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UFRGS - Instituto de Informática – Março de 2006

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

INSTITUTO DE INFORMÁTICA

DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA APLICADA

INF01210 - INTRODUÇÃO À INFORMÁTICA

MÓDULO I

CONCEITOS BÁSICOS

-MATERIAL DO ALUNO-


Profa. Maria Aparecida Castro Livi

Prof. José Carlos Scarpellini Silveira



Porto Alegre, março de 2006.


SUMÁRIO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 1

INSTITUTO DE INFORMÁTICA 1

DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA APLICADA 1

INF01210 - INTRODUÇÃO À INFORMÁTICA 1

MÓDULO I 1

CONCEITOS BÁSICOS 1

-MATERIAL DO ALUNO- 1

Profa. Maria Aparecida Castro Livi 1

Prof. José Carlos Scarpellini Silveira 1

Porto Alegre, março de 2006. 1

Agradecimentos 4

1 ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES 5

2 HARDWARE 7

Arranjo padrão das teclas : QWERTY 15

Teclado padrão brasileiro: 15

Teclados Inteligentes 15

Tipos de monitores conforme o tipo de tela: 16

Tamanho da tela 16

Classificação dos monitores que usam tubo de TV: 16

Técnicas de geração de texto na tela: 16

Sistema de vídeo nos micros tipo IBM PC: 16

Resolução de vídeo 16

Tipos de Monitores conforme a resolução 17

Dispositivo 17

Organização 17

Tipos 17

Disquetes (material plástico) 18

HD (Hard Disk ou disco rígido, de material metálico) 18

Vantagens em relação ao disquete: 18

Desvantagem 18

Principais Tipos 19

CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory) 19

CD-R (Compact Disk-Recordable) 19

CD-RW (Compact Disc-Rewritable) 19

DVD 19

Classificação quanto ao modo de impressão: 19

Principais tipos 19

Matriciais 19

Jato de Tinta 20

Laser 20

Tipos de Mouse: 20

De esfera: 20

Trackball 20

Touch-pad 20

Alguns tipos: 21

Vantagens do uso de fitas de cartucho e carretel: 21

Driver de dispositivo (impressora, etc.) 22

3 SOFTWARE 23

4 CONCEITOS BÁSICOS SOBRE ARQUIVOS E BANCOS DE DADOS 32

5 REDES DE COMPUTADORES E INTERNET 34

a) Processamento Local 34

b) Processamento à distância 34

b) Sistemas Distribuídos 34

6 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS DAS MÁQUINAS 51

Bibliografia de Referência 60

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 - Organização Funcional de um Computador 8

Figura 1 - Organização Funcional de um Computador 8

Figura 2 - Barramento 10

Figura 2 - Barramento 10

Figura 3 - Níveis de memória 13

Figura 3 - Níveis de memória 13

Figura 4 - Memória Cache 13

Figura 4 - Memória Cache 13

Figura 5 - Esquema de funcionamento de um S.O. de tempo real 25

Figura 5 - Esquema de funcionamento de um S.O. de tempo real 25

Figura 6 - Níveis de linguagem e tradutores 29

Figura 6 - Níveis de linguagem e tradutores 29

Figura 7 - Os processos de compilação e interpretação 30

Figura 7 - Os processos de compilação e interpretação 30

Figura 8 - Evolução dos Sistemas de Comunicação de Dados 36

Figura 9 - Conexão entre dois ETDs passando por duas redes 38

Figura 10 - Estrutura geral de um pacote ou quadro de dados 39

Figura 11 - Topologias básicas em redes de curta distância 39

Figura 12 - Rede de Dados com Rede Núcleo. 40

Figura 13 - Interconexão de redes com diversas extensões geográficas 42

Figura 14 - Topologia típica de uma LAN corporativa (intranet) 44



ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 – Características de Redes por extensão geográfica .................... 42
Tabela 2 – Características das gerações de computadores ......................... 55


Agradecimentos


Os agradecimentos dos autores à colaboração prestada pelos colegas professores Fernando Nascimento, que auxiliou na revisão deste material, Juergen Rochol, pelos itens relativos a Redes (5.1 a 5.5) e Lisandro Zambenedetti Granville, pela complementação do mesmo tópico.

1 ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

1.1 Introdução à terminologia básica

1.1.1 Processamento de Dados

Série de operações que se aplica a um conjunto de dados (entrada) para obter outro conjunto de dados ou resultados (saída).

Ex.:


  • dar baixa, no talão de cheques, de um cheque emitido;

  • procurar um número de telefone na lista telefônica e anotá-lo em uma caderneta;

  • somar valores de compras no supermercado;

  • classificar várias contas e pagá-las em ordem de data de vencimento.

