introdução a informática e processamento de dados entrada saida

1
INTRODUÇÃO A INFORMÁTICA E PROCESSAMENTO DE DADOS
1.
CONCEITOS E DEFINIÇÕES
1.1. Informação, Dado e Sistema
Dados (data) e Informação: podem ser entendidos como sinônimos ou como termos
distintos. Dados seriam a matéria-prima originalmente obtida de uma ou mais fontes
(etapa de coleta) e a informação seria o resultado do processamento, o dado já
processado ou "acabado", subentendendo os dados organizados segundo uma
orientação específica. Dentro de uma organização, o que é entendido como
informação para um grupo de trabalho, para outro pode ser considerado como dado
Sistemas: Conjunto de partes coordenadas que concorrem para a realização de um
determinado objetivo.
1.2. Processamento de Dados e Informática
Informática : Lembrando que o computador passou a tratar com informações de forma
automática, surgiu o termo informática, palavra de origem francesa que significa
"INFORmação autoMATICA", sendo a ciência que estuda o tratamento automático da
informação.
Processamento de Dados: Processamento de Dados: (data processing) consiste em
uma série de atividades ordenadamente realizadas, com o objetivo de produzir um
arranjo determinado de informações a partir de outras informações obtidas
inicialmente. A manipulação das informações coletadas no início da atividade é
chamado de processamento; as informações iniciais são chamadas de dados.
computador. Na década de 50 os computadores passaram a lidar com informações não
apenas numéricas, então surgiu o termo "processamento de dados".
O termo processamento indica uma resolução. A resolução de um problema qualquer
implica em:
ENTRADA
A palavra computador teve sua origem na década de 40, pois os computadores eram
grandes máquinas de cálculo. Em latim "computare" significa calcular dai surgiu
PROCESSAMENTO
SAIDA
Executar operações
Qualquer processamento pode ser realizado segundo o esquema:
O processamento de dados pode ser:
On-line: terminais e operações são executados sobe controle direto de um sistema sem
a necessidade de intervenção humana entre as operações de entrada e saída;
Batch (lote): os dados e programas são agrupados para serem processados de uma vez
só;
Paralelo: processamento simultâneo de vários dados e programas diferentes;
3.
2. SISTEMA DE COMPUTAÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS;
Os Sistemas de Processamento de dados são compostos pelos Sistemas de Computação
(pc e programas básicos) e sistemas de aplicação (desenvolvido para e por usuários para
atender necessidades específicas de processamento). Ao longo do tempo os sistemas de
computação passaram a ser designado de forma mais simplificada e resumida:
COMPUTADOR.
O computador pode ser conceituado como:
“Um sistema composto pelo hardware e software, sendo o hardware a
máquina propriamente dita, constituído por circuitos integrados,
componentes eletrônicos, fios, teclas, etc. Enquanto o software se referese aos programas que "dizem" à máquina como esta deve funcionar. Em
outras palavras: o hardware refere-se ao corpo, enquanto o software
refere-se ao princípio intelectual.”
Decidir o que e como fazer;
4.
HISTÓRIA E EVOLUÇÃO DOS COMPUTADORES
1ª Geração (Válvulas - Dispositivo que conduz corrente em um só sentido)
2ª Geração (Transistor )
3ª Geração (CI – Circuito Integrado)
4ª Geração (tecnologia firmware - programa armazenado no chip/ VLSI)
5ª Geração (atualizações e o futuro)
CLASSIFICAÇÃO DOS COMPUTADORES
4.1. Quanto ao princípio de funcionamento (analógicos, digitais e híbridos)
Analógico - manipulam sinais elétricos analógicos proporcionais a medidas físicas de
tipo continuo, isto é, resolvem problemas referentes a medições de fenômenos e
condições físicas manipulando dados de intervalo continuo, tendo geralmente sua
programação predeterminada;
Digitais – manipulam sinais elétricos digitais, isto é, projetados para executarem
seqüências de operações aritméticas e lógicas e, são programados por linguagens;
Híbridos – possuem características dos dois tipos anteriores, isto é, são em geral
constituídos por um computador digital que processa dados analógicos, onde suas
entradas/saídas são controladas por conversores de sinais analógico/digital e viceversa (p.exemplo: centrais telefônicas)
4.2. Classificação dos Computadores Digitais quanto ao porte
Microcomputador : Computador de pequeno porte, utilizado geralmente para uso
pessoal ou para uso individual. Podem ser classificados em: palmtop, laptop e
desktop;
Minicomputador : Computador de pequeno porte, que possui uma maior capacidade
de processamento, utilizado para aplicações empresariais multi-usuárias, de alta
performance e equipadas com discos de alta capacidade de armazenamento;
Mainframe : Computador de grande porte que atende uma grande quantidade de
usuários, utilizado por grandes empresas para fazer o processamento simultâneo de
grande quantidade de dados e controle de terminais;
Supercomputador:
Computador
aparentemente
muito
semelhante
aos
minicomputadores mas possuem configurações muito maiores e com grande
capacidade de cálculo, utilizado principalmente em aplicações científicas que
envolvem cálculos intensivos, como servidores ou hosts.
