Matéria de apoio a diciplina de Sistemas de Exploração e Aplicações Informáticas

Sistemas de Exploração e
Aplicações Informáticas

A palavra informática tem origem na junção das
palavras informação e automática.

Informática significa, portanto, tratamento da
informação por meios automáticos.

Por meios automáticos entende-se, neste caso,
dispositivos electrónicos ou, mais precisamente,
computadores.

2

Hardware

O termo hardware refere-se aos dispositivos físicos
(electrónicos, mecânicos e electromecânicos) que
constituem um sistema informático (computadores e
outros dispositivos relacionados).

3

A nível do hardware, é costume estabelecer-se uma
distinção entre:

– o computador propriamente dito – o que inclui
principalmente a Unidade Central de Processamento
(CPU) – ex: CPU, memórias, ...;

– os periféricos ou dispositivos de I/O (input/output) –
dispositivos que podem ligar-se a um computador
para entrada e/ou saída de dados – ex: teclado, rato,
monitor, impressora.
4

Software

O software, por sua vez, tem a ver com os programas
de computador, ou seja, instruções que são capazes de
fazer funcionar o hardware, sob intervenção mais ou
menos interactiva dos utilizadores.

5

Ao nível do software é costume distinguir-se entre:

• software de sistema – fundamentalmente o sistema
operativo, que consiste numa primeira camada de
software ou conjunto de instruções que transformam o
hardware num sistema com o qual o utilizador pode
interactuar e fazer funcionar os seus programas;

6

• software de aplicação – que engloba todo o restante
tipo de programas de computador com que o utilizador
pode realizar determinadas tarefas, como, por exemplo:
programas de processamento de texto; programas de
folha de cálculo; sistemas de gestão de bases de dados;
programas de desenho, de tratamento de imagens, de
apresentação gráfica; etc.

7

Tecnologias de Informação

As Tecnologias de Informação dizem respeito a
processos de tratamento, controlo e comunicação de
informação, baseados em meios electrónicos, portanto,
computadores ou sistemas informáticos.

8

A expressão Tecnologias de Informação – TI (ou IT –
Information Technologies) – surge quase como sinónimo
de informática; no entanto, aquela designação é
utilizada para evidenciar que esta área da tecnologia
evoluiu de forma a expandir-se e a abarcar outros
domínios que não apenas o da informática tradicional.

9

As Tecnologias de Informação incluem, para além da
informática propriamente dita, outras áreas, entre as
quais podemos destacar:

• Telemática – combinação das telecomunicações com a
informática;

• Controlo e Automação – processos de produção
industrial controlados por meios informáticos.

10

Tipos de Computador

Os mainframes são computadores de grandes
dimensões que algumas grandes empresas ou outro tipo
de instituições adquirem para operações de
processamento muito exigentes.

11

Os minicomputadores constituem uma categoria de
que quase se deixou de falar, podendo ainda existir em
algumas empresas; o seu lugar tem vindo a ser
preenchido cada vez mais por microcomputadores e por
workstations.

12

A categoria de computadores a que se chama
workstations está actualmente bastante divulgada em
muitas empresas, universidades, etc. Trata-se de
computadores um pouco maiores do que os
microcomputadores, normalmente bastante mais caros e
também com capacidades significativamente mais
desenvolvidas.

13

Os supercomputadores são computadores de maiores
dimensões e capacidades que a tecnologia consegue
fabricar; existem quase só em grandes instituições de
investigação científica.

14

Rede de Computadores

Uma rede de computadores é um sistema informático
em que vários computadores (e, eventualmente, outros
dispositivos) se interligam, formando um conjunto, para
troca de informação e partilha de recursos (programas,
dados, dispositivos de armazenamento, impressoras,
acesso à Internet, etc.)

