Baixe Computador: uma ferramenta de trabalho - História, componentes e uso e outras Notas de estudo em PDF para Informática, somente na Docsity!
Introdução a Informática
Índice
1 Histórico 2
1.1 Computador: uma ferramenta de trabalho 2
1.1.1 O que é computador? 2
1.2 Como surgiu o computador? 3
1.2.1 O Ábaco 3
1.2.2 Máquina de Pascal 3
1.2.3 Máquina de calcular de Babbage - ( Máquina diferencial ) 3
1.2.4 Mark 1: A primeira calculadora digital de larga escala. 4
2 O COMPUTADOR 5
2.1 O que faz um computador? 5
2.1.1 Como processa o computador 5
2.1.2 Como se armazena a informação no computador? 5
2.1.3 Como calcula um computador? 5
2.1.4 Como o computador nos comunica a solução? 5
3 Sistema de Computação 6
3.1 Elemento Humano 6
3.2 Hardware 6
3.2.1 U.C.P.( Unidade Central de Processamento) 6
3.2.2 Memória 7
3.2.3 Dispositivos de Armazenamentos 9
3.2.4 Como os Dados são armazenados em um disco 10
3.2.5 Como o sistema operacional localiza dados em um disco 11
3.2.6 Unidades de Entrada e Saída – Periféricos 11
3.3 Software 12
3.3.1 Softwares Aplicativos 14
3.3.2 Aplicações Comerciais 14
3.3.3 Utilitários 14
3.3.4 Aplicações Pessoais 14
3.3.5 Aplicações de Entretenimento 15
É um conjunto de componentes eletrônicos programável, constituído de duas partes básicas: Hardware e Software , capaz de armazenar milhões de dados na memória principal (RAM), submetê-las a um conjunto específico de instruções logicamente ordenadas e finitas, também armazenadas na memória principal e fornecer com rapidez, precisão, segurança, transparência
e racionalidade o resultados das operações. É a máquina de manuseio da informação
com um breve mais brilhante passado e um longo e promissor futuro.
1.2. Como surgiu o computador?
Para termos uma idéia de como chegamos aos atuais micros, seria interessante fazer um breve apanhado da história do computador, desde as primeiras máquinas de calcular e seus inventores até a atualidade:
1.2.1.. O Ábaco
Desde a invenção dos próprios números, o homem vem criando engenhos para ajudá-lo a lidar com um grande volume de dados. O ábaco é um dos mais antigos (considerado como a primeira calculadora digital), apareceu primeiramente no Oriente e China a mais de 2.000 anos a.C. e que são utilizados no oriente até hoje, com o Suan Pan - Chinês e Soroban - Japonês. Por
milhares de anos o ábaco foi o dispositivo de calcular mais comum do homem. Sendo ainda
hoje muito usado numa parte da Ásia.
1.2.2.. Máquina de Pascal
No século XVII, mais precisamente em 1642, Blaise Pascal, matemático francês, filósofo e escritor, inventou uma máquina calculadora - Pascaline (1642/47), que era capaz de somar e subtrair por meio de engrenagens mecânicas.
1.2.3.. Máquina de calcular de Babbage - ( Máquina diferencial )
A mais de um século atrás, um matemático inglês, Charles Babbage, desenhou uma máquina sobre os mesmos princípios básicos dos computadores eletrônicos da atualidade. Sua primeira máquina foi a máquina diferencial com a qual ele esperava mecanizar o cálculo de logaritmos e tabelas astronômicas. Babbage construiu a primeira máquina diferencial em 1822 (pela qual ganhou a primeira medalha de ouro da Sociedade Astronômica Real). Era uma máquina relativamente simples que podia gerar tabelas com uma acurácia de seis casas decimais. Então,
ele começou a trabalhar numa máquina maior capaz de trabalhar com uma precisão de vinte casas decimais. Apenas uma parte dessa máquina foi de fato construída.
