ciÊncia da computaÇÃo -...

Prof. Erwin Alexander Uhlmann

02/08/2010

CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO Computação Básica

Ao término deste curso, espera-se que o aluno seja capaz de compreender o avanço da Informática desde o seu surgimento até os dias atuais, selecionar a melhor configuração de Hardware/software necessários a uma determinada demanda no meio profissional, utilizar adequadamente os recursos de software e hardware dos computadores, identificar e utilizar adequadamente os principais softwares aplicativos na resolução de problemas analisando seu funcionamento.

Universidade Guarulhos – Guarulhos - 10/02/2011

Prof. Erwin Alexander Uhlmann – Instituto Siegen - 1

CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

SUMÁRIO 1. EMENTA: ................................................................................................................................ 3

2. OBJETIVOS: ........................................................................................................................... 3

3. COMPETÊNCIAS e HABILIDADES: ....................................................................................... 3

4. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO: .......................................................................................... 3

5. Conceitos básicos sobre o hardware ............................................................................... 3

6. Conceitos básicos sobre o peopleware .......................................................................... 3

7. Conceitos básicos sobre o software ................................................................................. 4

8. CRONOGRAMA DAS ATIVIDADES: .................................................................................... 4

9. BIBLIOGRAFIA: ...................................................................................................................... 5

BÁSICA: ..................................................................................................................................... 5

COMPLEMENTAR: ..................................................................................................................... 5

SUPLEMENTAR: .......................................................................................................................... 5

Aula 1 ............................................................................................................................................ 6

O Computador ........................................................................................................................ 6

Número e Numeral .................................................................................................................. 6

Método de multiplicação dos romanos. .......................................................................... 7

Ábaco ................................................................................................................................... 7

Aula 2 .......................................................................................................................................... 20

Sistemas de numeração ....................................................................................................... 20

Números Decimais ............................................................................................................. 20

Sistema binário ................................................................................................................... 20

Sistema Hexadecimal ........................................................................................................ 21

Sistema Octal ..................................................................................................................... 22

Cálculos com binários .......................................................................................................... 22



Soma ................................................................................................................................... 22

Subtração ........................................................................................................................... 23

Multiplicação ..................................................................................................................... 23

Divisão ................................................................................................................................. 23

Aula 3 .......................................................................................................................................... 25

Conversão de bases ............................................................................................................. 25

Aula 4 .......................................................................................................................................... 27

Sistema Hexadecimal ........................................................................................................... 27

Sistema Octal ......................................................................................................................... 27

bit, Byte e a Palavra .............................................................................................................. 28

Codificação EBCDIC ......................................................................................................... 28

Codificação BCD .............................................................................................................. 28

Codificação Hexadecimal ............................................................................................... 29

Codificação ASCII ............................................................................................................. 29

Aula 5 .......................................................................................................................................... 31

Eletrica ... eletrônica – circuitos elétricos ............................................................................ 31

Aula 6 .......................................................................................................................................... 34

Portas lógicas ......................................................................................................................... 34

Aula 7 ............................................................................................ Error! Bookmark not defined.

Memória Principal .................................................................................................................. 42

Organização da Memória ................................................................................................... 42

Aula 7 .......................................................................................................................................... 39

Arquitetura de Computadores ............................................................................................ 40

Aula 8 ............................................................................................ Error! Bookmark not defined.

Linguagem de Máquina ............................................................ Error! Bookmark not defined.

Padrões de Instrução ............................................................................................................ 42

Instruções Aritméticas/Lógicas ......................................................................................... 43

Controle .............................................................................................................................. 43



Computação Básica

1. EMENTA: Ao aluno desta disciplina será apresentada uma visão ampla do papel e potencial da informática para o futuro profissional em Ciência da Computação; conhecimentos práticos do computador e seu funcionamento; noções de Internet, pesquisas e criação de páginas bem como de aplicativos como Planilhas Eletrônicas e Processadores de Texto.

2. OBJETIVOS: Ao término deste curso, espera-se que o aluno seja capaz de:

• Compreender o avanço da Informática desde o seu surgimento até os dias atuais.

• Selecionar a melhor configuração de Hardware/software necessários a uma determinada demanda no meio profissional.

• Utilizar adequadamente os recursos de software e hardware dos computa-dores.

• Identificar e utilizar adequadamente os principais softwares aplicativos na resolução de problemas analisando seu funcionamento.

3. COMPETÊNCIAS E HABILIDADES: Capacitar o aluno a escolher entre as tecnologias, compreender plenamente seu funcionamento seja de hardware ou de software, as interferências dele na sociedade e suas potencialidades.

4. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO: • Informática - Evolução e Conceitos • Processamento de Dados: Componentes / Plataformas • Conceito e Evolução da Informática: Conhecimento x Informação • Componentes da Informática (Hardware, Peopleware e Software) • Onde e por que utilizar o computador

5. CONCEITOS BÁSICOS SOBRE O HARDWARE • Arquitetura, componentes e periféricos • Memórias do Computador e CPU • Configurações e Padrões atuais • Principais opções de mercado • Tendências das evoluções

6. CONCEITOS BÁSICOS SOBRE O PEOPLEWARE • Descrição de cargos dos profissionais de informática • A importância do usuário no contexto da Informática



7. CONCEITOS BÁSICOS SOBRE O SOFTWARE • Tipos e níveis de Software • Sistema Operacional, Linguagens, Aplicativos e Utilitários • Estrutura de arquivos, documentação e Banco de dados • Prática no Pacote MS Office da Microsoft

8. CRONOGRAMA DAS ATIVIDADES: Aula TP Conteúdo/Atividades Estratégia de Aula /

Recursos 1 4 Apresentação do Programa e

Metodologia de Ensino / Aprendizagem Aula expositiva em sala de aula. 06/08

2 4 (Informática Básica – ALCADE, GARCIA, PEÑUELAS – Pearson – cap. 1.1 ao 1.5) Classificação das gerações de computadores, história da evolução do computador, desde a criação dos números, métodos de cálculos, tabelas e réguas de cálculos, máquinas de cálcular (Pasqualina, Hollerith,

Aula expositiva em sala de aula. 13/08

3 4 (cap. 1.6 ao 1.7) pag. 234 Classificação dos computadores criação do conceito de digital, binário, liga/desliga, computadores de 1ª, 2ª, 3ª, 4ª e a controversa 5ª geração modernos quanto ao uso e quanto à sua construção.


4 4 Conceitos básicos sobre Software e Peopleware


5 4 Atividade em sala de assimilação do conteúdo


6 4 (Informática Básica – ALCADE, GARCIA, PEÑUELAS – Pearson – cap. 3.1 ao 3.2) Conceitos e componentes básicos de um computador: Memória, CPU e I/O.


7 4 (Informática Básica – ALCADE, GARCIA, PEÑUELAS – Pearson – cap. 2.1 ao 2.8) Arquitetura de Computadores: Conceitos de bit, byte e unidades de medida e velocidade ex: GHz, MHz, GB, MB...


