O acesso fácil a tanta informação trouxe muitos aspectos positivos para a sociedade, mas também intensificou alguns problemas como:
Redundância(repetição) de dados;
Inconsistência dos dados;
Dificuldade de acessos aos dados,
Isolamentos dos dados;
Problemas de integridade.
SGBDs
Um Sistema Gerenciador de Banco de Dados (sgbd) ou simplesmente banco de dados, é um sistema cuja finalidade é registar, manter, atualizar e disponibilizar a informação relevante de uma organização.
Um Sistema Gerenciador de Banco de Dados (sgbd) é um software que permite gerir bases de dados de uma forma centralizada, uniforme e coerente, guardam os dados segundo um modelo relacional, modelo hierárquico, modelo em redes e o modelo orientado a objetos.
Os sistemas de banco de dados são compostos por quatro componentes que trabalham em conjunto para fornecer funcionalidades eficientes na gestão e manipulação de dados. Essas componentes são: dados, hardware, software e usuários.
A utilização de um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) oferece diversas vantagens como: controle de redundância, compartilhamento dos dados, restrições de acesso, fornecimento de múltiplas interfaces, representação de relacionamento complexo entre dados, restrições de integridade, fornecer backup e restauração. Essas vantagens contribuem para a eficiência, segurança e confiabilidade na gestão de dados em ambientes computacionais.
Modelo de Dados
Um modelo de dados é uma descrição formal da estrutura de um banco de dados.No projeto de banco de dados, existe o modelo conceitual e o modelo lógico.
Modelo Conceitual é uma descrição do banco de dados de forma independente de como será a sua implementação no SGBD. Um dos modelos conceituais mais comuns é o Modelo Entidade-Relacionamento (ER), que utiliza entidades para representar objetos do mundo real e relações para descrever como essas entidades estão interconectadas.
Exemplo de um DER
Modelo Lógico é uma representação abstrata da estrutura do banco de dados, que descreve as entidades, atributos e relacionamentos entre as entidades. Ele ajuda a garantir que o banco de dados seja organizado e eficiente.
Projeto de banco de dados
O projeto de um banco de dados é dividido em três fases que são: Modelagem conceitual;
Projeto lógico e Projeto físico.
Modelagem conceitual
Na primeirao modelo conceitual é construído na forma de Diagrama Entidade–Relacionamento. Esse modelo capta as necessidades da organização em termos de armazenamento de dados de forma independente da implementação.
Projeto lógico
Nasegunda fase consiste em transformar o modelo conceitual no modelo lógico, ou seja, o modelo lógico define como o banco de dados será implementado em um sgbd. (ex: MySQL)
Projeto físico
Na terceira fase o modelo de banco de dados será crescido com detalhes que influenciam no desempenho do banco de dados. o projeto físico trata das escolhas práticas e técnicas para efetivamente armazenar e acessar esses dados.
LINGUAGENS DE MANIPULAÇÃO DE DADOS
Linguagem de manipulação de dados são conjuntos de linguagens de computador utilizadas para a recuperação, inclusão, remoção e modificação em banco de dados. O objetivo principal das linguagens de manipulação dos dados é permitir uma interação eficiente e de fácil aplicação entre os usuários e os bancos de dados.
. Existem dois tipos de linguagens: a DML (Data Manipulation Language – Linguagem de Manipulação de Dados) e a DDL (Data Definition Language – Linguagem de Definição de Dados).
DMLs conjunto de comandos que interagem com os dados dentro das tabelas, ou seja, são comandos que servem para a manipulação da informação.
Como exemplo desses comandos da classe DML, temos: SELECT, INSERT, UPDATE e DELETE.
DDLs conjunto de comandos que não mechem com informações dentro da tabela. Esses comandos incluem CREAT, ALTER e DROP.
Para a criação de banco de dados, tabelas e atributos em um sistema de gestão de base de dados, utilizamos a linguagem SQL (Structured Query Language) que é composta de comandos de manipulação, definição e controle de dados.
A sql estabeleceu-se como linguagem padrão de banco de dados relacional. A linguagem sql é uma linguagem de programação utilizada para gerenciar banco de dados relacionais.
SQL tem uma característica importante que é sua capacidade de construção de visões, que são formas de visualizarmos os dados na forma de listagens independente das tabelas e organização lógica dos dados.
As redes de computadores surgiram devido à necessidade da troca de informações entre computadores, possibilitando acessar dados que estão localizados fisicamente distantes. O principal objetivo de uma rede de computadores é permitir a comunicação e a troca de dados entre esses dispositivos.
Redes de computadores é um conjunto de dispositivos eletrônicos interconectados que compartilham recursos e informações. É importante entender que na maioria das vezes, o mais importante na utilização de uma rede de computadores não é o compartilhamento de recursos, mas sim, a troca de informações.
Existem dois tipos de rede de computador que são: Rede ponto-a-ponto e Rede Cliente Servidor.
Rede ponto-a-ponto é usado principalmente para conectar computadores, servidores e impressoras em uma rede. Em uma rede ponto a ponto, cada dispositivo pode atuar como cliente ou servidor, compartilhando recursos diretamente entre si sem depender de um servidor central.
Rede Cliente Servidor neste tipo de rede o papel do servidor é controlar todos os recursos do computador como impressoras, arquivos, softwares e sistemas de armazenamentos. As máquinas clientes e servidores são conectadas entre si por uma rede que possui maior desempenho e um alto nível de segurança.