Após seu trabalho sobre a Máquina Diferencial, Babbage desenvolveu novas idéias para uma ferramenta realmente poderosa para operar com qualquer tipo de cálculos matemáticos automaticamente. Movida a vapor, esta máquina teria trabalhado com um programa planejado de instruções de operação armazenadas em cartões perfurados. Ele teria incluído, como nos computadores modernos uma memória ou armazenamento de dados, uma unidade aritmética, uma seção de entrada de dados e uma seção de saída para impressão dos resultados. Ele a chamou Máquina Analítica. Estes conceitos não foram incorporados em uma calculadora automática até o início do século Vinte
O inglês George Boole publica, em 1854, An Investigation of the Laws of Thought , que com a sua Álgebra Booleana estabeleceu os princípios binários mais tarde usados como base para o estudo da lógica matemática e para as operações internas realizadas pelos computadores.
As idéias de Babbage em conjunto com as de Jacquard, conservadas pelas anotações da Condessa de Lovelace - Lady Ada Byron, foram a base para o passo seguinte da evolução, dado por Hollerith e mais tarde para o MARK1 e outros computadores pioneiros, como as primeiras máquinas fabricadas pela IBM.
Em 1880 um estatístico do Census Bureau dos EE.UU., Dr. Herman Hollerith, elaborou um projeto para automatizar algumas tarefas de tabulação do censo. Herman Hollerith baseou sua “máquina de censo” em cartões perfurados, que se tornaram básicos para o processamento de dados. As perfuradoras de cartão acionadas a teclas, foram usadas no início deste século. As drásticas reduções de tempo e custos conseguidas, levaram Hollerith a generalizar o uso de sua máquina para aplicações comerciais. Ele fundou então, em 1896, a Tabulating Machine Company, que em 1911 se associou a outras empresas e começou a ser dirigida em 1914 por Thomas Watson. O resultado foi a criação em 1924 da International Business Machines Corporation - IBM - três letras que são praticamente sinônimo de computador. Detentora de mais da metade do mercado de computadores de grande porte.
1.2.4.. Mark 1: A primeira calculadora digital de larga escala.
Em 1937, Howard H. Aiken, candidato a Ph.D. da Universidade de Harvard nos EE.UU., elaborou um projeto para uma máquina que poderia solucionar equações diferenciais ordinárias automaticamente. O plano era tão interessante que a IBM concordou em ajudá-lo a desenvolver e construir uma Calculadora Seqüencial Automática Programável, - MARK I, como a máquina foi chamada posteriormente (com respaldo financeiro inclusive). O projeto foi concluído em 1944 e apresentado à Universidade de Harvard pela IBM. Este sistema pertence, hoje ao Museu da Universidade de Harvard.
Pela necessidade de máquinas que efetuassem cálculos mais rápidos, especialmente em função da Segunda Guerra Mundial, em 1946 foi apresentado o primeiro "grande" computador eletrônico: ENIAC - Electronic Numeric Integrator and Calculator , também conhecido como ENIAC - Electronic Numeric Integrator Analyser and Computer.
2.1.2.. Como se armazena a informação no computador?
Após as instruções (programa) e os dados terem sido introduzidos através da unidade de entrada, eles são armazenados na memória principal (RAM) por meio de impulsos eletrônicos.
Os computadores podem processar grandes quantidades de dados em tempo extremamente curto (milhões de instruções por segundo - MIPS). Assim, as unidades de processamento podem acumular enormes quantidades de dados/informações e tornar um único dado rapidamente disponível para processamento.
2.1.3.. Como calcula um computador?
Para executar a solução do problema, o computador deve ter um programa (uma descrição passo a passo) da tarefa a ser feita. Deve-se dizer ao computador, com precisão, onde encontrar os dados, como ordená-los, que cálculos realizar, como chegar a uma solução final (informações) e o que fazer com ela (tomada de decisões).
2.1.4.. Como o computador nos comunica a solução?
Após ter completado o processamento o computador pode produzir a saída de dados (informação) de diversas formas. Pode-se instruir o computador para fornecer os resultados através de, entre outros: outro computador; linha telefônica; relatórios impressos.
3 Sistema de Computação
Vamos detalhar um pouco do sistema de computação, o mesmo é composto por três partes:
- Elemento Humano: peopleware; usuário (pessoas);
- Elemento Físico: hardware, componentes físicos (parte “dura”);
- Elemento Lógico: software, programas (parte “leve”).
