Introdução a InformáticaSoftware

Eduardo Figueiredo

12 de Março de 2010

GEM03: Algoritmos e Programação de Computadores Aula 03

Monitor CRT vs. LCD

Monitores CRT

Monitores LCD

O Problema da Radiação

Monitores CRT emitem radiação

Usuários mais preocupados com a saúde usam filtros anti-radiação

Problemas causados a saúde humana ainda não estão comprovados

Filtros Anti-Radiação em LCD

Também existem filtros para monitores LCD

Sistema Computacional

Pessoas

Sistema Computacional

Pessoas

Sistema Computacional: Software

Componente lógico de um sistema computacional Ponte entre os usuários e a máquina Séries de instruções Indicam passo a passo o que o computador deve

fazer Importância

Realizam tarefas rotineiras e/ou periódicas Aumentam a produtividade Reduzem os custos de uma organização

O que é software?

Programa de computador + Documentação

Classificação fundamental Produtos genéricos

(ex. Microsoft Office) Produtos encomendados

(ex. Locadora do Zé)

Crise do Software (1968)

Custos de hardware caindo Custos do software subindo

Avanços em hardware Permitem desenvolvimento de sistemas

cada vez mais complexos Resultado (software)

Custos altos, projetos atrasados, sistemas não confiáveis, desempenho insatisfatório, etc...

Software está em todo lugar

Sistemas Críticos

Equipamentos médicos Extremamente críticos Lidam com vidas

Caixas eletrônicos Prejuízos financeiros

Confiabilidade de Software

Exemplo: Vôo Air France Rio - Paris1. Dados conflitantes (falha nos sensores)

2. Sistema assume o controle (piloto automático)

3. Piloto tenta reiniciar o sistema (boot)

4. Em 4 minutos o avião mergulha no oceano

The Last Four Minutes of Air France Flight 447. http://www.spiegel.de/international/world/0,1518,679980,00.html

Preço e Desempenho

Celular Pouco espaço na memória Grande variação em

características de aparelhos

Alguns Tipos de Software

Classificação de SoftwareQuanto a Função

Infra-estrutura Básica do Sistema Sistema Operacional Utilitários de controle (BIOS, firmwares, drivers...)

Aplicativos Software Comercial Software Científico ou de Engenharia Software de Tempo Real Software de Inteligência Artificial, etc.

Sistema Operacional

Software Básico de um computador

Não existiam nos computadores antigos Exemplo: computadores construídos com

válvulas e painéis Os programadores deviam considerar as

características do hardware

Atualmente, estão presentes em todos os computadores pessoais E também em muitos computadores

pertencentes a outras categorias

Sistema Operacional

Cria um ambiente no qual os usuários podem construir e executar programas

Executam programas internos de controle do computador de forma transparente Sem que o usuário saiba ou precise se

preocupar em saber

Exemplos de Sistemas Operacionais Windows, Linux, Solaris, Mac OS

Tarefas do Sistema Operacional

Gerenciamento da memória do computador

Administração dos dados Acionamento dos dispositivos de

entrada e saída Teclado, mouse, disquetes, CDs, DVDs,

etc. Execução de programas utilitários ou

construídos pelo usuário

Aplicações Específicas

Negócios e Comércio Comércio eletrônico, bolsa de valores,

planejamento de gastos, etc.

Medicina Análise de imagens médicas como ultra-som Acompanhamento de atletas e pacientes Detecção de anomalias genéticas

Aplicações Específicas

Exército Simula estratégias de ataque/defesa Treinamento de soldados Calcula trajetórias de projéteis

E muito mais... Usinas nucleares e hidrelétricas Portos e aeroportos Previsões meteorológicas Atividades geológicas

Desenvolvimento de Software

Fases do Desenvolvimento

Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são

baseadas nesta idéia

Especificação de Requisitos

ProjetoImplementação

Testes

Manutenção

Fases do Desenvolvimento

Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são

baseadas nesta idéia

Especificação de Requisitos

ProjetoImplementação

Testes

Manutenção

Especificação de Requisitos

Um sistema de programação deve satisfazer as necessidades de seus usuários Tais necessidades são expressas na forma de

requisitos Requisito = ação que deve ser executada

pelo sistema Ex: registrar as notas dos alunos, calcular a

média final, etc.

Fases do Desenvolvimento

Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são

baseadas nesta idéia

Especificação de Requisitos

ProjetoImplementação

Testes

Manutenção

Da Análise ao Projeto

A partir do documento de análise de requisitos, projeta-se o sistema

PROBLEMAPROBLEMA

EncontrarEncontrarSoluçãoSolução

Programa dePrograma deComputadorComputador

1ª Fase: Resolução do Problema

2ª Fase: Implementação (codificação)

Projeto do Sistema

Dividido em duas etapas Projeto Preliminar define a estrutura

modular do software, as interfaces e as estruturas de dados utilizadas Saída: Diagramas

Projeto Detalhado descreve detalhadamente cada módulo definido no projeto preliminar Saída: algoritmos

Projeto de uma Casa

Projeto Preliminar de Software

Fases do Desenvolvimento

Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são

baseadas nesta idéia

Especificação de Requisitos

ProjetoImplementação

Testes

Manutenção

Implementação do Sistema

A implementação segue as definições do projeto preliminar

Transcreve as instruções do algoritmo para uma linguagem de programação Exemplo: Linguagem C