8 4 Avaliação B1 24/09 9 4 Sistemas de Numeração: Conversão

Binário – Decimal Aula expositiva em sala de aula. 01/10

10 4 Sistemas de Numeração: Conversão Octal – Hexadecimal


11 4 Feriado Aula expositiva em sala de aula. 15/10



12 4 (Informática Básica – ALCADE, GARCIA, PEÑUELAS – Pearson – cap. 3.3 ao 3.9?) Operações: com binários - adição e subtração


13 4 Operações: com binários - multiplicação e divisão


14 4 Exercícios de fixação contemplando as conversões


15 4 Prática: Tipos softwares: Aplicativos e Utilitários


16 4 Prática: Primeiras noções em Word - Operações Básicas, Selecionando o Texto, Estilos e Cores, Efeitos no Texto, Espaçamento de Caracteres, Alterações de Fontes , Aplicando o Recuo Alinhamento de Texto, Margens e Recuos, Espaço entre Parágrafos e Linhas, Tabulação.

19/11

17 4 Avaliação B2 26/11 18 4 Avaliação Substitutiva 03/12 19 4 Exames Finais 10/12 20 4 17/12

9. BIBLIOGRAFIA: BÁSICA:

1. MANZANO, Andre Luiz N. G; MANZANO, Maria Izabel N. G. Estudo dirigido:

2. informática básica. 4. ed. São Paulo: Erica, 2002.

3. PERSPECTION, Inc. Microsoft Word Versão 2002. São Paulo: Makron Books, 2002.

4. CAPRON, H. L.; JOHNSON, J. A. Introdução a Informática - 8ª Ed. São Paulo: Pearson Education, 2004.

COMPLEMENTAR: 1. MANZANO, Andre Luiz N. G;

MANZANO, Maria Izabel N. G. Estudo dirigido: 2. informática básica. 4. ed. São Paulo:

Erica, 2002. SUPLEMENTAR:

1. PERSPECTION, Inc. Microsoft Word Versão 2002. São Paulo: Makron Books, 2002.

2. CAPRON, H. L.; JOHNSON, J. A. Introdução a Informática - 8ª Ed. São Paulo: Pearson Education, 2004.



AULA 1 O Computador Stonehenge – auxílio no cálculo do solstício, equinócio, luas. - Menires de 3 a 6m de altura feito em cerca de 2.600 a.C. - 1.700 a.C

Segundo o dicionário Priberam:

“adj. e s. m.,

que ou aquele que faz cômputos, que calcula;

s. m.,

Inform.,

aparelho concebido para desempenhar cálculos e operações lógicas com facilidade, rapidez e fiabilidade, segundo instruções (programas) nele introduzidas, constituído, de um modo geral, por unidade(s) de introdução (input), unidade de processamento central (C.P.U. ), unidade de armazenamento principal permanente, memória temporária e unidade(s) de saída (output);

- pessoal: tipo de computador concebido para ser usado por um utilizador de cada vez, baseado num microprocessador (pequeno circuito integrado) que desempenha as funções de unidade de processamento central;

microcomputador.”

Número e Numeral A diferença entre número e numeral é que erroneamente utilizamos a expressão para dizer o “número 10”, quando na verdade deveríamos utilizar a expressão “ o numeral 10” ou “numeral que expressa graficamente o número 10”.

Número é o valor absoluto e numeral é o grafismo utilizado para representar um número.

O 1º grande passo rumo à ciência foi a concepção dos números. É na verdade a idéia comum de comparação de quantidades entre dois conjuntos.

Exemplo:

Existem tantos cavalos quantas pedras.

Existe tanta água na moringa quanto no jarro.

Passou-se tanto tempo quanto uma viajem de cavalo para a babilônia.

A evolução natural foi à criação de comparativos.

Exemplo:



A pedra grande equivale a 10 ovelhas e a pequena à uma.

Cada dedo equivale a uma ovelha e cada mão equivale a 5.

Primeiros métodos de cálculos

Método de multiplicação dos romanos. Os romanos decoravam a tabuada apenas até o 5, do 6 em diante, utilizavam-se as mãos no auxílio aos cálculos.

Cada mão vale 5, para a diferença, levantam-se os dedos necessários, depois soma-se os dedos levantados e multiplica-se os abaixados.

Exemplo:

7 x 8

Levante dois dedos de cada mão. Some os dedos levantados. Resultado 5.

Multiplique os abaixados. 2 x 3 = 6.

Ábaco Assim que o homem percebeu que utilizar pedaços de madeira com pó, barro e outros meios de escrita também auxiliavam nos cálculos, a evolução foi o ábaco.

O funcionamento do ábaco era da seguinte forma:

Uma caixa quadrada, com uma divisão horizontal à cerca de 2/3 da base e 4, 5, 6 ou mais hastes longitudinais com contas inseridas.

Na parte superior da caixa, da DIREITA para à ESQUERDA, as contas valem 5, 50, 500, 5000, e assim por diante.

Na parte inferior, também da DIREITA para à ESQUERDA, cada conta vale 1,10,100,1000 e assim por diante.

O número que se quisesse representar deveria conter as contas juntas à divisão.

Exemplo:

O número 5: Apenas a primeira conta da parte superior da DIREITA junto à divisão.

O Número 6: A 1ª conta superior da com a primeira conta inferior.

O nº 236: A 1ª conta superior e uma inferior, a segunda haste com 3 contas da parte inferior e a 3ª haste com 2 contas da parte inferior.

Monte os números:

436

506

508

2345



Auxílios manuais nos cálculos escritos.

Nosso método de multiplicação atual é uma evolução – ou derivação – do método tabular árabe.

Mostrar exemplo.

x 2 1 7

1 2 1 7

4 8

4 2 8

3 0 3 8

Na 1ª linha é feito o produto de dígito do número 217 por 1.

Na 2ª de 217 por 4.

Observe que 4 por 7 exige o transporte do dígito 2 que é colocado na parte de cima da diagonal.

O produto é conseguido pela soma dos dígitos nas diagonais:

8

4 + 2 + 7 = 3 (vai 1)

(1) + 8 + 1 = 0 (vai 1)

(1) + 2 = 3

Logo = 3.038

Exercícios.

John Napier, nobre escocês, teólogo e matemático observou a seguinte sequência:

1 2 4 8 16 32 64 128 ...

0 1 2 3 4 5 6 7 …

Esta descoberta tornou mais simples os cálculos aritméticos, transformando operações de multiplicação em operações de soma, e divisão em operações de subtração.

A tábua de logaritmos consiste basicamente de duas colunas de números. A cada número da esquerda corresponde um número à sua direita, chamado o seu logaritmo.



Para multiplicar dois números, por exemplo, basta somar seus logaritmos.

Exemplo:

4 x 16 → Procure na coluna da ESQUERDA os números 4 e 16.

Some seus logaritmos. (direita).

Encontre o na coluna de ESQUERDA qual o nº correspondente à soma dos logaritmos.