1. Elemento Humano
Todo Sistema do Computação depende de elemento humano (usuário), pois caso o usuário não esteja corretamente treinado, ele não irá ter sucesso em suas tarefas. E quem faz o que? Podemos generalizar em quatro tipos de usuários, são eles:
Operador : profissional que é responsável por diversas ações como: fazer backup's periódicos das principais base de dados do sistema, operações básicas em um sistema operacional, trabalhar com um editor de texto, planilha eletrônica, editor gráfico, etc. Grau de instrução: 2 º grau;
Programador : parceiro do Analista, este profissional deverá ter conhecimentos de matemática, inglês técnico, lógica de programação e ter o domínio de uma ou mais linguagens de programação (faz programas para que a máquina funcione). Grau de instrução 2º grau;
Analista : nível mais alto de usuário, instrui o programador na construção de programas, analisa todas as condições para a implementação de um sistema. Participa da definição, implantação, manutenção e supervisão dos sistemas; levantamento de informações, análise dos métodos, etc. Grau de instrução: 3º grau.
Observa-se hoje em dia uma fusão desses tipos categorias citadas acima, onde há um primeiro grupo de profissionais usuários que exerceriam a função de operador e digitador; e um segundo grupo de profissionais usuários especializados , que exerceriam aa função do programador e analista de sistemas. É importante ressaltar que essas fusões não servem de regra geral e geralmente ocorrem em empresas de pequeno porte, já nas empresas estatais e/ou de grande porte, ainda é aplicado esse tradicional esquema de divisão de cargos
2. Hardware
São os componentes mecânicos, elétricos e eletrônicos, pode ser dividido em três partes principais, são elas: U.C.P.; Periféricos e Memória.
1.1.2.. U.C.P.( Unidade Central de Processamento )
Pode também ser chamada por C.P.U. (Central Unit Processing), ela é responsável por controlar e coordenar todas as operações do sistema, é considerada como cérebro do computador. É o local onde os dados são manipulados. Em um microcomputador, toda a CPU está contida em único chip chamado de microprocessador. O chip é montado em uma peça de plástico com fios de metal presos a ela. Toda CPU tem pelo menos duas partes básicas, a Unidade de Controle (U.C.),que é responsável pelo funcionamento em si da máquina, interpretando as instruções e acionando a Unidade Lógico-aritmética (U.L.A.), esta é responsável pelos complexos cálculos e de executar as operações lógicas.
Qualquer processamento de dados se realiza segundo o esquema abaixo:
Podemos classificar em dois, os tipos de memória interna , são elas : volátil : memória que perde seu conteúdo ao desligar a máquina; não-volátil : retêm os dados neles armazenados, mesmo quando o computador é desligado.
- Memórias do tipo ROM
São não-voláteis e os dados nela contidos não podem ser alterados, seus dados só podem ser lidos e usados. A memória ROM contém um conjunto de instruções de inicialização que verificam se o resto da memória está funcionando perfeitamente e procuram dispositivos de hardware e um sistema operacional.
ROM – Read Only Memory. Seu conteúdo é gravado durante a fabricação. Uma vez fabricada, não pode ser alterada. Exemplos de softwares gravados pelos fabricantes:
Microprogramas básicos dos microcomputadores, conhecidos como BIOS (Basic Input- Output System);
Conjunto de Rotinas que testam a RAM e demais componentes quando o computador é ligado (POST – post on- self test).
PROM - Programmable Read Only Memory). Possui circuitos internos que permitem sua gravação nos centros onde será utilizada. Tem custo mais elevado que a ROM. Uma vez gravada, não pode ser alterada;
EPROM – Erasable Programmable Read Only Memory. Oferece a grande vantagem de além de poder ser programada fora de fábrica em que é produzida, pode ter o conteúdo apagado e regravado através de processos especiais. O conteúdo da EPROM é removido pela aplicação de luz ultravioleta através de uma janela de vidro existente na sua parte superior, por um tempo da ordem de 10 minutos;
EAROM – Electrically Alterable Read Only Memory. É similar à EPROM, porém o conteúdo a ser alterado é removido por processos elétricos, Através da aplicação de uma tensão em um de seus pinos.
- Memórias do tipo RAM
RAM ( Random Access Memory ), memória de acesso aleatório, é responsável por armazenar temporariamente os dados a serem trabalhados, ou seja, ao desligar a máquina os dados são perdidos (memória volátil). É a memória principal do microcomputador; fisicamente é baseada em chips semicondutores em uma placa de circuitos; pode possuir desde poucos milhares a alguns milhões de endereços, conforme o porte do equipamento. O propósito da memória RAM é guardar programas e dados.