15

Rede de Computadores / Sistema Multiposto

Uma rede de computadores distingue-se de um
sistema multiposto neste aspecto fundamental:
enquanto num sistema multiposto os postos de trabalho
estão totalmente dependentes de um processador
situado num computador central, numa rede de
computadores cada posto de trabalho é um computador
e, como tal, tem a sua própria unidade de
processamento, memórias e, eventualmente, outros
recursos, como: discos próprios, impressoras, etc.

16

Terminal Inteligente

Um terminal inteligente, por exemplo um PC, faz uma
grande parte do processamento localmente, isto é, na
sua própria Unidade Central de Processamento (CPU -
Central Processing Unit). Assim, poderá utilizar um PC
ligado a um 'mainframe' para extrair as informações de
que necessita daquele último e depois efectuar uma
análise dos dados no PC.

17

Terminal Não Inteligente

Um terminal estúpido tem capacidades muito limitadas
de processamento, mas permite-lhe ligar-se a um
computador grande e potente como, por exemplo, um
mainframe. Quando processa dados num terminal não
inteligente, é, na realidade, o mainframe na outra
extremidade da rede que está a efectuar todos os
cálculos. O terminal não inteligente só tem capacidade
para receber os dados que o utilizador introduz e
apresentar as informações no ecrã.

18

CONSTITUIÇÃO DE UM COMPUTADOR
(identificação dos blocos que constituem a máquina
computador)

Na constituição do computador fazem parte um conjunto
de componentes básicos:
1. Unidade Central de Processamento (CPU) ou
Processador
2. Memória principal ou central
3. Unidades Periféricas ou periféricos de Entrada (ex.:
teclado, rato)
4. Unidades Periféricas ou periféricos de Saída (ex.:
impressora, monitor)
19

memória primária

Teclado RAM ROM

Rato
monitor
Unidade CPU
text

de
disquetes

Unidade de
disco rígido Leitor de
CDROM

Unidade de Sistema
Figura 1 – Blocos integrantes de um computador pessoal

20

Na estrutura do hardware de um sistema informático,
cabe um papel muito especial às memórias e
dispositivos de armazenamento. As memórias
principais (ou memórias primárias) do sistema actuam
directamente em ligação com a unidade central de
processamento. Os dispositivos de armazenamento
(memórias secundárias ou armazenamento de massa)
podem ser considerados periféricos ou dispositivos de
I/O – é o caso das unidades (drives) de discos,
disquetes, etc.

21

Um sistema informático não é constituído apenas por
dispositivos físicos ou de hardware; para que esses
dispositivos possam realizar algo de útil, torna-se
necessária a intervenção de uma outra componente,
esta já não física, mas de natureza lógica – o software.

22

Quando abrimos um computador do tipo PC, podemos
identificar os seguintes componentes principais:

• uma placa principal (motherboard) – a placa de circuito
impresso de maiores dimensões no interior do PC, na
qual se vão ligar os periféricos através de conectores e
placas de expansão;

23

• placas de expansão – outras placas de circuito
impresso ligadas à motherboard através de encaixes
(slots) próprios;

• drives – unidades concebidas para funcionar com
discos, disquetes, CDs ou outros dispositivos de
armazenamento;

24

• uma fonte de alimentação – que recebe a energia do
exterior e a adapta ao funcionamento interno do PC;

• cabos internos – que interligam os diversos
componentes entre si.

25

A placa principal ou motherboard (placa-mãe)

Secções principais da motherboard:

• CPU ou processador – o componente fundamental de
um sistema informático, uma vez que é ele que efectua
as principais operações de processamento;

26

• memória RAM (Random Access Memory) – constituída
por chips (pastilhas de circuitos integrados) que
armazenam temporariamente as instruções do software
com que o computador funciona, bem como os dados
que o utilizador introduz ou manipula.

