Computador

• Máquina que manipula dados a partir de uma lista de instruções.
• Podem ser mecânicos (analógicos) ou eletrônicos (digitais).

História dos Computadores

1ª Geração (1930-1958)
• circuitos eletrônicos a válvulas
• milissegundos

História dos Computadores

2ª Geração (1955-1965)
• circuitos eletrônicos transistorizados
• microssegundos

História dos Computadores

3ª Geração (1965-1980)
• circuitos integrados
• nanossegundos

História dos Computadores

4ª Geração (1980-...)
• tecnologia de firmware, integração em escalas superiores, chips
• picossegundos

História dos Computadores

• Válvula: dispositivo que conduz a corrente elétrica em um só sentido;
• Transistor: amplificador de cristal, inventado nos EUA em 1948, para substituir a válvula;
• Circuito Integrado: circuito eletrônico constituído de elevado número de componentes alocados em um chip de centímetros/milímetros quadrados;
• Chip: “pastilha” de semicondutor (exemplo silício), onde se monta um circuito integrado;
• Firmware: programa armazenado em chip.

Primeiro Computador

Eventos que impulsionaram a Computação

Supercomputadores

• computador com altíssima velocidade de processamento e grande capacidade de memória
• utilizado em: física quântica, mecânica, meteorologia, modelagem molecular, simulação nuclear

Computação Quântica

• arquitetura diferente da usual (Von Neumann)
• necessidade para processar IA
• um "objeto" pode tomar diferentes estados ao mesmo tempo, ou seja, é possível verificar todas as possibilidades de resultado de uma função no mesmo instante (quantum)

Funcionamento e estrutura básica de um computador

• Entrada: leitura de dados
• Processamento: operações lógicas e aritméticas
• Saída: escrita ou gravação de resultados

Modelo de Von Neumann

• Matemático americano que propôs, em 1940, o modelo base utilizado nos computadores atuais.
• O Processamento segue as instruções (algoritmo) armazenadas em uma memória, para ler canais de entrada, enviar comandos de saída e alterar as informações contidas em uma memória de dados.

Modelo de Von Neumann

Unidade Central de Processamento (UCP)
• cérebro do computador, conhecido como CPU
• local onde os dados são processados
• função de interpretar e executar os programas
• coordena e executa as instruções e as operações aritméticas e lógicas

Modelo de Von Neumann

Unidade de Controle (UC)
• gerencia todos os recursos do computador
• coordena e controla todas as atividades realizadas em uma sequência lógica e sincronizada
• recebe instruções de programas, decodifica e dirige os componentes para que possam ser executados

Modelo de Von Neumann

Unidade Aritmética e Lógica (UAL)
• responsável pela execução de todas as operações aritméticas e lógicas realizadas durante o processamento

Modelo de Von Neumann

Memória Principal
• componente responsável pelo armazenamento de dados e instruções (eletrônico e mais rápido)

Modelo de Von Neumann

Memória ROM (Ready Only Memory)
• apenas leitura

Modelo de Von Neumann

Memória RAM (Random Access Memory)
• memória temporária que armazena dados e programas durante a execução e que é apagada quando se desliga o computador

Modelo de Von Neumann

Memória Cache
• memória fisicamente integrada no processador, cuja finalidade é melhorar a performance do mesmo, reduzindo o tempo gasto com a transferência

Modelo de Von Neumann

Memória Secundária
• constituída de componentes mecânicos, eletrônicos, magnéticos, para armazenar permanentemente dados e programas (HD, Pendrive, cartão de memória, etc)

Modelo de Von Neumann

Unidade de Entrada
• unidades através das quais dados e instruções são fornecidos ao computador
• exemplo: leitoras ópticas, teclados, mouses, scanners, unidades leitoras de discos, etc

Modelo de Von Neumann

Unidade de Saída
• unidades através das quais o computador fornece os resultados de um programa para que sejam mostrados ou armazenados
• exemplos: impressoras, unidades gravadores de disco, monitores de vídeo, entre outros

Modelo de Von Neumann

Exemplo: programa que lê dois valores e mostra o resultado da soma
• Entrar com 2 valores (Unidade de Entrada)
• Somar (UCP e Memória Principal)
• Mostrar Valores (Unidade de Saída)

Hardware

• conjunto dos constituintes físicos do computador
• exemplo: teclado, mouse, impressoras, gabinetes, entre outros

Software

• conjunto de todos os programas de um computador
• exemplo: word, excel, browsers

Sistema Operacional

• programa que gerencia o funcionamento do computador, abstraindo principalmente o hardware
• exemplo: windows, linux, mac os

Linguagem de Programação

• Método padronizado para comunicar instruções para um computador

Código Fonte X Programa

• Código Fonte: instruções escritas em uma linguagem de programação
• Programa: surge após a compilação do código fonte

Linguagens de Baixo Nível X Alto Nível

• Baixo Nível: linguagens de máquina, escrita em binário e entendida pelo hardware
• Alto Nível: linguagem destinada ao ser humana, próxima da natural, para facilitar a programação

Linguagem Assembly

• seus comandos tem relação direta com o hardware
• última camada de programação antes do hardware
• para fazer programas em assembly, é necessário um tradutor Assembler (programa), que traduz as instruções para o hardware

Compilador X Interpretador

• são programas que traduzem programas escritos em uma linguagem de programação para uma linguagem de máquina

Compilador X Interpretador

• Compilação: tradução do programa escrito numa linguagem de alto nível para linguagem de máquinas, gerando um novo arquivo.

Compilador X Interpretador

• Interpretação: tradução de um programa escrito numa linguagem de alto nível para a linguagem de máquina, seguida da execução deste programa. A tradução é feita em tempo de execução linha-a-linha do código, e caso alguma esteja errada as outras já foram apresentadas ao usuário.

Paradigmas de Programação

• Linguagem Imperativa/Procedural: orientada por procedimentos, sequência de comandos passo-a-passo.
• exemplos: C, Pascal, Basic, Clipper

Paradigmas de Programação

• Linguagem Declarativa: avaliação de funções matemáticas (Funcional/Lógica).
• exemplos: Prolog, Haskell, Lisp

Paradigmas de Programação

• Linguagem Orientada a Objeto: POO, um programa é considerado como uma coleção de objetos com característcas e ações.
• exemplos: Java, C++, C#