As redes de computadores podem ser classificada por: PAN – Personal Area Network; LAN – Local Area Network; MAN – Metropolitan Area Network; 4 WAN – Wide Area Network.
PAN – Personal Area Network: é uma rede de área pessoal que conecta dispositivos eletrônicos em torno de uma única pessoa. Essa rede é usada para a comunicação entre os dispositivos pessoais de uma pessoa como smartphones, tablets, fones de ouvido sem fio e outros dispositivos de mão.
LAN – Local Area Network: é uma rede de computadores que abrange uma área geográfica limitada, como uma residência, escritório ou campus universitário. O principal propósito de uma LAN é permitir a comunicação eficiente e a compartilhamento de recursos entre dispositivos na mesma área local.
MAN – Metropolitan Area Network: é um tipo de rede de computadores que abrange uma área geográfica como por exemplo países, continentes. Ela permite a comunicação a longa distância, interligando redes dentro de uma grande região geográfica.
TOPOLOGIA DAS REDES DE COMPUTADORES
A topologia tem como objetivo descrever como é uma estruturada uma rede de computadores, tanto física como logicamente. As topologias físicas mais utilizadas são: Topologia em barramento; Topologia em Anel e Topologia em Estrela.
PRINCIPAIS COMPONENTES
Uma componente de rede de computador são compostos por vários dispositivos, cada um deles com a sua função. O objetivo é dar funcionalidade e organização bem como prover a comunicação entre os diferentes componentes de uma rede. Os tipos de componentes são: os hubs, switches, o servidor, o cliente, bridge, gateway, e o ponto de acesso Wireless.
O hub é um dispositivo que tem a função é interligar os computadores de uma rede local. O funcionamento do hub é simplesmente repassar o sinal vindo de um computador para todos os computadores ligados a ele.
Switch um concentrador em uma rede que quando ele recebe um sinal de um computador de origem, ele entrega somente para o computador de destino. Isso acontece devido à capacidade em criar um canal de comunicação exclusivo que opera entre a origem e o destino.
Servidor É um computador que disponibiliza recursos para a rede.
Cliente É o computador que utiliza os recursos oferecidos pela rede.
Bridge ponte de ligação entre uma ou mais redes.
Gateway é o equipamento que conecta os hosts à rede.
Ponto de acesso Wireless é um dispositivo de rede que permite a conexão de dispositivos sem fio a uma rede com fio existente.
MODOS DE TRANSMISSÃO
Existe três modalidades de transmissão por meio de linhas que são: simplex; Half-duplex; full duplex.
Simplex é um tipo de comunicação que que só tem único sentido, onde a transmissão de dados ocorre em apenas uma direção. Há um transmissor que envia dados e um receptor que recebe dados como por exemplo televisão e rádio.
Half duplex é um tipo de comunicação em que a transmissão pode ocorrer em ambas as direções, mas não simultaneamente. Isso significa que enquanto um dispositivo está transmitindo e outro está recebendo e vice-versa.
Full duplex é um tipo de comunicação no qual a transmissão pode ocorrer em ambas direções simultaneamente, isso significa que dois dispositivos podem enviar e receber dados ao mesmo tempo.
Os meios de transmissão de dados também podem ser físicos ou não.
Meios físicos
Os meios físicos mais utilizados na transmissão de dados são: cabo de par trançado; cabo coaxial e a fibra óptica.
Cabo de par trançado é um tipo de cabo que consiste em pares de fios de cobre entrançados uns aos outros para reduzir o ruído e minimizar a emissão de interferência eletromagnética para o ambiente.
Cabo coaxial é um tipo de cabo de transmissão que consiste em um condutor central, geralmente de cobre, envolto por uma camada isolante, uma malha condutora e um revestimento externo.
Fibra óptica é um meio de transmissão de dados que utiliza filamentos de vidro ou plástico extremamente finos para transmitir pulsos de luz que representam dados.
Existem dois conceitos fundamentais no estudo dos sistemas de computação que são: Arquitetura e Organização de computadores. O termo arquitetura refere-se aos atributos do ponto de vista do programador, portanto têm impacto direto sobre a execução lógica de um programa. O termo organização refere-se às unidades operacionais e suas interconexões. Desta forma, uma mesma arquitetura pode ser implementada por meio de diferentes organizações.
As funções básicas de um computador são o processamento de dados, armazenamento de dados, a transferência de dados e o controle. Para desempenhar essas funções o computador precisa executar um conjunto de instruções (programa).
ORGANIZAÇÃO DE SISTEMAS DE COMPUTADORES
A organização de computadores trata da organização dos fluxos de dados, do projeto de controle lógico e da organização física dos computadores.
John Von Neumann foi um matemático, que contribuiu de forma significativa para a evolução dos computadores. Suas contribuições duram até os dias atuais, sendo que a principal delas foi a construção de um computador sequencial binário de programa armazenado. Ele propôs os elementos críticos de um sistema computacional, denominado de Modelo de Von Neumann. A arquitetura se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas.
Essa máquina reúne os seguintes componentes: memória, uma unidade aritmética e lógica, unidade central de processamento composta por diversos registradores, e uma Unidade de Controle.
Memória física: Para armazenar programas e dados – representados por 0’s e 1’s que serão processados.
