informática agrícola aula 03 - hardware (hardware e software)

# Informática Agrícola #

Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

Prof. Leinylson Fontinele Pereira

Na aula anterior...

INTRODUÇÃO A CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO# A Computação e suas Áreas

09:00 Informática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

Introdução

09:00 3 Informática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

O que vamos aprender? INTRODUÇÃO A CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

# Hardware• CPU ou UCP• ALU ou ULA• BIOS• Memória• Unidades de Entrada e Saída (E/S)

# Software• Algoritmos• Programas• Linguagem de Programação• Compilador• Sistemas Operacionais


Vamos começar?


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Como funciona o Computador

Informática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

O que é COMPUTAÇÃO?

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Entrada de dados: realizada por diversos dispositivos coordenados pela CPU,exemplo, o teclado

Processamento: realizado pela própria CPU (Unidade Central de Processamento)

Saída de dados: realizada por vários dispositivos, sob a coordenação da CPU,exemplos, vídeo, impressora



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Editor de Texto...



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Tocador (player) de música...


Princípio de Funcionamento: Arquitetura de J. v. Neumann


Arquitetura de um Computador


Componentes básicos de um computador


Componentes básicos de um computador

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O processador (ou microprocessador) é responsável pelo tratamento deinformações armazenadas em memória (programas em código de máquina e dosdados).

A memória é responsável pela armazenagem dos programas e dos dados.

Periféricos , que são os dispositivos responsáveis pelas entradas e saídas de dados docomputador, ou seja, pelas interações entre o computador e o mundo externo.Exemplos de periféricos são o monitor, teclados, mouses , impressoras, etc.

Barramento, que liga todos estes componentes e é uma via de comunicação de altodesempenho por onde circulam os dados tratados pelo computador.


Princípio de Funcionamento


Sistema Computacional

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Integração de componentes atuando como uma entidade, com o propósito deprocessar dados

Exemplos: realizar algum tipo de operação aritmética/lógica envolvendo os dados,de modo a produzir diferentes níveis de informações


Sistema Computacional


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HardwareInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

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CPUInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

Hardware - CPU ou UCP

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A Unidade Central de Processamento ou CPU (Central Processing Unit), tambémconhecido como processador, é a parte de um sistema de computacional, que realizaas instruções de um programa de computador, para executar a aritmética básica,lógica, e a entradas e saída de dados.

A CPU tem papel parecido ao cérebro no computador.

Responsável pelo processamento de informações e controle do fluxo de dados

A forma, desenho e implementação mudaram drasticamente desde os primeirosexemplos, porém o eu funcionamento fundamental permanece o mesmo.



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As primeiras CPUs personalizadas foram concebidas como parte de umcomputador maior.

No entanto, este método caro de fazer CPUs personalizadas para uma determinadaaplicação rumou para o desenvolvimento de processadores produzidos em massaque são feitas para um ou vários propósitos.

Esta tendência de padronização em geral começou na época de discretosminicomputadores e mainframes transistores e acelerou rapidamente com apopularização dos circuitos integrados (CI).



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Os CI têm permitido processadores cada vez mais complexos para serem concebidose fabricados em tamanhos da ordem de nanômetros.

Tanto a miniaturização como a padronização dos processadores tem aumentado apresença destes dispositivos digitais na vida moderna, muito além da aplicaçãolimitada dedicada a computadores.

Os microprocessadores modernos aparecem em tudo, desde automóveis atécelulares e brinquedos para crianças.



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Em máquinas grandes, CPUs exigiam uma ou mais placas de circuito impresso.

Em computadores pessoais e estações de trabalho de pequeno porte, a CPU fica emum único chip de silício chamado de microprocessador.

Desde 1970 a classe de microprocessadores de CPUs quase completamenteultrapassado todas as implementações de outra CPU.

CPUs modernos são circuitos integrados de grande escala em pequenos pacotesretangulares, com vários pinos de conexão.



