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Introdução àComputação

Prof. Yandre Maldonado e Gomes da Costa

yandre@din.uem.br

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁDEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA

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Histórico da Computação

� Histórico da Computação:� Computar: do latim “computare”, que

significa calcular, avaliar, contar;

Ábaco – Mesopotâmia, aprox. 3500 a.c.

Máquina de Babbage –R.U., 1832.

ENIAC – E.U.A., 1945.

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Histórico da Computação

� ENIAC, 1945: primeiro computador eletrônico de propósitos gerais

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Evolução dos computadores

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Introdução à Computação

� Ciência da Computação� Ênfase teórica: idéias fundamentais e

modelos computacionais;� Ênfase prática: projeto de sistemas

computacionais;

“As tecnologias computacionais são construídas a partir de fundamentos da computação. Aquelas são passageiras,

enquanto estes estão por trás da tecnologia em qualquer tempo.”

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Introdução à Computação

� Núcleos de disciplinas da Computação:

FUNDAMENTOS DA

COMPUTAÇÃO

Tecn

olog

ia d

a

Com

puta

ção

SI

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Introdução à Computação

� Os fundamentos estão por trás da tecnologia em qualquer tempo.

Anos 40 Anos 50 Anos 60 Anos 70 Tempos atuais

Fundamentos Teóricos da Computação

Tecnologias Computacionais

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Introdução à Computação

� Processar dados: papel central do computador

ComputadorComputadorDados deEntrada

Dados deEntrada

Dados deSaída

Dados deSaída

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O Computador

� Arquitetura de Von Neumann

Unidade de Entrada

UCP

Memória (Principal)

Unidade Lógica e Aritmética

Unidade de Controle

Unidade de Saída

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O Computador

� Unidade de Entrada: codifica informações introduzidas por dispositivos de entrada para que a UCP possa entender;

� Memória: armazena dados e o programa em execução;

� Unidade Lógica e Aritmética: realiza cálculos aritméticos e manipulação de dados;

� Unidade de Controle: responsável pelo trafego dos dados:• UE → MEM

• MEM → ULA → MEM

• MEM → US

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O Computador

� Unidade de Saída: converte os dados processados para um formato que possa ser exibido em dispositivos de saída.

� Hardware: parte física do computador. Formada pelos circuitos eletrônicos, dispositivos mecânicos, magnéticos e etc.

� Software: os programas que executam sobre o hardware.

HARDWARE + SOFTWARE = COMPUTADOR

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� Principais dispositivos de Entrada/Saída:

Hardware

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Hardware

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Hardware

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� Conceito:

• Elementos de programação de um sistema de

computação, isto é, todos os programas, sejam de

aplicação ou básicos do sistema, contrastando com a

parte física e visível do sistema - o hardware.

� Classificação:

• softwares básicos

• softwares aplicativos

Software

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� Softwares básicos:

• Programas que definem o padrão do equipamento, sendo

necessários para o funcionamento do computador.

� Tipos:

• sistema operacional

• ambiente operacional

• linguagens de programação (tradutores)

• utilitários

Software

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� Conceito de sistema operacional:

Software

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Software

� Sistema Operacional

Sistema Operacional

Hardware

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� Exemplos de sistemas operacionais

• MS-DOS, System 7, Unix, Linux, OS-2, Windows, etc.

� Distribuição física na memória do computador:

• ROM: gravadas as rotinas mais fundamentais de

coordenação e tradução de fluxos de dados

• RAM do sistema em duas (2) etapas:

• 1ª. é totalmente transferida para a RAM quando o

sistema é ligado

• 2ª. é carregada na memória à medida que é

solicitada

Software

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� Sistemas operacionais: programas que podem ser

fornecidos pelo fabricante do equipamento.

• O padrão é virem em disquetes ou já gravados no

winchester

� Constituição do sistema operacional: programas escritos

geralmente em linguagem de programação de baixo nível.

� Classificação de sistemas operacionais:

• sistema monousuário, sistema multiusuário

• sistema monotarefa, sistema multitarefa.

Software

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� Ambiente operacional:

• ambientes que adicionam recursos ao sistema operacional para

permitir uma interface gráfica com o usuário.

• Exemplo: todas as versões do Windows, Linux, etc. incluem um

abiente operacional.

� Linguagens de programação:

• conjunto de símbolos (vocabulário) e regras (gramática) que

especificam um padrão sintático para estabelecer a

comunicação entre usuários (programadores) e computador.

� Divisão: • linguagem de baixo nível• linguagem de alto nível

linguagem de máquinalinguagem simbólica

Software

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� Linguagem de máquina:

• baseada em código binário, em 0s e 1s. Interpretada diretamente

pelo computador.

� Exemplo:

Linguagem de máquina Significado

0010 0001 1110 carrega no registrador 1 o conteúdo da posição de memória 14

0010 0010 1111 carrega no registrador 2 o conteúdo da posição de memória 15

0001 0001 0010 soma o conteúdo do registrador 1 com o conteúdo do registrador

2 e coloca no registrador 1

0011 0001 1111 armazena o conteúdo do registrador 1 na posição de memória 15

Software

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� Linguagem de baixo nível simbólica:

• simplificação da linguagem de máquina. Faz uso de

códigos mnemônicos para expressar as instruções.