27

• memória ROM (Read-Only Memory) – constituída por
chips que contêm instruções fixas para o desempenho
de funções básicas do sistema, como, por exemplo, a
ROM BIOS (Basic Input Output System), que é
responsável pelo arranque do computador e pela sua
interacção básica com os dispositivos de I/O;

28

• chips de controlo – diversos chips destinados a
controlar a circulação dos dados entre os diversos
componentes da motherboard;

• slots de expansão – conjunto de encaixes de formato
rectangular e relativamente alongado, onde se inserem
placas que controlam a ligação dos periféricos ao
processador, como, por exemplo, placas gráficas, placas
de som ou placas de rede;

29

• bus ou barramento – sistema de canais ou fios
condutores por onde circulam os dados entre CPU,
memória RAM, placas de expansão dos periféricos, etc.;

• conectores – diversos conectores para cabos internos e
para alguns dispositivos de I/O, como, por exemplo, o
teclado.

30

O Processador ou Unidade Central de Processamento
(CPU)

Nos PC, a CPU ou Unidade Central de
Processamento é equivalente ao microprocessador.
Trata-se de um circuito integrado que contém muitos
milhares ou milhões de componentes electrónicos
elementares, organizados de modo a poderem efectuar
as operações típicas de processamento.

31

A estrutura de um processador ou CPU é algo de
bastante complexo e variável consoante a marca ou a
versão; no entanto, podem destacar-se as seguintes
secções e componentes fundamentais:

• Secção de aquisição e descodificação de instruções
– onde são recebidas as instruções provindas de outros
componentes (memórias ou dispositivos de input), para,
em seguida, serem descodificadas de modo a que a
CPU possa determinar quais as operações a realizar;

32

• Secção de execução – onde são processadas as
instruções e dados recebidos; por sua vez, esta é
constituída pelas seguintes componentes ou
subsecções principais:

– Unidade de controlo – que, de certo modo, controla ou
determina as operações a efectuar em cada instante, enviando
sinais apropriados aos outros componentes;
– Unidade Lógico-Aritmética (ULA ou ALU – Arithmetic and
Logic Unit) – que é a secção do processador que efectua as
operações aritméticas e lógicas;
– Registos ou registers – que são componentes capazes de
armazenar temporariamente dados com que a ALU efectua as
operações que lhe são indicadas.
33

Memórias primárias – ROM e RAM

Memórias primárias, principais ou centrais – estas
memórias são absolutamente indispensáveis ao
funcionamento do sistema informático, pois são elas que
fornecem ao processador as instruções e os dados com
que este vai operar em cada momento; normalmente,
consistem em chips (circuitos integrados) que se
integram ou encaixam directamente na placa principal
(motherboard) do computador e podem ser de dois tipos
fundamentais: ROM e RAM.

34

• memórias ROM (Read-Only Memory) – memórias só de
leitura que contêm instruções fixas para o
funcionamento do sistema;

• memórias RAM (Random Access Memory) – memórias
de acesso aleatório ou memórias em que são feitas
operações de leitura e de escrita de dados em
interacção directa com o processador.

35

A capacidade de memória primária de um computador
avalia-se pelo número de bytes que constituem a sua
RAM e mede-se em múltiplos de bytes: quilobytes;
megabytes; gigabytes; etc.

1 byte = 8 bit
1 KB (quilobyte) = 1024 bytes
1 MB (megabyte) = 1024 KB
1 GB (gigabyte) = 1024 MB
1 TB (terabyte) = 1024 GB

36

Suportes de armazenamento secundário, auxiliar,
externo ou de massa

Trata-se, neste caso, de suportes de armazenamento de
informação (programas, trabalhos ou outros tipos de
dados) que interessa guardar antes e/ou depois das
actividades de processamento; estas memórias ou
suportes de armazenamento podem ser de tipos
diversificados, tais como: disquetes, discos magnéticos,
discos ópticos (CDs), etc.