Fases do Desenvolvimento

Modelo Cascata Define atividades seqüenciais Outras abordagens são

baseadas nesta idéia

Especificação de Requisitos

ProjetoImplementação

Testes

Manutenção

Teste e Validação

Tem por objetivo garantir que o sistema satisfaça os requisitos

Consiste da realização de alguns tipos de testes para encontrar erros

A inexistência de erros não representa a adequação operacional do sistema Deve ser feita a validação com o cliente

Linguagem CUm Pouco de História

Evolução das Linguagens

Linguagens de Máquina +1300042774

(traduzido depois para 0 e 1) Linguagens Assembly

load basepay / add overpay / store grosspay Linguagens de Alto Nível

grosspay = basepay + overpay

Linguagens de Máquina

Definem instruções a serem executadas pelo computador São especificas para o hardware

Código de máquina: uma seqüência de números significa uma instrução a ser executada “+1300042774” significa “load basepay”

Atualmente, programar em linguagens de máquina é pouco comum São usadas linguagens de alto nível como C

Linguagens de Alto Nível

Programadores geralmente utilizam linguagens de alto nível Mais próximo da compreensão humana

Programas de alto nível são traduzidos para a linguagem da máquina por compiladores Arquivo .EXE é gerado

O programa compilado pode então ser executado pelo computador

De onde veio C?

BCLP (1967) por Martin Richards

Linguagem C (1972) por Dennis Ritchie

C++ (1980) por Bjarne Stroustrup Bell Labs

Sistema de NumeraçãoConceitos Básicos

O Sistemas de Numeração

Objetivos Prover símbolos e convenções para

representar quantidades Registrar processar informação

quantitativa

Tradicionalmente feita com números

Método Tradicional

Chamado numeração posicional

Inventado pelos chineses

O valor representado pelo algarismo no número depende da posição em que ele aparece na representação

Sistema Decimal (base 10)

A posição à esquerda altera seu valor de uma potência de 10

Exemplo 125 1 representa 100 (102) 2 representa 20 (2x101) 5 representa 5 (5x100) 125 = 1x102  + 2x101 + 5x100

Base em Sistemas de Numeração

Define a quantidade de algarismos disponível na representação

A base 10 é usualmente empregada Mas, não é a única Outros exemplos: pedimos uma dúzia de ovos (12),

marcamos o tempo em minutos e segundos (60), etc.

Computadores utilizam a base 2 Sistema binário

Exemplos de Bases

Algumas bases importantes na computação Base 2 0 e 1 Base 8 0 a 7 Base 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 Base 16 0 a 9, A, B, C, D, E e F

Em geral, uma base b terá b algarismos Variando entre 0 e (b - 1)

A representação 125,38 (base 10) 1x102  + 2x101 + 5x100 + 3x10-1 + 8x10-2

Identificando a Base

Em qual base está o número 9B3? Resposta óbvia, pois o algarismo B só existe na

base 16 (hexadecimal)

Em qual base está o número 11? Pode estar em qualquer base conhecida Portanto, a base deve ser especificada

Para diferenciar as bases, utiliza-se um número situado à direita inferior Exemplo: 112

Representação de um Número

Representamos um número N (de n casas), numa dada base b, como segue Nb = an.bn + .... + a2.b2 + a1.b1 + a0.b0 + a-1.b-1 + a-

2.b-2 + .... + a-n.b-n

Parte inteira an.bn + .... + a2.b2 + a1.b1 + a0.b0

Parte fracionária a-1.b-1 + a-2.b-2 + .... + a-n.b-n

Quantidade de Algarismos

O maior número que pode ser representado na base 10 usando 3 algarismos é 999 103 - 1 = 999

O maior número que pode ser representado na base 2 usando 8 algarismos é 255 28 - 1 = 255

Generalizando, o maior número inteiro N que pode ser representado em uma dada base b com n algarismos é N = bn – 1

Resumo:Regras do Sistemas de Numeração

A base B indica à quantidade de algarismos distintos que podem ser utilizados

O algarismo mais a direita tem peso um O algarismo imediatamente a sua esquerda tem

peso B O seguinte B2, depois B3 ...

O valor de um número é determinado pela soma dos valores de cada algarismo multiplicado com seu peso

Representação Binária

Linguagem do Computador

Os computadores utilizam o sistema binário Todas as informações armazenadas ou

processadas no computador são representadas por 0 e 1

Dígito binário são chamados bit Do inglês, binary digit

Um bit pode assumir os valores 0 ou 1 Analogia à tensões elétricas / sinais

eletrônicos

Sistema do Computador

Um Byte é um conjunto de oito bits

Dados são armazenados na base binária, não na decimal 0 = 00000000 1 = 00000001 2 = 00000010 255 = 11111111

Na base 2, o número "10" vale dois 102 = 210

Representação Binária

Referências

Joseana Macêdo Fechine, Introdução à Computação, Departamento de Sistemas e Computação, Universidade Federal de Campina Grande

INFOWESTER, Mouses: funcionamento, tipos e principais características, disponível em http://www.infowester.com/mouse.php

Rui Mano, Organização de Computadoreshttp://wwwusers.rdc.puc-rio.br/rmano/index.html