Nº Log

1 0

2 1

4 2

8 3

16 4

32 5

64 6

128 7

256 8

512 9

1024 10

Exercícios:

64 x 8 = 6 + 3 = 9 = 512

128 x 4 = 7 + 2 = 9 = 512

128 : 16 = 7 – 4 = 3 = 8

512 : 32 = 9 – 5 = 5 = 32

Auxílios mecânicos para os Cálculos



Pesquise mais em:

http://www-03.ibm.com/ibm/history/exhibits/attic2/attic2_057.html

John Napier, generalizou o procedimento tabular dos árabes e em 1617 desenvolveu um dispositivo simples e barato constituído de uma caixa de madeira com bastões de ossos e cilindros com as tabelas, de 1 a 9.

No século XVII foi inventada a régua de cálculo aplicando-se as idéias dos logaritmos. As operações de multiplicação e divisão são executadas simplesmente somando ou subtraindo a distância medida na régua externa, aquela marcada na régua interna deslizante. A régua de cálculo é, na verdade, uma tábua compacta de logaritmos.

Em 1642 o filósofo Blaise Pascal construiu uma calculadora (a primeira máquina de somar) para auxiliar seu pai, coletor de impostos. Inventou uma máquina capaz de registrar valores decimais baseada na rotação de rodas dentadas de 10 posições (0 a 9). Quando uma roda excedia 10 unidades, ou seja, uma volta, acionava a roda seguinte (assim como um odômetro atual). Com tal máquina era possível somar e subtrair.



Em 1673, Gottfried Wilhelm von Leibnitz, filósofo e matemático alemão, utilizando o fato de que uma multiplicação é a soma de uma mesma parcela um certo número de vezes, mostrou como um multiplicador mecânico com dois contadores (um para efetuar a adição e outro para determinar quando a adição deve parar) poderia ser implementado. Esta máquina foi construída em 1694.

5 x 3 = 5 + 5 + 5

Então aqui se começa a observar que não só buscava-se um mecanismo que fizesse contas automaticamente, mas que para além de se inventar um mecanismo, nada se conseguiria se também não fosse inventada a programação deste mecanismo.

Cada mecanismo novo era como uma máquina industrial.



Uma máquina de injetora atual pode possuir dois tipos de programação. Mecânica e digital. A programação mecânica é elaborada com as peças, com o hardware.

Quando o produto passar pelo duto, um sensor ligará um braço mecânico que abrirá um compartimento com um saco plástico e ao final do ciclo do braço que abriu o compartimento, duas peças em formato de pinça, aquecidas, deverão fechar o saco plástico para acondicionar o produto.

Na programação digital, o cilo mecânico foi substituído pelos cilos de um processador, ou seja, pelo clock.

A grande questão é elaborar uma programação que seja lógica e “fale” com a máquina.

Atualmente além dessa preocupação existe também a exigência de que o programa, também “fale” a linguagem do usuário, a usabilidade.

Auxílio mecânicos automáticos

Leonardo Da Vinci começou se enveredar pelo mundo da informática por volta do ano 1425-1519 com uma máquina de engrenagens que de forma exponencial mostravam o resultado em voltas.

Cada engrenagem era ligada ao eixo de outra e essa a outra e assim por diante.



Em 1728 o engenheiro francês Basile Bouchon construiu um tear, que podia tecer desenhos de seda, de acordo com fichas perfuradas. As agulhas só passariam pelos furos feitos nestas fichas. Conforme os ciclos da máquina as fichas mudavam de posição e conseqüentemente mudavam o desenhos ou as cores.

Em 1801 Joseph Marie Jacquard conclui o tear com cartões e aperfeiçoou, influenciando significativamente as idéias de como comandar, programar, as máquinas.

Em 1812, Charles P. Babbage, matemático inglês, ao consultar tabelas de logaritmos com erros, resolveu construir uma máquina de computar tabelas matemáticas que resolvesse os erros encontrados. O principal era encontrar uma forma de resolver problemas com uma metodologia única.

Exemplo:

B = A³

Para calcular qualquer que fosse o valor atribuído à A, deveria-se utilizar a adição. Se A = 8 de veríamos somar os números existentes na tabelas de Napier até chegar ao resultado, ou seja:



SE B = A³ e A = 8, então B=8³.

Para calcular 8³ devemos fazer a multiplicação de 8 por ele mesmo 3 vezes, então:

8 x 8 x 8 = 512

Como o dispositivo de Babage não tinha como computar a multiplicação, então deveria-se seguir por adição.

8 + 8 + 8 + 8 + 8 + 8 ... até chegar à 512.

Com o auxílio de Napier e a tabela de logs, vejamos:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 4 8 16 32 64 128 512 1024 Tenha em mente, sempre é utilizada a base de log 2, a base binária.

Ele desenvolveu um sistema que possibilitasse então a utilização das variáveis.

A B(A=x³) D1 D2 D3 0 0 1 1 1 2 8 7 6 3 27 19 12 6 4 64 37 18 6 5 125 61 24 6 6 216 91 30 6 7 343 127 36 6

Ele percebeu que com contas de + e de – seria possível resolver de forma rápida e mecanicamente reduzida, uma exponenciação, somando-se 343+127+36+6 = 512

Essa máquina era chamada de A máquina de Diferencial de Babage, pois calculava as diferenças entre B, D1, D2 e D3.



A evolução natural veio em 1820 com Charles Xavier Thomas, que projetou primeira máquina de calcular de uso comercial. Mesmo não sendo ainda totalmente automática, ela somava, subtraia, multiplicava e dividia a partir de pinos móveis.



Em 1875, Frank Baldwin inventou uma máquina com as mesmas funções a partir de pinos móveis.



Dorr E. Felt criou o computômetro em 1887, a antecedente das caixas registradoras atuais.

Foi então que Herman Hollerith inventou uma máquina que registrava os números e valores em cartões perfurados e sua leitura se dava ao introduzir o cartão e os pinos que passavam pelos furos “liam” os valores. Eram as máquinas tabuladoras.

A partir dessas máquinas Hollerith montou um sistema para apuração das eleições americanas. O sucesso foi tamanho que ele fundou Tabulating Machine Company ou a TMC, que virou Computing Tabulating Recording, CTR, e depois INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES, IBM.



As válvulas passaram então a assumir o papel das engrenagens.

O cada dente da engrenagem e sua depressão passou a ser traduzido como 0 e 1, ou seja, ligado e desligado.

Automatismo completo

A diferença entre o conceito de Babage e os computadores atuais é que antes se utilizavam engrenagens e agora os relés e fazem esta função.

Mais de um século depois de Babage, em 1937, Howard G. Aiken construiu uma máquina capaz de calcular diferenciais integrais com dispositivos eletromecânicos. Era MARK I, que começou a funcionar em 1944.

Em 1946 o primeiro computador digital entrou em funcionamento, o ENIAC (Eletronic Numerical Integrator And Calculator), com 19.000 válvulas, 1.500 relés, diversos resistores, capacitores, indutores e um consumo de cerca de 200KW/h e sua memória registrava até 20 números de 10 dígitos cada.

