Fundamentos da computação software evolução e conceito
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O documento descreve a evolução do software, desde a programação por fios no ENIAC até as linguagens de alto nível modernas. Explica também os principais sistemas de numeração utilizados em computadores, como o binário, octal e hexadecimal.
Fundamentos da computação software evolução e conceito
- 1. ADS Fundamentos da Computação SOFTWARE Evolução e Conceitos Msc. André Lira Rolim Professor
- 2. Software • Assim como o hardware, o software também passou e passa por evolução, visando tornar-se mais acessível ao usuário final; • O início dos computadores (ENIAC), a programação era feita através da ligação de fios que interligavam várias partes lógicas do equipamento.
- 3. Software: Programação no ENIAC
- 4. Software: Programa Armazenado • Depois veio o conceito de programa armazenado (von Neumann), os equipamentos passaram a permitir a programação em linguagem de máquina; • As instruções passaram a ser armazenadas no computador, ou seja, foi possível resgatar “programas” antes elaborados.
- 5. Lógica Binária • Os princípios binários surgiram em duas publicações (1847 e 1854); • A lógica binária surgiu em 1948 e foi introduzido o conceito do “binary digit” (bit) ou “dígito binário”. • As informações e instruções passaram a ser representadas (codificadas) em sequências de “0” e “1”.
- 6. Linguagem Binária Linguagem de Máquina: • É composta por uma sequência de “0” e “1”. Sua programação é muito complexa para os seres humanos. • É a única compreendida diretamente pela máquina (daí seu nome !).
- 7. Conceito de Abstração • Como a programação binária era extremamente complicada e limitada, surgiu a necessidade de obter uma forma mais rápida e eficiente de produzir software; Conceito de Abstração: • “Ato de separar mentalmente um ou mais elementos de uma totalidade complexa (coisa, representação, fato), os quais só mentalmente podem subsistir fora dessa totalidade.” (Dicionário Aurélio Eletrônico 5.0v).
- 8. Conceito de Abstração Exemplo: • Para fazer uso de um carro é necessário conhecer todas as “particularidades de implementação” do carro ??!!!! NÃO!! Isso é bom?! ÓTIMO !! Resposta
- 9. Camadas de Abstração Um sistema de computador pode ser dividido em camadas de abstração para facilitar o entendimento da sua arquitetura e organização.
- 11. Representação dos Dados Analógico x Digital • Informação Analógica: contínua no tempo; possui infinitos valores entre o máximo e o mínimo; • Informação Digital: discreta no tempo; possui valores finitos entre o máximo e o mínimo(intervalos) • Exemplos: rampa x escada ponteiro x display
- 12. Representação dos Dados Analógico x Digital
- 13. Representação dos Dados Conversão Analógico/Digital Amostragem/Quantização/Codificação:
- 14. Representação dos Dados Conversão Analógico/Digital Amostragem/Quantização/Codificação: • Conversão A/D de 8 bits: – Valor máximo: 5 Volts – Valor mínimo: 0 Volts • Níveis: 2⁸ = 256 níveis • Cada nível representa: 5/256 = 0,01953125 = 19,53mV
- 15. Linguagem de Montagem Linguagem Simbólica ou de Montagem: • Tentativa de aproximar a programação de computadores da linguagem humana. A idéia era usar um comando para substituir cada instrução da máquina, ou seja, é usar comandos amigáveis ao invés de endereço binários; • Ficou conhecida como assembler no Brasil (em inglês assemby).
- 16. Linguagem de Montagem Linguagem Simbólica ou de Montagem:
- 17. Produto Final A máquina entende linguagem de montagem ?!!
- 18. Produto Final • Reposta: Não !! • Surge o Montador. Definição: • Software responsável por traduzir código de montagem em código binário.
- 19. Abstração !! Problema resolvido ou foi criado um nível maior de abstração ?!!
- 20. A partir de 1957 Linguagem de Alto Nível • Aproxima-se ainda mais da linguagem natural; • Um programa de alto nível é composto de uma sequência de procedimentos que o computador deve executar. • Exemplos: Fortran, Cobol, Pascal, C, Java …
- 21. Linguagem de Alto Nível A máquina entende linguagem de alto nível ?!!
- 22. Produto Final • Reposta: Não !! • Surge o Compilador. Definição: • Software responsável por traduzir código escrito em “alto nível” em código binário.
- 23. Linguagem de Alto Nível: Exemplo Programa escrito na linguagem de alto nível “C”.
- 24. O que o computador entende ?! O Computador só processa, armazena, recupera, ou seja, entende linguagem binária. Por causa disso ela também exibe apenas na forma que entende ?!
- 25. O que o computador entende ?!
- 26. Como escrever código fonte ?! 1 2 3 O compilador realizará a tradução para que o computador (hardware) possa executar. Através de uma Linguagem de Programação, implementa o algoritmo estruturado. Organizar as idéias para resolver um determinado problema. Usando técnicas de programação.