Usamos esse termo acesso aleatório porque a CPU acessa a memória usando um endereço de memória, que é um número que indica uma posição no chip de memória assim como o número
da caixa postal indica em que escaninho a correspondência deve ser colocada. Portanto, o computador não precisa vasculhar toda a sua memória para encontrar os dados necessários; ele pode procurar o endereço e ir diretamente para lá. Os endereços de memória começam no zero e vão até quantos bytes de memória existirem no computador.
Existem dois tipos de memória RAM, com características muito diferentes:
DRAM – Dynamic Random Access Memory****. Chip de memória que armazena cargas elétricas em capacitores. Como os capacitores paulatinamente vão perdendo sua carga, o conteúdo dos chips DRAM precisa ser continuamente renovado, o que justifica o nome “dinâmico”. A essa renovação se dá o nome de refresh. O tempo de acesso da CPU a uma DRAM é da ordem de nanossegundos. Esse tempo pode parecer incrivelmente pequeno mas, em certos casos, retarda o funcionamento dos microprocessadores mais modernos. Daí o uso das memórias estáticas para determinados fins. Um circuito de memória DRAM é fisicamente quatro vezes menos complexos (tamanho físico) do que um equivalente em capacidade, de memória SRAM.
SRAM – Static Random Access Memory****. Extremamente rápida e de baixo consumo de energia. Uma vez carregada, informações são mantidas com um mínimo de energia de alimentação. Embora volátil como a memória dinâmica, não exige que a CPU faça o refresh de seu conteúdo centenas de vezes por segundo. Só perde seu conteúdo se a máquina for desligada. Seu alto preço torna-a inviável economicamente em grandes quantidades. O tempo de acesso a uma memória SRAM é da ordem de 20 nanossegundos (20 x 10 -9^ segundos). É utilizada principalmente nas chamadas memórias caches.
- Memória CACHE
Entre as operações mais demoradas que uma CPU precisa efetuar, está a transferência de dados entre a memória e os registradores. O problema é que simplesmente, a CPU é muito mais rápida do que a RAM. Em modernos equipamentos, afim de agilizar o processamento durante a execução de um programa, o processador é capaz de identificar quais as posições de memória que são mais solicitadas. Cria-se, então, um dispositivo especial de memória, com a função de abrigar o que é mais solicitado, aumentando a taxa de transferência e, portanto, a velocidade do processador. A esse dispositivo denominamos de cache de memória.
Uma solução parcial para esse problema é incluir uma memória cache na CPU, entre a memória principal e a unidade central do processamento ou já vir inserida no próprio microprocessador (em casos de micros mais modernos). A cache é parecida com a RAM, mas extremamente rápida em comparação à memória normal, e é usada de maneira diferente.
Quando um programa está sendo executado e a CPU precisa ler dados ou instruções
Para o computador poder utilizar um disco para armazenar dados, eles precisam ser magneticamente mapeados para permitir que a máquina vá diretamente a um ponto específico sem ter de examinar todos os dados. O processo de mapeamento chama-se de formatação.
Primeira coisa que a unidade faz quando você formata um disco é criar um conjunto de círculos magnéticos concêntricos chamados de trilhas. Os números de trilhas de um disco novo, varia de acordo com o tamanho do mesmo. As trilhas de um disco não formam uma espiral contínua como aquelas de um disco de música; cada uma é um círculo separado. Maioria delas é numerada da mais exterior para a mais interior, começando do 0.
Cada trilha de um disco é dividida em partes menores. Imagine dividir um disco de maneira como você fatia uma torta. Cada fatia corta as trilhas do disco, resultando em segmentos menores, ou setores. Todos os setores do disco são numerados em uma longa seqüência, portanto o computador pode acessar cada pequena área do disco, que tem um número exclusivo. Efetivamente, esse esquema simplifica o que seria um conjunto de coordenada bidimensionais, transformando-o em um único endereço numérico.
Quando as pessoas falam sobre o número de setores que um disco possui, a unidade usada é setores por trilha – e não apenas setores. É importante compreender que os setores não são iguais a uma fatia de torta, contendo muitos segmentos pequenos da trilha. O setor é um, e apenas um, desses pequenos segmentos de trilha. Por exemplo, se um disco tem 80 trilhas e 18 setores por trilha, ele possui 1.440 setores (80x18) – e não apenas 18.
