Apostila técnico Em Informatica

I Módulo - Fundamentos da Informática

Tema I: Representação de dados e sistemas de numeração

Conceito:

Sistema de numeração é um sistema onde uma seqüência ou um conjunto de números são representados por numerais de uma maneira consistente.

Existem diversos tipos de sistemas de numeração, com conceitos e aplicações diferentes, de acordo o seu tipo e a sua utilidade.

Sistema de numeração Binário: conceitua – se o sistema binário como um sistema de numeração posicional, onde o valor do símbolo depende da sua posição, o sistema binário pode ser denominado também de base dois (2), pois todas as quantidades se representam com base em dois números, nesse caso zero e um (0 e 1).

Sistema de numeração Octal: conceitua –se o sistema octal como um sistema de numeração de base oito (8), nesse caso pode se considerar que o sistema octal utiliza oito (8) símbolos para a representação de quantidade. O sistema octal foi muito utilizado dentro da informática como uma alternativa mais simples em relação ao números binários, dentro da programação em linguagem de máquina. Este sistema é considerado posicional, o valor de seus símbolos depende da sua posição.

Sistema de numeração Decimal: conceitua – se o sistema de numeração decimal como um sistema posicional que se utiliza da base dez (10),o sistema de numeração decimal é o mais usado na linguagem humana, dentro desse sistema existe um princípio onde dez (10) unidades de uma ordem qualquer formam imediatamente uma ordem superior. Depois das ordens seus símbolos ainda são classificados em classes,onde cada classe é composta por três (3) ordens, sendo que cada ordem tem uma denominação especial.

Sistema de numeração Hexadecimal: conceitua – se o sistema de numeração hexadecimal como um sistema de numeração posicional, ou seja o valor de seus símbolos, são definidos de acordo com a posição em que se encontram. No sistema hexadecimal os números são representados na base dezesseis (16), sendo assim usa – se o emprego de dezesseis (16) símbolos para a sua escrita. Este sistema é demasiadamente usado para representar os números binários de um modo mais simplificado e compacto, pois o sistema de numeração hexadecimal é considerado fácil em se tratando da conversão de números binários para hexadecimal e vice- versa. Sendo assim este sistema é bastante utilizado em aplicações de computadores e microprocessadores.

Os tipos de sistemas de numeração citados, são todos classificados como sistemas de numeração posicional, isto implica que o valor atribuído a cada símbolo varia de acordo com a sua posição. No entanto tem – se também os sistemas de numeral não posicional, onde o valor dos símbolos não se alteram de maneira alguma, como exemplo tem – se o sistema de numeração romano, que independentemente da posição em que seus símbolos aparecem o seu valor se mantém intacto, ou seja não se altera com a mudança de posição.

Desta forma conclui- se que a representação de dados através de sistemas de numeração se da quando estes respeitam as suas regras e demonstram os dados de forma consistente.

Objetivo:

A representação de dados através dos sistemas de numeração, vem de muito tempo atrás, quando se via a necessidade de registrar, controlar e se orientar,seja em relação as quantidades de animais ou alimentos que se tinham na época. Com o passar do tempo foram se desenvolvendo diferentes tipos de sistemas de numeração de acordo a cultura, a época, a necessidade e a finalidades desses sistemas. Mas todos os sistemas inicialmente tinham a intenção de contar.

Para o ramo da informática foi desenvolvido o sistema de numeração binário composto de apenas dois símbolos o zero (0) e o um (1).

O objetivo de se ter desenvolvido o sistema binário para o uso da informática veio da percepção de que um computador usava chaves elétricas, para representar números e caracteres. Nesse caso cada chave possuía apenas dois estados possíveis ligada ou desligada sendo assim os computadores necessitavam apenas de dois símbolos para que a sua representação de dados acontecesse, desta maneira o sistema de numeração binário foi criado onde o zero (0) era usado para a chave na posição de desligada, e um (1) para ligada. Portanto , computadores se utilizavam do sistema de numeração binário para fazer a sua representação de dados, utilizando apenas o conjunto de números binários.

Deste modo, é possível afirmar que os sistemas de numeração tem como objetivo fazer a representação de dados desde que essa representação seja possível.

