ces-10 introduÇÃo À computaÇÃo capítulo i conceitos primários

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CES-10 INTRODUÇÃO À CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO COMPUTAÇÃO Capítulo I Capítulo I Conceitos Conceitos Primários Primários

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Page 1: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

CES-10 INTRODUÇÃO CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃOÀ COMPUTAÇÃO

Capítulo I Capítulo I

Conceitos Conceitos PrimáriosPrimários

Page 2: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Capítulo I – Conceitos Capítulo I – Conceitos PrimáriosPrimários

1.1 – Estrutura de um computador1.1 – Estrutura de um computador

1.2 – Informações manipuladas por um 1.2 – Informações manipuladas por um computadorcomputador

1.3 – Evolução das linguagens de 1.3 – Evolução das linguagens de programação programação

Page 3: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

1.1 – Estrutura de Um 1.1 – Estrutura de Um ComputadorComputador

1.1.1 – Conceito de computador1.1.1 – Conceito de computador

Computadores:Computadores: equipamentos eletrônicos equipamentos eletrônicos digitais destinados ao processamento de digitais destinados ao processamento de informações dos mais variados tipos, em informações dos mais variados tipos, em altíssima velocidadealtíssima velocidade

Page 4: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

No início de sua existência:No início de sua existência:

Ocupavam Ocupavam salas enormessalas enormes

Somente manipulavam Somente manipulavam númerosnúmeros

Seus Seus circuitoscircuitos executavam apenas executavam apenas soma e soma e subtração de inteirossubtração de inteiros

MultiplicaçãoMultiplicação e e divisãodivisão de inteiros e de inteiros e manipulação de manipulação de números reaisnúmeros reais eram feitas eram feitas por por programas lentosprogramas lentos e não por circuitos e não por circuitos

Page 5: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Ao longo do tempo:Ao longo do tempo:

CircuitosCircuitos cada vez mais poderosos cada vez mais poderosos e e espaçoespaço ocupado cada vez menorocupado cada vez menor

Agilidade no processamento de Agilidade no processamento de números números reaisreais, , textostextos, , imagensimagens e e sonssons

Computadores Computadores pessoaispessoais e e portáteisportáteis

Redes de computadores:Redes de computadores:

Compartilhamento de recursosCompartilhamento de recursos

Informações localizadas Informações localizadas em todo o mundoem todo o mundo acessadas de qualquer lugar, rapidamenteacessadas de qualquer lugar, rapidamente

Page 6: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Um computador é capaz de executar enorme Um computador é capaz de executar enorme diversidade de tarefasdiversidade de tarefas,,

Algumas bem Algumas bem simplessimples, como:, como:

Solução de problemas aritméticosSolução de problemas aritméticos

Ordenação alfabética de nomesOrdenação alfabética de nomes

Desenho de figuras geométricasDesenho de figuras geométricas

Page 7: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Um computador é capaz de executar enorme Um computador é capaz de executar enorme diversidade de tarefasdiversidade de tarefas,,

Outras de grande Outras de grande complexidadecomplexidade, como:, como:

Controle de processos industriais

Execução remota de complicadas cirurgias

Detecção de desmatamento

Previsão de condições climáticas e catástrofes atmosféricas

Controle de complexos robôs

Gerenciamento de empresas, bancos, etc.

Simulações para Engenharia

Monitoramento de jogos

Software embarcado

Page 8: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Por que um Por que um mesmo dispositivo eletrônicomesmo dispositivo eletrônico (computador), com os (computador), com os mesmos circuitosmesmos circuitos, , executa, em momentos diferentes, trabalhos de executa, em momentos diferentes, trabalhos de natureza totalmente natureza totalmente diversadiversa??

