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Introdução à Engenharia da Computação

Prof. Fábio Nelson CECOMPColegiado de Engenharia da Computação

Introdução à Informática

Aula 04Entrada e Saída



Como os Usuários Vêem a Entrada e a Saída

• Usuários submetem dados (entrada) ao computador para obter informação processada (saída).– A saída pode ser uma reação instantânea à entrada.– Também pode estar separada pelo tempo, distância, ou

ambos.



Reação Instantânea

• Itens escaneados no supermercado: – Exibe o nome e o preço do item na caixa registradora.

• O operador de empilhadeiras fala ao computador:– A empilhadeira obedece aos comandos do operador.

• Representantes de vendas introduzem um pedido em um bloco de notas.– Caracteres exibidos como texto “digitado” são armazenados

no bloco de notas.• Trabalhadores de fábrica perfuram um marcador de tempo à

medida que avançam de tarefa a tarefa.– Produz contracheques semanais e relatórios administrativos.



Entrada e Saída Separadas

• Dados relativos a cheques são introduzidos em computadores de banco:– O computador processa as entradas uma vez por mês para

preparar extratos.• Transações com cartão de débito provêem a entrada de dados:

– Processadas mensalmente para produzir faturas do cliente.• Dados de amostras de água coletadas são introduzidos no

computador:– Usados para produzir relatórios que exibem padrões de

qualidade da água.



Entrada: Inserindo Dados do Usuário no Computador

• Teclado• Dispositivos apontadores• Automação da fonte de dados



Teclado

• Similar ao teclado de uma máquina de escrever:– Pode fazer parte de um computador pessoal.– Ou pode fazer parte de um terminal conectado a um

computador em outro local.

• Pode ser exclusivo de uma indústria:– Como as teclas do teclado do McDonald’s, que

representam o Big Mac ou batatas fritas grandes.

• Teclados ergonômicos.



Teclados Ergonômicos

• Projetados para reduzir ou minimizar lesões por esforço repetitivo nos pulsos.– Oferecem uma posição

mais natural e confortável para os punhos, braços e mãos.



Anatomia de um teclado



Dispositivos Apontadores

• Usados para posicionar um ponteiro na tela.• Comunicam comandos ao sistema operacional por meio

de um clique em um botão.• Dispositivos comuns:

– Mouse– Dispositivos usados para jogos– Dispositivos usados em laptops– Outros



Mouse• O dispositivo apontador mais comum:

– O movimento sobre uma superfície plana provoca um movimento do ponteiro na tela.

• Diversos tipos:– Mecânicos – uma pequena esfera na parte inferior

rola quando o mouse é movimentado.– Ópticos – usa um feixe de luz para monitorar o

movimento do mouse.– Sem fio – usa ou infravermelho ou ondas de rádio, em

vez de um fio, para conectar-se ao computador.



Trackball e Joystick

• Trackball:– Variação do mouse mecânico.– O usuário rola a esfera direto com o dedo.– Freqüentemente, incorporado a

computadores laptop.• Joystick:

– Alavanca curta com um pegador.– A distância e a velocidade do movimento

controlam a posição do ponteiro.– Pressionar o gatilho faz com que as ações

se desenvolvam.



Touchpad e Pointing Stick• Touchpad:

– Superfície retangular sensível a pressão.– Deslizar o dedo sobre a superfície faz o

ponteiro se movimentar.– Um toque com o dedo é reconhecido

como um clique.• Pointing stick (bastão apontador):

– Pequena haste sensível a pressão montada no centro do teclado.

– Empurrar a haste em qualquer direção provoca um movimento do ponteiro.



Outros Dispositivos Apontadores

• Mesa gráfica:– O usuário movimenta uma caneta gráfica ou

“puck” na superfície da prancha.– Usada para criar ou traçar desenhos precisos.