Unidade Aritmética e Lógica: Sua função é executar operações indicadas pelas instruções de um programa. Também responsável pelo processamento de dados como executar operações de adição, as operações booleanas dentre outras. Seu trabalho é apoiado por diversos registradores.
Unidade de Controle: Possui a função de buscar um programa na memória, instrução por instrução, e executá-lo sobre os dados de entrada (que também se encontram na memória).
Entrada e Saída: Dispositivos para o recebimento de informações e retorno /recebimento dos resultados.
É importante esclarecer que a unidade aritmética e lógica e a unidade de controlo, juntamente com diversos registradores específicos, formam a Unidade Central de Processamento do computador. A organização de um computador simples típico é definida com os seguintes componentes: a memória, o processador (cpu – Central Processing Unit), os dispositivos de entrada e saída (e/s ou i/o – Input/Output) e os barramentos.
COMPONENTES DE UM COMPUTADOR: PROCESSADORES, PLACAS – MÃE E BARRAMENTO
Processador
É o componente principal de um computador responsável pela execução de instruções e pelo processamento de dados. Ele é o “cérebro” do computador, pois realiza as operações fundamentais necessárias para o funcionamento do sistema. O processador é o componente mais complexo e frequentemente o mais caro, mas ele não pode fazer nada sozinho.
O histórico dos processadores começou com o processador 8088, lançado pela Intel em meados de 1978 e usado no primeiro pc, lançado pela ibm em 1981. Depois deste, surgiu o 286, lançado em 1982, e o 386, lançado em 1985. O 386 foi considerado o primeiro processador moderno, pois foi o primeiro a incluir o conjunto de instruções básicas utilizados até os dias atuais.
Exemplo de um processador 8088
Em 1989 surgiu o 486, mas foi durante a década de 1990 que era mais comum encontrar computadores a venda com ele instalado. Depois entramos na era atual, inaugurada pelo Pentium, que foi lançado em 1993, mas demorou alguns anos para se popularizar e substituir os 486.
Exemplo de um processador 486 da Intel
Em 1997 foi lançado o Pentium mmx, que deu um último fôlego à plataforma Pentium. Depois tivemos várias evoluções dessa plataforma até outras plataformas conhecidas como Intel Core, da empresa Intel como exemplo temos a Intel Core i3, i5 e i7.
Exemplo de um processador Intel Core i7
O processador está dividido em 5 (cinco) partes: a memória de rascunho (mem rasc), a unidade lógica aritmética (ula), as vias internas, o caminho dos dados e a unidade de controle (uc).
A memória de rascunho (mem rasc): Conjunto pequeno de algumas dezenas de registradores dedicados e rápidos para o armazenamento temporário de dados relativos à decodificação e execução de instruções.
Unidade lógica aritmética (ula): Circuito lógico combinacional que realiza operações booleanas sobre palavras armazenadas na memória de rascunho e armazena o resultado da mesma.
Vias internas: Barramentos dedicados que permitem a transmissão de dados da memória de rascunho para a ula e vice–versa.
Caminho de dados: conjunto que interliga a memória de rascunho, a ula e as vias internas.
Unidade de controle (uc): Circuito lógico sequencial responsável pela geração dos sinais de controle do caminho de dados na sequência adequada para programar a interpretação de instruções.
Exemplo simplificado das partes do processador
Placas-mãe
A placa-mãe é o componente mais importante do computador, pois é responsável pela comunicação entre todos os componentes. A placa-mãe também é um dos componentes dos computadores que apresenta mais defeitos devido a sua enorme quantidade de chips, trilhas, capacitores e encaixes.
No início, as placas-mãe serviam como uma interface entre os demais componentes, uma placa de circuito sem vida própria. Com o passar do tempo, mais e mais componentes passaram a serem integradas à placa-mãe, dando origem às placas atuais, que incluem vídeo, som, rede e outros periféricos onboard.
SETUP E BIOS
O bios (Basic Input Output System ou Sistema Básico de Entrada e Saída) possui um software necessário para inicializar a placa-mãe, checar os dispositivos instalados e carregar o sistema operacional, o que pode ser feito a partir de vários dispositivos como o hard disk (hd), unidade de cd-rom (ou dvd-rom), pendrive ou qualquer outra mídia disponível.
O bios inclui também o setup, que é um software que permite configurar as diversas opções oferecidas pela placa. O processador é programado para procurar e executar o bios sempre que o computador é ligado, processando-o da mesma forma que outro software qualquer.
TIPOS DE MEMÓRIAS
Os tipos de memórias são: a estática e a dinâmica, a memória cache e a memória secundária.
Estática (ram – Random Access Memory): É um tipo de memória muito mais rápida que a memória dinâmica. Ela é utilizada a abreviatura sram (Static ram). Utiliza circuitos digitais chamados flip-flops para o armazenamento de cada bit 0 (zero) ou 1 (um). Esse tipo de memória é bem mais cara e os circuitos bem maiores, mas em contrapartida é bem veloz.
Dinâmica (dram – Dynamic Random Access Memory): A memória ram é formada por circuitos de memória dinâmica, por vezes abreviada por dram (Dynamic ram). Esse tipo de circuito armazena os bits de informação por meio de minúsculos capacitores: capacitor carregado vale 1 (um) e um capacitor descarregado a 0 (zero). O grande problema dessas memórias é que, depois de algum tempo, os capacitores se descarregam. Dessa forma, deverá haver períodos de recarga dos capacitores da memória, chamados de período refresh.