É que, em um desses momentos, ele está É que, em um desses momentos, ele está programadoprogramado para executar uma determinada para executar uma determinada tarefatarefa

Em outro, para outra tarefa totalmente Em outro, para outra tarefa totalmente diferentediferente

Page 9: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Programa:Programa:

Entidade pela qual se consegue Entidade pela qual se consegue instruirinstruir um um computador para que ele computador para que ele faça o que se faça o que se desejadeseja, num dado momento, num dado momento

Sequência de Sequência de instruçõesinstruções que, ao serem que, ao serem executadas por tal máquina, executadas por tal máquina, realizamrealizam uma uma determinada tarefadeterminada tarefa

Page 10: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Hardware:Hardware:

Conjunto de todos os circuitos eletrônicos de Conjunto de todos os circuitos eletrônicos de um computadorum computador

Software:Software:

Conjunto de todos os programas residentes Conjunto de todos os programas residentes no sistema de memória de um computadorno sistema de memória de um computador

Page 11: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Software:Software:

Sistema operacionalSistema operacional: controla e coordena o : controla e coordena o uso do hardware entre os vários programas uso do hardware entre os vários programas aplicativos para os vários usuários aplicativos para os vários usuários

Software básico: Software básico: programas que auxiliam programas que auxiliam os usuários em suas tarefas básicas os usuários em suas tarefas básicas (compiladores, Word, Excel, Power-Point, (compiladores, Word, Excel, Power-Point, etc.)etc.)

Utilitários em geral: Utilitários em geral: programas instalados programas instalados para propósitos específicos e/ou particulares para propósitos específicos e/ou particulares (eMule, iTunes, Nero, editores de fotos, etc.)(eMule, iTunes, Nero, editores de fotos, etc.)

Programa feitos pelos usuários:Programa feitos pelos usuários: programas-tarefas escolares, projetos de programas-tarefas escolares, projetos de pesquisa, etc.pesquisa, etc.

Page 12: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

1.1.2 – Modelo hipotético de um 1.1.2 – Modelo hipotético de um computadorcomputador

Os computadores modernos têm Os computadores modernos têm sofisticadasofisticada estrutura internaestrutura interna

No entanto, alguns No entanto, alguns princípiosprincípios de seu de seu funcionamento podem ser explicados de forma funcionamento podem ser explicados de forma relativamente relativamente simplessimples

A seguir, um A seguir, um modelo hipotético modelo hipotético de um de um computador, formado por elementos presentes computador, formado por elementos presentes em em escritóriosescritórios, antes do domínio dos , antes do domínio dos computadorescomputadores

Page 13: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

O operador trabalha O operador trabalha com:com:

CalculadoraCalculadora

Máquina de escreverMáquina de escrever

Estante com 30 Estante com 30 escaninhos numeradosescaninhos numerados

Pilha de cartões de Pilha de cartões de entradaentrada

Pilha de cartões em Pilha de cartões em brancobranco

Page 14: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Em cada escaninho Em cada escaninho um só cartão, no um só cartão, no qual pode estar qual pode estar escrito:escrito:

Um número ouUm número ou

Uma instrução a ser Uma instrução a ser executadaexecutada

Nomenclatura:

Sendo 1 ≤ i ≤ 30, então:

Esc i é o escaninho no i

Page 15: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Funcionamento:Funcionamento:

O operador retira, lê e O operador retira, lê e executa a instrução de executa a instrução de Esc 1Esc 1

Em seguida, faz o Em seguida, faz o mesmo com a de mesmo com a de Esc Esc 22, , Esc 3Esc 3, ... , etc., ... , etc.

As instruções vão As instruções vão sendo executadas sendo executadas sequencialmentesequencialmente

No entanto, há No entanto, há instruções que instruções que mandam quebrar a mandam quebrar a sequêncisequênciaa

Page 16: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Exemplo: Exemplo: sejam as seguintes instruções de sejam as seguintes instruções de Esc Esc 11 a a Esc 12Esc 12

1

Esc 21 ← 0 Esc 22 ← 0

2 3

Esc 23 ← 1Se entrada

vazia, Exec Esc 9

4

Ler número para Esc

24

5

6

Esc 21 ← Esc 21 +

Esc 24

Esc 22 ← Esc 22 +

Esc 23

7 8

Exec Esc 4Se Esc 22

= 0, Exec Esc

12

9

Esc 25 ← Esc 21 / Esc 22

10

11

Imprimir Esc 25 Finalizar

12

Page 17: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

No início, o conteúdo de No início, o conteúdo de Esc 21Esc 21 a a Esc 25 Esc 25 é é indefinidoindefinido

1

Esc 21 ← 0 Esc 22 ← 0

2 3

Esc 23 ← 1Se entrada

vazia, Exec Esc 9

4

Ler número para Esc

24

5

6

Esc 21 ← Esc 21 +

Esc 24

Esc 22 ← Esc 22 +

Esc 23

7 8

Exec Esc 4Se Esc 22

= 0, Exec Esc

12

9

Esc 25 ← Esc 21 / Esc 22

10

11

Imprimir Esc 25 Finalizar

12

21

?22

?23

?24

?25

?