• Telas sensíveis (Touch screen):– Permite ao usuário tocar itens na tela.– A posição do dedo na tela determina o item a

ser introduzido no sistema.– Usadas em quiosques em locais públicos,

como shopping centers.• Computação baseada em caneta:

– Usa um estilo similar a uma caneta eletrônica para introduzir dados.

– Muito usada em PDAs ou pocket PCs.



Automação da Fonte de Dados

• Uso de equipamento especial para coletar dados na origem.

• Áreas principais:– Reconhecimento de caracteres em tinta magnética –

Magnetic-ink character recognition (MICR)– Dispositivos de reconhecimento óptico– Outras fontes



MICR

• Usa uma máquina para ler caracteres impressos com partículas magnetizadas.

• A indústria bancária é a usuária predominante:– Caracteres previamente impressos

no canto inferior esquerdo do cheque.

– Valor adicionado pelo inscriber de MICR quando o cheque édescontado.



Reconhecimento Óptico

• Usa um feixe de luz para escanear dados e convertê-los em sinais elétricos.

• Usos comuns• Scanners são a forma mais comum• Outros métodos de reconhecimento óptico



Usos Comuns

• Scanners em supermercados.• Tratamento de imagens de documentos –

converte documentos em papel para versões eletrônicas.– Documentos armazenados em

disco.– Podem ser editados ou processados

por software.



Scanners

• Scanner de mesa:– Tipicamente, escaneia uma página a cada

vez– Pode ser usado para escanear grandes

documentos encadernados.• Scanner de folhas soltas:

– Roletes motorizados fazem a folha passar diante da cabeça digitalizadora.

• Scanner manual:– O menor e o menos preciso.

• Reconhecimento óptico de caracteres (OCR) –software necessário para converter imagens em caracteres.



Outros Métodos de Reconhecimento Óptico• Reconhecimento óptico de marcas:

– A máquina detecta marcas em uma folha de papel.

• Reconhecimento óptico de caracteres.– A caneta óptica lê caracteres impressos

com uma fonte especial.• Códigos de barras:

– Uma série de marcas verticais.– Representa um código único.

• O Universal Product Code (UPC) éusado como padrão em supermercados.



QR Code (Quick Response Code)• É uma matriz ou código de barras bi-dimensional,

criado pela empresa Japonesa Denso-Wave, em 1994.

• O QR vem de Quick Response, pois o código pode ser interpretado rapidamente, mesmo com imagens de baixa resolução, feitas por câmeras digitais em formato VGA, como as de celulares, ou seja é um código de barras, mas com muito mais capacidade de informação, você pode encontrar em um QR Code informações como número de telefone, textos, endereços de e-mail, sites ou URL. Você pode encontrar QR Codes em páginas na internet, anúncios de revistas, materiais de ponto de venda ou cartões de visita.



Outras Fontes

• Entrada de voz• Câmeras digitais• Entrada de vídeo



Entrada de Voz

• O usuário fala ao computador:– Dispositivos de reconhecimento de fala

convertem palavras faladas em dígitos binários.

• A maioria depende de um orador:– O sistema “aprende” a voz do usuário.

• Tipos de sistemas:– Sistemas de palavras descontínuas – o

usuário deve fazer uma pausa entre as palavras.

– Sistemas de palavras contínuas – o usuário pode falar normalmente.



Câmeras Digitais• Em vez de um filme, uma câmera digital

possui um sensor que converte luz em cargas elétricas.

• O sensor de imagem utilizado pela maioria das câmeras digitais é um CCD, Charge Coupled Device. Em vez disso, algumas câmeras usam a tecnologia de CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor. Ambos os sensores de imagem CCD e CMOS convertem luz em elétrons.

• Assim que o sensor converte a luz em elétrons, ele lê o valor (a carga acumulada) de cada célula na imagem.



Sensor CMOS• Os dispositivos CMOS usam diversos

transistores em cada pixel para amplificar e mover a carga usando fios tradicionais. O sinal de CMOS é digital, assim ele não necessita do conversor A/D.