O ENIAC armazenava apenas os números, pois os programas eram construídos interligando plugs em painéis como as antigas centrais telefônicas, o que era demorado e inconveniente, além de ser propenso a erros.

J. Von Neumann, em 1946 apresentou um artigo que propunha o armazenamento dos dados e dos programas, o que influenciou a arquitetura até hoje dos computadores.

A máquina proposta era o EDVAC (Eletronic Dicrete Variable Automatic Computer). Que foi de fato construída em 1948 e a partir deste, os computadores feitos em escala comercial com o UNIVAC utilizado para o censo de 1951 nos EUA.

Evolução tecnológica

Como vimos, os primeiros computadores eram eletromecânicos, com a invenção do transistor pela Bell, em 1948, a redução dos componentes era evidente e sua capacidade ampliada, seu consumo reduzido, e a propensão aos erros minimizada, pois as válvulas esquentavam e queimavam facilmente com o próprio calor ou por fatores externos com o insetos.

Estes, aliás, foram os responsáveis por um termo até hoje conhecido. O Bug.

Nos computadores da segunda geração – sendo o de Babage de primeira geração - , as válvulas atraiam insetos que queimavam as válvulas e os programas paravam de funcionar, foi então que o problema conhecido se tornou expressão. Veja se não temos um Bug na máquina. Isto se tornou sinônimo de erro, até o Bug do milênio.



Conectar todos os transistores era uma tarefa árdua, então surgiram os circuitos impressos e os transistores vinham já previamente alocados nessas placas plásticas e conectados por filamentos metálicos impressos nessa placa. Eram os computadores de terceira geração.

A placa se tornou uma pastilha ou chip, com a redução dos transistores, essa pastilha passou a se chamar LSI ou VLSI (Very Large Scale Integration), sendo os computadores de quarta geração.



AULA 2 Sistemas de numeração Números Decimais Os números que utilizamos procedem dos fenícios e posteriormente aperfeiçoados pelos árabes. Os números arábicos obedecem a escala decimal, ou seja, de 0 à 9. Depois da invenção do Zero, os números agregados ao Zero poderiam crescer indefinidamente.

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21...

Assim o número 1967deve ser lido:

+ 1000 + 900 + 60 + 7

1 x 1000 + 9 x 100 + 6 x 10 + 7 x 1

1967 1967 ou 1 x 10³ + 9 x 10² + 6 x 10¹ + 7 x 10º = 1967

Sistema binário Para representar os números no sistema binário devemos seguir a mesma lógica dos logs de base binária, ou seja, base 2.

Logo a tabela abaixo demonstra a evolução dos números.

Decimal Binário 0 1 2 3

00 01 10 11

Como a base é 2, o máximo de combinações será 4, por que 2² = 4. 0,1,2,3. Para o numeral 4, 2² não basta, é preciso um número maior, então, 2³ = 8, de 0 à 7.

Decimal Binário 0 1 2 3 4 5 6 7

00 01 10 11

100 101 110 111

Elabore o número 8, 16, 32, 33, 34 e 35 em binário.

O número 1968 seria representado desta forma:

111101100000

Por que:



10000000000 1000000000 100000000 10000000 0000000 100000 10000 0000 000 00 0

1 x 210

1 x 29

1 x 28

1 x 27

0 x 26

1 x 25

1 x 24

0 x 23

0 x 22

0 x 21

0 x 20

1024 512 256 128 0 32 16 0 0 0 0

11110110000 1968 Veja outro exemplo, com o número 1976:

10000000000 1000000000 100000000 10000000 0000000 100000 10000 1000 000 00 0

1 x 210

1 x 29

1 x 28

1 x 27

0 x 26

1 x 25

1 x 24

1 x 23

0 x 22

0 x 21

0 x 20

1024 512 256 128 0 32 16 8 0 0 0

11110111000 1976 Por fim, o número 2010:

10000000000 1000000000 100000000 10000000 1000000 000000 10000 1000 000 10 0

1 x 210

1 x 29

1 x 28

1 x 27

1 x 26

0 x 25

1 x 24

1 x 23

0 x 22

0 x 21

1 x 20

1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

11111011010 2010 Sistema Hexadecimal

Decimal Binário Hexadecimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0000 0001 0010 0011 0100 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D



14 15 16 17...

1110 1111 10000 10001

E F 10 11

Para se criar combinações possíveis para que se possibilite expressar os números de 0 a 9, são necessários 4 bits, no entanto por meio da análise combinatória, 4 dígitos combinados entre si, permitem até 16 combinações diferentes. Como existem apenas 10 dígitos unitários, os outros 6 foram expressos pelo sistema hexadecimal como A, B, C, D, E e F.

Sistema Octal Decimal Binário Octal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

000 001 010 011 100 101 110 111 1000 1001 1010

0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12

Mas que curioso...

Em binário: Decimal Binário

1 2 4 8

16 32 64

128

01 10

100 1000

10000 100000

1000000 10000000

Em Octal: Decimal Octal

1 8

16 32 64

128

01 10 20 40

100 200

Em Hexadecimal: Decimal Binário

1 8

16 32 64

128

01 08 10 20 40 80

Por quê?

Cálculos com binários Soma A soma é simples.

Vamos pensar nos numerais do sistema decimal conhecido.

1+0=0 o inverso também se aplica 0+1=1

Para 1+1=2, o resultado 2, deve ser expresso em binário, tendo em vista que, desculpe, digitei errado, fiz tudo em binário mesmo... SIM! São Iguais!!!

Binário

1+0=0, 0+1=1, 0+0=0 e 1+1=10

Então...



Decimal Binário Decimal Binário 1 +1 2

0001 0001+ 0010

8 +4 12

1000 0100+ 1100

23 +15 38

10111 1111+ 100110

321 +123 444

101000001 +1111011 110111100

Subtração A subtração já um pouco diferente.

1-1, ou seja, (+1) –(+1) = 0, 1-0 = 1, 0-1, apesar de não ser aplicável é contabilizável com números de maior quantidade de bits.

Decimal Binário Decimal Binário 1 -1 0

0001 0001- 0000

8 -4 4

1000* 0100- 0100

23 -15 8

10111 1111- 1000

321 -123 198

101000001 -1111011 11000110

*Como foi feito?

Da esquerda para a direita: 0-0=0, 0-0=0, 0-1 – roube o 1 da casa à esquerda e passe à 0, então passa a ficar 1-1 na terceira casa da direita para a esquerda e a quarta casa, que era 1-0, o 1 foi emprestado para a terceira casa, pois era 0-1 e agora é 1-1, então a quarta ficou0-0=0.

Multiplicação Também semelhante ao sistema decimal, porém a somatória segue o sistema binário.

A tabela de multiplicação é: 0 x 0 = 0, 0 x 1 = 0, 1 x 0 = 0 e 1 x 1 = 1.

Decimal Binário Decimal Binário 1 x1 1

0001 0001x 0001

8 x4 4

1000* 0100x 100000

23 x15 345

10111 1111x 101011001

321 x123 39483

101000001 x1111011 1001101000111011

*Como assim???