Aplicação:

A representação de dados e o sistema de numeração são aplicados de diversas formas, cada tido de sistema de numeração é utilizado para fins distintos e as vezes para o mesmo fim. Com exemplo pode de citar o sistema de numeração binário que é aplicado em diversas linguagens de programação e também na lógica proposicional onde os resultados só podem retornar dois valores verdadeiro ou falso. As demasiadas aplicações dos sistemas de numeração nos permitem fazer inúmeras representações de dados de formas distintas. Os sistemas de numeração são aplicados todas as vezes em que é necessário transmitir dados através de símbolos numéricos, ou seja em tudo que se necessita de símbolos sejam eles para a programação em linguagem de maquina ou para a representação de dados, os sistemas de numeração são utilizados, tendo assim uma função fundamental para que as representações de dados através de números se torne possível.

Exemplo:

Como exemplo de representação de dados e sistemas de numeração pode – se citar inúmeras situações em que se utiliza de sistemas de numeração para representar dados.

Dentro do sistema de numeração binário pode se tomar como exemplo a representação do falso e do verdadeiro através dos valores zero (0) e um (1) ,onde falso (0) e verdadeiro (1).

Os sistemas de numeração hexadecimal e octal podem ser exemplificados como modelos mais simples de representação do sistema binário, dentro da linguagem de máquina,onde se torna possível a escrita de binários de forma mais condensada

Já o sistema de numeração decimal é o mais usado na linguagem humana, como exemplo tem se os números inteiros, que são um claro exemplo de sistema de numeração decimal.

Tema II: Lógica Proposicional

Conceito:

A lógica e definida como o estudo sobre a natureza do raciocínio e do

conhecimento, sendo assim é usada com o intuito de formalizar e justificar certos elementos do raciocínio que são empregados nas provas de teoremas.

Proposição é um dos termos usados dentro da lógica para descrever o conteúdo de uma asserção que é um conteúdo que suporta apenas um resultado para as suas afirmações são eles verdadeiro ou falso.

Desta forma lógica proposicional é conceituada como a forma mais simples de lógica, pois o seu resultado é sempre concreto é não deixa dúvidas, ou o feedback é verdadeiro ou falso. Na lógica proposicional os argumentos são representados por sentenças sem argumentos, denominadas de proposições.

As proposições podem ser definidas como simples ou compostas.

As proposições simples não contém nenhuma outra proposição como integrante ou seja é de caráter único.

As proposições compostas são formadas por duas ou mais proposições relacionadas por conectivos lógicos.

Objetivo:

A lógica proposicional tem o objetivo de analisar as proposições e retornar um valor seja ele negativo ou positivo, para essas analises existem regras e operações que devem ser respeitadas para se chegar a um resultado realmente satisfatório.

A lógica proposicional e empregada em programação com o objetivo de estabelecer uma condição para que uma ação seja ou não efetuada.

Aplicação:

A lógica proposicional e aplicada de diversos modos, de acordo com a operação que esta tem que efetuar. As conjunções é operações lógicas definem a maneira com que a lógica proposicional deve ser tratada e aplicada.

Os conectivos lógicos ou operadores lógicos são expressões usadas para compor novas proposições a partir de proposições.

As proposições assumem valores chamados de lógicos, que por sua vez só recebem o valor de verdadeiro ou falso, nunca os dois valores juntos ou outros valores. Assim diz o princípio da não – contradição onde o valor resultante é único.

Conclui-se dessa forma que a lógica proposicional e aplicada quando se tem uma ou mais proposição e se deseja saber se o seu resultado da afirmação da proposição e de caráter verdadeiro ou falso.

Exemplo:

Como exemplo de lógica proposicional tem se a operação em si, que também pode ser representada a partir da tabela verdade, que por sua vez é considerada a maneira mais prática de dispor organizadamente os valores lógicos (verdadeiro e falso), envolvidos em uma proposição seja ela simples ou composta.

Exemplo 1. Operação Negação (~):

A operação de negação (~) simplesmente retorna a uma proposição verdadeira um valor falso, e retorna a uma proposição o valor falso um resultado positivo. Ou seja:

Uma proposição P de valor V, após sofrer e operação de negação (~) passara a ter o valor F.

Exemplo 2. Operação Conjunção E (^):

A operação e (^), implica que duas proposições p e q podem ser combinadas pelo conectivo E (^), para formar uma proposição composta denominada conjunção das proposições originais.

