Curso de Tecnologias da informação

Conceitos Fundamentais

Dados:
Conjuntos de “informação em bruto” que, através de determinados processos, se transformam em informação.

Processamento:
Conjunto de operações lógicas e aritméticas que são aplicadas, de forma automática, sobre os conjuntos de dados, com o auxílio de equipamentos informáticos.

Informações:
Conjunto de resultados que são obtidos após um processamento.

Tecnologia:
Em sentido lato, é a ciência das artes e ofícios em geral. Em sentido mais restrito, será sempre o conjunto de dos processos específicos de qualquer domínio de actividade.

Tecnologias da Informação (TI):
Corresponde à particularização, actualmente de extraordinária importância, das tecnologias que abrangem o conjunto de processos específicos das funções de entrada, memorização, análise, processamento, visualização e comunicação da informação.
Por vezes também se utiliza a designação de T.I.C., isto é, Tecnologias de Informação e Comunicações, pois o tratamento da informação está cada vez mais ligado aos processos d transmissão ou comunicação dessa informação de uns locais para outros.

Para o tratamento dos dados e consequente utilização das informações, existem a nível das tecnologias de informação inúmeros componentes e equipamentos, dos quais o mais comum e conhecido é o Computador.

Informação + Automática ⇒Tratamento de informação por meios automáticos ⇒
Dispositivos Electrónicos, Computadores, Sistemas Informáticos

O termo Informática, tem origem na junção de duas palavras: Informação e Automática, e significa o tratamento de informação através de sistemas automáticos (dispositivos electrónicos, que podem ser simplesmente computadores ou sistemas informáticos mais ou menos complexos).

O conjunto de equipamentos e componentes funciona com base em ordens, escritas e codificadas em linguagens que permitem a comunicação entre a pessoa e o computador.

A esses conjuntos de ordens chamamos programas, que são construídos com base em linguagens de programação.

Um pouco de história

Do ábaco chinês ao 1º computador…

Ábaco chinês

Resultado de imagem para ábaco chines antigo

Máquina de Somar de Blaise Pascal, 1642.
Máquina de Calcular (com 4 operações) de Leibnitz, 1672.
Máquinas de Babbage ( com funções logarítmicas e trigonométricas), 1781-1791.
Mark 1 (uma calculadora electromecânica, com cerca de 15 toneladas), 1944.
ENIAC  1º computador, de grandes dimensões e com cerca de 18 000 válvulas, EUA, 1946.

Antes do surgimento do 1.º computador com características aproximadas daqueles que conhecemos actualmente, muitas etapas foram percorridas desde do Ábaco Chinês, ainda na era A.C., passando pelas máquinas de calcular mecânicas de Blaise Pascal e Leibnitz no século 17 e mais tarde de Babbage, já no século 18, até à máquina de calcular electromecâncica (Mark1), já no nosso século, em 1944.

Só em 1946, e nos Estados Unidos da América surgiu o ENIAC, o primeiro computador que podia somar 5000 vezes por segundo, um número com 5 dígitos. Este possuía para a época uma grande capacidade de memória, contudo a sua programação era bastante difícil.

Gerações de Computadores

Modelo de Von Newman:
Von Newman propôs que a memória do computador deveria desenvolver-se de forma a armazenar um programa, constituído por um conjunto de instruções codificadas.

Em 1948, surgiu o primeiro computador a funcionar com um programa armazenado,de acordo com o modelo de Von Newman, o  Manchester MARK1.

1ª Geração (1946-1958)
1951, UNIVAC I   (foi o primeiro computador comercial)
1953, IBM 701
1954, IBM 650
1955, UNIVAC II e IBM 705   (introdução da memória de fita magnética)

Características:  baseados na utilização de válvulas electrónicas, de grandes dimensões, com grandes consumos de energia e funcionando a baixa velocidade.

2ª Geração (1958-1964)
Características:  recorre-se já à utilização de transístores em vez de válvulas electrónicas, de núcleos magnéticos (memória central) em vez dos relés dimensões menores, com um peso muito inferior, um custo mais baixo, menor necessidade de arrefecimento, menor dispêndio de energia, maior duração e velocidades muito superiores.

