A ARQUITETURA E FUNCIONAMENTO COMPUTADOR

Algoritmia e Estrutura de Dados

ARQUITETURA E FUNCIONAMENTO COMPUTADOR

O que é o Hardware (HW) e Software (SW) de um computador?

Todos os aparelhos ou dispositivos tecnológicos são constituídos de hardware e software.

O hardware é a parte física de um computador, as peças que o compõem.

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O software são os programas que fazem com que a máquina funcione, como as aplicações e sistemas operacionais.

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Representação interna da informação

O computador não entende linguagem de programação, entende apenas impulsos elétricos. Para que o computador possa entender os programas é necessário traduzi-los para linguagem de máquina, uma sequência de 0s e 1s - código binário, utilizando os programas interpretadores e compiladores.

❑ A informação do computador é representada internamente por sequências de 0s e 1s. (os bits, algarismos em base 2, binária)

❑ Eletronicamente, isto traduz-se em níveis de voltagem nos circuitos da memória, registos e processador (CPU): “Baixa” voltagem = bit 0 e “Alta” voltagem = bit 1.

❑ Existe ainda algarismos noutras bases: octal, decimal, hexadecimal.

❑Bit pode representar 2 valores: 0 e 1.

❑Dois bits podem representar 4 valores: 00, 11, 01, 10 e assim sucessivamente, quantos mais bits, mais estados podem-se armazenar.

❑ Em geral, o nº inteiro correspondente a uma sequência é obtido por: [pic 3]

❑ Byte (BinarY TErm) - unidade básica de armazenamento em memória e disco formada por 8 bits.

❑ Palavras - são combinações que podem ser formadas por um grupo de 2, 4, 6 e até 8 bytes (64 bits), dependendo do modelo do computador.

❑ Um dos formatos de texto em código binário é o ASCII: 7 bits para cada caractere, mais um bit de paridade para deteção de erros.

ALGORITMOS

Para resolver um problema através de um computador em 1º lugar temos de descrevê-lo de maneira clara e precisa, em 2º encontrar uma sequência de passos/ações que conduzam à sua resolução.

Algoritmo – conjunto ordenado de passos/instruções para a resolução sequencial de um problema, opera sobre um conjunto de entradas de modo a gerar uma saída útil ou agradável para o utilizador. / Uma sequência ordenada, não ambígua e finita de instruções, que garanta uma solução para o problema que pretende resolver (fundamento para a programação e facilitador da vida quotidiana).

Fases na conceção e construção de um algoritmo

Existem 3 fases distintas:

PROBLEMA -> ALGORITMO -> PROGRAMA

Análise do problema - especificação do problema e sua compreensão, especificação dos requisitos, identificação dos dados de entrada e saída.

Elaboração do algoritmo – descrição da sequência de passos que conduzem à resolução do problema ou execução de uma tarefa, recorrendo às estruturas algorítmicas adequadas.

Implementação do algoritmo – Tradução do algoritmo numa linguagem de programação e realização de testes e correções até se obter a solução final ou programa.

Características fundamentais de um algoritmo

❑ Finitude, definição, eficiência

❑ Um algoritmo deve ter 0 ou mais entradas e saídas.

❑ Pode haver mais do que um algoritmo para resolver um problema.

❑ A partir do algoritmo o problema poderá ser implementado em qualquer linguagem de programação.

❑ A análise de algoritmos pode ser feita com recurso à Traçagem, Implementação e Testes.

Representações de um algoritmo

❑ Linguagem Natural - Usa símbolos, sintaxe e semântica no idioma que o programador utiliza no seu dia a dia (por exemplo, o português).

❑ Fluxograma – Representação gráfica que usa formas geométricas uniformizadas para indicar ações e decisões para resolver um problema.

❑ Pseudocódigo - Usa um misto de linguagem natural e linguagem de programação (maneira mais comum de representar algoritmos).

❑ Linguagem de Programação (formal) - Usa símbolos, sintaxe e semântica inteligível por uma máquina computacional.  A diferença entre uma linguagem de alto nível e de baixo nível, é que a de alto nível aproxima-se da compreensão dos seres humanos e a de baixo nível aproxima-se da linguagem-máquina.

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ELEMENTOS DE UM ALGORITMO

ESTRUTURA	ELEMENTO
DADOS	Variáveis Constantes
TIPO DE DADOS	Numéricos, lógicos, caracteres, cadeia de caracteres, estruturados (array, record, set, file)
OPERADORES	Aritméticos Relacionais Lógicos De cadeia de caracteres
INSTRUÇÕES BÁSICAS	Atribuição De entrada De saída
ESTRUTURAS DE CONTROLO	Sequencial Decisão ou Seleção Repetição ou ciclos