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Uma CPU é composta basicamente pelos seguintes componentes:

Unidade lógica e aritmética (ULA ou ALU)

# executa operações lógicas e aritméticas;

Unidade de controle

# decodifica instruções, busca operandos, controla o ponto de execução e desvios;

Registradores e Memória cache

# armazenar dados para o processamento.


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ULAInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

Hardware - ALU ou ULA

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A Unidade Lógica e Aritmética (ULA) ou em inglês Arithmetic Logic Unit(ALU) é um circuito digital que realiza operações lógicas e aritméticas.

A ULA é uma peça fundamental da unidade central de processamento(CPU), e até dos mais simples microprocessadores.

É na verdade, uma "grande calculadora eletrônica" do tipo desenvolvidodurante a II Guerra Mundial, e sua tecnologia já estava disponível quando osprimeiros computadores modernos foram construídos.


Hardware - ALU ou ULA

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A ULA executa as principais operações lógicas e aritméticas docomputador.

Ela soma, subtrai, divide, determina se um número é positivo ounegativo ou se é zero.

Além de executar funções aritméticas, uma ULA deve ser capaz dedeterminar se uma quantidade é menor ou maior que outra e quandoquantidades são iguais.

A ULA pode executar funções lógicas com letras e com números.


ULA: Operações simples

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Operações aritméticas com inteiros;

Operações lógicas bit a bit AND, NOT, OR, XOR;

Operações de deslocamento de bits (deslocamento, rotação por umnúmero específico de bits para esquerda ou direita, com ou sem sinal);deslocamentos podem ser interpretados como multiplicações oudivisões por 2.


ULA: Operações complexas

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Um engenheiro pode projetar uma ULA para calcular qualqueroperação, no entanto isso gera complexidade; o problema é que quantomais complexa a operação, mais cara é a ULA, mais espaço utiliza doprocessador e mais dissipa energia.

Então, engenheiros sempre calculam um compromisso entre o poder deprocessamento e a sua complexidade, satisfazendo aos requisitos doprocessador ou de outro circuito. Imagine um cenário, onde é precisocalcular a raiz quadrada.


Uma ULA de 2-bit que faz AND, OR, XOR, e adição


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UCInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

UC: Unidade de Controle

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Busca

Interpreta

Controla

Instruções e demais componentes do computador


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RegistradoresInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

Registradores

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Memória interna ao processador


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BiosInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

Hardware – BIOS

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BIOS, em computação Basic Input/Output System (Sistema Básico deEntrada/Saída).

O termo é incorretamente conhecido como Basic Integrated OperatingSystem (Sistema Operacional Básico Integrado) ou Built In Operating System(Sistema Operacional Interno).

O BIOS é um programa de computador pré-gravado em memóriapermanente (firmware) executado por um computador quando ligado.

Ele é responsável pelo suporte básico de acesso ao hardware, bem como poriniciar a carga do sistema operacional.


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MemóriaInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

Hardware – Memória

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Em informática, memória são todos os dispositivos que permitem a umcomputador guardar dados, temporariamente ou permanentemente.

Memória é um termo genérico para designar componentes de umsistema capazes de armazenar dados e programas.


Hardware – Memória

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O conceito de computador digital binário com programa armazenado(arquitetura de Von Neumann e subsequentes) é baseado no uso dememória, e não existiria sem a utilização destas.

A unidade básica de memória é o digito binário, ou bit. Um bit podeconter 0 ou 1.

É a unidade mais simples possível.

Um sistema que armazenasse apenas um destes valores não poderiaformar a base de um sistema de memória.


Memória


Memória RAM: Random Access Memory


Memória ROM: Read Only Memory


Memória Virtual


Memória Cache


Memória


Memória Secundária



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Disco rígido# Armazena instalação do sistema operacional e demais programas e dados do computador



09:00

CD/DVD# CD-ROM (Read-Only Memory)

• Somente leitura

# CD-R• Grava-se uma vez, depois se torna somente leitura

# CD-RW• Permite reescrever várias vezes

# DVD-... (ROM, R, RW)• Maior capacidade de armazenamento

# Blu-ray• Maior capacidade de armazenamento que o DVD



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Dispositivos de armazenamento USB# Usam uma porta de conexão USB para transferência dos dados

# Exemplos: pendrive, HD externo


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PeriféricosInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

Hardware – Unidades de Entrada e Saída (E/S)

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Entrada/saída (em inglês: Input/output, sigla I/O) é um termoutilizado quase que exclusivamente no ramo da computação

Indicando entrada (inserção) de dados por meio de algum código ouprograma, para algum outro programa ou hardware, bem como a suasaída (obtenção de dados) ou retorno de dados, como resultado dealguma operação de algum programa, consequentemente resultado dealguma entrada.