37

O bus ou barramento de um sistema informático

A motherboard ou placa principal do sistema contém, na
sua estrutura, um sistema de canais ou fios condutores
por onde circulam os dados entre a CPU, a memória
RAM e as placas de expansão dos periféricos – a este
sistema de canais de comunicação dá-se o nome de
bus ou barramento do sistema.
Uma arquitectura de bus ou barramento define o modo
como o barramento está concebido para fazer a
interligação entre a CPU e os dispositivos de I/O
(através dos slots de expansão).

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As características mais importantes numa arquitectura
de bus são:

• a largura do bus ou o número de canais para a
circulação dos dados;

• a velocidade a que esses mesmos dados podem circular
no bus – medida em hertz (impulsos por segundo) ou
bps (bits por segundo).

39

Ligações de periféricos ou dispositivos de I/O

Alguns dos conectores localizam-se na própria
motherboard, como é quase sempre o conector do
teclado.

No entanto, a maioria dos conectores de periféricos
localizam-se nas placas de expansão que encaixam
nos slots da motherboard.

40

Portas para transmissão de dados

Portas série – externamente podem apresentar-se
como conectores macho com 9 ou 25 pinos. No interior
do computador ou do sistema operativo as portas série
costumam ser designadas por COM1; COM2; etc. (COM
vem de communications).

Portas paralelas – externamente apresentam-se como
conectores fêmea para 25 pinos. No interior do
computador ou do sistema operativo as portas paralelas
costumam ser designadas por LPT1; LPT2; etc. (LPT
vem de Line Printer).

41

Portas USB (Universal Serial Bus) – teoricamente umas
ligação USB pode permitir ligar em simultâneo até 127
dispositivos. As taxas de transmissão em USB podem ir
até aos 12 Mbps (uma porta série tem uma taxa de 115
Kbps; uma porta paralela pode ir até aos 2 Mbps).

42

Tecnologias utilizadas para a gravação e leitura de
informação nos dispositivos e suportes de
armazenamento

Podemos considerar os seguintes grupos principais:

• suportes magnéticos – discos, disquetes – que se
caracterizam por terem superfícies revestidas de
substâncias que podem sofrer alterações de orientação
nos seus campos magnéticos, permitindo dessa maneira
a codificação e o armazenamento da informação, sob a
forma de zeros e uns (bits);

43

• suportes ópticos – CD (Compact Disk), DVD (Digital
Versatile Disk) – que se caracterizam por utilizarem a
tecnologia laser (intensos feixes luminosos – daí a
designação de ópticos) para a gravação e leitura de
informação.

44

Classificação dos periféricos segundo as suas funções
de I/O

Só de input: teclados, ratos, scanners, câmaras digitais.

Só de output: monitores, impressoras, projectores de
vídeo e de imagens de computador.

De input/output: drives de discos ou de disquetes,
placas de rede, placas de som, modems.

45

Quer os CDs quer os DVDs apresentam, em geral, as
seguintes vantagens como suportes de
armazenamento de informação:

• permitem armazenar grandes quantidades de
informação numa pequena porção de espaço (esta
vantagem ainda é mais reforçada no caso dos DVDs);
• podem ser facilmente transportados para outros
computadores (ao contrário do que acontece com os
discos magnéticos);
• a informação gravada nos discos ópticos tem uma
durabilidade e fiabilidade, pelo menos em princípio,
superior à dos suportes magnéticos, entre outros
motivos, porque não estão sujeitos a interferências
electromagnéticas.
46

Tipos de CDs e DVDs utilizados em computadores: CD-
ROM, DVD-ROM, CD-R, DVD-R, CD-RW, DVD-RW.

• A sigla ROM (Read-Only Memory) indica que se tratam
de suportes que apenas permitem a leitura e nunca
qualquer operação de escrita.
• A sigla R (Recordable) indica que se tratam de suportes
que podem ser gravados uma vez mas não regravados.
• A sigla RW (Rewriteable) indica que se tratam de
suportes que permitem a gravação, apagamento e
regravação de informação.