Page 18: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Sejam também alguns Sejam também alguns cartões de entradacartões de entrada::

1

Esc 21 ← 0 Esc 22 ← 0

2 3

Esc 23 ← 1Se entrada

vazia, Exec Esc 9

4

Ler número para Esc

24

5

6

Esc 21 ← Esc 21 +

Esc 24

Esc 22 ← Esc 22 +

Esc 23

7 8

Exec Esc 4Se Esc 22

= 0, Exec Esc

12

9

Esc 25 ← Esc 21 / Esc 22

10

11

Imprimir Esc 25 Finalizar

12

21

?22

?23

?24

?25

?

1485

Entrada

Page 19: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

?

13 + 14 = 2727 / 3 = 92 + 1 = 3

?

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

11 12

21

?22 23 24

?25

?

1485

Entrada

Operador

0

Esc 23 ← 1Se entrada

vazia, Exec Esc 9

Ler número para Esc

24

Esc 21 ← Esc 21 +

Esc 24

Esc 22 ← Esc 22 +

Esc 23Exec Esc 4

Se Esc 22 = 0,

Exec Esc 12

Esc 25 ← Esc 21 / Esc 22

Imprimir Esc 25 Finalizar

Esc 21 ← 0 Esc 22 ← 0

01

Seja agora a execução das instruções:Há cartões na entrada: manter a sequência

5

0 + 5 = 50 + 1 = 1

5

18 5 + 8 = 13

13

1 + 1 = 2

2

14

273

Entrada vazia: quebrar a sequência de execuçãoEsc 22 ≠ 0: manter a sequência

9

9

Folha de papel

Trabalho encerrado !

Page 20: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

1

Esc 21 ← 0 Esc 22 ← 0

2 3

Esc 23 ← 1Se entrada

vazia, Exec Esc 9

4

Ler número para Esc

24

5

6

Esc 21 ← Esc 21 +

Esc 24

Esc 22 ← Esc 22 +

Esc 23

7 8

Exec Esc 4Se Esc 22

= 0, Exec Esc

12

9

Esc 25 ← Esc 21 / Esc 22

10

11

Imprimir Esc 25 Finalizar

12

Qual a finalidade destas instruções?

Encontrar a média aritmética dos números lidos do balcão de entrada

Page 21: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Finalidade dos escaninhos Finalidade dos escaninhos Esc 21Esc 21 a a Esc 25:Esc 25:

1

Esc 21 ← 0 Esc 22 ← 0

2 3

Esc 23 ← 1Se entrada

vazia, Exec Esc 9

4

Ler número para Esc

24

5

6

Esc 21 ← Esc 21 +

Esc 24

Esc 22 ← Esc 22 +

Esc 23

7 8

Exec Esc 4Se Esc 22

= 0, Exec Esc

12

9

Esc 25 ← Esc 21 / Esc 22

10

11

Imprimir Esc 25 Finalizar

12

21

2722

323

124

1425

9

Esc 21: guardar a somatória dos números lidos

Esc 22: guardar a quantidade de números lidos

Esc 23: guardar a constante 1

Esc 24: guardar cada número lido

Esc 25: guardar a média aritmética

Page 22: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Hardware:Hardware:

Operador Operador Calculadora Calculadora Máquina de escreverMáquina de escrever Estante com Estante com

escaninhosescaninhos

Software:Software:

Conteúdo dos Conteúdo dos escaninhosescaninhos

Cartões brancos e Cartões brancos e de entradade entrada

Page 23: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Programa:Programa:

