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Introdução à Programação
Apresentação da Disciplina e
Conceitos Básicos de
Computadores
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2
Objetivos
Aprender técnicas de programação que aumentem a qualidade de software e a produtividade no desenvolvimento
Discutir conceitos de programação, ilustrando como os mesmos são representados na linguagem de programação C
Discutir como programas podem ser adequadamente escritos, estruturados e documentados
Explorar o ambiente de suporte a C, incluindo ferramentas e bibliotecas
Discutir princípios de engenharia e qualidade de software.
Desenvolver, documentar e avaliar uma aplicação de médio porte em C
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Resultados de Semestres Anteriores
3
20 35%
21 37%
2 3%
14 25%
Resultados 2011-2
Aprovados por Média
Aprovados
Reprovados
Reprovados por Falta
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Resultados de Semestres Anteriores
4
25 35%
18 26%
18 26%
9 13%
Resultados 2012-1
Aprovados por Média
Aprovados
Reprovados por Falta
Reprovados
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Resultados de Semestres Anteriores
5
Resultados 2012-2
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Resultados de Semestres Anteriores
6
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Resultados de Semestres Anteriores
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8
Análise de Resultados
Nos últimos 4 semestres, 267 alunos cursaram a
disciplina
167 aprovados (~63% de aprovação)
Apenas 84 aprovados por média (~31%)
100 reprovados (~37% de reprovação)
27 foram reprovados por média
Número de desistências da disciplina vem
aumentando
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9
Mau Desempenho em IP
Consequências
Dificuldade em conseguir vagas para cursar a
disciplina de novo
Vária disciplinas dependem de IP
Atraso significativo no curso de EC
Para os que conseguiram passar com dificuldade,
problemas para acompanhar o resto do curso
Várias outras disciplinas exigem desenvolvimento
de programas (Algoritmos, Infra de SW, Infra de
Comunicação, etc)
Mais Importante: Requisito mínimo para um bom Engenheiro
da Computação é saber programar
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10
Afetadas por IP
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11
Como Ter Sucesso na Disciplina?
Estudo diário
São 6 horas de aula por semana
Nenhuma disciplina tem tantas aulas por semana
Programação não se aprende somente olhando o
livro e exemplos
Deve-se praticar exaustivamente
Programação não é trivial para muitos, pois envolve
raciocínio lógico para resolver problemas complexos e
codificar a solução em uma linguagem de programação
Facilidade de acesso a computadores
Aproveitar as aulas práticas e de exercícios
Escrever programas com alguém para esclarecer dúvidas
ajuda muito
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12
Tópicos da Aula
Antes de aprender a programar, precisamos ver conceitos básicos de Computação
Componentes de um computador
Como os diferentes componentes interagem
Representação das informações em computadores
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13
Hardware e Software
Computador = Hardware + Software
Hardware
Parte física do computador
Chips, monitores, teclado, etc
Software
Programas (conjunto de instruções)
e dados
Editores de texto, navegadores,
sistemas operacionais, etc
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14
Modelo de um computador
CPU
Unidade Central de
Processamento
Memória Principal (RAM)
Armazenamento
Secundário Dispositivos de
Entrada/Saída
Canal de Comunicação
(Barramento)
Disco Rígido (HD), CD,DVD, Pen
Drive,etc Periféricos
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15
CPU e RAM
CPU
Executa as instruções
presentes nos programas
Memória Principal (RAM)
Armazena os programas e
dados que estão sendo
usados pela CPU
CPU busca primeiramente programas e dados
residentes na memória
CPU também armazena dados na memória
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16
Unidade Central de Processamento (1)
A CPU é o “cérebro do computador
Implementado em um chip chamado de
microprocessador
Faz continuamente 3 ações:
Busca
Busca instrução na
memória principal
Decodifica
Determina o que
é a instrução
Executa
Processa a
instrução
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17
Unidade Central de Processamento (2)
Os componentes principais de uma CPU são:
Unidade de Lógica/Aritmética
Registradores
Unidade de Controle
Áreas pequenas de
armazenamento
Faz cálculos e toma
decisões
Coordena as etapas
do processamento
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18
A velocidade de processamento de uma CPU é dado
pelo relógio (clock) do sistema