Na maioria dos discos um setor contém 512 bytes. O setor é a menor unidade com que qualquer disco pode trabalhar. Cada bit e byte dentro de um setor podem ter valores diferentes, mas a unidade só lê ou grava setores inteiros de cada vez, mesmo que o computador precisa alterar apenas um byte dos 512 armazenados naquele setor, ele precisa regravar o setor inteiro.
Uma vez que os arquivos em geral têm tamanho múltiplo de 512 bytes, alguns setores contêm espaço não utilizado depois do final do arquivo. Além disso, o sistema operacional DOS aloca grupo de setores aso arquivos, chamamos a isto de agrupamentos (clusters). O tamanho desses agrupamentos varia, dependendo do tamanho e do tipo do disco, mas vão de 4 a 64 setores em um disco rígido. Por exemplo, um arquivo pequeno com apenas 50 bytes usará apenas uma parte do primeiro setor do agrupamento atribuído a ele, deixando o resto do primeiro setor, e o resto do agrupamento, alocado, mas não utilizado.
1.6. Como o sistema operacional localiza dados em um disco
O sistema operacional de um computador é capaz de localizar dados em um disco porque cada setor e cada trilhas têm um rótulo, e o local de todos os dados é mantido em um registro especial do disco. O processo de rotular as trilhas e os setores é chamado de formatação lógica. Um formato lógico geralmente executado pelo sistema operacional MS-DOS para PC's, cria quatro áreas no disco.
O registro de inicialização ( boot record ) é um pequeno programa que roda quando você liga ou inicializa o computador. Esse programa determina se o disco tem os componentes básicos do DOS que são necessários para o sistema operacional rodar corretamente. Se determinar que os
arquivos exigidos estão presentes e que o disco tem formato válido, ele entrega o controle a um dos programas do DOS, que dá continuidade ao processo de inicialização. Esse processo também é conhecido como Booting , porque o programa de inicialização ( boot program ) faz com que o computador inicie. O registro de inicialização também descreve outras características do disco como o número de bytes por setor e o número de setores por trilha- informações de que o sistema operacional precisa para acessar a área de dados do disco. FAT ( file allocation table – tabela de alocação de arquivos) é um registro que grava o local de cada arquivo e a situação de cada setor. Quando você grava um arquivo no disco, o sistema operacional verifica na FAT se há uma área em aberto, armazena o arquivo e identifica-o, juntamente com sua localização na FAT.
1.7. Unidades de Entrada e Saída – Periféricos
Podem também ser conhecido como periféricos de entrada e/ou saída, por exemplo, você entra com os dados processados através de unidades de entradas:
- Teclado;
- Scanner;
- Mouse;
- Câmera de vídeo,
- Câmera digital fotografia;
- Microfone;
- Unidade de CD-ROM;
- Leitora de código de barras;
- Data Glove ;
- Caneta óptica, etc.
Após o processamento, pode-se ver a informação resultante através de uma unidade de saída como:
- Monitor de vídeo;
- Impressora (matricial; jato de tinta e laser);
- Plotter;
- Data show; etc.
sistema operacional “acorda” o equipamentos e faz com que ele reconheça a CPU, a memória, o teclado, o sistema de vídeo e as unidades de disco. Além disso, ele oferece aos usuários facilidades de se comunicar com o computador e serve de plataforma para a execução de programas aplicativos. Podemos afirmar que o sistema operacional auxilia na interface entre usuário e máquina.
Exemplos de algumas tarefas realizadas pelo sistema operacional:
- (^) administração de arquivos (cópia, gravação, leitura, etc.);
- controle de periféricos (comunicação com os periféricos);
- execução de utilitários (base para execução de programas);
Exemplo de alguns sistema operacionais mais utilizados:
- MS-DOS;
- Windows95 (em diante);
- Windows NT
- LINUX;
- UNIX;
- (^) OS/2 (IBM). - Linguagem de Programação
A comunicação do homem x máquina é amenizada através do software, e uma das grandes vitórias do homem é o avanço que vem sendo desenvolvida com relação a este aspecto, hoje temos linguagens de programação muito evoluídas. Mas o que é linguagem de programação?