3ª Geração (1964-1970)
IBM 1130   (computador de pequeno porte para aplicações científicas)
IBM 360
CDC 6000/7000   (série de computadores de grande porte para aplicações científicas)
UNIVAC 9000   (filosofia semelhante à série 360)
UNIVAC 1000/1100  (computadores universais de médio e grande porte)

Características: corresponde à introdução dos circuitos integrados e dos sistemas em regime de tempo partilhado, ao aparecimento dos minicomputadores e ao desenvolvimento do domínio das técnicas de programação (“software”) acompanhando a evolução da estrutura electrónica.

4ª Geração (1970- …)
Características: está associada ao aparecimento do microprocessador, em consequência do desenvolvimento das tecnologias de integração de circuitos electrónicos, nomeadamente o VLSI Very Large Scale Integration, à micro-miniaturização dos circuitos electrónicos digitais e à micro- programação orientada para as necessidades do utilizador.

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Como se organiza a informação?

Todos os dados que introduzimos no computador (textos, gráficos, desenhos…) são elaborados com base em programas.

No entanto o computador é incapaz de entender os símbolos por nós utilizados, assim, tem que os traduzir e codificar para uma linguagem própria.

Essa linguagem, composta por dois símbolos, 0 e 1, é extremamente simples para o computador, devido ao facto de ser composta por conjuntos destes dois algarismos.

A esta linguagem damos o nome de código binário e com base nela o computador transforma e codifica toda a informação.

Cada caracter que introduzimos é ‘transformado’ num conjunto de dígitos binários : Caracter Codificado em Binário.

110110  1100010  1100010
0010010 00110 001110 110110 ⇒ Exemplo de um texto convertido em código binário 11100  1100110  1010  1100

Unidades de Informação

BIT:
A unidade mínima de informação, com a qual funcionam os sistemas informáticos é o bit. A sua designação resulta da contracção dos termos ingleses “binary” e “digit”.

BYTE:
Trata-se dum agrupamento de 8 bits, sendo a unidade utilizada como base de quantificação da informação.

Múltiplos mais utilizados:
1 Byte    = 8 bits
1 KB (Kilobyte)  = 210   = 1024 bytes
1 MB (Megabyte)  = 220   = 1024 Kbytes   = 1.048.576 bytes
1 GB (Gigabyte)  = 230   = 1024 MB   = 1.073.741.824 bytes
1 TB  (Terabyte)  = 240   = 1024 GB   = 1.099.511.627.776 bytes

Os bits isolados, não têm grande utilidade, pelo que estes são geralmente agrupados, para assim podermos codificar qualquer tipo de dados.

Toda a informação processada por um sistema informático, é codificada através de agrupamentos de bits. Com diferentes formas de agrupamento e combinações de bits, é possível representar:
valores numéricos;
caracteres e/ou palavras;
formas gráficas, cores, etc.

Os principais agrupamentos de bits, são geralmente múltiplos de 8: 8, 16, 24, 32, etc. O agrupamento mais utilizado é o byte ou octeto – conjunto de 8 bits.

Utilizando:
apenas um bit temos 2 representações possíveis: 0 e 1.
2 bits temos 4 representações possíveis: 00, 01, 10 e 11.
3 bits, temos 8 representações possíveis: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 e 111.

Duma forma geral:
N.º de combinações possíveis = 2n

No caso de um byte, temos 28 = 256 combinações possíveis.

Estrutura básica do Computador

Dispositivos de entrada (input) ⇒  Unidade Central de Processamento (CPU)
                                                                   Memórias ou dispositivos de armazenamento ⇒ Dispositivos de saída (output)

Um computador pessoal com alguns periféricos ou dispositivos de input e output mais usuais. 

Unidade de Sistema

É a parte central de um computador.

Normalmente com a forma de uma caixa rectangular.
Colocada em posição horizontal ou vertical.

Contem um conjunto de componentes e dispositivos responsáveis pelo processamento e funcionamento do computador e equipamentos auxiliares.

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Input (Recolha/Introdução)
Os dispositivos de input permitem ao utilizador comunicar com o computador e podem ser usados para recolher informação e emitir comandos. O teclado, o rato e o joystick são exemplos de dispositivos de input.