• Como cada pixel em um sensor CMOS possui diversos transistores localizados próximos a ele, a sensibilidade à luz de um chip CMOS émenor. Muitos dos fótons atingem os transistores em vez do fotodiodo.

• Os sensores CMOS geralmente são mais suscetíveis a ruídos.



Sensor CCD• Um CCD transporta a carga através do chip e a lê

em um canto da matriz. Um conversor analógico para digital (conversor A/D) transforma o valor de cada pixel em um valor digital por meio da medição da quantidade de carga de cada photosite (diodo fotossensível) e converte essa medição para a forma binária.

• os sensores CCD criam imagens de alta qualidade e baixo nível de ruído.

• Os CCDs consomem 100 vezes mais energia do que um sensor CMOS equivalente.

• Os sensores CCD têm sido produzidos em massa por um período maior, assim a tecnologia está mais madura. Eles tendem a ter pixels de maior qualidade e em maior quantidade.



Entrada de Vídeo

• Videodigital consiste em uma seqüência de imagens fixas:– Exibidas rapidamente para

dar a impressão de movimento.

• Web cam usada para transmitir imagens de vídeo pela Internet.

• Pode captar vídeo de fontes analógicas com placa de captura de vídeo.



Saída: Informação para o Usuário

• Telas de computador• Impressoras• Saída de voz• Saída de música• Microform



Tecnologia de Tela de Computadores

• A tela faz parte do monitor do computador:– A saída de tela é conhecida como soft copy.– Intangível e temporária.

• Formas comuns:– Tubo de raios catódicos (CRT)– Telas planas– Monitores inteligentes



Telas CRT (Catodic Ray Tube)• Exibem texto e imagens gráficas:

– A maioria é em cores.– Alguns monitores monocromáticos são

usados em aplicações que não têm necessidade de cor ou gráficos.

• A placa gráfica converte sinais da unidade de controle para a imagem que o usuário vê.

• Fatores que afetam o desempenho.



Telas CRT (Catodic Ray Tube)• O princípio de funcionamento de um

monitor CRT é usar um canhão de elétrons, montado na parte de trás do tubo de imagem para acender as células de fósforo que compõe a imagem. O canhão emite elétrons, que possuem carga negativa. Para atraí-los até a parte frontal do tubo é utilizada uma cinta metálica chamada de anodo, que é carregada com cargas positivas.



Telas LCD (Liquid Crystal Display)

• Estão substituindo os monitores CRT:– Gastam menos energia.– Ocupam menos espaço.– Mais confortáveis aos olhos.

• .



Telas LCD

• Moléculas de cristal líquido são distribuídas entre duas lâminas transparentes polarizadas. Essa polarização é orientada de maneira diferente nas duas lâminas, de forma que estas formem eixos polarizadores perpendiculares, como se formassem um ângulo de 90º. A grosso modo, é como se uma lâmina recebesse polarização horizontal, e a outra, polarização vertical.

• Quando uma imagem é exibida em um monitor LCD, elementos elétricos presentes nas lâminas geram campos magnéticos que induzem o cristal líquido a "guiar" a luz que entra da fonte luminosa para formar o conteúdo visual. Todavia, uma tensão diferente pode ser aplicada, fazendo com que as moléculas de cristal líquido se alterem de maneira a impedir a passagem da luz.



Tecnologias de LCD

• Matriz ativa:– Usa muitos transistores thin-film (TFT).– Produz imagens mais claras e pode ser vista de ângulos

maiores.• Matriz passiva:

– Usa um número menor de transistores.– Mais barata e usa menos energia

• Plasma gasoso:– Suporta telas muito grandes.– Tem uma exibição de cores vívidas.– Visualizável em ângulos grandes.



Fatores Que Afetam o Desempenho• Taxa de varredura:

– A freqüência com que a imagem é renovada.• Resolução (clareza) da tela:

– Medida em pixels (picture elements).– Quanto mais pixels, mais elevada a resolução.– Existem padrões gráficos.

• Densidade de pontos (Dot pitch).– A quantidade de espaço entre os pontos.– Quanto menor o dot pitch, mais nítida a imagem.

