Introdução à Computação: Hardware, Software e Sistemas Operacionais
1. 05/12/12
Universidade Federal do Maranhão
Departamento de Informática
Introdução à Computação
Prof. Esp. Gedson Rios Lopes
gedsonrios@gmail.com
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Apresentação
• Gedson Rios:
- Especialista em Redes de Computadores com
ênfase em Software Livre – UESPI;
- MBA em Governança de TI – FGV;
- Certificação Linux Professional Institute – LPIC-1
- Representante do Conselho Ubuntu Brasil – no
Maranhão.
- Professor Substituto da UEMA do Curso de Eng.
da Computação: Disciplinas Redes de
Computadores e Sistemas Distribuidos.
- Linha de Pesquisa:
- Segurança em Redes Autonômicas;
- Algorítmos Mútiplos de Roteamento
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2. 05/12/12
Universidade Federal do Maranhão
Departamento de Informática
Ementa:
Hardware
Software
Introdução a Sistemas
Operacionais
Microsoft Word
Microsoft Excel 3
Universidade Federal do Maranhão
Departamento de Informática
HARDWARE
PARTE 1
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3. 05/12/12
Introdução à Computação
O que é COMPUTAÇÃO?
DADOS PROCESSAMENTO RESULTADOS
O que é INFORMÁTICA?
INFOR mação autoMÁTICA
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Introdução à Computação
§ O que é um Computador?
§ É uma máquina constituída por uma série de componentes
e circuitos eletrônicos, capaz de receber, armazenar
processar e transmitir informações.
§ Máquina programável, capaz de realizar uma grande
variedade de tarefas, seguindo uma seqüência de
comandos, de acordo com o que for especificado.
§ O Computador não faz absolutamente nada sem que lhe
seja ordenado fazer.
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Introdução à Computação
O que é um Sistema Computacional?
§ Integração de componentes atuando como uma
entidade, com o propósito de processar dados,
i.e., realizar algum tipo de operação aritmética/
lógica envolvendo os dados, de modo a produzir
diferentes níveis de informações.
§ Componentes: Peopleware (pessoas), Hardware,
Software.
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Introdução à Computação
§ Peopleware (pessoas)
§ Componente humana de um sistema de computação, i.e.
indivíduos que utilizam o computador como ferramenta.
(Programador de computador: escreve software).
§ Hardware
§ Componente física de um sistema de computação, i.e.
todos os equipamentos utilizados pelo usuário nas ações
de entrada, processamento, armazenamento e saída de
dados.
§ Software
§ Componente lógica de um sistema de computação, i.e.
séries de instruções que fazem o computador funcionar
(programas de computador).
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Introdução à Computação
Uso dos computadores
§ Negócios
§ Medicina e saúde pública
§ Educação
§ Arqueologia
§ Engenharia
§ Manufatura
§ Direito
§ Política
§ Uso doméstico
§ Entretenimento
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Classificação dos computadores
• Computadores pessoais
• Computadores de rede
• Computadores manuais (handheld)
• Computadores midrange
• Mainframes
• Supercomputadores
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Computadores Pessoais
• Computadores de mesa:
– Também conhecidos como PCs, microcomputadores,
ou computadores domésticos.
– Divididos em três categorias:
• Computadores de segunda linha (low-end).
– Adequados para usuários domésticos, para
processamento de texto, jogos simples e acesso à
Internet
• Computadores pessoais com plena capacidade.
– Bons para acentuado uso de gráficos, programação ou
jogos baseados em ação
• Estações de trabalho.
– Computadores de primeiríssima linha usados por
engenheiros, operadores financeiros e designers
gráficos
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Computadores Pessoais
• Computador de rede:
– Unidade central de processamento e memória
mínima.
– Projetado para ser usado em uma rede - Às
vezes chamado de cliente magro (thin client)
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Computadores Notebook
• Computadores pequenos e leves.
• Suas capacidades se comparam às
dos computadores de mesa:
– Processamento e memória similares.
– A maioria tem disco rígido e de CD-ROM.
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Computadores Netbook
• É um termo usado para descrever uma classe de
computadores portáteis tipo subnotebook com
características típicas: peso reduzido, dimensão pequena
ou média e baixo custo. São utilizados, geralmente, em
serviços baseados na internet, tais como navegação na
web e e-mails.