1000 0100 x

0000 0000+ 1000 ++ 0000+++ 0100000 Divisão Semelhante ao sistema decimal, mudando somente que as multiplicações e subtrações internas à divisão sejam em binário.



Decimal Binário Decimal Binário 1 ÷1 1

0001 0001÷ 0001

8 ÷4 4

1000* 0100÷ 0010

23 ÷15 1

10111 1111÷ 0001

321 ÷123 2

101000001 ÷1111011 0010

*Vai explicar ou não???

1000|0100, ou seja, 1000|0100 0010 Ok, mas eu não entendi! 34÷6�100010|110 110 101 1010 110 100 Então vamos exercitar, vista seu colant, coloque uma faixa felpuda na cabeça e mãos à obra!

Arme e efetue!

Some todos os dígitos do seu R.A.

Multiplique pelo dia de hoje.

Subtraia pelo R.A. do seu colega do lado esquerdo.

Divida pelo número de alunos da sala, presentes.

Mas professor, e se for um número com vírgula?

Para os números fracionários é bem simples, multiplique por 2 e anote a parte inteira, sendo 0 ou 1, veja:

Converta o número fracionário 0,549843 para binário.

0, 549843 x 2 = 1,099686 � Armazene o 1 e substitua-o por 0 � 1;

0,099686 x 2 = 0,199372 � 0;

0,199372 x 2 = 0,398744 � 0;

0,398744 x 2 = 0,797488 � 0;

0,797488 x 2 = 1,594976 � 1;

0,594976 x 2 = 1,189952 � 1;

0,189952 x 2 = 0,379904 � 0;

...

A representação deve adicionar o 0. antes do número, assim: 0. 10000110001111010011



AULA 3 Conversão de bases Para converter um número de decimal para binário, basta encontrar o valor mais próximo no correspondente na potência 2.Veja a tabela.

Potência de 2 Posição ... 16384 8192 4096 2048 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 0 1 0.5 0.25 0.125 0.0625 0.03125 0.015625 ...

... 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 ...

Para converter o número 1946, encontre a maior potência de 2 que permita a subtração, neste caso, 1024, na posição 10, então:

1946 – 1024 = 922 (Escreva 1 na posição 10)

922 – 512 = 410 � 1 na posição 9

410 – 256 = 154 � 1 na 8

154 – 128 = 26 � 1 na 7

26 – 64 = Não é possível, então � 0 na 6

26 – 32 = 0 na 5

26 – 16 = 10 � 1 na 4

10 – 8 = 2 � 1 na 3

2 – 4 = 0 na 2

2 – 2 = 0 � 1 na 1(Não confunda, foi possível subtrair, o resultado foi 0, marque 1)

0 – 0 = 0



Então

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0

E se for com vírgula?

123,456

123.456 – 64 = 59.456 (1 na 6)

59.456 – 32 = 27.456 (1 na 5)

27.456 – 16 = 11.456 (1 na 4)

11.456 – 8 = 3.456 (1 na 3)

3.456 – 4 = (0 na 2)

3.456 – 2 = 1.456 (1 na 1)

1.456 – 1 = 0.456 (1 na 0)

0.456 – 0.5 = (0 na -1)

0.456 – 0.25 = 0.206 (1 na -2)

0.206 – 0.125 = 0.081 (1 na -3)

0.081 – 0.0625 = 0.0185 (1 na -4)

0.0185 – 0.03125 = (0 na -5)

0.0185 – 0.015625 = 0.002875 (1 na -6)

...

Então:

6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1

1111011.011101



AULA 4 Sistema Hexadecimal

Decimal Binário Hexadecimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 80

0000 0001 0010 0011 0100 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1110 1111 10000 10001 10010 10011 10100 101000 1010000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 14 28 50

Para se criar combinações possíveis para que se possibilite expressar os números de 0 a 9, são necessários 4 bits, no entanto por meio da análise combinatória, 4 dígitos combinados entre si, permitem até 16 combinações diferentes. Como existem apenas 10 dígitos unitários, os outros 6 foram expressos pelo sistema hexadecimal como A, B, C, D, E e F.

Sistema Octal Decimal Binário Octal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 40 80 100

000 001 010 011 100 101 110 111 1000 1001 1010 10100 101000 1010000 1100100

0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 24 50 120 144



160 10100000 240

bit, Byte e a Palavra O dígito é a menor parte de um dado e aqui chamado de bit (BInary digiT). O Byte é o conjunto de bits e a palavra é o conjunto de Bytes.

0 – bit

0100111101011 – Byte

Para a compreensão da palavra vamos adotar uma palavra de 48 bits, abaixo.

47 43 39 35 31 27 23 19 15 11 7 3 46 42 38 34 30 26 22 18 14 10 6 2 45 41 37 33 29 25 21 17 13 9 5 1 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 Codificação EBCDIC A codificação EBCDIC (Extended, Binary Coded with Decimal Interchanged Code) considera o Byte contendo 8 bits, neste caso, a palavra adotada de 48 bits, tem 6 Bytes, como cada Byte contém 8 bits, podemos arranjar 28=256 combinações diferentes, sendo:

10 dígitos para o sistema decimal;

26 para as letras maiúsculas do alfabeto;

50 para os caracteres especiais.

Veja abaixo uma palavra de 6 Bytes neste sistema, a palavra “ERWIN .”.

E R W I N . 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 Ou 110001011101100111100110110010011101010111000011 = Erwin. = 48 bits

Observe que a letra A é representada por 11000001, o espaço é 01000000 e o ponto é 11000011.

Codificação BCD Como vimos, na codificação EBCDIC, das 256 combinações possíveis, apenas 46 são suficientes para todos os ditos e caracteres. Na codificação BCD (Binary Coded Decimal) o Byte é formado por 6 bits, o que representa uma grande economia de espaço. Na mesma palavra de 48 bits, adotada anteriormente, a codificação BCD divide a palavra em 8 Bytes, diferentemente dos 6 Bytes da codificação EBCDIC. Veja:

7 5 3 1 47 43 39 35 31 27 23 19 15 11 7 3 46 42 38 34 30 26 22 18 14 10 6 2 45 41 37 33 29 25 21 17 13 9 5 1 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 6 4 2 0 A palavra então será:



U L A N 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 H M N . Ou 110100011000100011100100010001100101100101011011 = Uhlmann. = 48 bits

Codificação Hexadecimal Utiliza apenas 4 bits, é o meio Byte EBCDIC, veja:

EBCDIC E R W I N . 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 HEXA. C 5 D 9 E 6 C 9 D 5 4 B Ou C5D9E6C9D54B

Da mesma forma que o sistema Octal é meio Byte BCD.

Codificação ASCII A codificação ASCII (American Standard Coded for Information Interchange) utiliza 7 bits de um Byte de 8 bits., configurando a compactação do sistema BCD com a amplitude do sistema EBCDIC.