• Memória de vídeo– Uma forma de RAM de alta velocidade instalada em placas

gráficas.



Padrões Gráficos

• Acordo a respeito de resoluções, cores e outras questões relativas à exibição de gráficos:– Super Video Graphics Adapter (SVGA) é o padrão mais

comum:• Apresenta 800 pixels (horizontais) x 600 (verticais) na

tela.– Existem outras variedade de SVGA.– Suportam 16 milhões de cores.

• O número de cores que podem ser exibidas depende da quantidade de memória de vídeo.



Impressoras

• Produzem informação na forma de saída em papel.– A saída impressa é conhecida como hard copy.

• Configurações de orientação:– Retrato – alinhamento vertical.– Paisagem – alinhamento horizontal.

• Duas maneiras de imprimir:– Impressora de impacto.– Impressora de não-impacto.



Impressoras de Impacto• O contato físico com o papel é necessário

para produzir imagens.• Impressora de linha:

– Imprime uma linha inteira de um programa a cada vez.

– Tipicamente usada com computadores mainframe que imprimem relatórios extensos.

• Impressora matricial:– Possui uma cabeça de impressão que

consiste em uma ou mais colunas de pinos.

– Os pinos formam caracteres e imagens como padrões de pontos.



Impressoras de Não Impacto• Coloca uma imagem em uma página sem entrar

em contato físico com ela.• Impressora a laser:

– Usa um feixe de luz para ajudar a transferir imagens para o papel.

– Produz saída de elevada qualidade a velocidades muito altas.

• Impressora a jato de tinta:– Borrifa pontos de tinta de múltiplos esguichos

a jato.– Requer papel de alta qualidade para que a

tinta não borre.– Mais baratas do que as impressoras a laser.



Impressoras Laser• Um dos princípios básicos de uma impressora

a laser é a eletricidade estática. Ela ésimplesmente uma carga elétrica feita sobre um objeto com isolamento. Como átomos eletrificados com cargas opostas são atraídos, objetos com campos de eletricidade estática opostas também se juntam. Esse sistema échamado nas impressoras a laser de "cola temporária".

• O ponto principal deste sistema é o fotoreceptor, que envolve o cilindro ou tambor que compõe a impressora a laser. Este conjunto do cilindro é revestido de material altamente fotocondutor, que é atingido por luz.

• Inicialmente o cilindro recebe uma carga total positiva. Conforme o cilindro vai girando, um faixo de luz laser vai atingindo o cilindro em determinados pontos, "desenhando" as fontes e imagens que compõem a página que vai ser impressa.



Impressoras Laser

• Quando toda a página já está gravada no cilindro, ele é coberto pelo toner. Como o toner tem carga positiva, ele adere às áreas negativas do cilindro, ou seja, onde o laser marcou os pontos.

• Então, com o toner fixado sobre seu corpo, o cilindro rola sobre a folha de papel, que se movimenta sobre uma cinta abaixo dele. Antes de entrar na cinta, o papel recebe uma carga negativa de eletricidade. Como ela émaior que a imagem eletrostática, o papel "puxa" o toner para si conforme o cilindro gira.

• Finalmente o papel passa por um fusor, dispositivo que emite calor para fundir o tonercom as fibras do papel. É por isso que, quando o papel chega à bandeja de saída da impressora, ele sempre está quente.