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São exemplos de unidades de entrada de um computador# disco rígido, microfone, teclado, mouse, tela sensível ao toque, Scanner, Leitor de código de

barras, Celular, Pendrive, Máquina fotográfica digital, Webcam, joystick e outros acessórios dejogos.

São exemplos de unidades de saída de um computador# monitor, caixas de som, impressora, disco rígido.

Dispositivos Híbridos# disco rígido, disco flexível ou disquete, monitor sensível a toques, pendrive, joystick vibratório e

impressora multifuncional.


Hardware – Periféricos de Entrada


Hardware – Periféricos de Saída


Hardware – O Gabinete


Hardware – A Placa Mãe


Hardware – A Placa Mãe

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Soquete para o processador

Slot de memória

Slot AGP

Slots PCI

Slot ISA

Interface IDE

Interface de disco flexível

Conectores PS/2 para Teclado e mouse

Conectores para portas seriais e porta paralela

Conector paraJogos e som

Conectores USB

Controlador da placa mãe

ROM com a BIOS

Conector de alimentação ATX

Bateria


Hardware – Dispositivos de rede

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Entrada e saída de sinal para comunicação com outros computadores em uma rede


Esquema de uma rede Wi-Fi


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Processadores

RISC vs CISCInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

RISC vs CISC


09:00

SoftwareInformática Agrícola: Aula 03 - HARDWARE (Hardware e Software)

Software


Software - Algoritmos

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Sequência de passos com objetivo de realizar determinada tarefa

“Receita de Bolo” Pode ser escrito sem preocupação com sintaxe, linguagem ou

computador

Deve prever todos os possíveis eventos e ocorrências


Algoritmo: exemplo

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Calcular o salário médio em uma empresa...1. Descubra quanto ganha cada pessoa

2. Conte quantos empregados você tem

3. Totalize os salários

4. Divida o total pelo número de empregados


Linguagem de Programação

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Texto formal para representar o algoritmo

Utiliza rígidas normas de escrita

Impossibilidade de ambiguidade


Linguagem de Programação: exemplos


Linguagem de Programação: exemplos

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Fortran: destinado a aplicações matemáticas

Cobol: destinado a aplicações comerciais e financeiras

Basic: simples de implementar, sintaxe elementar

Lisp: destinado a manipulação de listas e símbolos

Pascal: linguagem simples destinada ao aprendizado de programação

C: linguagem de uso geral, extremamente eficiente e rápida


Linguagem de Programação: exemplo de programa


Software - Programas

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Sequência de comandos em código de máquina

Texto em binário para a CPU

Programa em linguagem de alto nível

# a = 10;

# b = 20;

# c = a + b;

Programa pronto para ser executado pela CPU

Linguagem de máquina

# 11000111000001101100011000000010000010100000000011001100011100000110110001100000001000001010000000001100011100000110110010000000001000010100000000001010000100000000100001010000000000101000010000000010000101000000000010100001000000001000010100000000001010000110


Processo de Compilação

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Converte um texto de um programa em um

programa executável

Adiciona bibliotecas

Verifica erros de sintaxe

Não verifica erros de lógica


Processo de Compilação

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Texto em linguagem C

Texto pre-processado

Código objeto

Programa final


Tipos de Software


Tipos de Software: Sistema Operacional

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Faz o “meio de campo” entre os dispositivos de hardware e software deaplicação

Pode ser visto como uma máquina virtual# Abstrai / esconde detalhes do hardware

# Facilita a tarefa do programador

Pode ser visto como um gerenciador de recursos# Ex: gerencia o compartilhamento do processador por vários programas.