9 7 5 3 1 47 43 39 35 31 27 23 19 15 11 7 3 46 42 38 34 30 26 22 18 14 10 6 2 45 41 37 33 29 25 21 17 13 9 5 1 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 8 6 4 2 0

Veja abaixo a tabela para as codificações BCD, EBCDIC e ASCII

Caráter BCD Octal EBCDIC Hexadecimal ASCIl Espaço 110 000 60 0100 0000 40 000 0000 . 011 011 33 0100 1011 4B 010 1110

( 111 100 74 0100 1101 4D 010 1000

+ 010 000 20 0100 1110 4E 010 1011

$ 101 011 53 0101 1011 5B 010 0100 * 101 100 54 0101 1100 5C 010 1010 ) 011 100 34 0101 1101 5D 010 1001 — 100 000 40 0110 0000 60 010 1101 / 110 001 61 0110 0001 61 010 1111

‘ 111 011 72 0110 1011 6B 010 0111

, 001 100 14 0111 1101 7D 010 1100

= 001 011 13 0111 1110 7E 011 1101

A 010 001 21 1100 0001 C1 100 0001

B 010 010 22 1100 0010 C2 100 0010



C 010 011 23 1100 0011 C3 100 0011

D 010 100 24 1100 0100 C4 100 0100

E 010 101 25 1100 0101 C5 100 0101

F 010 110 26 1100 0110 C6 100 0110

G 010 111 27 1100 0111 C7 100 0111

H 011 000 30 1100 1000 C8 100 1000

I 011 001 31 1100 1001 C9 100 1001

J 100 001 41 1101 0001 D1 100 1010

K 100 010 42 1101 0010 D2 100 1011

L 100 011 43 1101 0011 D3 100 1100

M 100 100 44 1101 0100 D4 100 1101

N 100 101 45 1101 0101 D5 100 1110

O 100 110 46 1101 0110 D6 100 1111

P 100 111 47 1101 0111 D7 101 0000

Q 101 000 50 1101 1000 D8 101 0001

R 101 001 51 1101 1001 D9 101 0010

S 110 010 62 1110 0010 E2 101 0011

T 110 011 63 1110 0011 E3 101 0100

U 110 100 64 1110 0100 E4 101 0101

V 110 101 65 1110 0101 E5 101 0110

W 110 110 66 1110 0110 E6 101 0111

X 110 111 67 1110 0111 E7 101 1000

Y 111 000 70 1110 1000 E8 101 1001

Z 111 001 71 1110 1001 E9 101 1010

0 000 000 00 1111 0000 F0 011 0000

1 000 001 01 1111 0001 F1 011 0001

2 000 010 02 1111 0010 F2 011 0010

3 000 011 03 1111 0011 F3 011 0011

4 000 100 04 1111 0100 F4 011 0100

5 000 101 05 1111 0101 F5 011 0101

6 000 110 06 1111 0110 F6 011 0110

7 000 111 07 1111 0111 F7 011 0111

8 001 000 10 1111 1000 F8 011 1000

9 001 001 11 1111 1001 F9 011 1001



AULA 5 Eletrica ... eletrônica – circuitos elétricos 0+0 = 00, ou seja, 0

Como funciona?

O interruptor simples na parte superior é o sinal de igual, ao ligar, permite a passagem de energia para as lâmpadas no neutro, ou seja, como o 0 é a ausência de sinal, não importa a posição dos interruptores, pois só depois do sinal de = é que o sistema trabalha.

0+1 = 01, ou seja, 1

Note que o interruptor da esquerda está ligado na posição 1 e o interruptor da direita na posição 0, ou seja, 1 + 0 em binário 01, a lâmpada da direita desligada e a da esquerda ligada.



1 + 0 = 01, ou seja, 1. Também.

A posição dos interruptores mudou, mas as lâmpadas não, isto por que 0+1 ou 1+0 o resultado é 01.

1+1 = 10, ou seja, 2.



Como o computador não entende o numeral 2, o resultado é em binário 10.

Veja.

0+0 = 00 = 0

0+1 = 01 = 1

1+0 = 01 = 1

1+1 = 10 = 2



AULA 6 Portas lógicas

Partindo destas lógicas, para criar um somador simplificado ou semi-somador o esquema seria:

Ou seja....



Exercício:

Se para somar é preciso criar a porta acima, crie um somador, um circuito de subtração, multiplicação e divisão, com uso das portas AND, OR, XOR e NOT.

http://www.forumpcs.com.br/comunidade/viewtopic.php?t=128671



Física e Computação

Como calcular os componentes? Qual a potência dos resistores?

Primeiro, vamos pensar nos elementos que temos: Uma fonte de energia (pilha, bateria, fonte, etc.), resistores (com resistências variadas e que queremos saber), transistores e diodos.

Para calcularmos as potência dos resistores, precisamos saber o quanto queremos que ele resista. Quanto resistir? Desejamos resistir a diferença entre a tensão inicial (Ti) e atenção final (Tf). Exemplo:

Ti = 6v

Tf = 2,1v (potencia (0,02A))

R = (Ti – Tf)/A(ampère)

R = (6-2,1)/0,02(Tabela 1)

R = 195

Este resultado, 195, deve ser procurado, por algarismo, na Tabela 2.



Table 1 - Relação de Tensões e corrente dos LEDs

Table 2 – Codificação dos resistores

Desta forma, 1 pertence à primeira casa, 9, à segunda e 5 à terceira, então ficamos com as cores Marrom, Branco e Verde.



AULA 7 Sistemas Operacionais (SO ou OS[inglês]) existem fundamentalmente para facilitar a vida do operador e permitir que outros programas funcionem.

Uma das principais características de um sistema operacional é ser uma interface entre o operador e o hardware, pois o usuário, seja ele final ou um programador não precisa se preocupar em ter de criar rotinas para fazer o hardware funcionar para cada software criado, como por exemplo como o disco irá realizar a leitura dos pacotes de arquivos, o tempo de acesso aos dados de comunicação em uma rede ou o endereço de uma impressora.

No entanto é preciso conhecer mais sobre como fazer esta interface funciona. Para explicar é mais simples voltarmos alguns anos na história da computação e tentar resolver um problema simples. Antes dos discos rígidos (HDs) os dados eram gravados em fitas magnéticas, mas como gravar, ler e alterar dados de diferentes tamanhos em uma fita? Vamos ao problema: Imagine uma fita magnética com três arquivos, um com 100B (A1), outro com 200B (A2) e um terceiro com 300B (A3). O segundo arquivo (A2) é um simples texto em txt que precisa ser recuperado para abrir e adicionar algumas frases, passando de 200B para 255B. Veja a figura

Como o segundo arquivo pode ser gravado depois do primeiro, sem apaga-lo?

Como Para resolver problemas de conflitos de hardware, os sistemas operacionais, aqueles que operacionalizam, são elaborados com pequenas rotinas de processamento simples como aritmética, lógica e de movimentação.

As rotinas aritméticas, calculam coisas como a quantidade de voltas que a fita deve dar para chegar ao ponto esperado e ao subtrair o tamanho do arquivo, obtém-se a quantidade de voltas do motor para atingir os pontos especificados pelo tamanho do arquivo. Ex.:

Se um arquivo de 100B é gravado com 10 voltas do motor, o segundo arquivo deve dar 10 voltas no motor para poder ser gravado e ele deverá girar pela regra simples de: tamanho do arquivo / 10. Para tanto é preciso fazer a leitura do ponto de gravação e comparar o tamanho do arquivo com o ponto final a ser gravado.

