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Introdução à Informática

Aula 10

http://www.ic.uff.br/~bianca/introinfo/

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Ementa• Conceitos Básicos de Computação (Hardware, Software e Internet) • Softwares Aplicativos

– Tutorial: Word – Tutorial: Powerpoint – Tutorial: Excel

• Sistemas Operacionais– Tutorial: Linux

• Processadores • Entrada e Saída • Armazenamento e Multimídia

– Tutorial: Access • Redes de Computadores • A Internet

– Tutorial: HTML • Histórico dos Computadores

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Unidade Central de Processamento (CPU)

• Conjunto complexo de circuitos eletrônicos.

• Executa instruções de programa armazenadas.

• Interage estreitamente com a memória principal.

• Duas partes:– Unidade de controle– Unidade lógica e aritmética

(ALU)

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Unidade de Controle

• Emite sinais elétricos para buscar as instruções na memória, interpretar as instruções e controlar sua execução na ALU.– Funciona como o “maestro”.

• Deve comunicar-se com a memória e com a ALU.

• Envia dados e instruções do armazenamento secundário para a memória, quando necessário.

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Unidade Aritmética e Lógica• Contém circuitos eletrônicos

para executar operações aritméticas e lógicas.

• Operações aritméticas:– Adição, subtração,

multiplicação, divisão.

• Operações lógicas:– Compara números, letras ou

caracteres especiais.– Testa uma de três condições:

• Condição de igualdade (igual a)• Condição menor que• Condição maior que

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Armazenamento de Dados e a CPU

• Dois tipos de armazenamento:– Armazenamento primário (memória):

• Armazena dados temporariamente.• A CPU referencia-o tanto para obtenção de

instruções de programa como de dados.

– Armazenamento secundário:• Armazenamento de longo prazo.• Armazenado em mídia externa;

por exemplo, um disco.

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A CPU e a Memória• A CPU não pode processar dados diretamente

do disco ou de um dispositivo de entrada:– Primeiramente, eles devem residir na memória.– A unidade de controle recupera dados do disco e

transfere-os para a memória.

• Itens enviados à CPU para ser processados:– A unidade de controle envia itens à CPU e

depois os envia novamente à memória após serem processados.

• Dados e instruções permanecem na memória até serem enviados a um dispositivo de saída ou armazenamento, ou o programa ser fechado.

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Áreas de Armazenamento Temporário

• Registradores• Memória RAM

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Registradores

• Áreas de armazenamento temporário de alta velocidade.– Localizações de armazenamento situadas

dentro da CPU.

• Funcionam sob direção da unidade de controle:– Recebem, guardam e transferem instruções ou

dados.– Controlam onde a próxima instrução a ser executada

ou os dados necessários serão armazenados.

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Memória

• Também conhecida como armazenamento primário e memória principal.– Normalmente é uma memória de acesso aleatório

(random access memory = RAM).– Não faz parte da CPU.

• Guarda dados e instruções para serem processados.

• Armazena informações somente enquanto o programa está em operação.

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Como a CPU executa instruções

• Quatro etapas são executadas para cadainstrução:

1. A unidade de controle busca a instrução namemória e a coloca em um registrador.

2. A unidade de controle decodifica a instrução e define a localização na memória dos dados necessários.

3. A unidade de controle transfere os dados damemória para os registradores da ALU. A ALU executa a operação lógica ou aritmética.

4. A unidade de controle armazena o resultado dessa operação na memória ou em um registrador.

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O Ciclo da Máquina

• O tempo necessário para buscar, decodificar, executar e armazenar uma operação.- Computadores pessoais:

menos de um milionésimo de segundo.

- Supercomputadores: menos de um trilionésimo de segundo.

• O clock de sistema sincroniza as operações.– Produz pulsos a uma taxa

fixa.

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Endereços de Memória• Cada localização de memória

tem um endereço:– Um número único, como em

uma caixa postal.• Pode conter somente uma

instrução ou um dado:– Quando dados são reescritos

na memória, o conteúdo anterior desse endereço é destruído.

• Referenciado pelo número:– Porém as linguagens de

programação usam um endereço simbólico (nomeado), tal como Horas ou Salário.

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Representação de Dados

• Internamente, os dados são representados na forma binária:– Sistema numérico binário

(base 2).– Contém somente dois

dígitos: 0 e 1.• Corresponde a dois estados:

ligado e desligado.

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Bit

• Cada 0 ou 1 no sistema binário denomina-se bit.

• Abreviação de binary digit (dígito binário).– Dois valores possíveis: 0 e 1.– Nunca pode estar vazio.

• Unidade básica para armazenar dados:– 0 significa desligado; 1 significa ligado.

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Byte

• Um grupo de 8 bits.– Cada byte tem 256 (28) valores possíveis.

• Para texto, armazena um caractere:– Pode ser letra, dígito ou caractere especial.

• Dispositivos de memória e armazenamento são medidos em número de bytes.

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Palavra

• O número de bits que a CPU processa como uma unidade.– Tipicamente, um número inteiro de bytes.

– Normalmente, quanto maior a palavra, mais potente é o computador.

– Computadores pessoais tipicamente têm 32 ou 64 bits de extensão de palavras.

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Capacidades de Armazenamento

• Kilobyte: 1024 (210) bytes.– Capacidade de memória dos computadores pessoais

mais antigos.

• Megabyte: aproximadamente, um milhão (220) de bytes.– Memória de computadores pessoais. – Dispositivos de armazenamento portáteis (disquetes,

CD-ROMs).

• Gigabyte: aproximadamente, um bilhão (230) de bytes.– Dispositivos de armazenamento (discos rígidos).– Memória de mainframes e servidores de rede.

• Terabyte: aproximadamente, um trilhão (240) de bytes.– Dispositivos de armazenamento para sistemas muito grandes.

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Esquemas de Codificação

• Provêem uma maneira comum pararepresentar caracteres (letras e símbolos) usando bits.– Necessários para os computadores poderem

intercambiar dados.

• Esquemas comuns:– ASCII

– Unicode

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ASCII

• ASCII = American Standard Code for

Information Interchange.

• O padrão mais amplamente usado até o inícioda década de 2000.

• Representa caracteres utilizando 8 bits.– Logo só é possível representar 256 caracteres.– Letras maiúsculas e minúsculas do alfabeto

americano, números, símbolos (@,#,$,%,...) e caracteres de controle (tab, carriage return, ...).

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Unicode

• Projetado para acomodar alfabetos com mais de 256 caracteres.

• Usa 16 bits para representar um caractere.– 65536 valores possíveis.– Representa caracteres de várias línguas,

inclusive português (ç, â, á, à, â, ...)

• Exige duas vezes mais espaço para armazenar dados.