Elementos Básicos:


a) Dados iniciais - as informações iniciais são aquelas que estão sujeitas a certas transformações;

b) Transformações - são as modificações efetuadas no conteúdo ou na forma dos dados iniciais;



  1. Resultados finais - o produto dos dados iniciais após as transformações.


Tipos de Processamento
a) Manual - é aquele feito manualmente, sem a utilização da máquina.

Ex.: dar baixa, no talão de cheques, de um cheque emitido.

b) Semi-automático - é quando operações são feitas por máquinas, mas exigem a intervenção humana.

Ex.: rotinas de contabilidade que usam máquinas junto com processamento manual.

c) Automático - é quando todo o processamento é feito por máquinas.

Ex.: executar uma tarefa valendo-se exclusivamente de um computador.


Para resolver determinados problemas, sobretudo de cálculo, o homem inventou máquinas chamadas COMPUTADORES que, uma vez programados, efetuam o PROCESSAMENTO DE DADOS com muita rapidez e segurança, fornecendo os resultados desejados.

1.1.2 Processamento eletrônico de dados

É o processamento de dados com a utilização do computador. Diz-se eletrônico porque os computadores atuais são formados por componentes eletrônicos.



COMPUTADOR


PROCESSAMENTO ELETRÔNICO DE DADOS

lê dados


processa dados

fornece resultados


Vantagens do computador
• processa grande volume de dados com rapidez;

• trata grandes quantidades de informação com segurança;

• não cansa - uma vez programado é capaz de processar 24 horas por dia;

• realiza cálculos com exatidão;

• oferece grande disponibilidade de acesso às informações nele armazenadas;

• pode ser programado.


Desvantagens do computador

• não é criativo;

• não trabalha bem com a ambigüidade;

• as linguagens de programação dos computadores não corrigem os erros lógicos dos programas;

• alto custo (embora decrescente);

• obsolescência.



Informática

(INFORmação autoMÁTICA)

Ciência que abrange todas as atividades relacionadas com o processamento automático de informações, inclusive o relacionamento entre serviços, equipamentos e profissionais envolvidos no processamento eletrônico de dados.
Dado

É a informação que será trabalhada durante o processamento.

Ex.: no Vestibular: nome, identidade, opções.
Instrução

É uma operação elementar que o computador tem a capacidade de processar. A instrução trabalha com os dados. São as ordens executadas pelo computador.

Cada computador tem o seu repertório de instruções. As instruções comuns em quase todos os computadores são:

• instruções para entrada e saída (E/S) de dados;

• instrução de movimentação de dados (transferência);

• instruções aritméticas;

• instrução de comparação;

• instrução de controle de seqüência.


Programa
É o roteiro que orienta o computador, mostrando-lhe a seqüência de operações necessárias para executar uma determinada tarefa.

Um programa é uma seqüência de instruções que dirigem a UCP (ver item 2.1.1.1) na execução de alguma tarefa.

Diz-se que um programa é composto por uma série de comandos ou instruções.
Hardware e software
Um sistema de computação compreende dois elementos básicos:

hardware: conjunto de componentes mecânicos, elétricos e eletrônicos com os quais são construídos os computadores e equipamentos periféricos;

software: conjunto de programas, procedimentos e documentação que permitem usufruir da capacidade de processamento fornecida pelo hardware.

2 HARDWARE

2.1 Organização funcional de um computador

O computador é formado por um grupo de unidades ou equipamentos conectados entre si (ver Figura 1). Cada unidade desempenha funções específicas no processamento:

• Sistema Central:

• Unidade Central de Processamento (UCP)

(ou Central Processing Unity (CPU))

• Unidade de Controle

• Unidade Aritmética e Lógica

Clock

• Memória Principal

• Interfaces



• Unidades de Entrada e Saída (E/S)


Figura 1 - Organização Funcional de um Computador

2.1.1 Sistema central

2.1.1.1 UCP (ou Microprocessador)


Unidade de Controle

Controla o fluxo de informações entre todas as unidades do computador e executa as instruções na seqüência correta.



Unidade Aritmética e Lógica (UAL)

(ou Arithmetic and Logic Unity (ALU))

Realiza operações aritméticas (cálculos) e lógicas (decisões), comandada por instruções armazenadas na memória.

A arquitetura dos microprocessadores incorpora, além da ALU, uma FPU (Floating Point Unit) dedicada a operações matemáticas sobre operandos representados em ponto flutuante. Quando a FPU é externa ao microprocessador, ela recebe o nome de coprocessador aritmético.