A rotina de contar os passos do motor, comparar com os valores de pontos de gravação, calculá-los, e pular até este ponto definido, até de fazer leitura e gravação, pode ser chamado de rotina LEG, por exemplo.

Todos os programas que forem realizar as rotinas de Ler, Executar e Gravar, chamam a rotina LEG e os programadores não se preocupam em operacionalizar o hardware.

Para estas rotinas foram criadas as linguagens de máquina, baixo e alto nível.

Fita magnética è A1 A2 A3



Linguagem de Máquina As linguagens de máquina são propriamente os 0s e 1s. Porém programar bit a bit é tedioso e demorado, então surgiu a necessidade

Linguagem de Baixo Nível As linguagens de baixo são os 0s e 1s que os circuitos trabalham, abrindo e fechando seus transistores ou carregando seus condensadores. Estas linguagens têm como característica trabalhar dentro de codificações como Bytes, palavras e marcadores. Estes marcadores são os pontos de contagem da quantidade de bits a serem lidos para uma instrução, como indicar a quantidade total de um endereço somado ao conteúdo que irá ser armazenado, então teremos 8b para o endereço e 32 (nas arquiteturas de 32b) ou 64b (para as arquiteturas mais recentes [pós Pentium 4]), formando assim uma palavra (40b). Estas linguagens servem para induzir o que os circuitos devem fazer ao recebê-las. Ex.:

1010 0110 1001 1110 1010 0001 0110 1001 1110 1010

bits de endereço | bits de armazenamento

O problema consiste em programar bit a bit. Isto é cansativo, tedioso e leva a muitos erros de leitura e digitação. Para resolver este problema, foram criadas as linguagens compiladas em hexadecimal. A mesma instrução seria:

A69EA169EA

Muito mais fácil de trabalhar e de evitar erros de leitura e codificação.

Para entender melhor como codificar, vamos analisar o como funciona o computador.

Arquitetura de Computadores Os circuitos responsáveis pelas operações lógicas, como adição e multiplicação, são isolados numa parte denominada UCP (Unidade Central de Processamento) ou simplesmente Processador.

O Processador é dividido em duas partes, a Unidade Aritmética e Lógica (UAL), que manipula os dados e a Unidade de Controle, que contém os circuitos de coordenação, controle, das atividades da máquina.

Para armazenamento temporário o processador possui memórias de funcionamento semelhante à memória principal. Esses registradores são classificados como de Propósito Geral ou Propósito Específico.

Os registradores de Propósito Geral funcionam com posições temporárias para realização dos cálculos matemáticos.

Ex.: (8+3) x 2 = O numeral 8 será armazenado no registrador específico, o numeral 3 será armazenado na posição 2 do registrador, então o 8 e o 3 são somados na UAL e este resultado armazenado na posição 3 do registrador.

Quanto maior a quantidade de registradores maior a capacidade de processamento de dados.



O passo seguinte é a multiplicação da soma (8+3) 11 por 2, sendo que o 2 já estava armazenado na posição 4 do registrador. O fator resultante é armazenado na posição 5.

O resultado da expressão era então armazenado na memória principal.

A dificuldade era fazer com que os computadores fossem flexíveis com seus resultados, trabalhando com variáveis.

O comparativo é a caixa de música, que é sempre a mesma música e um CD player. O conteúdo é variável enquanto os modelos antigos trabalhavam com constantes. von Neumann, que propôs a arquitetura das variáveis, que até hoje é utilizada. Se não houvesse a unidade de controle os dados do programas seriam removidos da memória principal e poderiam ser alterados. Dessa forma, a re-ligação dos fios da memória para a CPU e então para a UAL.

Os circuitos de um computador que executam operações com dados (como adição e multiplicação) não são diretamente conectados às células de armazenamento da memória principal do computador, ficando isolados em uma parte conhecida como Unidade Central de Processamento ou UCP (Central Processing Unit - CPU) ou simplesmente, processador. Esta unidade consiste em duas partes: a unidade aritmética e lógica, que contém os circuitos que manipulam os dados, e a unidade de controle que contém os circuitos que coordenam as atividades da máquina.

Para armazenamento temporário de informação, a UCP contém células ou registradores, que são semelhantes às posições da memória principal. Tais registradores podem ser classificados como de propósito geral ou específico.

Os registradores de propósito geral funcionam como posições temporárias de armazenamento para dados que estão sendo manipulados pela UCP. Esses registradores guardam os dados de entrada da Unidade Aritmética Lógica (UAL) e proporcionam um local de armazenamento para os seus resultados. Para executar uma operação sobre dados guardados na memória principal, é responsabilidade da Unidade Controle (UC) transferir os dados da memória para os registradores de propósito geral, informar a UAL, cujos registradores armazenam os dados, ativar o circuito apropriado contido nesta unidade e informá-la sobre qual registrador receberá o resultado.

Para poder transferir padrões de bits entre o processador de um computador e a memória pricipal, tais elementos são interconectados por um conjunto de fios chamado VIA (bus). Através desta via, o processador pode extrair ou ler dados da memória correspondente juntamente com um comando de leitura. Do mesmo modo, o processador pode colocar ou escrever dados na memória, fornecendo, para isso, o endereço da posição de destino e od dados a serem armazenados, acompanhados de um sinal de gravação.

Veja um roteiro para somar valores armazenados na memória, em pseudo código:

1. Obter da memória um dos valores a somar e guardá-lo em um registrador. 2. Obter da memória a outra parcela e armazená-la em outro registrador. 3. Acionar o circuito da adição, tendo os registradores utilizados nos passos 1 e 2

como entradas, e escolher outro registrador para armazenar o resultado.



4. Armazenar o resultado na memória. 5. Finalizar.

Memória Principal Com a finalidade de armazenar seus dados, um computador contém um conjunto grande de circuitos, cada qual capaz de armazenar um bit. A este conjunto denominamos memória principal da máquina.

Organização da Memória Se a memória é composta de circuitos, basta entender que um único circuito é capaz de armazenar 1 bit, seja ele 0 ou 1, ou seja, ligado, energizado ou não. Podemos então, organizar estes circuitos em 8 bits cada para a formação de uma palavra, denominando assim de célula. Cada célula contém seu endereço, especificado por um código Hexadecimal, e estabelece uma ordem, sendo assim a célula anterior ou posterior à aquela.

Por fim, pelo fato de uma célula ser endereçada, os dados podem ser armazenados em qualquer endereço, pois este sempre é conhecido e registrado, assim, por ter endereço indeterminado, porém localizável, o acesso pode ser randômico, o que dá o nome à esta memória de Random Access Memory (RAM).