Exemplo de memória DRAM
A memória cache é uma forma de memória de acesso rápido e de pequena capacidade que armazena temporariamente dados frequentemente acessados e instruções de um processador. Ou seja, a memória cache é uma memória de altíssima velocidade e temporária, onde os dados frequentemente acessados são guardados para um acesso rápido.
No computador tem duas memórias cache: A Cache L1 e a Cache L2.
A memória cache L1 está inserida dentro do processador, é o mais rápido, mas também o menor em capacidade. Devido ao seu tamanho e de estar inserida dentro do processador, foi necessário criar a memória cache L2 para incrementar o seu tamanho.
A memória cache L2 tem um tamanho bem maior que a L1. Ela está instalada na placa-mãe e pode chegar até a velocidade de 12mb.
A memória secundária é um tipo de memória não-volátil constituída de memórias de grande capacidade em termos de armazenamentos. É usada para gravar grandes quantidades de dados que não são perdidos com o corte da alimentação elétrica e podem guardar dados por um longo período de tempo.
Armazenada por meio magnético como discos rígidos (hd) e fitas magnéticas, ou por meio ótico como cd e dvd. É uma memória lenta, porém mais barata. Também pode ser utilizada para emular a memória principal permitindo um acréscimo de espaço de endereçamento disponível por meio de técnicas de memória virtual
DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO
Existem diversos tipos de dispositivo de armazenamento que são: discos rígidos (Hard Disk – hd), os pen drives, os cartões de memória e as mídias ópticas como o cd e o dvd.
Discos Rígidos (Hard Disk – HD)
É o dispositivo de armazenamento permanente de dados mais utilizado nos computadores, nele são armazenados desde os seus arquivos pessoais até informações utilizadas exclusivamente pelo sistema operacional. São discos com velocidade e capacidade de armazenamento e acesso às informações muito superiores aos discos flexíveis, como exemplo, os dvds. Os hds podem ser tanto internos como externos ao computador.
: Exemplo de um hd sata
Pen drive
O pen drive é um dispositivo portátil de armazenamento com memória flash, acessível através da porta USB. Sua capacidade varia de modelo para modelo, mas os pen drives mais atuais já passam dos gigabytes de memória. Por ser pequeno e ter uma grande capacidade, ele é muito utilizado nos dias atuais.
Cartões de memória
Esses dispositivos possuem uma determinada capacidade de armazenamento de dados e são usados para guardar e transportar arquivos de câmeras digitais, tocadores de áudio, armazenamento em celulares entre outros.
Mídias ópticas
Discos que utilizam tecnologia óptica para armazenar e recuperar dados. Esses discos são frequentemente usados para distribuir, armazenar e reproduzir dados, música, vídeo e outros tipos de informações. A tecnologia óptica permite a leitura e gravação de dados usando feixes de luz.
DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA
Os dispositivos de entra e saída que veremos neste tópico são: os monitores, os teclados e os mouses.
Os monitores são considerados dispositivos de saída de dados do computador. Eles servem de interface visual com o usuário, permitindo que o mesmo possa visualizar os dados e interagir com eles.
Os monitores são classificados em duas categorias principais: o crT e o lcd
Monitores CRT
É um tipo de dispositivo de exibição que utiliza a tecnologia de tubo de raios catódicos para mostrar informações visuais na tela. Esse tipo de monitor foi amplamente utilizado em computadores pessoais e televisores antes da ascensão dos monitores de tela plana.
Exemplo de monitor CRT
Monitores LCD
É um tipo de dispositivo de exibição que utiliza a tecnologia de cristal líquido para apresentar informações visuais na tela. Este tipo de monitor forma uma imagem bem mais nítida e não cansa tanto a visão quando ficamos um período de tempo em frente a ele quanto o crT.
Exemplo de monitor lcd
Teclado
O teclado é um dos componentes do computador com temos mais contato físico. O teclado possui um conjunto de teclas alfabéticas, numéricas, de pontuação, de símbolos e de controles. Ele é uma parte essencial dos computadores e muitos outros dispositivos eletrônicos. O teclado permite que os usuários ingressem informações no sistema, como textos, comandos ou números.
Exemplo de um teclado
Mouse
É um dispositivo de apontamento conectado ao computador. Recebe este nome devido à semelhança de um rato. O mouse se tornou indispensável para a maioria das pessoas, principalmente pela popularização das interfaces gráficas que requerem muita utilização deste equipamento.
Existem diversos tipos de mouse, os mais conhecidos são: com esfera, óptico.
Mouse com esfera
O mouse com esfera, também conhecido como mouse de bola, foi um tipo de dispositivo de entrada amplamente utilizado nas décadas de 1980 e 1990. Ele difere dos mouses ópticos modernos, que usam sensores de luz para rastrear movimentos, pois o mouse com esfera utiliza uma pequena esfera embutida para detectar movimentos na superfície.
Exemplo de um mouse com esfera
Mouses óticos
Um mouse óptico é um dispositivo de entrada que utiliza luz e sensores ópticos para detectar movimentos e controlar o cursor na tela de um computador. Ao contrário dos mouses com esfera, os mouses ópticos não possuem partes móveis visíveis e são projetados para funcionar em uma variedade de superfícies sem a necessidade de um mousepad especial.