47

Existem monitores de dois tipos fundamentais:

• monitores do tipo CRT (Cathod Ray Tube) ou tubo de
raios catódicos – que são do mesmo género dos
monitores de televisão;

• monitores do tipo LCD (Liquid Cristral Display) ou
ecrãs de cristais líquidos – que são mais estreitos do
que os do tipo CRT e com uma tecnologia de
funcionamento também muito diferente.

48

Formação das imagens de um computador no
monitor

No ecrã de um monitor, a imagem não é formada toda
ao mesmo tempo, mas através de um varrimento ou
refrescamento muito rápido da superfície do ecrã. A
velocidade dos varrimentos é usualmente expressa em
hertz. Actualmente, a maioria dos monitores tem
velocidades de varrimento da ordem dos 70 a 80 hertz –
o que significa 70 a 80 varrimentos por segundo.

49

Tipos de impressoras

• Impressoras de jactos de tinta – funcionam com base
num dispositivo que projecta jactos de tinta contra a
folha de papel através de uma cabeça com um circuito
electrónico específico.

• Impressoras laser – funciona através de circuitos
integrados próprios e envia os resultados através de
laser para um tambor, que roda em torno de si próprio, e
que transmite ao papel os grafismos a imprimir através
de tinta em pó que posteriormente é fixada por meio de
um jogo de cilindros rotativos.

50

• Impressoras matriciais ou de agulhas – funcionam
através de uma cabeça que contém um conjunto de
agulhas (9 ou 24, conforme a qualidade da impressora).
São essas agulhas que imprimem pontos contra o papel,
através de uma fita impregnada de tinta. O resultado da
impressão (quer se trate de caracteres quer se trate de
imagens) é um conjunto de pontos – matriz de pontos
(donde a designação de matricial).

51

Dispositivos de conectividade a redes de
computadores

O termo conectividade designa a possibilidade técnica
de se ligarem meios informáticos uns aos outros – o que
remete para redes de computadores.

As redes de computadores podem ser, quanto à sua
abrangência geográfica, de dois tipos principais:

• LAN – Local Area Networks, ou redes locais;
• WAN – Wide Area Networks, ou redes de abrangência
alargada.
52

Para o primeiro tipo de redes temos a considerar, como
dispositivo primário de conectividade ou de ligação, as
placas de rede ou interfaces de rede (NIC – Network
Interface Card).

Para as redes no âmbito mais alargado, como, por
exemplo, o caso da Internet, as ligações passam, na
maioria das vezes, por redes telefónicas; neste caso, os
dispositivos de ligação podem ser: modems (no caso de
a rede telefónica ser do tipo tradicional) ou placas de
ligação RDIS (no caso de termos uma rede RDIS –
Rede Digital com Integração de Serviços).

Portanto, como dispositivos de conectividade a redes de
computadores, temos fundamentalmente: placas de
53
rede e modems.

Uma placa de rede é um dispositivo que se encaixa num
slot da motherboard e que permite ligar um computador
a uma rede local (LAN). Trata-se, efectivamente, de um
dispositivo de input/output, pois permite enviar dados de
um computador para outros, bem como receber dados
provenientes de outros computadores.

54

Um modem é um dispositivo que permite ligar um
computador a outros computadores ou a redes
alargadas (WAN), através das linhas telefónicas,
convertendo os sinais digitais do computador em sinais
analógicos das linhas telefónicas e, vice-versa,
convertendo os sinais analógicos em sinais digitais com
que o computador opera.

55

Os modems podem ser internos ou externos:

• um modem interno é uma placa, semelhante a outras
placas que se encaixam num dos slots de expansão da
motherboard e desta forma comunica directamente com
o bus do sistema;

• um modem externo consiste numa caixa dentro da qual
está uma placa do mesmo género da de um modem
interno; neste caso, a ligação ao computador faz-se,
usualmente, através de uma porta série ou de uma porta
USB (se o modem tiver ligação desse tipo).

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