4.3. Campo de aplicação
Científica – dirigida a áreas que empreendem cálculos e pesquisas que necessitam
precisão (no trato de números muito grandes ou muito pequenos), costumam Ter
unidades de processamento sofisticado e pequeno volume de operações de
entrada/saída;
Comerciais – caracterizam-se por permitirem o trato rápido e seguro de problemas
que comportam grande volume de entrada/saídas de dados;
A aplicação das maquinas vai depender muito da necessidade e valor do investimento
realizado e, de um modo geral, todas podem ser empregadas em aplicações cientificas e/ou
comerciais.
5. REPRESENTAÇÃO DA INFORMAÇÃO
Toda informação no computador precisa ser, introduzida de forma que ela possa ser
interpretada e processada. No computador, as informações são armazenadas e
movimentadas internamente sob forma eletrônica (valor de voltagem, corrente, magnético
ou ótico). Representação da informação é feita de forma binário, desta forma, qualquer
símbolo da linguagem natural é representado sob seqüências de 0 e 1, o que também
facilita o emprego da lógica booleana.
Binário: É o sistema de numeração utilizado pelo computador para representar os
valores, neste sistema existem apenas dois dígitos representativos 0 e 1.
Digital: Termo utilizado para qualquer sistema ou equipamento que utiliza o sistema
binário para representação de dados (números, símbolos, letras, sons e imagens).
5.1. Bits, bytes e palavra
Bit: é a menor unidade de informação armazenável em um computador, e pode
representar apenas dois valores: 0 ou 1. As informações são representadas por grupos
ordenados de bits.
2
Byte: grupo ordenado de oito bits, tratados de forma individual, como unidade de
armazenamento e transferência;
Palavra: o conceito de palavra está diretamente relacionado com o armazenamento e
transferência de informações entre a memória principal e CPU e, especialmente ligada
ao processamento de dados pela CPU. Palavra é um conjunto de bits que representa
uma informação útil. Assim, uma palavra estaria associada ao tipo de interação entre
MP E CPU, que é individual, informação por informação. Ou seja, a CPU processa
instrução por instrução (cada uma estaria associada a uma palavra), recupera e
armazena número a número.
5.2. Registros Arquivos e Diretórios
Um arquivo de informações é uma estrutura formada por informação de um mesmo tipo
ou para uma mesma aplicação. Alguns
arquivos são constituídos por itens individuais
de informação chamados registros. A estrutura de armazenamento e recuperação de
informações na memória secundária de um sistema de computação é concebido segundo o
conceito de arquivos e registros. Isso porque, na memória secundária, o sistema
operacional pode guardar informações em grupos para obter maior eficiência na
transferência com a memória principal. O processo é diferente da estrutura da memória
principal, onde a preocupação é com itens individuais de informação (uma instrução, um
número, uma letra).
Um diretório é uma divisão lógica de uma unidade de
armazenamento com o objetivo de proporcionar uma forma de organização física e lógica
dos arquivos de sistema e de dados.
5.3. Unidades de medida
Assim como outras grandezas a informação pode ser medida através de uma formalização
matemática adequada. Desta forma podemos medir não só a capacidade de
armazenamento como a capacidade de processamento de um computador.