Mouses a laser
Esse tipo de mouse pode captar 20 vezes mais movimentos do que captado por um LED e funcionam em superfícies que um mouse óptico não iria funcionar.
Hardware é a parte física e tangível de um sistema computacional, constituindo todos os componentes eletrônicos e mecânicos que o compõem.
Existem diferentes tipos de hardware, como hardware de entrada (dispositivos pelos quais os dados entram no computador, como teclado e mouse), hardware de saída (dispositivos pelos quais os dados são apresentados ou transmitidos para fora do computador, como monitores e impressoras), e hardware de armazenamento (dispositivos que armazenam dados, como discos rígidos e unidades de estado sólido).
Os principais tipos de hardware de um computador são: Gabinete; Placa mãe; Memórias; Memórias Ram e Memórias Rom.
Gabinete é um compartimento externo que tem como função proteger os dispositivos internos.
Exemplo de gabinete.
Placa mãe é a principal placa de circuito do computador. Ela conecta e comunica diferentes componentes, como CPU, memória, placas de expansão e dispositivos de armazenamento.
Exemplo de placa mãe
Memórias são todos os dispositivos que permitem a um computador guardar dados e programas, temporária ou permanentemente. Sua função principal é a de armazenar um dado necessário para que o processador possa realizar operações em determinado momento. Este dado pode ser um programa em execução.
Exemplo de memória
Memória Ram é a memória temporária usada pelo computador para armazenar dados e instruções enquanto está ligado. Ela permite acesso rápido para leitura e gravação de informações.
Memória Rom é um tipo de memória de computador que é usada principalmente para armazenar dados que não precisam ser alterados ou regravados com frequência.
CONCEITOS BÁSICOS DE SOFTWARE
Software é a parte lógica do computador, ou seja, é um conjunto de instruções programáveis que permitem ao hardware funcionar para utilização e necessidade dos usuários.
Podemos dividir o software em duas categorias: o software básico e o software aplicativo.
Software Básico é o conjunto de programas que supervisiona e auxilia a execução dos diversos softwares aplicativos. O software básico é formado pelos seguintes componentes principais:
Sistema operacional é responsável pela interface entre o hardware e o usuário, entre o hardware e outros softwares aplicativos. Exemplos de sistema operacional incluem Ubuntu, Windows 10, o Linux, o MacOs.
Compiladores e interpretadores são os softwares que traduzem ou interpretam os programas escritos em diferentes linguagens de programação.
Linguagens de programação é um conjunto de regras, que possuem sintática e semântica que permitem escrever programas de computadores. Existe uma divisão entre as linguagens de baixo nível, como a Linguagem Assembly, e as de alto nível, como exemplo php, Delphi e Java, dentre outras.
Software de aplicativo é um software que inclui programas que realizam tarefas específicas para os usuários. São os aplicativos que você interage diretamente para realizar uma variedade de atividades, como processadores de texto, navegadores da web, planilhas, jogos, entre outros.
SISTEMAS OPERACIONAIS
Sistema operacional (SO) é um software que inicializa o computador, quando o ligamos, e que serve como a conexão entre os hardwares e os demais programas.
Os principais recursos do computador que o SO gerencia são: definir qual o programa recebe atenção do processador por meio do gerenciamento do processador, gerenciar a memória e sua utilização, criar um sistema de arquivos e cuidar de todos os dispositivos ligados a ele, além de fornecer uma interface entre o computador e o usuário do sistema.
PRINCIPAIS FUNÇÕES DE UM SO
Os principais sistemas operacionais utilizados nos computadores pessoais na atualidade e suas devidas variações são: Windows, Linux e o Mac OS X.
Um sistema operacional possui as seguintes funções: gerenciamento de processos, gerenciamento de memória, sistemas de arquivos.
Gerenciamento de processos conjunto de atividades e técnicas utilizadas por um sistema operacional para controlar e otimizar a execução de processos em um computador. Um processo é um programa em execução, juntamente com seu estado atual e recursos associados, como memória e identificadores.
Um bom gerenciamento de processos permite que múltiplos programas sejam executados simultaneamente, compartilhando os recursos disponíveis de maneira equitativa e evitando conflitos.
Gerenciamento de memória é uma função vital do sistema operacional que controla o acesso à memória do computador por parte dos programas em execução. Ele envolve a alocação, desalocação e monitoramento do uso da memória para garantir uma operação eficiente e estável do sistema.
O principal objetivo do gerenciamento de memória nos sistemas operacionais é apresentar técnicas de gerência de memória que possibilitam o carregamento de todo, ou parte, do programa a ser executado para a memória.
Sistemas de arquivos define a maneira como os dados são organizados e armazenados em dispositivos de armazenamento, como discos rígidos. Ele fornece métodos para acessar e manipular esses dados.
Classificação dos Sistemas Operacionais
Os sistemas operacionais estão classificados em duas divisões: quanto a sua arquitetura (projeto) e quanto ao gerenciamento dos processos.
Em relação a sua arquitetura, temos:
» Núcleo monolítico ou monobloco: o núcleo consiste em um único processo executando as principais funções em uma memória protegida;
» Micronúcleo ou modelo cliente – servidor: o núcleo consiste de funções mínimas como comunicação e gerenciamento de processos, sistemas de arquivos e gerenciamento de memória. São executadas no espaço do usuário;
» Sistemas de camadas: funções do núcleo irão executar em camadas distintas, de acordo com seu nível de privilégio;
» Monitor de máquinas virtuais: fornece uma abstração do hardware para vários sistemas operacionais. Ex: VMware, Xen dentre outros.