É um conjunto de termos (vocabulários) e de regras (sintaxe) que permitem a formulação de instruções a um computador. Através das linguagens é que podemos desenvolver os programas.
- Programa: Conjunto de instruções, ordenados logicamente, que realiza uma tarefa.
- Instrução: comando que define uma operação a ser executada.
Exemplos de algumas linguagens de programação:
C: linguagem estruturada e é ótima ferramenta para codificação de software básico;
C++: versão avançada da C, é uma linguagem orientada a objetos (módulos auto-
suficientes);
COBOL: voltada à área comercial.
NATURAL: linguagem estruturada, voltada à exploração de banco de dados;
PASCAL: linguagem estruturada e de uso tanto comercial como científico, também é muito utilizada em universidades e é compatível com qualquer computador;
VISUAL BASIC: linguagem orientada a eventos, permite que o programador determine como objetos representados por ícones deverão funcionar objetivando as aplicações que deseja.
- Desenvolvimento de Programas
O computador oferece as melhores condições de resolução de problemas complexos.
Para resolver os problemas, basta construir programas, utilizando as linguagens de programação.
É preciso, no entanto, estar alerta para o fato de que a codificação de instruções não é o único passo, ou seja, não basta somente conhecer a linguagem, o desenvolvimento de um programa envolve cinco etapas:
1º Passo Definir e Compreender claramente o problema , uma descrição narrativa completa do problema;
2º Passo Analisar o problema com base em uma determinada linguagem de programação todos as instruções necessárias, torna-se preciso descrever a lógica que justifica a seqüência dessas instruções. Uma boa maneira de fazer este passo é utilizando o português estruturado, ou fluxograma. Assim, é possível que uma pessoa qualquer, que não o programador verifique se o resultado será o desejado;
3º Passo Codificar, ou seja, aplicar a linguagem de programação ao passo anteriormente descrito, é fase de escrever o programa em si, a codificação do algoritmo;
4º Passo Depurar e testar são ações realizadas para retirada de possíveis erros que podem ter sido cometidos na hora da codificação do programa;
5º Passo Documentação de programas internamente, consiste em comentários ao longo do texto do programa para uma futura alteração no mesmo seja menos traumática ou documentos acrescentados de informações como subsídios futuros.
É importante lembrar que estes passos acima citados, não são obrigatórios seguí-los, e sim, recomendados a seguí-los, alguns programadores mais experientes, fundem o segundo e o terceiro passo em um só e alguns programadores inconseqüentes “esquecem” do último passo, mas com certeza o mais importante de todos é na perfeita compreensão do problema para uma perfeita solução do mesmo.
- Exemplo de um programa em português estruturado:
que podemos citar algumas mais importantes, como:
- Editores de texto : Microsoft Word, StarWrite, Write, WordPad, WordPerfect, etc...
- Planilhas Eletrônicas: Microsoft Excel, StarCalc, Lotus, Qpro for Windows, etc...
- Bancos de Dados: Microsoft Access, ORACLE, ADABÁS, etc...
- Gráficos: Paint, PrintArtist, CorelDraw, 3D Studio, etc...
1.10. Utilitários
Ajudam a gerenciar e manter seu computador. Estes utilitários permitem recuperar informações que tenham sido acidentalmente eliminadas do seu computador e aumentar a velocidade ou a eficiência da máquina e ajudam a organizar as informações do seu sistema. Vshield Utilities, Norton Utilities, etc...
1.11. Aplicações Pessoais
Programas que ajudam os usuários em tarefas pessoais, programas que apura o saldo do talão de cheques, ou ajuda a projetar o interior de sua casa, agenda pessoal de telefones, endereços e compromissos, correspondências eletrônicas, operações bancárias sem sair de casa. Esse tipo de softwares geralmente são baratos e as vezes gratuitos.
1.12. Aplicações de Entretenimento
Games dos mais variados gostos e até os educacionais infantis são considerados de entretenimento. Como se pode ver, a indústria de software é um campo inovador e de rápida evolução. Todos os dias, desenvolvedores descobrem novos problemas que podem ser solucionados por softwares, proporcionando aberturas para novos produtos. A concorrência está constantemente apostando mais alto, fomentando produtos de softwares melhores e mais criativos, a preços cada vez mais baixos, o que para nós tal concorrência será sempre bem vinda.