Como os computadores são binários, todas as indicações numéricas para definir a unidade
de medida das informações referem-se a potências de 2
⇒ Kb = 210 = 1. 024
⇒ Mb =210 x 210 =1.048.576
⇒ Gb = 210 x 210 x 210 = 1.073.741.824
⇒ Tera=210 x 210 x 210 x 210 = 1099.511.627.776
⇒ Peta = 210 x 210 x 210 x 210 x 210 = 1,125899906843 x 1015
Outros indicadores são usados para definir:
Unidade de armazenamento = byte (08 bits)
Unidade de transferência e processamento = palavra (múltiplo de 1 byte – 16, 32, 64
ou 128 bits).
A CPU processa valores representados por uma quantidade de bits iguais aos da palavra,
indicando a capacidade de processamento do sistema.
6.
ARQUITETURA DE COMPUTADORES
MEMÓRIA
PRINCIPAL
DISPOSITIVO
DE
ENTRADA
CPU
DISPOSITIVO
DE
SAÍDA
MEMÓRIA
SECUNDARIA
6.1. CPU (Unidade Central de Processamento)
Tudo o que acontece num computador provém da CPU, que gerencia todos os recursos
disponíveis no sistema. Seu funcionamento é coordenado pelos programas, que indicam o
que deve ser feito e quando deve ser feito. Basicamente, o processador responsável pela
realização das operações de processamento (os cálculos matemáticos muito simples como
somas e comparações entre números etc.) e de controle, durante a execução de um
programa. Dessa forma o processador é composto por:
ULA (Unidade Lógica Aritmética) – responsável pelo processamento;
UC (Unidade de Controle) – responsável pela sinalização das instruções e
coordenação dos programas em execução;
A função das CPUs é sempre a mesma. O que as diferenciam é sua estrutura interna e, o
mais importante, o fato de cada uma ter seu conjunto de instruções próprio. Ou seja, um
programa escrito para uma CPU dificilmente poderá ser executado diretamente em outra
6.2. Memórias
Existem no computador diferentes tipos de memória, que diferem em características como
capacidade de armazenamento, velocidade de transmissão de dados e custo. Essas
memórias são classificadas em dois tipos:
6.2.1. Principal
É responsável pelo armazenamento de todas as informações (dados e instruções dos
programas) que estão sendo utilizadas no processamento. Ela é composta por dois tipos de
circuitos:
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ROM (Read Only Memory) – memória somente para leitura, armazena os programas
essenciais à seqüência de inicialização da máquina e informações do fabricante. Sua
área de armazenamento é limitada e seu conteúdo é gravado de fábrica e inalterável,
possuindo velocidade muito próxima dos circuitos RAM. Este circuito é um chip e
está localizada na placa-mãe;
RAM (Random Acess Memory) – memória de acesso aleatório, possui uma alta
velocidade e permite que os conteúdos sejam acessados e/ou alterados rapidamente
independente da ordem de armazenamento. Sua capacidade de armazenamento é
muito maior que o circuito ROM, porém é um circuito volátil, isto é, só mantém seu
conteúdo enquanto houver alimentação de energia. Este circuito também se localiza
na placa-mãe e é conhecido com pente de memória;
6.2.2. Secundária
Também chamada de memória auxiliar ou de massa, é responsável pelo armazenamento
da informação a longo prazo. Por possuírem grande capacidade de armazenamento, sua
velocidade de transmissão e seu custo são mentores em comparação com a memória
principal.
Memória
Principal
Memória
Secundária
ROM
RAM
CD-ROM
Zip-Disk
Disquetes
Disco Rígido
Fitas (Streamer/DAT)
Maior Velocidade
Maior Custo
Menor Capacidade
Maior Capacidade
Menor Velocidade
Menor Custo
6.3. Dispositivos de Entrada e de Saída
Estabelecem um modo de comunicação eficiente homem-máquina a fim de que o usuário
possa alimentar o sistema com dados (entrada) e os resultados do processamento desses
dados possam ser visualizados pelo usuário (saída). De um modo geral esses dispositivos
são chamados de periféricos por estarem ao redor do núcleo do sistema de computação, e
são classificados em:
Periféricos de Entrada – são aqueles que possibilitam a entrada de dados pelo usuário
ao sistema. Ex.: teclado, mouse, scanner, câmeras digitais;
Periféricos de Saída – são aqueles que permitem ao computador apresentar aos
usuários os resultados de um processamento. Ex.: impressoras e monitores;
Periféricos de Entrada/Saída – possibilitam o transito de informações tanto no sentido
usuário/sistema quanto sistema/usuário. Ex.: o driver ou dispositivos de
leitura/gravação de fitas, disquetes e CD-ROM, modem e cartões PCMCIA;
Os periféricos se distinguem ainda pela forma que operam a transmissão de dados, podem
ser:
Serial – uma forma transmissão mais lenta na qual os dados são enviados bit a bit
seqüencialmente.