Conteúdo dos Conteúdo dos escaninhosescaninhos

Para calcular a Para calcular a média de outros média de outros númerosnúmeros: trocar os : trocar os cartões de entradacartões de entrada

Para Para rodar outro rodar outro programaprograma: trocar : trocar as instruções dos as instruções dos escaninhosescaninhos

Page 24: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

1

Esc 21 ← 0 Esc 22 ← 0

2 3

Esc 23 ← 1Se entrada

vazia, Exec Esc 9

4

Ler número para Esc

24

5

6

Esc 21 ← Esc 21 +

Esc 24

Esc 22 ← Esc 22 +

Esc 23

7 8

Exec Esc 4Se Esc 22

= 0, Exec Esc

12

9

Esc 25 ← Esc 21 / Esc 22

10

11

Imprimir Esc 25 Finalizar

12

Tipos de instruções:

Carregamento de constantes

Leitura de dados

Aritméticas

Emissão de resultados

Desvio incondicional

Desvio condicional

Encerramento

Cópia de conteúdo: Esc i ← Esc jCópia de conteúdo

Page 25: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Exercícios 1.1.2:Exercícios 1.1.2:

Escrever, nos mesmos moldes das instruções Escrever, nos mesmos moldes das instruções apresentadas anteriormente, um programa apresentadas anteriormente, um programa para:para:

1) Calcular e imprimir o fatorial de um número 1) Calcular e imprimir o fatorial de um número fornecido em cartão de entradafornecido em cartão de entrada

2) Calcular e imprimir a soma dos termos de uma 2) Calcular e imprimir a soma dos termos de uma PA para a qual o primeiro termo, o número de PA para a qual o primeiro termo, o número de termos e a razão devem ser fornecidos em termos e a razão devem ser fornecidos em cartões de entradacartões de entrada

3) Calcular e imprimir o MDC de dois números 3) Calcular e imprimir o MDC de dois números fornecidos em cartões de entradafornecidos em cartões de entrada

Page 26: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

1.1.3 – Unidades básicas de um 1.1.3 – Unidades básicas de um computadorcomputador

Analogia

Modelo hipotético

Computador primitivo

Operador Unidade de controle

Calculadora Unidade funcional (ALU)

Escaninhos Memória

Cartões de entrada

Unidade de entrada

Máquina de escrever

Unidade de saída

Modelo hipotético

Computador primitivo

Page 27: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

CPU – Unidade Central de Processamento:CPU – Unidade Central de Processamento:

É o conjunto formado pela É o conjunto formado pela unidade de unidade de controle controle e pela e pela unidade funcional unidade funcional (antiga (antiga ALU – unidade lógica e aritmética)ALU – unidade lógica e aritmética)

Ali as instruções são encaminhadas para Ali as instruções são encaminhadas para execução e os dados são intensamente usados execução e os dados são intensamente usados na produção de resultados intermediários e na produção de resultados intermediários e finaisfinais

Page 28: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Funcionamento análogo ao do modelo Funcionamento análogo ao do modelo hipotético: hipotético:

A memória é constituída de vários A memória é constituída de vários compartimentos numerados, denominados compartimentos numerados, denominados palavraspalavras

Ali são colocadas: Ali são colocadas:

Instruções de programas a serem executadosInstruções de programas a serem executados Resultados de cálculos intermediários e Resultados de cálculos intermediários e

finaisfinaisO número que identifica cada palavra é seu endereço

Page 29: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Funcionamento análogo ao do modelo Funcionamento análogo ao do modelo hipotético: hipotético:

A A unidade de controleunidade de controle lê e interpreta a lê e interpreta a instrução de cada uma dessas palavrasinstrução de cada uma dessas palavras

Ela seleciona e aciona o Ela seleciona e aciona o dispositivodispositivo que irá que irá executá-laexecutá-la

Se Se nãonão for uma instrução de for uma instrução de desviodesvio, a próxima , a próxima a ser lida e executada será a a ser lida e executada será a subsequentesubsequente

Page 30: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Memória principal:Memória principal:

Armazena os programas em processamento Armazena os programas em processamento pela CPU, num dado momentopela CPU, num dado momento

Memória secundária:Memória secundária:

Armazena todos os programas e toda Armazena todos os programas e toda diversidade de informações residentes no diversidade de informações residentes no computador, mesmo com ele desligadocomputador, mesmo com ele desligado

Exemplos: sistemas bancários, bibliotecas, estoques industriais e comerciais, etc.