Um computador recolhe, processa, armazena e disponibiliza informação.

Processamento
A Unidade de Processamento Central (CPU) é o processador (chip) principal de um computador, o seu «cérebro». Processa instruções, efectua cálculos e gere o fluxo da informação. O CPU comunica com os dispositivos de recolha, disponibilização e armazenamento de modo a desempenhar as tarefas requeridas.

Armazenamento
Um dispositivo de armazenamento lê e guarda informação. O computador usa a informação para executar tarefas. São dispositivos de armazenamento o disco rígido, as disquetes e os CDs.

Output (Disponibilização/Saída)
Os dispositivos de output permitem que o computador comunique com o utilizador. Estes dispositivos mostram a informação no ecrã, criam cópias impressas ou geram som. O monitor, a impressora e as colunas são dispositivos de Output.

Sistema Informático ⇒ HARDWARE ⇒  Computador + Periféricos

Sistema Informático ⇒SOFTWARE ⇒  Sistema Operativo ⇒ Aplicações

HARDWARE – representa todos os dispositivos físicos dum sistema informático, electrónicos, mecânicos e electromecânicos (ex.: o computador e os periféricos).

SOFTWARE – diz respeito a todos os programas mais ou menos complexos de instruções, capazes de colocar em funcionamento o hardware, sob a intervenção mais ou menos activa (ou interactiva) do utilizador.

A Informática reparte-se na:
-concepção e implementação dos componentes de hardware;
-concepção e desenvolvimento de software ou programas necessários e adequados ao funcionamento do hardware, para determinados fins;
-operação ou utilização dos sistemas informáticos (hardware+software) para a realização de determinadas tarefas de tratamento de informação, para diversos fins (ex.: elaboração de documentos, manipulação de informação de bases de dados, criação de programas, etc.).

Além do hardware e do software, existe um híbrido destes, o FIRMWARE, que corresponde aos programas que residam duma forma permanente no computador (nomeadamente em memórias não voláteis).

Hardware

Ou suporte físico, representa todo o conjunto de equipamentos e componentes num computador:
os vários tipos de periféricos*
os suportes de informação
placa gráfica, placa de som,…
os processadores, memórias e outros componentes
os cabos de conexão

*qualquer peça de hardware ligada a um computador, por exemplo uma impressora.

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Computador Digital – Hardware

Os dados ou informação introduzidos através dos dispositivos de entrada (INPUT), são levados para a unidade central de processamento (CPU – Central Processing Unit), onde serão processados. Os resultados do processamento, são enviados para os dispositivos de saída (OUTPUT).

Aqui, não nos poderemos esquecer da intervenção dos dispositivos de memória ou armazenamento de dados, que actuam com dispositivos de entrada e saída (E/S) ou INPUT/OUPUT (I/O).

Unidade Central de Processamento CPU – Central Processor Unit

A CPU está para um computador, assim como o cérebro está para o ser humano. Este é responsável pela execução das instruções do software recorrendo a todos os componentes da arquitectura envolvente para realizar as tarefas que não dependam exclusivamente de si (ex.: leitura do teclado, impressão, apresentação no ecrã, etc.).

Cada CPU possui uma linguagem própria designada por Instruction Set, através da qual o computador (o CPU mais especificamente) é instruído a executar qualquer programa. Esta linguagem é composta por sequências binárias.

O CPU (processador) trata-se dum circuito integrado com milhões de componentes electrónicos elementares (nomeadamente os transistores), organizados de forma a efectuarem as operações típicas do processamento de informação.

Os processadores actuais são fabricados em pequenas pastilhas de silício, designadas por chips,  dentro das quais se incluem muitos milhares de componentes electrónicos.

Citando como exemplo, o processador Pentium, este ocupava uma área de cerca de 4 cm2, integrando perto de 1 milhão de transistores, o que permitia a execução de mais de 100 MIPS (Milhões de Instruções Por Segundo)

Desempenho da CPU

O desempenho de uma CPU pode ser medido em função de dois factores:

Comprimento de palavra, (tamanho das instruções) que é o número de bits utilizados para transferir dados interna e externamente.