Paralela - uma forma transmissão mais veloz na qual os bits são enviados em
pequenos grupos por vez.
7.
EXERCICIOS DE FIXAÇÃO
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_____ A matéria-prima originalmente obtida de uma ou mais fontes e o resultado do
processamento respectivamente;
_____ É formado pelos circuitos eletrônicos e partes eletromecânicas do computador;
_____ Representam a menor unidade de informação armazenável e, um grupo ordenado de
oito bits, tratados de forma individual, respectivamente;
_____ São máquinas que manipulam sinais elétricos digitais, projetados para executarem
operações lógicas e aritméticas, sendo programados pelas linguagens de programação;
1. Assinale (V) para Verdade e (F) para Falso:
( ) Os cálculos aritméticos e as operações de sinalização são executadas pela ULA;
( ) O scanner, utilizado em digitalização de imagens e documentos, é um dispositivo de
saída de dados;
_____ Consiste em uma série de atividades ordenadamente realizadas, objetivando
produzir um arranjo determinado de informações a partir de dados iniciais;
( ) Os diretórios constituem itens de dados individuais de informações;
_____ É um dispositivo de entrada /saída que permite a comunicação entre máquinas pelo
processo de modulação/demodulação de sinais;
( ) O processamento simultâneo de vários programas e dados diferentes é classificado
como processamento em Batch (lote);
_____ É a estrutura formada por informações de um mesmo tipo ou originadas de uma
mesma aplicação;
( ) Pode-se dizer que um arquivo de 2.097.152 bytes tem aproximadamente 24Kb ou
2.0Mb;
_____ Representado por máquinas que tinham como principio funcional, as válvulas e,
eram encontradas em laboratório científicos e militares;
( ) A Memória RAM é a memória de trabalho, e os dados só permanecem nela enquanto
houver a existência de corrente elétrica;
_____ Representam as Unidade de Transferência e Processamento e Unidade de
armazenamento, respectivamente;
2. Descreva quais são as etapas de processamento e qual a suas funções. Indique um
exemplo de componente para cada etapa.
8. Os monitores e impressoras são dos dispositivos de saída de dados mais comuns.
Atualmente existem diversos tipos disponíveis no mercado para diferentes
necessidades e atividades. Faça uma pesquisa e descreva a diversidade, principio de
funcionamento e as áreas comerciais e/ou científicas em que se aplicam esses
equipamentos.
3. Defina o que é transmissão serial e transmissão paralela de dados.
4. Qual a diferença existente entre computador digital e computador analógico?
Exemplifique.
5. Quanto ao porte como podemos classificar os computadores?
6. Justifique por quê os computadores utilizam a linguagem binária ao invés da
linguagem natural?
7. Associe os conceitos abaixo relacionados:
A. Processamento de Dados (Data Processing)
B. Hardware
C. Arquivos
D. 1° Geração de Computadores
E. Palavra e Byte
F. Computadores Digitais
G. Modem
H. Palmtop, Laptop e Desktop
I. Dado e Informação
J. Bit e Byte
_____ Constituem exemplos de microcomputadores;
8. SOFTWARE
São programas escritos em linguagem de programação que permitem ao usuário a
utilização do computador para diversas tarefas. A combinação entre o hardware e o
software é que torna o computador útil e viável de ser operável. Existem diversos tipos de
software, os quais podem ser assim classificados em diversas categorias:
8.1. Software Básico
São programas cuja finalidade é controlar os componentes físicos e lógicos do
computador, permitindo ao usuário interagir com esses componentes sem a
necessidade conhecimento especializado.
Sistemas Operacionais: é o programa que controla todas as operações do
hardware e dos outros programas que nele executam, tornando possível ao
usuário operar um computador. Exemplos: os sistemas da família Windows,
OS/2, Unix e Linux;
Linguagens de Programação: São utilizadas para escrever todo os tipos de
programas que executam em um computador, inclusive o sistema operacional.