09:00

O computador sempre está executando algumprograma!

Quando ele é ligado, o computador executa oprograma de carga do SO

O SO facilita a interface entre o operador docomputador e o hardware



09:00

Basicamente realiza quatro tarefas:# Interface com o usuário

# Gerencia os dispositivos de hardware

# Gerencia e mantém os sistemas de arquivos em disco

# Dá suporte a outros programas


Tipos de Software: S.O. Interface com usuário

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Inicialmente a interface com o usuário se dava somentepor meio de um terminal/prompt de comando



09:00

Mais tarde, com a popularização dos computadores pessoais(PCs), começaram a surgir interfaces gráficas (GUIs)


Tipos de Software: S.O. Gerencia de Hardware

09:00

Drivers de dispositivos

# Programas que fazem a comunicação entre o sistema operacional (software) e dispositivos de hardware

# Software pode ser escrito independentemente do hardware

• Ex: o software, ao requisitar o uso de uma impressora, chama apenas o comando print, sem precisar conhecer o modelo da impressora


Tipos de Software: S.O. Gerencia de Hardware

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CD com drivers:

# Instalação automática pelo S.O.:


Tipos de Software: S.O. Gerencia de Arquivos

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Analogia: Bibliotecário e biblioteca# O sistema operacional é o bibliotecário...

# ... que organiza os livros (dados gravados) em um formato padrão…# …tal padrão facilita a posterior busca pelos arquivos

Um sistema de Arquivos consiste em duas partes:# Coleção de arquivos

# Estrutura de diretórios


Tipos de Software: S.O. Gerencia de Arquivos


Tipos de Software: Microsoft Windows

09:00

Sistema operacional proprietário (pago)

Popularizou os computadores pessoais (PCs)

Inicialmente era apenas uma interface gráfica para outro S.O. chamado MS-DOS

Interface baseada no padrão WIMP (window, icon, menu, pointing device)


Tipos de Software: Linux

09:00

Sistema operacional baseado no Unix Software Livre

# Licença GPL (versão 2): permitindo utilizar, estudar, modificar e distribuir livremente# Utilização gratuita# Código aberto

Várias distribuições# Ubuntu# Mint# Fedora# Kurumin# Etc...



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Muito utilizado em servidores# Você não sabe, mas provavelmente usa Linux todo dia

Ultimamente anda ganhando espaço para computador pessoal# Diversas interfaces gráficas

# Quase tudo o que você consegue fazer no Windows você faz no Linux

# Dependendo da distribuição, mais fácil que o Windows

Android (celulares)# Baseado em Linux


Software Utilitário

09:00

Ajudam a analisar, configurar, otimizar e manter um computador

Complementam as funcionalidades do sistema operacional

Exemplos# Compactação de dados (Winzip, WinRAR)

# Backup

# Antivirus

# Utilitários de disco (verificação, limpeza, compressão, particionamento)

# Explorador de arquivos (Windows Explorer, NauKlus)

# Monitores de sistema

# Etc...


Suporte a linguagens de programação

09:00

Propiciam a execução de programas escritos em linguagens deprogramação diversos

# Compiladores:• GCC (linguagem C), Free Pascal, etc...

# Interpretadores• PHP, Python, browser de internet (Javascript)

# Máquina virtual• Java Virtual Machine (JVM)


Concluindo...


Material: https://sites.google.com/site/leinylsonuespi

09:00

Aula baseada no material de:

Noções de Hardware, Prof. Flávio Augusto de Freitas

Estrutura geral de um computador, Prof. Marcos de Assis

Introdução a Informática, Alexandre Meslin


Nesta aula aprendemos...

Hardware e Software# Conceitos Básicos


Na próxima aula veremos...

09:00

SOFTWARE # Exemplos de softwares aplicados a Agronomia

# Programas Auxiliares

APLICAÇÕES GERAIS DE INFORMÁTICA# Internet


Alguma Dúvida?

09:00

Até a próxima aula...

[email protected]

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