350 MIPS Quadro resumo da evoluo da linha de microprocessadores INTEL x86. 2 Desempenho medido em Milhes de Instrues (executadas) Por Segundo (MIPS).
  31. 31. Introduo Informtica 31 Um computador porttil ou notebook,
  32. 32. Introduo Informtica 32 1.6 - ASPECTOS BSICOS DO FUNCIONAMENTO DE UM COMPUTADOR Ao seu nvel mais elementar, o computador baseia-se em circuitos elctricos, os quais permitem codificar e armazenar os dados com que o computador efectua as operaes de processamento. Estes circuitos elctricos tm por sua vez, como componentes elctricos fundamentais os transstores. Sabemos que os computadores funcionam com cargas elctricas, i.e., comunicam com os perifricos e internamente entre as diferentes unidades atravs de impulsos elctricos. fcil do ponto de vista electrnico alterar o valor de uma carga, aumentando-a ou diminuindo-a de forma controlada obtendo dois valores distintos, um para ligado o 1 e outro para desligado o 0. Repare-se que seria bem mais difcil obter dez nveis diferentes de carga, por isso se optou pelo sistema binrio, que utiliza apenas dois dgitos, para codificar e armazenar informao nos computadores em detrimento do nosso cdigo quotidiano, o decimal. Nos circuitos electrnicos de um computador circula corrente elctrica com determinados nveis de voltagem. Com dois nveis de voltagem diferenciados (por exemplo, 0 e 5 volts) codificam-se os dois sinais - 0 e 1 - com que os computadores efectuam todas as operaes. Estes dois sinais (0 e 1) so chamados dgitos binrios. O sistema binrio oferece assim uma simplicidade ideal para a sua implementao em circuitos digitais, certo que necessitamos de um nmero elevado de dgitos binrios (0,1) para representarem nmeros relativamente pequenos, mas a velocidade com que o computador trata essas quantidades de dgitos muitssimo elevada, o que portanto, no torna o nmero de dgitos elevado uma desvantagem aprecivel. Em informtica os dgitos binrios (quantidade mnima de informao) so designados por bits (BIT - BInary DigiT), com n dgitos binrios podem obter-se 2n combinaes diferentes. Os bits, por si s, isolados uns dos outros, no serviriam para grande coisa, porm se trabalharmos com agrupamentos de bits, j poderemos codificar qualquer tipo de dados e informao (valores numricos, texto e imagens, som, etc.). Os agrupamentos usuais em computao so mltiplos de 8 : 8, 16, 24, 32, etc. Um agrupamento muito vulgar em informtica e o byte ou octeto, composto por um conjunto de oito bits. Com 1 bit temos duas representaes possveis (0,1). Com 2 bits temos quatro representaes diferentes (00,01,10,11), com 3 bits possvel formar 8 combinaes (do 0 ao 7) diferentes e assim sucessivamente, atendendo formula seguinte. Nmero de combinaes possveis = 2 n (sendo n o nmero de bits disponveis)
  33. 33. Introduo Informtica 33 1.6.1- SISTEMA DE NUMERAO BINRIO - CONVERSES Os nmeros com que os sistemas informticos operam, ao nvel do hardware ou da linguagem mquina, tm de se encontrar sempre convertidos para o sistema de numerao binrio - sistema que opera apenas com dois dgitos, o 0 e 1 (zero e um). Como se converte um nmero decimal para binrio? Consideremos por exemplo, o nmero 13 em decimal. Como se escreve esse nmero em binrio, ou seja utilizando apenas zeros e uns? Um processo prtico para fazer a converso de um nmero decimal para binrio consiste efectuar divises inteiras sucessivas por 2, at se obter um quociente igual a 1; em seguida forma-se o nmero binrio sendo o digito mais representativo (o mais esquerda) o quociente obtido, ao qual se vo juntando os restos obtidos, pela ordem inversa, i.e., do ltimo para o primeiro. No caso do nmero 13, teramos: Sentido de obteno dos bits 13 (decimal) =1101 (binrio) Como se converte um nmero binrio para decimal? Consideremos agora a converso em sentido contrrio, ou seja, binrio para decimal. Como sabemos podem-se interpretar ou decompor nmeros decimais recorrendo s potncias de base 10. Assim para o nmero 13457, teramos: 7*100 + 5*101 + 4*102 + 3*103 + 1*104 = 7 + 50 + 400 + 3000 + 10000 = 13457 A converso dos nmeros binrios atende, como seria de esperar s potncias de base 2 (20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,...,2n ), para converter uma qualquer nmero binrio bastar, portanto, multiplicar o digito binrio mais direita pela primeira potncia (20 ), o seguinte pela seguinte Decimal Binrio 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 7 111 8 1000 9 1001 10 1010 0 1 213 26 23 11 Bit mais representativo
  34. 34. Introduo Informtica 34 potncia e assim sucessivamente at se esgotarem os bits, o nmero decimal ser a soma de todos esses produtos.