- 27. Processo de Compilação • Uma vez compilado, será gerado um “executável” que está pronto para ser usado; • O executável contém todas as instruções codificadas em sequências de “0” e “1”; • O processo de compilação é único e irreversível. O executável é um “pacote fechado”, no qual o usuário não tem acesso aos detalhes de implementação, apenas faz uso das funcionalidades implementadas.
- 29. Representação da Informação Sistemas de Numeração
- 30. # Representação • O computador, sendo um equipamento eletrônico, armazena e movimenta as informações internamente sob forma eletrônica; • Tudo o que faz é reconhecer dois estados físicos distintos, produzidos pela eletricidade, pela polaridade magnética ou pela luz refletida – em essência, eles sabem dizer se um “interruptor” está ligado ou desligado.
- 31. # Representação • Atualmente, o computador, por ser uma máquina eletrônica, só consegue processar duas informações: a presença ou ausência de energia. • Para que a máquina pudesse representar eletricamente todos os símbolos utilizados na linguagem humana, seriam necessários mais de 100 diferentes valores de tensão (ou de corrente).
- 32. # Sistema de Numeração • É uma maneira de representar graficamente informações quantitativas, ou seja, é um conjunto de regras para representação dos números; • Cada sistema de numeração é apenas um método diferente de representar quantidades. As quantidades em si não mudam, mudam apenas os símbolos usados para representá-las; • A quantidade de algarismos disponíveis em um dado sistema de numeração é chamada de base.
- 33. # Sistema de Numeração Bases Numéricas • SistemaDecimal • SistemaBinário • SistemaOctal • SistemaHexadecimal
- 34. # Sistema de Numeração
- 35. # Sistema de Numeração/Decimal Símbolos: • 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9; Representação: • Combinação dos dez símbolos, associado com sua posição. Expressão Polinomial: BASE DECIMAL 10 0 0 1 1 1 1 ... babababaNúmero n n n n
- 36. # Sistema de Numeração/Decimal Representação: Número = 2.534; 2 5 3 4 Multiplica por: 103 102 101 100 Ou seja: 1000 100 10 1 Resultado: 2 x 1000 5 x 100 3 x 10 4 x 1 Igual a: 2000 500 30 4 Somando tudo: 2000 + 500 + 30 + 4 Igual a: 2534 0 0 1 1 1 1 1010...1010 aaaaNúmero n n n n
- 37. # Sistema de Numeração/Decimal Exemplo: • Represente o número decimal 10648. 1 0 6 4 8 Multiplica por: 104 103 102 101 100 Ou seja: 10000 1000 100 10 1 Resultado: 1 x 10000 0 x 1000 6 x 100 4 x 10 8 x 1 Igual a: 10000 0 600 40 8 Somando tudo: 10000 + 0 + 600 + 40 + 8 Igual a: 10648 01234 108104106100101 Número
- 38. # Sistema de Numeração Podemos observar que: • Cada dígito é sempre menor que a base (10); • O dígito mais significativo está à esquerda, e o menos significativo à direita; • Toma-se a base 10 (decimal) como referência.
- 39. # Sistema de Numeração/Decimal Represente os seguintes números decimais na forma polinomial: a. 20; b. 6325; c. 10001; d. 123.456; e. 54; f. 12; g. 4.568.456.123;
- 40. # Sistema de Numeração • Código mais comum BINÁRIO Por que é utilizado o sistema binário ? • Computadores são dotados de componentes eletrônicos; • Representar a informação através da combinação de 10 tipos de voltagens é bastante complicado;
- 41. # Sistema de Numeração/Binário Símbolos: • 0 e 1; Representação: • Combinação dos dois símbolos, associado com sua posição. Expressão Polinomial: BASE BINÁRIA 2 0 0 1 1 1 1 ... babababaNúmero n n n n
- 42. # Sistema de Numeração/Binário Representação: Número na base binária: 1011; 1 0 1 1 Multiplica por: 23 22 21 20 Ou seja: 8 4 2 1 Resultado: 1 x 8 0 x 4 1 x 2 1 x 1 Igual a: 8 0 2 1 Somando tudo: 8 + 0 + 2 + 1 Igual a: 11 0 0 1 1 1 1 22...22 aaaaNúmero n n n n
- 43. # Sistema de Numeração/Binário Exemplo: • Represente o número binário 11001 na base decimal. 1 1 0 0 1 Multiplica por: 24 23 22 21 20 Ou seja: 16 8 4 2 1 Resultado: 1 x 16 1 x 8 0 x 4 0 x 2 1 x 1 Igual a: 16 8 0 0 1 Somando tudo: 16 + 8 + 0 + 0 + 1 Igual a: 25 01234 2120202121 Número