Padrões de Instrução Ao comparar o poder atual das máquinas, como a interatividade, gráficos, jogos e a Internet, é incrível que todo esse poder provenha de um pequeno número de instruções básicas. Estas instruções mínimas são chamadas de RISC (Reduced Instruction Set Computer) ou computador com conjunto mínimo de instruções. A favor das arquiteturas RISC (Principalmente servidores) é a velocidade e eficiência de processamento ou o reduzido conjunto para realização de tarefas complexas. De outro lado as arquiteturas CISC (Complex Instructions Set Computer) ou Computador com conjunto complexo de instruções, são mais fáceis e rápidas de programar, pois já possuem diversas rotinas predeterminadas que na RISC devem ser elaboradas.

Os processadores Pentium são um exemplo de arquitetura CISC, enquanto os PowerPC da IBM/Apple são processadores de arquitetura RISC.

Unidade Aritmética

Lógica (UAL)

Unidade de Controle

Registradores

Memória Principal

Via



Como podemos notar nos passos 1, 2 e 4, o termo “Obter” deve ser entendido como Copiar, o que em termos técnicos, deve ser expresso como carga, ou LOAD.

A instrução CISC informa ao processador para Obter/Transferir/Mover/Copiar/Carregar um dado da memória, Calcular/Processar e armazenar num registrador e armazená-lo na memória, ou tecnicamente STORE.

Instruções Aritméticas/Lógicas No passo 3, podemos notar uma instrução aritmética/lógica. A UAL executa também operações como AND, OR e XOR.

V(1) AND V(1) = V(1), V(1) OR F(0) = V(1), V(1) XOR F(0) = V(1) OR F(0), mas não ambos.

Controle O grupo de controle consistem em instruções que tratam da execução do programa, por exemplo, Se o resultado for 1, pule (JUMP) para o passo 5 ou desvie (BRANCH) para o circuito B.

1 – load

3 - store

4 - move

5 - add

7 – or

8 – and

9 – xor

B - jump

C – halt

Algumas foram omitidas para efeitos didáticos:

Para mais informações

Consulte:

Ciência da Computação: uma visão abrangente.

BROOKSHEAR, J. Glenn - Bookman

Veja outro caso:


1. Obter da memória um dos valores a somar e guardá-lo em um registrador. 2. Obter da memória a outra parcela e armazená-la em outro registrador. 3. Acionar o circuito da adição, tendo os registradores utilizados nos passos 1

e 2 como entradas, e escolher outro registrador para armazenar o resultado.

4. Armazenar o resultado na memória. 5. Finalizar.


1. Carregue (LOAD) um registrador com um valor da memória. 2. LOAD outro registrador com outro valor da memória. 3. Se o segundo valor for 0, desvie (BRANCH) para o passo 6. 4. Divida o conteúdo do primeiro pelo segundo e guarde (SHIFT) o

resultado em um terceiro registrador. 5. SHIFT na memória o conteúdo do terceiro registrador. 6. Pare.

Unidade Aritmética

Lógica (UAL)

Unidade de Controle Memória Principal

Via

Contador de Instruções

0

1

2

3

...

F

00

01

02

03

04

...

FE

FF



Neste caso, o processador possui 16 (0-F) registradores de propósito geral e 256 (00-FF) células na memória principal, cada uma com capacidade de 8 bits.

Utilizando o padrão Hexadecimal a instrução 35A7 (0011 – 0101 – 1010 – 0111) é lida da seguinte forma, o 3 (0011) significa guarde o conteúdo de um registrador na memória, o 5 (0101) é o endereço do registrador que receberá os dados o A7 (1010 0111) indica a célula da memória, então, armazene na célulaA7 da memória o conteúdo do registrador 5.

Linguagem de Alto Nível Grace Hopper, analista de sistemas da marinha americana, criou a linguagem A-0 (Aritmetic Language Version 0), extinta e que serviu de base para o FORTRAN e outras linguagens como a linguagem B e sua evolução a linguagem C. A linguagem criada por Hopper, consistia num compilador, um tradutor da linguagem em inglês simplificado para linguagens de máquina.

As linguagens tendem a ficar cada vez mais de alto nível, isto quer dizer, que elas utilizam outras linguagens mais baixas em suas funções e facilitam a vida do programador que não precisa mais se preocupar com os aspectos do hardware. Ex:

Do nível mais baixo para o mais alto:

1001 x 0011

10A3 (carregue o conteúdo da memória A3 no registrador 0)

11A4 (carregue o conteúdo da memória A4 no registrador 1)

5012 (some o conteúdo dos registradores 0 e 1 e armazene no registrador 2)

5203 (some o conteúdo do registrado 2 e 0 e armazene no registrador 3)

43A4 (mova o conteúdo do registrador 3 para memória A4)

C000 (pare)

Para elaborar esta função, chame-a de SOMA e armazene este programa numa área conhecida da memória. Toda vez que tiver de realizar a soma, apenas chame o objeto SOMA.

Registrador de instruções



Como cada vez as funções estão mais elaboradas, por exemplo, conte a quantidade total de arquivos num diretório e imprima seus nomes. São diversas funções em linguagem de máquina com uma linguagem de alto nível, como FOTRAN que depois pode ser chamada pelo BASIC e posteriormente pela linguagem C, que finalmente é chamada pelo interpretador PHP e responde em formato HTML (para aplicações web).

Cada vez que se adiciona uma linguagem tendo outra como base, o processamento se torna maior e isto ocupa processamento, memória e transmissão interna de dados, impactanto significamente o desempenho do computador.

Linguagem Assembly Instrução codificada Tradução

156C Carregue o registrador 5 com o padrão de bits encontrado na célula de memória no endereço 6C

166D Carregue o registrador 6 com o padrão de bits encontrado na célula de memória no endereço 6D

5056 Some o conteúdo dos registradores 5 e 6 considerando que representam números na notação de complemento de dois e deixe o resultado no registrador 0.

306E Armazene o conteúdo do registrador 0 na célula de memória de endereço 6E.

C000 Pare.

Exercícios:

Em um computador com memória e registradores de 8bits, escreva a codificação em Assembly e em binários par as seguintes operações:

1+2=3

Solução:

Célula 01 = 000000001

Célula 02 = 000000010

1. 1001 (Carregue o registrador 0 com o conteúdo da memória 01);

2. 1102 (Carregue o registrador 1 com o conteúdo da memória 02);

3. 5201 (Some o conteúdo dos registradores 0 e 1 e grave no registrador 2);

4. 3203 (Armazene o conteúdo do registrador 2 na célula 03);

5. C000 (pare).

Como é possível observar pela sequencia, são necessários 5 passos para se realizar uma simples soma.

3-2+5 = 6



Célula 00 = 00000011

Célula 01 = 11111110

Célula 02 = 00000101

1. 1000 (); -> 1

2. 1101 (); -> 1

3. 1202 (); -> 1

4. 5301 (); -> 2

5. 5423 (); -> 2

6. 3403 (); -> 1

7. C000 (); -> 3

Agora identifique quais itens são de transferência de dados, de aritmética/lógica e de controle, além de preencher o significado das instruções.

ciÊncia da computaÇÃo -...

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