Frequência do relógio, (velocidade do relógio) que determina de algum modo a sua capacidade de processar um número de instruções por segundo.

MIPS – Milhões de Instruções Por Segundo

Num processador o ritmo de funcionamento, é comandado por um dispositivo electrónico, designado normalmente por relógio (Clock), que é um oscilador de cristal ou gerador de impulsos.

O número destes impulsos mede-se em Hertz (Hz), ou no múltiplo MHz – milhões de impulsos por segundo.

Os primeiros processadores (usados em computadores pessoais) trabalhavam a velocidades da ordem dos 4,77 MHz. Actualmente, os processadores mais difundidos da INTEL, nomeadamente o PENTIUM II atingem velocidades da ordem dos 450 MHz.

Contudo, o desempenho global dum CPU não se avalia apenas pela frequência do relógio, pois por exemplo um processador mais evoluído pode trabalhar com a mesma frequência, mas executar menos instruções  que outro menos evoluído. Os processadores mais evoluídos, conseguem executar mais que uma instrução durante o mesmo ciclo de relógio.

Deste modo existe uma unidade mais específica, para avaliar o desempenho dum processador – MIPS – Milhões de Instruções Por Segundo.

Por exemplo um processador INTEL 486 DX/2 a 66 MHz poderá rondar os 55 MIPS, enquanto um outro processador INTEL PENTIUM, também a 66 MHz, atinge no mínimo 112 MIPS. O processador INTEL 8086 a 4,77 MHz, tinha um desempenho  de apenas 0,3 MIPS.

Memórias

A memória funciona como um quadro preto sobre o qual se está constantemente a escrever. Quando se desliga o computador, os dados armazenados (escritos) na memória desaparecem.

A memória mede-se em bytes.
Actualmente é recomendável que o seu computador tenha no mínimo uma memória de 64 Mb.
Pode melhorar o desempenho do seu computador aumentando a memória.

Classes de Memória

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ROM (Read Only Memory)Memória só de leitura. São memórias cujo conteúdo estático, não pode ser alterado pelo computador, servindo unicamente para leitura.

Esta classe de memória é não volátil isto é, o seu conteúdo é mantido, independentemente do computador estar ou não ligado.

RAM (Random Access Memory)Memória de acesso aleatório, onde se podem realizar tanto operações de escrita como de leitura de dados.

Ao contrário da classe anterior, estas memórias são voláteis isto é, o seu conteúdo é apagado sempre que se desliga o computador.

O computador executa os programas e armazena a informação, através desta memória. Os programas e os dados são introduzidos e guardados nesta memória, temporariamente.

Quando falamos em capacidade de memória de um computador, referimo-nos ao total de memória RAM.

No que diz respeito à memórias da classe ROM, existem algumas variantes:
PROMProgrammable Read Only Memory
EPROMErasable and Programable ROM
EEPROMElectronic EPROM

Quanto às memórias do tipo RAM, existem duas variantes:
DRAMDynamic RAM
SRAMStatic RAM

As memórias DRAM são em geral utilizadas como memória RAM principal.

As memórias SRAM são utilizadas, como memória “CACHE

Num computador a memória CACHE, é uma memória com velocidade de processamento superior à RAM principal, e esta encontra-se entre essa e o CPU no sentido de lhe fornecer instruções e dados dum modo mais rápido, e eliminado tempos de espera.

Dispositivos de armazenamento

Por qu guardar um ficheiro?

Quando se cria uma documento, o computador armazena-o na memória temporária.

Se pretendemos guardar esse documento para utilização futura, deve-se guardá-lo no disco rígido ou numa disquete.

Se não o guardar, o documento perder-se-á se houver uma falha de corrente ou quando desligar o computador.

Disquetes:

As disquetes, discos magnéticos, são dispositivos de armazenagem externos feitos de plástico flexível.
Capacidade de armazenamento: 1,44Mb (aprox.)

O Disco Rígido:

O disco rígido é um dispositivo de armazenamento interno que está no interior do computador.
Os discos rígidos funcionam de forma semelhante às disquetes, mas são de metal e armazenam muito mais dados.

Unidades de discos ópticos:

As unidades de discos ópticos são dispositivos que lêem e em alguns casos permitem a escrita.