Cada linguagem está associada a um ambiente de desenvolvimento que permite
facilitar o trabalho dos programadores. Existem diversas linguagens de
programação, cada uma com características que as tornam mais convenientes à
criação de cada tipo de programa. Exemplos: Assembly, Fortran, Pascal, C/C++,
Java, Delphi, etc...
Utilitários: São programas que auxiliam a execução das atividades do sistema
operacional. Alguns tipos estão às vezes inclusos no próprio sistema, outros
devem ser adquiridos pelo usuário. Exemplo: Antivírus, Compactadores,
Backups, Desfragmentadores, Aceleradores, etc...
8.2. Software Aplicativo
São programas escritos para desempenharem uma função específica para
determinadas atividades e usuários. Podem ser feitos sob encomenda, mas existem
aplicações necessários á todos os tipos de usuários no uso cotidiano do computador.
Exemplo: Editores de Texto, Planilhas Eletrônicas, Bancos de Dados, Softwares de
Apresentação e Editoração Eletrônica, Navegadores, etc...
8.3. Peopleware
Identificam os profissionais que trabalham na área de informática, e cada um tem uma
quantidade de responsabilidades e conhecimentos necessários ao trabalho seja com
hardware, seja com software. Exemplos: Analista de Sstemas, Programador,
Digitador, Operador, Técnico em Suporte, etc...
9. REDES DE COMPUTADORES
Uma rede de computadores é composta por uma estrutura de elementos lógicos e físicos
que permitem a comunicação entre equipamentos. Dependendo da tecnologia envolvida
os equipamentos conectados podem ser de igual arquitetura física ou não. A maior
vantagem do uso das redes de computadores é o compartilhamento de dados e recursos.
9.1. Tipos de Redes
As redes de computadores se diferenciam conforme o alcance de transporte de dados que
possuem e as tecnologias empregadas em sua construção, assim, elas podem ser:
•
LAN – Redes Locais
o Alcance geográfico máximo de até 1,6 Km;
o Conexões em Ponto-a-Ponto ou Cliente/Servidor;
MAN – Redes Metropolitanas
o Alcance geográfico superior aos de uma LAN em área urbana;
o Conexões essencialmente Cliente/Servidor, através de fibra ótica;
•
5
WAN – Redes de Longa Distância
o Compartilhamento de dados entre usuários geograficamente dispersos;
o Conexões através de sistemas de telefonia: Backbones de fibra ótica e links
de satélite;
9.2. Fundamentos de Redes de Computadores
As redes de computadores surgiram através de pesquisas que definiram um padrão para a
conexão e comunicação entre equipamentos. Assim, são necessários diversos elementos
de hardware e software para que uma rede seja estabelecida. Esses elementos são:
Arquitetura: Como são compostas por elementos de hardware e software, os
diferentes fabricantes precisaram entrar em consenso sobre as formas e procedimentos
de construção de seus equipamentos e programas, assim a IEEE definiu um padrão,
independente de fabricantes ou empresas, para a conexão de computadores em redes.
Uma rede de computadores sempre obedecerá ao padrão de arquitetura em camadas
definido pelo Modelo OSI/ISSO;
Protocolos: São linguagens que definem as formas adequadas de dois componentes
diferentes de uma rede estabelecerem a comunicação entre si. Exemplos: AppleTalk
(Macintosh), IPX/SPX (Novell), NetBEUI (WindowsNT), TCP/IP (Internet);
Topologias: A forma ou layout da conexão dos computadores no espaço e a forma de
estabelecer o acesso desses computadores ao meio de comunicação da rede é chamada
de topologia. As topologias podem ser em: Barramento, Estrela ou Anel;
Meio Físico: Estabelecem os elementos de conexão utilizados na comunicação,
podendo ser por cabos (coxial, fibra ótica ou par trançado), wireless que quer dizer
sem meio físico material, utilizando propagação de ondas pelo ar (rádio ou infravermelho), ou ainda por link com satélite;
Técnica de Envio de Dados: Dependendo da rede os dados podem ser enviados de
duas maneiras: comutação por circuitos (Videoconferência) ou comutação por pacotes
(Roteamento);
Tecnologias: Apesar da padronização da IEEE, os fabricantes de diferentes
componentes possuiem suas próprias formas de determinar a conectividade entre seus
equipamentos. Assim, dependendo do tipo e fabricante do equipamento, tem-se
diferentes tecnologias de conexão. Exemplos: LocalTalk (Macintosh), Eternet
(IBM/PC), Token Ring (IBM);
10. INTERNET
A Internet foi resultado de um projeto de pesquisa entre cientistas do MIT encomendada
pelo departamento de defesa dos EUA nos anos 50, e deriva diretamente da rede de
pesquisas ARPANET (1968). Muito embora possa ser entendida tecnicamente como uma
WAN, ela não pode garantir os mesmos requisitos de largura de banda e segurança.