  35. 35. Introduo Informtica 35 Vejamos o seguinte exemplo: Pretende-se converter o nmero binrio 100101 para o sistema decimal. 1*20 + 0*21 + 1*22 + 0*23 + 0*24 + 1*25 = 1 + 0 + 4 + 0 + 0 +32 = 37 Assim determina-se que 100101 (binrio) = 37 (decimal). Utilizando uma tabela, onde constam as potncias e os seus valores pode-se proceder a uma exemplificao talvez mais fcil de compreender, dissipando dvidas que porventura subsistam. Valor da Potncia x ... 128 64 32 16 8 4 2 1 Potncia 2n ... 27 26 25 24 23 22 21 20 Decimal 1 1 0 1 13 1 1 0 0 0 0 1 97 Para obter o nmero decimal correspondente apenas se consideram as potncias assinaladas com o bit =1, uma vez que , como vimos anteriormente aquelas que multiplicam por zero so anuladas, assim bastar somar o valor das potncias correspondente aos bits iguais a 1, teramos no casos supra apresentados: 1 + 4 + 8 = 13 ; 1 + 32 + 64 = 97 Internamente os computadores realizam clculos utilizando sempre numerao binria, portanto servem-se da aritmtica binria, tal como no sistema decimal existem regras bem definidas da maneira como se procede para realizar as quatro operaes bsicas, a saber; adio, subtraco, multiplicao e diviso. Algumas regras: O ltimo dgito de um nmero binrio (o bit mais direita) indica-nos se se trata de um nmero par ou mpar, assim se esse ltimo digito for 1, ento trata-se de um numero mpar pois haver a considerar a nica potncia mpar, o 20 =1, se for 0 ento certamente um nmero par. Um nmero binrio formado exclusivamente por uns, pode ser facilmente convertido, pois trata-se do nmero imediatamente inferior ao valor da potncia seguinte no utilizada, que como quem diz, o maior nmero que se pode representar com o nmero de bits utilizados. Por exemplo o nmero 11111, formado por 5 uns o nmero 25 - 1=31.
  36. 36. Introduo Informtica 36 1.6.2 - MEDIDA DA CAPACIDADE DE MEMRIA DE UM SISTEMA INFORMTICO Uma caracterstica fundamental de um sistema informtico a sua capacidade em termos de memria - primria e secundria. A capacidade de memria primria, mais concretamente a RAM, fundamental num sistema informtico porque condiciona o tamanho mximo dos programas que podem correr nesse sistema, assim como tambm pode condicionar a quantidade de dados com que se poder operar. A capacidade de uma memria RAM, bem como de qualquer outro dispositivo de armazenamento secundrio, nomeadamente, discos, disquetes, etc., mede-se em bytes ou mltiplos de bytes. Como em informtica se trabalha fundamentalmente com base no sistema binrio, costumam fazer-se contagens tendo em conta as potncias de base 2. Perante isto, a unidade Kilobyte no corresponde exactamente a 1000 bytes (como por exemplo o quilograma corresponde a 1000 gramas), mas sim a 210 , ou seja 1024 bytes. Da mesma forma, o Megabyte corresponde a 210 Kilobytes, ou seja, 1024 Kbytes. O quadro seguinte sintetiza as unidade com que mede a informao: 8 bits = 1 byte 1024 bytes = 1 Kilobyte (KB) 1024 Kilobytes = 1 Megabyte (MB) 1024 Megabytes = 1 Gigabyte (GB) 1024 Gigabytes = 1 Terabyte (TB) A ttulo de exemplo veja-se as capacidades (valores mdios) das memrias (primrias e secundrias) mais usuais nos computadores: Memria RAM de um PC Actual _____________________32 MB 1 Disco Rgido de um PC Actual _____________________ 2,5 GB 1 Disquete de 3,5 ________________________________ 1,44 MB 1 CD-ROM _____________________________________ 650 MB 1.6.3 - O CDIGO ASCII - (AMERICAN STANDARD CODE FOR INFORMATION INTERCHANGE) O computador tem necessidade de receber e dar informao, como o sistema binrio dificilmente perceptvel pela maioria dos utilizadores, a mquina tem de receber dados e fornecer resultados em cdigos quotidianos (a..z, 0..9, pontuao, etc.), se bem que internamente utilize o binrio. Para esse intercmbio de informao o computador utiliza uma tabela de cdigos, a mais vulgar o ASCII, que composto por 256 smbolos, que abrangem os smbolos dos
  37. 37. Introduo Informtica 37 cdigos quotidianos que possvel comunicar com o computador, entre os quais, letras, nmeros, pontuao, sinais matemticos, etc. Estes 256 caracteres resultam da utilizao de 8 bits (1 byte, caracter, ou octeto), permitindo assim 28 =256 combinaes distintas. A tabela ASCII divide-se em duas partes, a primeira vai at ao cdigo 128 e igual em todo o mundo, a segunda metade varivel de pas para pas dependentemente do caracteres especiais ou pontuao utilizados, por exemplo o no existe na linguagem inglesa. Eis uma amostra da tabela ASCII: Cdigo ASCII Caracter Correspondente Cdigo Binrio ... ... ... 61 = 01111101 62 > 01111110 63 ? 01111111 64 @ 10000000 65 A 10000001 66 B 10000010 67 C 10000011 ... ... ... 1.6.4 - A ORGANIZAO DA MEMRIA DE UM COMPUTADOR A memria dos computadores encontra-se organizada segundo octetos de bits que formam os bytes ou caracteres, que armazenam a informao binria presente na memria do computador. A UC - Unidade de Controlo necessita saber em que parte da memria se situa determinada informao para poder proceder ao seu tratamento, para a localizar utiliza o endereo correspondente, a cada endereo corresponde uma nica posio de memria. QA quantidade de endereos de memria depende da capacidade de memria dos computadores, assim quanto maior for a capacidade de memria maior ser o nmero de endereos a utilizar pela UC. Em resumo, a memria dos computadores consiste em vrias fileiras de 8 bits cada uma, que se denominam de octeto ou byte. So numeradas de 0 at ao nmero de bytes que a memria possui. 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 2 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 ... ... ... ... ... ... ... ... ... Endereos de Memria 8 bits = 1 byte
  38. 38. Introduo Informtica 38 Ao nmero sequencial de cada byte d-se o nome de endereo de memria.