O microprocessador fica em uma placa de circuitos chamada placa-mãe (“motherboard”).

O conjunto de circuitos de apoio ao processador presentes na placa-mãe é genericamente chamado de chipset. A qualidade do chipset influi diretamente na qualidade da placa-mãe e no desempenho do micro.

Recursos on-board são aqueles que vêm integrados à placa-mãe (por exemplo vídeo, modem).



Clock (relógio)

Os microprocessadores trabalham regidos por um padrão de tempo determinado por um clock (ou relógio). O clock gera pulsos a intervalos regulares. A cada pulso uma ou mais instruções internas são realizadas. Embora a freqüência do clock não seja uma medida definitiva de desempenho de uma máquina, na comparação de máquinas com arquitetura de microprocessador semelhante, um valor de clock mais elevado tenderá a sinalizar uma máquina mais potente.


2.1.1.2 Memória Principal


Armazena temporariamente as informações (instruções e dados) dos serviços que estão sendo processados no momento. Nela os dados ficam disponíveis ao processamento (pela Unidade Aritmética e Lógica) e disponíveis à transferência para os equipamentos de saída. Está organizada em porções de armazenamento, cada qual com um endereço.

Compõe-se de dois tipos de circuito: ROM e RAM.



ROM (Read Only Memory)

(ou Memória apenas de Leitura)

Tipicamente menor que a RAM, é uma porção da memória que não depende de energia para manter o seu conteúdo. Também chamada de memória permanente, nela são armazenadas informações que não podem ser apagadas, e que geralmente vêm gravadas do fabricante.

É uma memória apenas de leitura. O usuário pode apenas ler as informações nela gravadas.

Nela residem os programas necessários ao funcionamento do computador.



Tipos de ROM

PROM (Programmable ROM)

ROM cujo conteúdo é gravado após sua construção.



EPROM (Erasable PROM)

ROM que pode ser reprogramada, desde que previamente apagada com raios ultra-violeta.



EEPROM (Electrically EPROM)

Reprogramável por impulsos elétricos especiais.


RAM (Random Access Memory)

(ou Memória de Acesso Randômico)

Memória de acesso randômico ou aleatório, também chamada de memória temporária, é aquela utilizada pelo usuário para desenvolver seus programas. Seu uso restringe-se ao período em que o equipamento está em funcionamento. Se a máquina não receber energia, mesmo que seja por uma fração de segundos, todo o conteúdo da memória RAM estará perdido.

Essa memória é volátil (seu conteúdo pode ser apagado) e serve tanto para armazenar programas e dados, quanto para guardar resultados intermediários do processamento.

Nela podem ser lidas ou gravadas informações. Internamente é mais complexa que a memória ROM, pois cada bit em cada byte (ver item 2.2) deve ser passível de alteração.




2.1.2 Sistema de E/S


Os elementos de um computador que garantem a ligação do processador com o mundo externo constituem seu Sistema de Entrada e Saída.

Em um sistema de E/S temos:



  • Barramento;

  • Interfaces;

  • Periféricos (ou Unidades de Entrada e Saída).

2.1.2.1 Barramento


Conjunto de fios que transportam os sinais de dados, endereço e controle (ver Figura 2). Os barramentos ligam o processador à memória principal e o processador às interfaces e controladoras de periféricos. A conexão de elementos a um barramento deve seguir um padrão.

Alguns padrões usados para barramentos de expansão em micros: ISA, PCI, PCI Express, AGP (vídeo). Dependendo dos componentes envolvidos, uma conexão envolvendo padrões diferentes pode ou não ser possível.



Figura 2 - Barramento

2.1.2.2 Interfaces (ver também item 2.5)


Componentes de hardware que coordenam as transferências de dados entre o processador e um ou mais periféricos.

Em uma interface, é o controlador que efetua o controle da transferência de dados.

Os termos interface, controlador (ou placa controladora) e adaptador podem ser usados como sinônimos.

2.1.2.3 Periféricos (ou Unidades de Entrada e Saída)


São dispositivos conectados a um computador que possibilitam a comunicação do computador com o mundo externo. Há dispositivos só de entrada (mouse), só de saída (plotter), bem como uma ampla gama (discos, fitas, etc.) que realiza operações nos dois sentidos. A seguir são indicadas as funções básicas de dispositivos que estejam atuando como unidades de entrada ou saída.

Unidades de entrada

Permitem que informações sejam introduzidas na memória do computador. Essas informações são convertidas para uma forma armazenável internamente (sinais eletromagnéticos - bits).



Unidades de saída

Transformam a codificação interna dos dados (resultados) em uma forma legível pelo usuário.





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