A Internet, tal qual conhecemos hoje, é uma estrutura de comunicação que conecta
6
diversos tipos de computadores de diferentes formas. Sua arquitetura é essencialmente
cliente/servidor, sendo que tanto clientes quanto servidores podem ser qualquer tipo de
máquina e estar física e geograficamente em qualquer parte do mundo. Por isso é vista
como uma grande fonte dos mais variados serviços (email, WWW, FTP, telnet, news,
chats, etc).
Entre os serviços providos pela Internet, a WWW é um dos mais utilizados, e se baseia no
registro de domínio, tendo uma diversidade de domínios (gov, edu, inf, org, com, net) que
são negociados por instituições credenciadas em cada país. No Brasil, a FAPESP
(Fundação de Amparo À Pesquisa do Estado de São Paulo) é o órgão responsável pelo
registro e gerencia de domínios.
A diversidade de equipamentos que estão conectados trazem a necessidade de resolução de
processos de comunicação entre eles. Existem mais de 100 protocolos associados à
Internet, muito embora os mais conhecidos sejam o TCP/IP e o DNS. A robustez do
TCP/IP em termos de comunicação na arquitetura cliente/servidor fizeram desenvolver
outras tecnologias de comunicação baseada nos fundamentos da Internet, as Intranets e as
Externets.
Em face do seu tamanho, diversas restrições que são associadas ao uso de redes de
computadores em geral, também são aplicáveis à Internet, especialemente em função do
crescimento do número de acessos e da diversidade dos conteúdos em publicação. Entre
essas restrições, as principais são: Largura de banda, requisitos de segurança, ética e
privacidade.
11. EXERCICIOS DE FIXAÇÃO
1. Defina o conceito de Rede de Computadores. Qual a relação desse conceito com o
de Internet?
2. Como é possível fazer a conexão física de equipamentos em rede?
3. Descreva quais os motivos que levam a considerar requisitos de ética e privacidade
como elementos de restrição à tecnologia propiciada pela Internet? Justifique sua
resposta..
4. Faça uma pesquisa para identificar os tipos de licença de software existentes no
mercado atualmente.
5. Faça uma pesquisa para identificar e definir quais os tipos existentes de serviços
disponibilizados pela Internet.
6. Os softwares como editores de texto e os de apresentação e editoração eletrônica
permitem a criação de arquivos que comportam texto e imagens ao mesmo tempo.
Para isso é preciso que esses softwares tenham filtros que possibilitem a inserção, e
mesmo em alguns casos, o tratamento dessas imagens.
arquivos de imagem existentes?
Quais são os tipos de
7. Pesquise qual a definição de um software de Banco de Dados (SGBD) e qual a
diferença desse tipo de software para um software de Planilha Eletrônica. Existem
formas de fazer os dados armazenados em uma planilha serem compartilhados por
uma aplicação de banco de dados e vice-versa?
12. BIBLIOGRAFIA
I. MONTEIRO, Mário. Introdução à Organização de Computadores. 3ª edição. Ed. LTC:
São Paulo, 2001.
II. MEYER, Marilyn. e outros. Nosso futuro e o computador, Trad. Edson
Furmankiewicz, 3 edição, Porto Alegre: Bookman, 2000.
III. MEIRELES, Fernando de Souza. Informática. Novas aplicações com
microcomputadores. São Paulo: Makron Books, 1994.
IV. NORTON, Peter. Introdução à Informática. São Paulo: Makron Books, 1996.
V. RAMALHO, José A. Introdução à Informática – Teoria e Prática. Coleção Ramalho.
São Paulo: Ed. Berkeley, 2000.