Em relação ao gerenciamento de processos, temos:
» Monotarefa: pode-se executar apenas um processo de cada vez. Exemplo, MS-DOS.
» Multitarefa: além do próprio SO, vários processos estão carregados em memória, sendo que um pode estar ocupando o processador e outros ficam enfileirados, aguardando a sua vez. O compartilhamento de tempo no processador é distribuído de modo que o usuário tenha a impressão que diversos processos estão sendo executados simultaneamente. Exemplos são os SOs Linux, Windows, FreeBSD e Mac OS X.
» Multiprocessamento: o SO distribui as tarefas entre dois ou mais processadores.
» Multiprogramação: o SO divide o tempo de processamento entre vários processos mantendo o processador sempre ocupado.
Exemplos de Sistemas Operativos
Existem três sistemas operacionais que se destacam no mercado corporativo e doméstico de computadores: Windows, Mac OS e Linux. Além disso, temos os sistemas operacionais mais utilizados para dispositivos móveis como: IOs, Android e o Windows Phone.
O sistema octal é composto por 8 (oito) valores, ou seja, “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7”. Pra converter osistema octal para binário, a regra é a seguinte: separe os números em octal e verifique os seus valores coluna dos valores em binário (quadro anterior), lembrando que teremos que ter 3 (três) dígitos em cada valor binário.
Exemplo: Converteremos o número octal 4402 para binário. No quadro o número 4 em octal representa o 100 binário, o 0 representa o 0 binário (iremos acrescentar mais dois dígitos para ficar com três) que ficará 000 e o 2 representa o 10 binário que ficará 010. O Resultado da conversão será o valor em binário: 100100000010.
Conversão de binário para decimal. Para isso, seguiremos a mesma ideia que aprendemos na conversão de binário para decimal, ou seja, devemos pegar cada um dos algarismos que compõem nosso número octal e multiplicá-los pela base 8 (octal) elevado ao expoente 0, 1, 2, 3 e assim sucessivamente conforme a quantidade de algarismos que temos.
Representação de como efetuar a conversão da base octal para decimal
Agora fazemos a adição entre todos os resultados obtidos, que teríamos (4 x 80) + (6 x 81) + (7 x 82), que é igual a 4 + 48 + 448 que totaliza 500. Então podemos afirmar que o número octal 764 representa o número 500 em decimal.
Conversãode octal para hexadecimal. Para isso, precisaremos de duas regras. A primeira regra será pegar cada número octal e transformá-lo em número binário como visto anteriormente em grupos de 3 (três) dígitos. Depois dessa conversão, faz-se necessário agrupar os números binários em grupos de 4 (quatro) algarismos da direita para a esquerda. A cada grupo observa-se o seu valor correspondente em hexadecimal no quadro.
Exemplo: Converter o número octal 1057 para hexadecimal. Primeiramente separar cada número e encontrar o seu correspondente binário no quadro de conversão, lembrando que neste momento devemos ter 3 (três) dígitos binários. O número 1 em octal está representado por 1 em binário onde serão acrescidos mais 2 (dois) dígitos para completar os 3 (três) dígitos necessários ficando 001. O número 0 em octal é representado pelo 000 em binário já acrescido os outros dois dígitos. O número 5 em octal representa o número 101 (não é necessário acrescentar mais dígitos pois já possui os 3 requeridos) e o número 7 em octal representa o número 111. Teremos o valor 001000101111 como representação binária do número 1057 octal. O próximo passo será separar este valor em binário em grupos de 4 dígitos da direita para a esquerda, ou seja, 0010 0010 1111. De posse deste grupo de valores, basta olhar no quadro de conversão (Quadro) para verificar os valores correspondentes em hexadecimal. O número 0010 representa o número 2 em hexadecimal, o número 1111 representa o F então o número resultante dessa conversão será 2 2 F em hexadecimal.
SISTEMA DECIMAL
A conversão de um número decimal para binário envolve divisões sucessivas do decimal por 2.
Como exemplo, iremos converter o número decimal 1985 em binário. O procedimento deve ser o seguinte: dividir o número decimal por 2. Caso o resultado seja exato, aquela divisão terá resto 0 (zero), se não for exato terá resto 1 (um). Esse valor deve ser anotado da direita para a esquerda ou como mostrado no quadro. Deve-se dividir o número até que o quociente da divisão seja igual a 0 (zero).
O resultado obtido é juntar o resultado de baixo para cima, onde o resultado é o seguinte número binário: 11111000001.
SISTEMA HEXADECIMAL E PREFIXOS BINÁRIOS
O sistema hexadecimal possui dezesseis representações sendo elas: “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F”. De todos os sistemas numéricos apresentados nesta unidade para representar os dados, o sistema hexadecimal é o que apresenta o maior número de recursos. Neste sistema os numerais de 10 a 15 são representados por letras. Assim a letra A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E =14 e F = 15.
Conversão de base hexadecimal em base binária. Para converter um valor hexadecimal em um número binário, é necessário pegar cada um dos algarismos que fazem parte do valor hexadecimal e fazer a conversão individualmente.