Existem dois tipos de discos ópticos:
CD’s (compact disks);
DVD’s (digital versatile disks).

Em ambos os discos ópticos a leitura e a gravação da informação é feita por laser.

A principal diferença entre estes discos ópticos é que o DVD permite armazenar uma maior quantidade de informação em relação ao CD.

Periféricos-Unidade de Entrada /Saída

Os periféricos são dispositivos que interna ou externamente lêem, armazenam e mostram a informação. As trocas de informação com o exterior são realizadas através destes dispositivos. A interface entre o computador e os periféricos é feita através da unidade de entrada/saída.

Estes podem subdividir-se de acordo com o sentido do fluxo da informação:

Periféricos de Entradadispositivos através dos quais a informação é fornecida ao computador.

Periféricos de Saída – permitem a apresentação externa da informação.

Periféricos Mistos (Entrada e Saída) –  são dispositivos que permitem entrada e saída de informação do computador.

Equipamentos Periféricos

Periféricos de Entrada (Input)

Rato
Teclado
Trackball
Leitores ópticos de códigos de barras
Digitalizadores/Scanners
Joystick
Touchscreen
Microfone
Unidade de CD-Rom
Câmara digital
Máquina fotográfica digital

Periféricos de Saída (Output)

Placa Gráfica / Monitor
Impressora
– Laser
– Jacto de tinta
– Matricial ou de agulhas
– Sublimação/Térmicas
– Vídeo projector
Colunas

Periféricos de Input e Output:

Unidade de disquetes (3.5 “)
Unidade de discos magnéticos (discos rígidos)
Unidade ZIP
Unidade de CD-ROM
– CD-ROM (leitura)
– CD-R (recordable)
– CD-RW (rewritable)
DVD – Digital Video Disc
Modem, Placa de Rede

Software

Representa todos os programas que possibilitam desde o funcionamento do próprio sistema e sua gestão ao mais baixo nível, até à realização das mais variadas tarefas como:
a elaboração de gráficos,
tratamento de textos,
a contabilidade da empresa,
a organização da agenda pessoal
tratamento de imagem
gestão de faxes
escalas e planeamento
e todo o tipo de jogos e programas educativos.

Computador Digital – Software

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Software de sistema e de aplicação

Software de Sistema: São todos os programas responsáveis pelo funcionamento do computador e pela gestão de todo o todo o seu hardware: à Sistema Operativo

Software de Aplicação: É representado pelo conjunto de programas que permitem ao computador executar tarefas práticas e úteis para o dia-a-dia do utilizador.

Estes programas são normalmente designados por aplicações.

Sistemas Operativos

A função do Sistema Operativo é a de servir de interlocutor entre o hardware e o utilizador e software de aplicação. Este pode ser visto como hierarquicamente superior ao Hardware, cuja função é dialogar com o utilizador e responder às suas solicitações (ex. procurar e “correr” programas).

Além disso, é responsável pela gestão dos recursos do computador (memória, periféricos, etc.) de forma a que as aplicações sejam independentes do hardware instalado em cada computador.

Tipos de interface com o utilizador:
Comandos linhaEx. MsDOS, UNIX
Gráfica: Ex. Windows, Mac Os

Modelo de organização de informação:

Ficheiro (file)   – é o elemento base da organização da informação num computador. Toda a informação armazenada num computador, ou mais especificamente nos seus dispositivos de armazenamento, é organizada em ficheiros. Cada ficheiro tem um identificador, ou seja o nome pelo qual é conhecido.

Directoria/Pasta (directory/folder)   – não é mais que um “dossier”, onde se podem guardar diversos ficheiros. Cada pasta pode conter outras pastas, organizando-se hierarquicamente numa estrutura do tipo árvore invertida, começando sempre pela raiz do dispositivo de armazenamento.

Sistemas Operativos
Funcionam como elemento de ligação entre o utilizador e o computador, facilitando a comunicação entre ambos.

