Slides da aula sobre Introdução à Computação
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Sumário da Aula Universidade Federal de Pelotas 1. Introdução - conceitos e contextos 2. Arquitetura de um sistema computacional 3. Componentes do computador Fundamentos de Informática Aula 1 Noções sobre Informática, Hardware, Software e Plataformas Prof. Gil Carlos R. Medeiros [email protected] 1. Memória e sua Organização 2. Unidade Central de Processamento 4. Funcionamento 5. Considerações sobre vírus 6. Aspectos de desempenho de um computador Material preparado com a colaboração do Prof. José Luís A. Güntzel UFPel : Fundamentos de Informática 1. Introdução - conceitos básicos Algumas questões para reflexão contextual: • O que é Processamento de Dados? • O que é Processamento Eletrônico de Dados? • O que é um Computador? • O que é um Programa de Computador? • O que é um Algoritmo? • O que é uma Linguagem de Programação? Slide 3 Gil 2. Arquitetura de um sistema computacional Componentes de um Computador (hardware) Arquitetura convencional ou de von Neumann UCP (CPU) armazena instruções e dados Memória periféricos permite a entrada e a saída de dados UFPel : Fundamentos de Informática Gil UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 4 2. Arquitetura de um sistema computacional Formatos clássicos do computador: • Desktops (PCs, Apple Macintoshes etc) • Laptops (computadores portáteis) • Mainframes (grandes computadores) Outros formatos: • Palmtops (agendas computadorizadas) • Telefone celular • Vídeo cassetes • Televisores • Caixas eletrônicos • Forno de microondas • Máquinas distribuidoras de refrigerantes • Alguns brinquedos eletrônicos barramento do sistema “auto-estrada” para dados e instruções • Onde o computador pode ser encontrado? • Quantos computadores existem em minha casa? • Em meu trabalho? (comércio, indústria, serviços) • Quantos computadores há nesta sala? • Para que eu uso (ou quero usar) computadores? • Que linguagens de programação eu preciso saber? • O que é Hardware e Software? Processa os dados e controla o sistema Slide 2 1. Introdução - contextos de aplicações Algumas questões para reflexão conceitual: UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 5 UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 6 1 2. Arquitetura de um sistema computacional O que diferencia estes sistemas? • Funções que devem ser realizadas • Tipos de dispositivos periféricos • Capacidade de processamento (processador & software) • Formato do objeto como um todo Então, um termo mais genérico para computador seria “Sistema Computacional” (hardware + software) Classificação geral do software Software Software aplicativo Software básico Sist. auxiliar (Utilitários) Slide 7 Gil Componentes de um Computador (software) Programas de processamento • Os computadores correspondem a sistemas computacionais de propósito genérico, mas cujo objetivo primordial é processar informações. UFPel : Fundamentos de Informática 2. Arquitetura de um sistema computacional Sistema operacional Sist. de desenv. de programas UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 8 2. Arquitetura de um sistema computacional 3. Componentes do Computador Componentes de um Sistema Computacional Hardware + Software Periféricos = dispositivos que permitem a comunicação com o usuário, ou seja, entrada e saída de dados Dão utilidade aos computadores Periféricos lentos e periféricos rápidos Exemplos: Exemplos: Editor de texto Planilha eletrônica Jogos Web browser Banco de dados Contabilidade Folha de pagamento Editor de desenhos aplicativos Windows MS-DOS Unix Linux MacOS sistema operacional Computador (máquina) Exemplos ? UCP (CPU) barramento do sistema vídeo UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 9 Memória teclado Disco rígido UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 10 3. Componentes do Computador 3. Componentes do Computador Periféricos = dispositivos que permitem a entrada e saída UCP = Unidade Central de Processamento (CPU, em inglês) de dados Responsável pela execução das instruções e pela coordenação de tudo o que deve ser executado no computador. Exemplos: • • • • • • • • • Teclado Mouse Monitor Disco rígido Drives diversos (disquete, CD, DVD, fita) Modem (FAX-modem) Placa de rede Impressoras Outros (leitores de código de barras, de cartão magnético etc) UFPel : Fundamentos de Informática Gil UCP (CPU) Memória barramento do sistema vídeo Slide 11 teclado UFPel : Fundamentos de Informática Disco rígido Gil Slide 12 2 3. Componentes do Computador 3. Componentes do Computador Memória (principal) = conjunto de dispositivos capazes Memória de armazenar dados e instruções. UCP (CPU) Atualmente, constituída de chips de memória tipo RAM (Random Access Memory) ou ROM (Read-Only Memory) barramento do sistema vídeo UCP (CPU) Memória teclado Disco rígido Memória Confusão barramento do sistema • Memória é a capacidade de algum dispositivo de armazenar informação vídeo teclado UFPel : Fundamentos de Informática Disco rígido ? • Memória é um componente do sistema computacional Slide 13 Gil 3. Componentes do Computador UFPel : Fundamentos de Informática Slide 14 Gil 3. Componentes do Computador Memória Memória Como a memória armazena informações? • bit • byte • endereço de memória • capacidade de memória UCP (CPU) • KB • MB barramento do sistema • GB • números e