O exemplo mostra o número hexadecimal A57F. Para converter basta separar cada número hexadecimal e verificar no quadro anterior qual o valor em binário correspondente. Assim, o número hexa A é igual a 1010 em binário, o número 5 é igual a 0101 (era 101 e foi incluído o 0 para ficar com 4 dígitos), o número 7 é igual a 0111 (era 111 e foi incluído o 0 para ficar com 4
dígitos) e o número F é igual a 1111 em binário. Então o valor em binário do número hexadecimal A57F é 1010010101111111.
É comum utilizar os chamados prefixos binários para organizar as quantidades de bits de alguma informação. Os prefixos binários abreviam a forma de escrever as quantidades de bits e Bytes, sendo bastante úteis quando lidamos com uma quantidade muito alta.
O quadro a seguir apresenta alguns dos prefixos binários que podem ser utilizados, com suas respectivas representações e quantidades equivalentes
Conceito de processamento de dados e sistemas de computação
O computador é um instrumento capaz de solucionar problemas desde os mais simples até os mais complexos. Também é capacitado para sistematizar, coletar, manipular e fornecer resultados em forma de informação para os usuários. Ele permite que a maioria das tarefas complexas sejam executadas em menor tempo possível que se fosse executado pelo homem.
O computador é um dispositivo formado por conjunto de partes eletrônicas e eletromecânicas, dessa forma muitos atores denominam que o emprego de computadores para um determinado fim seja de processamento de dados (1994). O processamento de dados são conjuntos de dados de entrada, para se obter um conjunto de dados de saída, que se chama resultados.
O dado são todos os sinais que o computador trabalha, ou seja, sinais brutos e sem significado individual. Já a informação é o resultado do processamento de dados de entrada, ou seja, o dado processado e/ ou acabado após passar por todo o processamento.
Exemplos de processamentos de dados:
Procurar por um número na agenda de contatos do celular;
Listar os produtos mais vendidos em uma determinada empresa;
Calcular o valor total pago pelo cliente;
Imprimir os maiores compradores no mês;
Os dados representam a entrada de todo o processo; o processamento por programas ou instruções do computador e a saída como resultado ou informação. Existem vários tipos de tratamento do processamento de dados sendo eles:
Processamento de dados descentralizados: todos os dados são descentralizados, sendo cada local com o seu controle;
Processamento centralizado: Todo o controle do processamento dos dados é centralizado em determinado ponto;
Processamento distribuído: Estabelece uma rede de processamento interligando vários pontos onde os mesmos são processados em quase todos os pontos, fornecendo uma visão como uma grande distribuição de processamento
HISTÓRICO DA EVOLUÇÃO DOS COMPUTADORES
As primeiras máquinas capazes de efetuar cálculos numéricos surgiram devido à grande necessidade de encontrar uma ferramenta que auxiliasse os homens a efetuarem cálculos numéricos mais rápidos e eficientes (date, 1994; manzano, 2009). O Ábaco (ver Figura 2) é uma ferramenta inventada por volta de 2000 a.C. para auxiliar nos cálculos numéricos e, ainda hoje, é utilizada em alguns centros de ensino espalhados pelo mundo.
Por volta de 1640 um matemático francês chamado Blaise Pascal inventou uma máquina capaz de somar (máquina pascalina,) composta por rodas dentadas.
Em torno de 1670, um matemático alemão chamado de Gottfried Wilhelm Von Leibnitz, aperfeiçoou a máquina criada por Blaise Pascal, introduzindo as operações capazes de multiplicar e dividir.
Em 1822, o matemático inglês, Charles P. Babbage, projetou a máquina das diferenças e a máquina analítica, considerado como o precursor do computador eletrônico digital, devido ao fato de que as suas máquinas possuíam três estágios fundamentais. São eles: entrada dada pelos cartões perfurados, o segundo estágio, o processamento utilizando memória por meio das engrenagens das máquinas e a sua execução e, no último estágio, a saída.
Devido à necessidade de processar em 1890, um engenheiro americano de nome Herman Hollerith, inventou um conjunto de máquinas de processamento de dados que operava com cartões perfurados. Os computadores eram denominados de máquinas mecânicas. Em 1930 que começaram o desenvolvimento de computadores eletromecânicos sendo que em 1941, o alemão Konrad Zuse, construiu o primeiro computador eletromecânico programável de utilização geral, composto por chaves eletromecânicas (reles) que executam operações de soma e comparação como exemplo. No ano de 1944 na Universidade de Harvard nos eua, o professor Howard H. Aiken criou um computador eletromecânico denominado Mark i que possuía basicamente 3 (três) estágios fundamentais: » Entrada dos dados via cartões perfurados; » Processamento dos dados utilizando memórias (engrenagens) que possuíam o programa em execução e; » A saída, que nada mais era que o resultado de todo o processamento.
A partir de 1946, houve uma grande evolução dos computadores com a criação do primeiro computador eletrônico denominado eniac. Era uma máquina enorme que pesava aproximadamente 30 toneladas e continha cerca de 18.000 válvulas. O eniac inaugurou a primeira geração de computadores. Nesta geração, houve vários avanços de computadores de programa armazenado, sendo o Whirlwind i construído no mit – eua, o primeiro computador a usar memória de núcleo de ferrite (muito utilizado nesta época). O primeiro computador de programa armazenado foi o ibm 701, iniciando uma longa série ibm 700 surgido em 1953. Os computadores dessa geração eram difíceis de serem usados, lentos quando comparados à tecnologia atual e relativamente grandes. Também existiam poucos programas disponíveis para uso, mas o seu modelo computacional continua sendo utilizado atualmente (stallings,2010). Conforme vários autores, a migração ou passagem dessa geração, para a segunda geração, se deu principalmente pela substituição de válvulas por transistores. Já a passagem da segunda, para a terceira geração, foi determinada pelo aparecimento dos circuitos integrados de baixa e média escala e, a quarta geração, por circuitos integrados de alta escala de integração representada pelos microprocessadores.