Page 31: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Por que não guardar tudo na memória Por que não guardar tudo na memória principal:principal:

A atual A atual tecnologiatecnologia de memória principal a de memória principal a torna torna volátilvolátil, ou seja, toda a informação é , ou seja, toda a informação é perdida ao se perdida ao se desligar o computadordesligar o computador

Isso não ocorre com a tecnologia de Isso não ocorre com a tecnologia de memória memória secundáriasecundária

Page 32: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Por que não guardar tudo na memória Por que não guardar tudo na memória principal:principal:

Memória principal se comunica Memória principal se comunica intensamenteintensamente com a CPU, necessitando ser de com a CPU, necessitando ser de rápido acessorápido acesso; ; isso exige tecnologia isso exige tecnologia sofisticadasofisticada, o que a torna , o que a torna caracara

Para guardar tudo ali, seu volume seria Para guardar tudo ali, seu volume seria imensoimenso, , encarecendo encarecendo desnecessariamentedesnecessariamente o computador o computador

A grande maioria dessas informações é usada A grande maioria dessas informações é usada esporadicamenteesporadicamente, podendo ser armazenada num , podendo ser armazenada num meio de meio de acesso mais lentoacesso mais lento, porém bem mais , porém bem mais baratobarato

Page 33: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Hoje a Hoje a memória principalmemória principal é referenciada como é referenciada como RAMRAM (random access memory – acesso aleatório) (random access memory – acesso aleatório)

Acesso aleatório:Acesso aleatório: o tempo de acesso a qualquer o tempo de acesso a qualquer de suas palavras é constante e igual ao de todas de suas palavras é constante e igual ao de todas as outrasas outras

A A memória secundáriamemória secundária é referenciada hoje é referenciada hoje como como HD HD (hard disk – disco rígido), interno e fixo (hard disk – disco rígido), interno e fixo na torre dos desk-tops ou na base dos lap-topsna torre dos desk-tops ou na base dos lap-tops

Também podem ser considerados partes da Também podem ser considerados partes da memória secundária elementos portáteis como memória secundária elementos portáteis como CD’sCD’s, , DVD’sDVD’s,, pen-drives pen-drives, , disquetesdisquetes (antigos) e (antigos) e HD’s externosHD’s externos

Page 34: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Unidades de entrada:Unidades de entrada:

Responsáveis por levar informações Responsáveis por levar informações de fora de fora para dentropara dentro dos computadores dos computadores

As mais conhecidas: As mais conhecidas: teclado teclado e e mousemouse: suas : suas ações geralmente são visualizadas na tela do ações geralmente são visualizadas na tela do monitormonitor

Leitora de cartões perfurados: Leitora de cartões perfurados: muito usada muito usada nas décadas de 1950 e 1960nas décadas de 1950 e 1960

Page 35: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Unidades de entrada:Unidades de entrada:

Também podem ser consideradas unidades de Também podem ser consideradas unidades de entrada: HD interno e externo, drive de entrada: HD interno e externo, drive de CD’s/DVD’s, porta USB, drive de disquetes CD’s/DVD’s, porta USB, drive de disquetes (antigo), unidade de fita magnética(antigo), unidade de fita magnética

Programas podem ler informações de Programas podem ler informações de arquivos acessados por esses dispositivosarquivos acessados por esses dispositivos

Dispositivos para interfaceamento digital: Dispositivos para interfaceamento digital: leitora ótica, célula fotosensora, microfone, leitora ótica, célula fotosensora, microfone, câmera, joystick, scanner, sensores para câmera, joystick, scanner, sensores para controle de processos industriaiscontrole de processos industriais

Page 36: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Unidades de saída:Unidades de saída:

Responsáveis por levar informações Responsáveis por levar informações de dentro de dentro para forapara fora dos computadores dos computadores