Prós:
Baixo custo
Bateria de longa duração
Ultraportátil
Conexão com a internet
Pequeno e Leve
Contras:
Processador lento
Pouca memória RAM
HD menor 14
Não possui drive de CD ou DVD
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Computadores Tablet
• É um dispositivo pessoal em formato de prancheta que
pode ser usado para acesso à Internet, organização
pessoal, visualização de fotos, vídeos, leitura de livros,
jornais e revistas e para entretenimento com jogos 3D.
• Apresenta uma tela touchscreen que é o dispositivo de
entrada principal. A ponta dos dedos ou uma caneta
aciona suas funcionalidades. É um novo conceito: não
deve ser igualado a um computador completo ou um
smartphone, embora possua diversas funcionalidades
dos dois.
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Computadores Manuais
(Handheld)
• Assistente Digital Pessoal –
Personal Digital Assistant (PDA):
– Controla a agenda de compromissos,
contatos etc.
– Aceita entrada por meio de um estilo
manual.
• PC de Bolso (Pocket PC):
– Oferece as capacidades existentes nos
PDAs, além da capacidade de rodar
versões reduzidas de software, como, por
exemplo, processador de texto e planilhas
eletrônicas.
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Computadores Manuais
(Smartphone)
• é um telefone celular com funcionalidades
avançadas que podem ser estendidas por meio
de programas executados por seu sistema
operacional.
• Os sistemas operacionais dos smartphones são
"abertos" (não confundir com código-fonte
aberto), o que significa que é possível a qualquer
pessoa desenvolver programas que podem
funcionar nesses telefones.
• G e r a l m e n t e u m s m a r t p h o n e p o s s u i
características mínimas de hardware e software,
sendo as principais a capacidade de conexão
com redes de dados para acesso à internet, a
capacidade de sincronização dos dados do
organizador com um computador pessoal.
• Um smartphone pode ser considerado um
telefone celular com as funcionalidades de um
PDA. 17
Computadores Midrange
• Computadores multiusuário projetados
para suprir as necessidades de
organizações de porte médio.
– Centenas ou milhares de usuários
conectados.
– Usados para controle de estoques, entrada
de pedidos e outras aplicações da companhia
como um todo.
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Mainframes
• Computadores muito grandes e potentes:
– Capazes de processar bilhões de instruções
por segundo.
– Capazes de manipular bilhões de caracteres de dados.
• Freqüentemente usados para aplicações com
muitos usuários:
– Sistemas de reservas de passagens aéreas.
– Grandes estabelecimentos de vendas por encomenda postal.
– Servidores de e-mail.
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Supercomputadores
• Os computadores mais rápidos e
mais poderosos, capazes de
processar trilhões de instruções
por segundo.
• Usados para aplicações muito
sofisticadas que requerem
gigantescas manipulações de
dados:
– Previsão do tempo.
– Pesquisa de armamentos.
– Efeitos especiais para cinema.
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Hardware: Os Componentes
Básicos de um Computador
• Quatro componentes principais:
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Entrada: O Que Entra
• Entrada: são os dados colocados no computador
para serem processados.
– Teclado
• Gera sinais elétricos que são convertidos em caracteres
– Mouse
• Move-se sobre uma superfície plana.
• O movimento da esfera do mouse provoca o movimento correspondente de
um ponteiro na tela.
– Scanner
• Lê letras, números e símbolos especiais
• Caneta óptica, leitora de código de barras – freqüentemente usada em lojas.
• Scanners de mesa e de folhas soltas escaneiam imagens ou documentos
impressos.
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O Processador e a Memória:
Manipulação de Dados
• Processador
– Também chamado de unidade central de processamento (CPU).
– Consiste em circuitos elétricos:
• Interpreta e executa instruções de programa.
• Comunica-se com os dispositivos de entrada, saída e
armazenamento.
• Memória (armazenamento primário)
– Estreitamente relacionada com o processador, mas distinta dele.
– Provê armazenamento temporário (volátil).
• Os dados contidos na memória se perdem se a energia cair ou se o
programa for fechado.
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Saída: O Que Sai
• Saída: o resultado produzido pela CPU.
• Formas comuns de saída: texto, números, gráficos e
sons.
• Dispositivos comuns de saída:
– Tela (monitor): pode exibir texto, números, fotografias
e até mesmo vídeo, totalmente em cores.
– Impressora: produz relatórios impressos conforme as
instruções de um programa.