SISTEMAS DE NUMERAÇÃO
Um computador é uma máquina composta de vários componentes eletrônicos, que precisam de eletricidades para funcionar. Todas as letras, números, sinais de pontuação, comandos, instruções de programação e consultas em banco de dados são compreendidos como números pelos computadores. Os dados e informações estão sob a forma de sinais elétricos em um computador. Há dois tipos de sinais elétricos em um computador: os sinais que indicam a ausência de eletricidade e os que indicam a presença de eletricidade. O número zero (0) identifica a ausência de eletricidade e o número um (1), a presença de eletricidade. Logo, em um computador os dados são representados por 0 e 1. Essa representação dada pelos dígitos 0 e 1 é chamada de sistema binário, que é a base do sistema digital do mundo da informática que conhecemos. Existem quatros sistemas de numeração utilizados na computação (binário, octal, decimal e hexadecimal). Para a transformação de dados em informações (o processamento), é necessário entender o sistema binário e outros sistemas de numeração. Para todos os computadores, tudo que entra e/ou sai são simplesmente números ou dois estados (0 ou 1). No sistema binário, um dígito binário (0 ou 1) é chamado de bit. O bit é a menor unidade de informação de um computador. Qualquer tipo de dado, como um arquivo de texto, uma imagem, um vídeo ou um programa, é uma sequência de bits armazenados no computador. Logo, concluímos facilmente que deve existir uma forma de codificação para que as coisas que conhecemos sejam convertidas para o sistema de numeração que o computador entenda.
Além das bases binárias, abordaremos a base octal, composta pelos algarismos “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7”, a base decimal composta pelos algarismos de “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9” e a base hexadecimal composta pelos algarismos “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9” e pelas letras “a, b, c, d, e, f”.
O quadro mostra as 4 (quatro) principais bases numéricas com valores de 0 a 15 e os respectivos valores nas quatro bases.
Os valores da coluna Valor (conforme quadro) são iguais aos da coluna decimal, pois nós utilizamos o sistema decimal no nosso dia a dia. Porém, quando analisamos os valores das outras colunas com a coluna Valor, observa-se que são diferentes devido ao número de algarismos que cada base utiliza para representar. Como exemplo a base binária possui somente dois algarismos (0s e 1s) para representar qualquer valor possível, sendo que o valor 10 que aparece na coluna Valor corresponde a 1010 na coluna binária e 12 na coluna Octal. Já a base hexadecimal possibilita 16 combinações possíveis para representar qualquer número, sendo que, os caracteres “a, b, c, d, e, f” correspondem aos valores 10, 11, 12, 13, 14 e 15 respectivamente.
SISTEMA BINÁRIO
O sistema binário, também conhecido como base de dois, possui dois valores zero (0) e um (1). Os números que utilizamos no nosso dia a dia correspondem basicamente aos dígitos de 0 a 9. São apenas 10 dígitos, sendo chamados de sistema decimal. Na informática, precisamos frequentemente converter os números em decimal para números binários (0 ou 1).
Representação dos números decimais e os seus respectivos números binários
Para converter um número 11001 de binário para o sistema decimal, devemos fazer a multiplicação do último número binário para o primeiro (da direita para a esquerda), multiplicando o número em si por dois, elevado ao expoente zero. Assim, seguimos sucessivamente (segundo número 0 multiplicado por 2 na potência 1) até chegarmos ao último da sequência binária (no nosso exemplo como 1 multiplicado por 2 elevado ao expoente 4). O resultado final será o número decimal 25.
Exemplo de conversão de um número binário 11001 para decimal
Conversão de números binários para octal, como exemplo, utilizaremos o número binário (001110101). A maneira mais fácil para obter essa conversão é separar primeiramente o número binário em grupos de três dígitos da direita para a esquerda conforme o exemplo anterior. Isso resulta nos seguintes grupos: 001; 110; 101. O próximo passo é fazer a conversão direta conforme mostra o quadro, que resulta no número octal 165.
Conversão direta de número binário em octal.
Agora iremos abordar a conversão de números binários para hexadecimal. Utilizaremos como exemplo o número binário 10111101101. A conversão segue a mesma ideia da conversão anterior só que agora dividiremos os números binários da direita para a esquerda em grupos de quatro (4) números. O resultado dessa conversão é dado pelo número hexadecimal 5ED conforme mostra o quadro.
Conversão direta de números binários para hexadecimal
Na informática tem uma codificação bastante utilizada para a conversão de texto para o sistema binário é o código ASCII (American Standard Code for Information Interchange) (machado, 2014).
O ASCII código é um mapeamento dos caracteres (letras, números e símbolos) para números binários de um (1) Byte. Um (1) Byte corresponde a oito (8) bits. Como exemplo, mostraremos, no quadro, como alguns caracteres são representados em códigos ASCII.
Alguns exemplos da representação binária de alguns caracteres