caracteres vídeo teclado Na verdade, um sistema computacional possui UFPel : Fundamentos de Informática • Memória principal • Memória cache Memória UCP (CPU) barramento do sistema vídeo Disco rígido 3. Componentes do Computador UFPel : Fundamentos de Informática teclado memória cache interna Memória interna (vem dentro da UCP) Memória cache (externa) Chip de memória Tecnologia especial (maior velocidade) UFPel : Fundamentos de Informática Slide 16 Gil Hierarquia de Memória barramento do sistema UCP Disco rígido 3. Componentes do Computador Hierarquia de Memória registradores Memória • Memória auxiliar Slide 15 Gil • Memória interna à UCP Memória principal Conjunto de Chips de memória Tecnologia convencional Gil barramento do sistema UCP Disco rígido HD Dispositivos magnéticos Disco rígido (HD) Slide 17 registradores memória cache interna Capacidade: Baixíssima ou Baixa 32kB a 64kB Memória cache (externa) Capacidade : Média 256kB a 1MB UFPel : Fundamentos de Informática Memória principal Capacidade : Alta 128MB a 512 MB Gil Disco rígido HD Capacidade : Altíssima 20GB, 120GB Slide 18 3 3. Componentes do Computador 3. Componentes do Computador Hierarquia de Memória barramento do sistema UCP Memória cache (externa) registradores memória cache interna Memória principal Disco rígido HD UCP = Unidade Central de Processamento (CPU, em inglês) possui os recursos para realizar operações aritméticas (adição, subtração, multiplicação) e lógicas (negação, E, OU) possui os recursos capazes de decodificar as instruções recebidas e coordenar os passos que devem ser realizados UCP (CPU) ULA unidade lógicoaritmética Custo: É o custo da UCP (US$ 500) Custo : US$ 30 para 256kB Custo : US$ 30 para 128MB Custo : US$ 60 para 40GB dados UC unidade de controle instruções Barramento do sistema UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 19 UFPel : Fundamentos de Informática Gil 3. Componentes do Computador 3. Componentes do Computador UCP = Unidade Central de Processamento UCP = Unidade Central de Processamento • Também denominada processador Pergunta: quais os principais fabricantes/modelos de processadores? • Implementada em uma única pastilha de silício (Chip) Intel: Pentium, PentiumPro, PentiumMMX, Pentium III, Pentium IV AMD: K6, K6-II, K7 ou Athlon Apple/IBM: PowerPC G3, PowerPC G4 Sun MicroSystems: UltraSparc II, UltraSparc III MIPS: R10000, R20000 Em resumo: Processador = CPU = Microprocessador (implementado numa única pastilha de silício) UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 21 4. Funcionamento - Sistema Operacional UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 22 4. Funcionamento - Sistema Operacional 1.O computador é ligado. 2.Um programa inicial (POST) é ativado. Este programa é mantido junto com a BIOS (Basic Input/Output System). 3.O Sistema Operacional é copiado do disco para a memória (boot) e ativado. • A partir daí todas as operações do computador serão coordenadas pelo Sistema Operacional. • Logo, sempre existirá ao menos um programa executando (o Sistema Operacional). UCP (CPU) UCP (CPU) Slide 20 Memória Memória SO barramento do sistema barramento do sistema vídeo vídeo teclado UFPel : Fundamentos de Informática teclado Disco rígido Gil Slide 23 UFPel : Fundamentos de Informática Disco rígido Gil Slide 24 4 4. Funcionamento - Sistema Operacional 4. Funcionamento - Sistema Operacional Agora vamos supor que o usuário chama um programa aplicativo (exemplo: Jogo). O Sistema Operacional irá coordenar a transferência das instruções deste programa que está no disco rígido para a memória. Estando na memória (em área previamente determinada), o programa será executado na UCP, conforme o ciclo normal de execução. UCP (CPU) Jogo Memória SO UCP (CPU) Memória SO barramento do sistema barramento do sistema vídeo teclado Disco rígido UFPel : Fundamentos de Informática vídeo Gil Slide 25 teclado UFPel : Fundamentos de Informática Disco rígido Gil Slide 26 4. Funcionamento - Nível de UCP 4. Funcionamento - Nível de UCP O ciclo básico de funcionamento do computador é: 1. Busca instrução e dados na memória (fetch) • Executa instrução • Transfere resultados para a memória É chamado ciclo de instrução. Em resumo, o que o computador pode estar executando? 1. Inicialização (boot) 2. Apenas o sistema operacional 3. O sistema operacional e 1 ou + aplicativos do usuário UCP (CPU) Do ponto de vista da UCP … • Apenas uma instrução é executada (despachada) por vez • A UCP está sempre executando alguma instrução • Qualquer que seja o programa, a UCP está sempre realizando o ciclo de instrução Memória barramento do sistema vídeo teclado Disco rígido UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 27 5. Considerações sobre Vírus UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 28 6. Aspectos de Desempenho do Computador • Velocidade e capacidade de periféricos • Disponibilidade de espaço livre em disco • Qualidade, simplicidade e eficiência de programas • Quantidade de programas/usuários simultâneos • • • • UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 29 Velocidade da UCP e barramentos Velocidade e Capacidade de memória Disponibilidade e capacidade de cache Multiprocessamento UFPel : Fundamentos de Informática Gil Slide 30 5 Universidade Federal de Pelotas Fundamentos de Informática Aula 1 FIM Prof. Gil Carlos R. Medeiros [email protected] 6