Funções principais:
– gerir as trocas de dados e informações entre o microprocessador, os vários componentes e os periféricos;

– permite optimizar a instalação e configuração de periféricos;

– disponibilizar ao utilizador um conjunto de programas que facilitam a gestão do sistema e da informação (copiar disquetes, listar o conteúdo de um disco, fazer cópias de segurança…)

– enviar mensagens informativas e de erro para o exterior (cópia terminada, ficheiro em impressão, disquete protegida…)

Exemplos de sistemas operativos
 – Microsoft Windows 95/98
– Microsoft Windows 2000
– Microsoft Windows NT Workstation
– Microsoft DOS (Disk Operating System)
– MAC/OS
– UNIX, LINUX

Software de Aplicação

Exemplos:
– Tratamento de Texto (WORD)
– Folha de cálculo (EXCEL)
– Sistemas de gestão de bases de dados (ACCESS)
– Apresentações Gráficas (POWER POINT)
– Anti-virus
– ….

Sistemas Informáticos

Tipos de Sistemas

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Os sistemas informáticos, podem-se classificar de acordo com vários critérios:

o número de utilizadores e das tarefas que o sistema suporta em simultâneo;
o tamanho ou a capacidade do sistema;
a família de processadores

Relativamente ao número de utilizadores e tarefas, os sistemas podem-se classificar como:

sistema monoposto
quando consiste apenas num posto de trabalho, não permitindo a mais que um utilizador em simultâneo, tal como os computadores pessoais (se não estiverem ligados em rede);

sistema multiposto
quando em vários postos de trabalho, permitindo assim vários utilizadores em simultâneo.

Por outro lado, se um sistema monoposto permite trabalhar apenas com um só programa de cada vez em cada instante, então estamos perante um sistema monotarefa. Caso contrário, isto é, se o sistema permite trabalhar com vários programas em simultâneo, este diz-se um sistema multitarefa.

Os sistemas multiutilizador, podem ser de dois tipos:

sistema multiposto
caracterizado por se basear num computador central, ao qual estão ligados um conjunto variável de terminais.

rede de computadores
sistema informático, em que vários computadores (e outros dispositivos, se interligam formando uma rede, para troca de informação e partilha de recursos (discos, programas, impressoras, etc.)

Tipos de Computadores

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Supercomputadores:
São os mais potentes, os mais rápidos, os maiores, mas também os mais poderosos. São concebidos com o fim de executarem cálculos científicos complexos. Os Supercomputadores processam a informação na ordem dos BIPS (biliões de instruções por segundo), e são utilizados em aplicações mais específicas, ligadas à investigação científica e utilização militar.

Mainframes:
São também designados por computadores de grande porte, sendo mais pequenos que os Supercomputadores, e suportam igualmente terminais à distância. A sua principal utilização é no processamento de informação na ordem dos MIPS, podendo aceder a volumes de informação da ordem dos Giga Bytes. A sua principal utilização é no processamento de grandes quantidades de informação sendo bastante utilizados pelos Bancos, Companhias de Seguros e Companhias Aéreas, na Internet, principalmente em transacções de Comércio Electrónico.

Actualmente, a classificação dos computadores é bastante complexa, pois esta não se processa nem de acordo com o tamanho nem com a capacidade de processamento, como acontecia há alguns anos atrás.

Hoje, os computadores podem ir do tamanho duma sala até aos portáteis de tamanho A4.

Geralmente, quanto maior é o sistema, maior é a velocidade de processamento, espaço de armazenamento, custo e capacidade de controlar um grande número de dispositivos.

Minicomputadores:
São sistemas mais pequenos, de uso genérico. Diferenciam-se dos Microcomputadores, devido ao facto de poderem servir múltiplos utilizadores (computador central/servidor de uma Rede de computadores), e são mais lentos que as Mainframes. Existem Minicomputadores, bastante potentes, a que é usual designar de Super-Mini, muito próximos das Mainframes.

Estações de Trabalho (Workstations):
Correspondem aos computadores já com grande poder de processamento, superior aos micro-computadores, e em alguns casos permitem ambiente multiutilizador. São geralmente usadas em aplicações de CAD/CAM.

Microcomputadores:
Correspondem aos computadores da gama mais baixa. São geralmente usados para uso pessoal, daí a designação vulgar de computador pessoal, PC – Personal Computer. O número de periféricos ligados a este computador é limitado, pois em geral destinam-se a um único utilizador.

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