As mais conhecidas: As mais conhecidas: vídeovídeo,, impressoras impressoras (laser, jato de tinta e impacto – essas últimas já (laser, jato de tinta e impacto – essas últimas já não tão usadas), não tão usadas), auto-falantesauto-falantes e e plotters plotters (traçadores de gráficos)(traçadores de gráficos)

Há também Há também impressoras multi-funcionaisimpressoras multi-funcionais:: imprimem, tiram cópias, digitalizam, revelam imprimem, tiram cópias, digitalizam, revelam fotosfotos

Impressoras de papel contínuo: Impressoras de papel contínuo: muito muito usadas nas décadas de 1950 e 1960usadas nas décadas de 1950 e 1960

Page 37: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Unidades de saída:Unidades de saída:

Também podem ser consideradas unidades de Também podem ser consideradas unidades de saída: HD interno e externo, drive de saída: HD interno e externo, drive de CD’s/DVD’s, porta USB, drive de disquetes CD’s/DVD’s, porta USB, drive de disquetes (antigo), unidade de fita magnética(antigo), unidade de fita magnética

Programas podem escrever informações em Programas podem escrever informações em arquivos acessados por esses dispositivosarquivos acessados por esses dispositivos

Equipamentos industriais controlados por Equipamentos industriais controlados por computador: prensas, tanques para banhos computador: prensas, tanques para banhos químicos, robôs, etc.químicos, robôs, etc.

Page 38: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Unidades funcionais:Unidades funcionais:

Unidade funcional:Unidade funcional: confere ao computador a confere ao computador a capacidade de realizar operações matemáticascapacidade de realizar operações matemáticas

OperandosOperandos para essas operações são obtidos para essas operações são obtidos do sistema de do sistema de memóriamemória

ResultadosResultados também são ali guardados também são ali guardados

Cada Cada operaçãooperação é realizada por um é realizada por um circuito circuito específicoespecífico

Page 39: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Operações muito comuns: as quatro Operações muito comuns: as quatro operações operações aritméticasaritméticas

Outras muito comuns: Outras muito comuns: operações lógicasoperações lógicas (definidas mais adiante), cujos resultados só (definidas mais adiante), cujos resultados só podem assumir os valores podem assumir os valores 0 0 (zero) e (zero) e 1 1 (um)(um)

Operações matemáticas mais Operações matemáticas mais complexascomplexas: : trigonométricas, logarítmicas, exponenciais, trigonométricas, logarítmicas, exponenciais, etcetc

Page 40: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Nos computadores primitivos, tais circuitos Nos computadores primitivos, tais circuitos integravam uma única unidade: integravam uma única unidade: unidade unidade lógica e aritmética lógica e aritmética (ALU)(ALU)

Uma ALU podia executar num dado instante Uma ALU podia executar num dado instante apenas umaapenas uma dessas operações dessas operações

Hoje os circuitos funcionais podem trabalhar Hoje os circuitos funcionais podem trabalhar em paraleloem paralelo, permitindo a , permitindo a execução execução simultâneasimultânea de várias dessas operações de várias dessas operações

SupercomputadoresSupercomputadores possuem possuem várias várias unidadesunidades para uma para uma mesma operaçãomesma operação: várias : várias somas, várias multiplicações, etc., simultâneassomas, várias multiplicações, etc., simultâneas

Page 41: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Unidade de controle:Unidade de controle:

LêLê e e interpretainterpreta cada instrução do programa em cada instrução do programa em execuçãoexecução

Aciona a unidade Aciona a unidade do computador que do computador que executaráexecutará a instruçãoa instrução

Obtém os eventuais Obtém os eventuais operandosoperandos da instrução da instrução

Faz o Faz o sequenciamentosequenciamento das instruções de um das instruções de um programaprograma

Instruções de desvioInstruções de desvio podem quebrar a podem quebrar a sequência linearsequência linear das instruções de um programa das instruções de um programa

Page 42: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Unidade central de processamento (CPU):Unidade central de processamento (CPU): composta porcomposta por

Unidade de controleUnidade de controle

Unidades funcionaisUnidades funcionais

Conjunto de registradores de propósitos geraisConjunto de registradores de propósitos gerais