Impressoras Jato de Tinta• Uma impressora a jato de tinta é qualquer

impressora que lança pequenas gotículas de tinta sobre o papel para criar uma imagem. Se você olhar para um pedaço de papel que saiu de uma impressora de jato de tinta, você saberá que:– Os pontos são extremamente pequenos

(geralmente entre 50 e 60 microns de diâmetro), tão pequenos que são mais finos que o diâmetro de um cabelo humano (70 microns)

– Os pontos são posicionados de maneira muito precisa, com resoluções de até 1440x720 pontos por polegada (dots per inch - dpi)

– Os pontos podem ter cores diferentes combinadas para criar imagens com qualidade de fotografia



Aquecimento• O esguicho é causado por uma bolha térmica.• Usada por fabricantes como Canon e Hewlett Packard, este

método é geralmente chamado de jato de bolha.• Em uma impressora a jato de tinta térmica, resistores

minúsculos produzem calor, evaporando a tinta e criando uma bolha. Conforme a bolha se expande, um pouco da tinta é lançada de um esguicho sobre o papel. Quando a bolha “estoura” (é rompida), cria-se um vácuo. Isto puxa mais tinta do cartucho para dentro da cabeça de impressão.

• Uma cabeça de impressão de jato de bolha típica tem 300 ou 600 esguichos minúsculos, e todos eles podem lançar uma gotícula simultaneamente.

Animação - Bolha Térmica



Piezoelectrico• Patenteada pela Epson, esta tecnologia usa cristais piezo.• Um cristal está localizado atrás do reservatório de tinta de

cada esguicho.• O cristal recebe uma pequena carga elétrica que faz com

que ele vibre. Quando o cristal vibra para dentro, ele força uma pequena quantidade de tinta para fora do esguicho.

• Quando ele vibra para fora, puxa mais um pouco de tinta para o reservatório, repondo a tinta que saiu.

Animação Piezoelectrico



Saídas de Voz

• Sintetizadores de voz convertem dados em sons vocalizados.• Duas abordagens:

– Síntese por análise – analisa a voz humana real, grava e a executa quando necessário.

– Síntese pela regra – usa regras lingüísticas para criar fala artificial.

• Usada em aplicações de atendimento ao cliente automatizadas baseadas em telefone:– Úteis quando uma consulta é seguida de uma resposta breve,

como em uma consulta ao saldo bancário.



Saída de Música• Clipes de multimídia, jogos, vídeos que incluem efeitos visuais e

som:– Alto-falantes dispostos ao lado do monitor.– Subwoofers acoplados produzem sons de baixa freqüência.

• Musical Instrument Digital Interface (MIDI):– Normas para conectar instrumentos musicais, sintetizadores e

computadores.– Permite ao usuário criar estúdios domésticos que rivalizam em

termos de capacidade com estúdios profissionais de gravação.



Computer Output Microform (COM)• Saída de imagens fotograficamente reduzidas em

microfilme ou microficha:– Microfilme – imagens armazenadas em um

rolo de filme contínuo.– Microficha – imagens armazenadas em linhas

e colunas em um cartão.• Necessita de um leitor especial.• Usos comuns:

– Bibliotecas armazenam edições passadas de periódicos.

– Negócios armazenam grandes volumes de registros históricos.



Terminais

• Combinam capacidades de entrada e saída.• Terminal burro:

– Teclado para entrada e monitor para saída.– Nenhuma capacidade de processamento.

• Terminal inteligente:– Tem memória limitada e um processador.

• Terminal de ponto-de-venda – Point-of-sale (POS):– Captura dados de venda a varejo quando a transação se

desenvolve.



Gráficos de Computador

• Gráficos de negócios• Videográficos• Projeto Auxiliado por Computador/Manufatura Auxiliada por

Computador (CAD/CAM)



Gráficos de Negócios

• Uma maneira poderosa de transmitir informações:– Gráficos, mapas e tabelas ajudam

gerentes a comparar dados, detectar tendências e tomar decisões mais rápidas.

– Quando dados subjacentes são modificados, mapas e gráficos são atualizados instantaneamente.



Videográficos

• Uma série de imagens de vídeo:– Exibidas rapidamente para dar a impressão de

movimento.

• Usados extensivamente na televisão.• Também usados em jogos de computador e

videogames arcade.



Projeto Assistido por Computador/Manufatura Assistida por

Computador• Cria projetos bidimensionais e

tridimensionais.• Realiza testes de engenharia; por

exemplo, testes de esforço.• Serve como ponte entre o projeto e a

manufatura.

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