Nesse caso o resultado vai depender da afirmação das proposições. Se as duas proposições (p ^ q), forem de valor verdadeiro,o resultado final da operação E ( ^), será verdadeiro, mas se por acaso uma das proposições tiverem o valor negativo o resultado final da operação E ( ^), sem sombra de duvidas, será negativo. Ou seja na operação E( ^), o resultado final das operações com as proposições só será verdadeiro se as duas proposições envolvidas forem de caráter verdadeiro , caso uma das proposições tenham um valor falso o resultado será automaticamente falso.

Na operação E( ^ ),o resultado final será verdadeiro se somente se todas as proposições forem verdadeiras.

Exemplo 3. Operação Disjunção OU (V):

Na operação disjunção duas proposições (p v q) podem ser combinadas pelo conectivo OU para formar a chamada preposição composta denominada disjunção das proposições originais. Essa operação de disjunção implica que para o valor final da operação retornar um resultado verdadeiro é necessário que apenas uma das proposições tenham um valor verdadeiro. Ou seja na operação (p v ) mesmo que o valor de P seja falso e o valor de Q seja verdadeiro, o resultado da operação continuara sendo verdadeiro, a única possibilidade do resultado final da operação retornar um valor falso, vai surgir se todas as proposições forem falsas.

Na operação OU ( v ), o resultado final será positivo se somente se todas as proposições forem falsas.

Desse modo através dos exemplos dados se pode afirmar que a lógica proposicional, trabalha exclusivamente com dois valores (verdadeiro e falso), sendo assim o seu resultado sempre será verdadeiro ou falso,de acordo com a operação que as proposições estiverem submetidas.

Módulo I - Introdução aos Sistemas Operacionais

Tema I: Gerenciamento de memória

Conceito:

Gerenciador de Memória é a parte do SO que é responsável por cuidar de quais partes da memória estão em uso, quais estão livres, alocar memória a processos quando eles precisam, desalocar quando eles não necessitarem mais e gerenciar a troca dos processos entre a memória principal e o disco.

Existem várias formas de gerenciar a memória, cada forma é aplicada de acordo a necessidade, do processo que esta na fila prestes a ser executado.

Alocação contígua simples:

Implementada principalmente nos primeiros sistemas operacionais (monousuários), ele divide a memória principal em duas partes, sendo uma para o sistema operacional e a outra parte era destinada para um programa do usuário.

Apesar da simplicidade de implementação e código reduzido, este tipo de alocação não permite uma utilização muito eficiente da memória principal (pode haver desperdício de memória se o programa não ocupá-la totalmente) e do processador.

Overlay:

Esta técnica consiste em dividir o programa em módulos que pudessem ser executados de maneira independente utilizando-se a mesma área de memória. Apesar de suas vantagens óbvias, esta técnica pode trazer implicações sérias na performance do aplicativo devido ao tempo de E/S em disco ser muito maior que a velocidade de processamento.

Alocação particionada:

Esta técnica permite o compartilhamento da memória principal por vários programas, oferecendo aos usuários menores tempos de resposta e maior produtividade.

Alocação particionada estática:

A fim de manter o controle sobre quais partições estavam alocadas ou não, alguns Sistemas Operacionais possuíam uma tabela delimitando cada partição, seu tamanho e se estava ou não em uso. Ao necessitar carregar um programa, o sistema percorria a tabela verificando onde ele poderia ser alocado. Neste caso, a proteção de memória é feita através de dois registradores, um indicando o limite inferior e outro o superior da partição ocupada pelos programas.

Alocação particionada dinâmica:

Permite a cada programa utilizar o tamanho de memória necessário ao seu correto funcionamento, passando esta região a ser sua partição.

Objetivo:

A gerência de memória, é de suam importância para que a execução de m processo se torne realidade. A memória é um item indispensável, quando se trata de manipulação de dados e processos que necessitam alocar espaços em uma memória.

Sendo assim de grande importância o gerenciamento da memória, leva consigo muitos objetivos, desta forma pode se considerar que os objetivos do gerenciamento de memória de um jeito ou de outro é: tornar o mais eficiente possível o compartilhamento de memória entre os processos; impedir que um processo acesse área de memória que não lhe pertence; facilitar alocação de memória e recuperar a memória liberada pelos processos.