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Entrada e Saída
• Entrada/saída (em inglês: Input/output, sigla I/O)
• Algumas unidades são de entrada e saída de dados ou
também chamados Dispositivos Híbridos: disco rígido,
disco flexível ou disquete, monitor sensível a toques,
pendrive, joystick e impressora multifuncional.
• Essa função de conexão foi basicamente desenvolvida
para que seja possível a comunicação entre vários
dispositivos, fazendo com que a velocidade do
barramento seja mais bem aproveitada e ainda tanto os
periféricos quanto os elementos essenciais tenham
programação/produção mais voltada ao seu
desempenho, deixando a interconexão com as
interfaces de entrada e saída. 25
Armazenamento Secundário
• Provê armazenamento em longo prazo
• Mídias comuns:
– Discos magnéticos
• Disco Rígido: mais capacidade de armazenamento e acesso
mais rápido do que os disquetes
– Discos ópticos
• Usam raios laser para ler grandes volumes de dados a baixo
custo: CD-ROMs / DVD-ROMs
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Universidade Federal do Maranhão
Departamento de Informática
HARDWARE
PARTE 2
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Organização de Computadores
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A Unidade de Sistema
• Abriga os componentes eletrônicos do
sistema de computador:
– Placa-mãe (motherboard)
• Placa de circuitos plana que contém os circuitos
do computador.
• A unidade central de processamento
(microprocessador) é o componente mais
importante.
– Dispositivos de armazenamento
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A Unidade de Sistema
• Placa de circuitos plana
que contém os circuitos
do computador.
– A unidade central de
processamento
(microprocessador) é o
componente mais
importante.
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Microprocessador
• Unidade central de processamento impressa
em chip de silício.
• Contém dezenas de milhões de minúsculos
transistores (Comutadores eletrônicos que podem
permitir ou não a passagem de corrente elétrica).
• Componentes-chave:
– Unidade central de processamento.
– Registradores.
– Clock do sistema.
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Tipos de Chips
• A Intel produz uma família de processadores:
– Processadores Core 2 na maioria dos PCs atuais (ano de 2010)
– Processadores Dual Core ou Atom vendidos para PCs ou
Netbooks de baixo custo.
– Processadores Quad Core para estações de trabalho high-end e
servidores de rede.
• Outros processadores:
– A Cyrix e a AMD produzem microprocessadores compatíveis
com Intel.
– Chips PowerPC são usados principalmente em computadores
Macintosh.
– O microprocessador Alpha, da Compaq, é usado em servidores
high-end.
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Unidade Central de Processamento
• Conjunto complexo de circuitos
eletrônicos.
• Executa instruções de programa
armazenadas.
• Duas partes:
– Unidade de controle
– Unidade aritmética e lógica (ALU)
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Unidade de Controle
• Direciona o sistema do computador a executar
instruções de programa armazenadas.
• 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
• Executa todas as 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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O Ciclo da Máquina
• O tempo necessário para
recuperar, executar e
armazenar uma operação.
• Componentes:
– Tempo de instrução (I-time)
– Tempo de execução
• O clock de sistema
sincroniza as operações.
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19. 05/12/12
O Ciclo da Máquina
• Tempo de Instrução
– A unidade de controle recebe a instrução da memória e a coloca
em um registro.
– A unidade de controle decodifica a instrução e determina qual é a
localização na memória para os dados necessários.
• Tempo de Execução
– A unidade de controle transfere dados da memória para registros
na ALU (A ALU executa instruções relativas aos dados).
– A unidade de controle armazena o resultado da operação na
memória ou em um registro.
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Como a CPU Executa Instruções
– Ciclo de máquina: a quantidade de tempo
necessária para executar uma instrução.
– Cada CPU tem seu próprio conjunto de
instruções.
– Computadores pessoais executam-nas em
menos de um milionésimo de segundo.
– Supercomputadores executam-nas em
menos de um trilionésimo de segundo.
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Velocidades de Processamento dos
Computadores
• As velocidades de instrução são medidas
em segundos:
– Milissegundo: um milésimo de segundo.
– Microssegundo: um milionésimo de segundo.
– Nanossegundo: um bilionésimo de segundo.
– Picossegundo: um trilionésimo de segundo.
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Processamento
Paralelo e Pipelining
• Pipelining
– Uma variação do processamento serial tradicional.
• Processamento Paralelo
– Que usa múltiplos processadores simultaneamente
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21. 05/12/12
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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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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22. 05/12/12
Áreas de Armazenamento
Temporário
• Registradores
• Memória RAM
• Memória cache
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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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