Registradores de propósitos específicosRegistradores de propósitos específicos

Page 43: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Conjunto de registradores de propósitos Conjunto de registradores de propósitos gerais:gerais:

Pequeno módulo de memória, de Pequeno módulo de memória, de acesso acesso muito mais rápidomuito mais rápido que o acesso à memória que o acesso à memória principal (RAM)principal (RAM)

Cada Cada registradorregistrador é análogo a uma é análogo a uma palavrapalavra da da RAM: possui seu RAM: possui seu endereçoendereço dentro do conjunto dentro do conjunto

Finalidade: Finalidade: armazenar resultados armazenar resultados intermediários de cálculos, evitando guardá-los intermediários de cálculos, evitando guardá-los na RAMna RAM

Page 44: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Conjunto de registradores de propósitos Conjunto de registradores de propósitos gerais:gerais:

A A velocidadevelocidade dos circuitos da dos circuitos da CPUCPU é bem é bem maior que a velocidade de acesso às palavras maior que a velocidade de acesso às palavras da da RAMRAM

Sem esses registradores, o número de acessos Sem esses registradores, o número de acessos à RAM seria muito à RAM seria muito elevadoelevado, deixando a , deixando a CPU CPU ociosaociosa durante boa percentagem do tempo de durante boa percentagem do tempo de execução dos programasexecução dos programas

Page 45: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Registradores de propósitos específicos:Registradores de propósitos específicos:

De De acesso tão rápidoacesso tão rápido quanto os de propósitos quanto os de propósitos geraisgerais

Cada um tem sua finalidade:Cada um tem sua finalidade:

Guardar o endereço da palavra da memória que Guardar o endereço da palavra da memória que está sendo acessadaestá sendo acessada

Guardar o conteúdo lido da RAM ou a ser nela Guardar o conteúdo lido da RAM ou a ser nela escritoescrito

Guardar o endereço da próxima instrução a ser Guardar o endereço da próxima instrução a ser executadaexecutada

Guardar a instrução a ser interpretadaGuardar a instrução a ser interpretada

Etc.Etc.

Page 46: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Organização de um computador pessoal Organização de um computador pessoal moderno:moderno:

Três componentes:

Processador

Memória principal

Sistema de entrada e saída (E/S)

Ligados por um barramento interno

Page 47: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Organização de um computador pessoal Organização de um computador pessoal moderno:moderno:

Processador composto por:

CPU

Memória cache

Interface com o barramento

Page 48: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Organização de um computador pessoal Organização de um computador pessoal moderno:moderno:

Memória cache:

De acesso mais rápido que o da RAM

Mais lento que o dos registradores

Guarda cópia das palavras da RAM mais intensamente acessadas, num passado bem recente

Page 49: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Organização de um computador pessoal Organização de um computador pessoal moderno:moderno:

Memória cache:

Finalidade: tentar atender aos pedidos de acesso à RAM

Pode-se reduzir bem o tempo total de acesso à RAM

Melhora muito o desempenho do computador

Page 50: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Organização de um computador pessoal Organização de um computador pessoal moderno:moderno:

Sistema de memória composto hierarquicamente por:

Registradores

Memória cache

RAM (memória principal)

Memória secundária

Page 51: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Organização de um computador pessoal Organização de um computador pessoal moderno:moderno:

Periféricos:

Todos os equipamentos do sistema de E/S

HD, vídeo, teclado, placa de rede, mouse, impressora, microfone, auto-falantes, scanner, drive de CD/DVD, câmera, etc.

Page 52: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Computadores com mais de um processador:Computadores com mais de um processador:

Processador i5 da Intel:

2 e 4 processadores equivalentes ao da figura ao lado

Processador i7 da Intel:

4 e 6 processadores equivalentes ao da figura ao lado

Page 53: CES-10 INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO Capítulo I Conceitos Primários

Computadores com mais de um processador:Computadores com mais de um processador:

Supercomputadores:

Milhares de processadores

Milhares de módulos de memória

Multiprocessamento: execução simultânea de vários programas

Processamento paralelo: execução simultânea de vários trechos de um mesmo programa