Aplicação:

O gerenciador de memória controla quais partes da memória estão sendo utilizadas e quais não estão. Além disso, ele é responsável por alocar espaço em memória aos processos que serão executados e liberar as posições de memória ocupadas quando os processos são finalizados. Uma outra funcionalidade do gerenciador de memória é controlar o swapping de informação, constante na execução das aplicações.

Sendo assim conclui se que o gerenciamento de memória é utilizado, aplicado para controlar a memória, que é necessária para que se possa executar um processo.

Exemplo:

Como exemplo, pode se criar um pequeno sistema imaginário com 1 Gigabyte (1.000 megabytes) de memória RAM. Durante o processo de boot (inicialização), o sistema operacional do nosso computador imaginário vai utilizar toda a memória disponível. Depois ele "recua" o suficiente para atender às necessidades do próprio sistema operacional. Vamos supor que o SO precise de 300 megabytes para rodar. Agora, o sistema operacional vai para o fim da memória RAM e distribui essa memória para diversos drivers necessários para controlar os subsistemas do computador. No nosso computador imaginário, os drivers ocupam 200 megabytes. Agora que o sistema operacional foi completamente carregado, existem 500 megabytes disponíveis para os processos dos aplicativos.

Quando os aplicativos começam a ser carregados na memória, eles são carregados em blocos. O tamanho desses blocos é determinado pelo sistema operacional. Se o tamanho do bloco é 2 megabytes, todo processo carregado receberá um pedaço da memória que é múltiplo de 2 megabytes. Os aplicativos serão carregados nestes tamanhos fixos de blocos. Os blocos iniciarão e terminarão nos limites estabelecidos por palavras de 4 ou 8 bytes. Esses blocos e limites organizam o carregamento dos aplicativos, impedindo sobreposição.

Tema II: Gerenciamento de Entrada e Saída

Conceito:

A gerência de dispositivos é o meio através do qual todos os dispositivos de E/S são controlados a fim de se obter o maior compartilhamento possível entre os diversos usuários de forma estável e segura. Alguns dispositivos, tal como os discos, podem ser compartilhados simultaneamente por diversos usuários, sendo o Sistema Operacional responsável pela integridade dos dados. Já dispositivos como impressoras, por exemplo, devem ter acesso exclusivo, sendo dever do sistema controlar seu compartilhamento de forma organizada.

Objetivo:

A gerência de entrada e saída, tem o objetivo de controlar os meios de entrada e saída de dados, mas para fazer esse controle é necessário a utilização de recursos que possuem um objetivo bem especificado a fim de realizar a tarefa de gerência de entrada e saída.

Rotinas de entrada e saída: O sistema operacional deve tornar as operações de entrada e saída o mais simples possível aos usuários. Para que haja independência de dispositivos, todas as operações realizadas com diferentes dispositivos de E/S devem ser realizadas de uma mesma forma através de rotinas do sistema. As rotinas do sistema responsáveis por estas operações são denominadas rotinas de E/S, permitindo ao usuário realizar operações de E/S sem se preocupar com detalhes de operação do dispositivo que está sendo acessado.

Device drives: têm como função se comunicar com os dispositivos de E/S em nível de hardware. Eles são softwares tradutores que recebem comandos do Sistema Operacional para um hardware específico.

Controladores: São componentes eletrônicos responsáveis por manipular diretamente os dispositivos de E/S. Normalmente o SO se comunica com os controladores e não com os dispositivos. O controlador geralmente possui memória e registradores próprios para poder executar instruções de baixo nível enviadas pelo driver que são responsáveis pela interface entre o controlador e o dispositivo.

Dispositivos de entrada e saída: são responsáveis pela comunicação entre o computador e o mundo externo. A transferência de dados, realizada nesta comunicação, pode ser efetuada através de blocos de informações ou palavra a palavra. A transferência é realizada através de controladores de dispositivos supervisionada pelo SO.

Aplicação:

O sistema de gerenciamento de entrada e saída, é utilizado a todo momento, a partir do momento em que se conecta um periférico a CPU, o sistema de gerenciamento de memória começa a agir para que se possa utilizar o periférico com o máximo de aproveitamento.

A gerência de entrada e saída, controla todos os periféricos, e verifica de que tipo é o periférico, ou seja a gerência de entrada e saída, consegue identificar se o hardware se equivale a um dispositivo de entrada ou saída de dados.