� Exemplo: Assembly

Linguagem de máquina Linguagem simb ólica

0010 0001 1110 LOAD R1, val1

0010 0010 1111 LOAD R2, val2

0001 0001 0010 ADD R1, R2

0011 0001 1111 STORE R1, val2

Software

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� Linguagem de alto nível:

• combinação de um conjunto de símbolos de acordo com certas

regras de sintaxe para expressar uma seqüência de operações

de máquina. Linguagem que não exige conhecimento do código

de máquina.

� Exemplos: FORTRAN, ALGOL, COBOL, BASIC, PASCAL, LOGO, C,

LISP, PROLOG, etc.

Linguagem de máquina Linguagem simbólica Lin guagem de alto nível

0010 0001 1110 LOAD R1, val1 val2 = val1 + val2

0010 0010 1111 LOAD R2, val2

0001 0001 0010 ADD R1, R2

0011 0001 1111 STORE R1, val2

Software

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� Principais tipos de tradutores:

� Montador: lê uma linguagem de baixo nível

simbólica e transforma para linguagem de máquina.

� Interpretador: lê uma linguagem de alto nível e

coloca em execução.

� Compilador: lê uma linguagem de alto nível e

transforma para linguagem nível mais baixo.

� Mecanismo de tradução híbrida: exemplo Java.

Software

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� Compilador:

1) Lê e analisa todo o programa fonte (escrito em linguagem de alto

nível) e traduz para linguagem de baixo nível.

2) Cria um programa objeto que corresponde às instruções em

linguagem de máquina.

3) Executa-se direto o programa objeto.

4) Se encontrar erro, é preciso voltar ao programa fonte, corrigir, e

recompilar obtendo-se um novo código objeto.

Software

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Conceitos de Linguagens de Programação

� Tradução de Linguagens de alto nível:� Compilação

• Tradução para linguagem de máquina;• Gera programas geralmente de execução

mais rápida;

Compilador

Análise SíntesePrograma Fonte

Programa Alvo

Alto Nível Baixo Nível

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Conceitos de Linguagens de Programação

� Interpretação• Decodifica instruções de alto nível em tempo de

execução;• O interpretador simula uma máquina virtual que

busca (ciclo busca-decodifica-executa) as instruções em alto nível;

• Uma mesma instrução de alto-nível serátraduzida tantas vezes quantas ela for executada;

• Tradicionalmente, apresentava execução 10 a 100 vezes mais lentas do que a de sistemas compilados;

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Conceitos de Linguagens de Programação

� Interpretação (cont.)• O gargalo não fica entre o processador e

a memória (como nos programas compilados) e sim na decodificação das instruções;

• Útil em depuração de código fonte;

InterpretadorPrograma-fontePrograma-fonte

Dados de entrada

Resultados

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Conceitos de Linguagens de Programação

� Interpretação Híbrida• Traduzem a linguagem de alto-nível para

uma representação intermediária;• Mais rápido que a interpretação pura,

pois as instruções são traduzidas uma única vez;

Interpretador

Dados de entrada

ResultadosAnálise Léxica

Análise Léxica

Análise SintáticaAnálise

SintáticaGerador de

Código Intermediário

Gerador de Código

Intermediário

Programa-fontePrograma-fonte Código Intermediário

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Conceitos de Linguagens de Programação

� Interpretação Híbrida (cont.)• A linguagem Java oferece interpretação

híbrida• Sua forma intermediária é o código de bytes

(byte-code);

• Oferece portabilidade para qualquer máquina que tenha um interpretador de código de bytes;

• Máquina virtual Java

• Hoje existem sistemas que traduzem este código de bytes para código de máquina com execução mais rápida;

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Conceitos de Linguagens de Programação

Linguagem de Programação

Compilador/InterpretadorEditor de Código Fonte

+ +Outras

Ferramentas de Programação

AMBIENTE DE PROGRAMAÇÃO

� Ambientes de Programação� Conjunto integrado de ferramentas de

suporte a programação que dispõem de uma interface uniforme;

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Conceitos de Linguagens de Programação

� Exemplos de Ambientes de Programação:

JavaEditplus, NetBeans

Object PascalDelphi

C++C++ Builder

CTurbo C

PascalTurbo Pascal

LINGUAGEMAMBIENTE

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� Utilitários:

• programas que ampliam os recursos do sistema facilitando o

uso e auxiliando a manutenção de programas. Administram o

ambiente oferecendo ferramentas ao usuário para organizar os

discos, verificar memória, corrigir falhas, etc.

� Exemplos:

Save Smart, formatadores, programas de backup,

compactadores de disco (zip, arj), desfragmentadores,

antivírus, e outros.

• Estes programas recebem o nome de utilitários por

serem úteis ao sistema computacional.

Software

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� Softwares aplicativos:

• programas voltados para a solução de problemas do

usuário.

� Tipos:

• uso geral: programas que podem ser utilizados em vários tipos

de aplicações. Exemplos: editores de texto, gráficos, planilhas,

gerenciadores de banco de dados, etc.

• uso específico: se destinam exclusivamente a uma aplicação

específica. Exemplos: folha de pagamento, crediário, imposto

de renda, cadastro, contas a pagar e receber, etc.

Software

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Bibliografia

� Brookshear, J. G.: Ciência da Computação – Uma visão abrangente (7ª edição). Porto Alegre: Bookman, 2005;

� Fedeli, R. D.; Polloni, E. G. F.; Peres, F. E.: Introdução à Ciência da Computação. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003.