- 44. # Sistema de Numeração/Binário Represente os seguintes números binários na forma polinomial e diga seu valor correspondente no sistema de numeração decimal: a. 11; b. 101100; c. 1101001; d. 1; e. 0; f. 01;
- 45. # Sistema de Numeração/Binário Exemplo: • Represente o número binário _______ na base decimal. Multiplica por: Ou seja: Resultado: Igual a: Somando tudo: Igual a:
- 46. # Sistema de Numeração/Octal Símbolos: • 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7; Representação: • Combinação dos oito símbolos, associado com sua posição. Expressão Polinomial: BASE OCTAL 8 0 0 1 1 1 1 ... babababaNúmero n n n n
- 47. # Sistema de Numeração/Octal Representação: Número octal= 2534; 2 5 3 4 Multiplica por: 83 82 81 80 Ou seja: 512 64 8 1 Resultado: 2 x 512 5 x 64 3 x 8 4 x 1 Igual a: 1024 320 24 4 Somando tudo: 1024 + 320 + 24 + 4 Igual a: 1372 0 0 1 1 1 1 88...88 aaaaNúmero n n n n
- 48. # Sistema de Numeração/Octal Exemplo: • Represente o número octal 42536 em uma base decimal. 4 2 5 3 6 Multiplica por: 84 83 82 81 80 Ou seja: 4096 512 64 8 1 Resultado: 4 x 4096 2 x 512 5 x 64 3 x 8 6 x 1 Igual a: 16384 1024 320 24 6 Somando tudo: 16384 + 1024 + 320 + 24 + 6 Igual a: 17758 01234 8683858284 Número
- 49. # Sistema de Numeração/Octal Represente os seguintes números octais na forma polinomial e diga seu valor correspondente no sistema de numeração decimal: a. 11; b. 235; c. 00001; d. 2037; e. 121; f. 10;
- 50. # Sistema de Numeração/Octal Exemplo: • Represente o número binário _______ na base decimal. Multiplica por: Ou seja: Resultado: Igual a: Somando tudo: Igual a:
- 51. # Sistema de Numeração/Hexadecimal Símbolos: • 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 • A(10), B(11), C(12), D(13), E (14) e F(15); Representação: • Combinação dos dezesseis símbolos, associado com sua posição. Expressão Polinomial: BASE HEXA 16 0 0 1 1 1 1 ... babababaNúmero n n n n
- 52. # Sistema de Numeração/Hexadecimal Representação: Número = 7D40; 7 D 4 0 Multiplica por: 163 162 161 160 Ou seja: 4096 256 16 1 Resultado: 7 x 4096 13 x 256 4 x 16 0 x 1 Igual a: 28672 3328 64 0 Somando tudo: 28672 + 3328 + 64 + 0 Igual a: 32064 0 0 1 1 1 1 1616...1616 aaaaNúmero n n n n
- 53. # Sistema de Numeração/Hexadecimal Exemplo: • Represente o número hexadecimal 1122F, na base decimal. 1 1 2 2 F Multiplica por: 164 163 162 161 160 Ou seja: 65536 4096 256 16 1 Resultado: 1 x 65536 1 x 4096 2 x 256 2 x 16 15 x 1 Igual a: 65536 4096 512 32 15 Somando tudo: 65536 + 4096 + 512 + 32 + 15 Igual a: 70191 01234 1615162162161161 xxxxxNúmero
- 54. # Sistema de Numeração/Hexadecimal Represente os seguintes números hexadecimais na forma polinomial e diga seu valor correspondente no sistema de numeração decimal: a. 11; b. FF; c. 1F2A; d. 1121; e. FACA; f. EEE;
- 55. # Sistema de Numeração/Hexadeciamal Exemplo: • Represente o número hexadecimal _______ na base decimal. Multiplica por: Ou seja: Resultado: Igual a: Somando tudo: Igual a:
- 56. # Tabela de Equivalência Decimal Binário Octal Hexadecimal 0 0000 0 0 1 0001 1 1 2 0010 2 2 3 0011 3 3 4 0100 4 4 5 0101 5 5 6 0110 6 6 7 0111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F
- 57. Pergunta! Como funciona a conversão entre as diferentes bases ?! ...
- 58. Decimal para Binário • Técnica das divisões sucessivas Exemplo: converter 150 para binário 10010110
- 59. Dica
- 60. Binário para Hexadecimal Técnica: converter cada grupo de 4 dígitos.
- 61. Hexadecimal para Binário Técnica: converter cada algarismo com 4 dígitos
- 65. Exercício 1) 1990(10) -> X(2) 2) 10101010(2) -> X (10),X (8), X (16) 3) AB2C (16) -> X (2) , X (8) 4) 0011(2) -> X (8) 5) 547 (8) -> X (10)
- 66. Exercício 6) F8A (16) -> X (8) 7) 110111 (2) + 728 (10) -> X (8) 8) AF4 (16) - 26 (8) -> X (10) 10) 2701 (10) – 110 (2) -> X (16) 11) 100(2) x 14 (16) -> X (10)
- 78. Adição Binária 1 1 1 1101 +1011 11000 11012 + 10112 111012 + 10012 1 1 11101 + 1001 100110
- 80. Multiplicação Binária 1100 x 0011 = ? 1101 x 11 = ? 11100 x 1100 = ? 1010 x 1010 = ?
- 82. Subtração Binária 11102 – 10012 1110 1 -1001 0101 110002- 1012 11000 1 1 1 - 101 10011
- 83. Divisão binária