O clock gera um pulso eletrônico em intervalos
regulares
Estes pulsos coordenam as atividades da CPU
Velocidade da CPU é medida geralmente em Hertz
(Hz)
Unidade Central de Processamento (3)
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19
Armazenando Dados (1)
Memórias são
divididas em várias
células de tamanhos
iguais
Cada célula é identificada
unicamente por um valor
numérico chamado de
endereço
9278
9279
9280
9281
9282
9283
9284
9285
9286
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20
Armazenando Dados (2)
Cada célula pode
armazenar um valor de
tamanho máximo fixo
Valores que ultrapassam o
tamanho máximo de uma
célula são armazenados
em mais de uma célula
(células consecutivas)
9278
9279
9280
9281
9282
9283
9284
9285
9286
10011010
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21
Também chamada de memória RAM
Random Access Memory
Acesso aos endereços de memória podem ser feita de
forma direta sem ter que passar por endereços
anteriores
Armazena dados e programas utilizados pelo
processador num dado instante
Quando o computador possui sistema operacional, este é
carregado na memória geralmente na hora em que o
computador é ligado
Memória Principal
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22
Computadores atuais utilizam também pequenas memórias
cache para armazenar partes dos dados e programas que
estão na memória principal
Memória cache utiliza tecnologia que torna acesso aos
dados mais rápida
Evita acesso pelo barramento
Memória Principal
CPU Memória Principal (RAM)
Cache
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23
Armazenamento Secundário
CPU
Memória Principal (RAM)
Armazenamento
Secundário
CPU procura programa/dados
na RAM
Não encontrando, CPU
procura na memória
secundária
Programa/dados são
transferidos para RAM
Tipos de memória
para armazenamento
de longa duração de
dados/programas
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24
Armazenamento Secundário
(Disco Rígido)
Dispositivo magnético
Partes que são gravadas são magnetizadas
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25
Armazenamento Secundário
(Disco Rígido)
Informações são gravadas em setores
Uma trilha é composta por um conjunto de
setores
setor
trilha
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26
Armazenamento Secundário
(CD/DVD )
Dispositivo óptico
Pequenos furos quando lidos por laser refletem
diferentemente do resto do CD
Furos representam 0´s e espaços representam 1´s
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27
Memória RAM é mais rápida do que memórias
secundárias
Memória RAM é volátil
Informação é perdida quando não há corrente elétrica
Memórias secundárias não são voláteis
Memórias secundárias geralmente são mais baratas
que a memória RAM
Por serem mais baratas, geralmente a capacidade de
armazenamento é maior (Ex: Disco Rígido)
Memória RAM x Memória Secundária
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28
Dispositivos de Entrada/Saída
CPU
Memória Principal (RAM)
Armazenamento
Secundário Dispositivos de
Entrada/Saída Dispositivos para
facilitar a interação
do usuário
Interação do usuário
pode mudar o fluxo de
execução na CPU
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29
Existem, basicamente, 2 formas de representar uma
informação:
Modo Analógico
Contínua, diretamente proporcional aos dados que
constituem a informação
Termômetro de mercúrio – Mercúrio sobe em um tubo
proporcionalmente ao aumento da temperatura fora do tubo
Modo Digital
Informação é quebrada em pedaços e cada pedaço é
representado separadamente
Música em um CD – o disco armazena números que
representam amostras regulares (no tempo) de níveis de
voltagens específicas do som
Representação de Informação
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30
Analógico x Digital
Analógico
volt
tempo
3
8
11
7 4
1 2 3 4 5
Digital
8
11
7
4 3
1 2 3 4 5
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31
Computadores armazenam toda informação de
forma digital
Números
Texto
Gráficos e Imagens
Vídeo
Áudio
Instruções de programas
Para isto o computador digitaliza as informações, ou
seja quebra a informação em pedaços
Informação Digital
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32
Em um texto, cada caractere é armazenado como
um número, incluindo espaços, dígitos e pontuação
Caracteres maiúsculos e minúsculos têm
numerações diferentes
Representando Texto Digitalmente
O i , M u n d o!
79 105 44 32 77 117 110 100 111 33
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33
Números Binários
Quando a informação é digitalizada, ela é
representada e armazenada em memória usando o
sistema de numeração binária
Um dígito binário (0 ou 1) é chamado de bit
Um bit pode representar 2 estados possíveis (0 ou 1), assim
como uma lâmpada que pode estar ligada (1) ou desligada
(0)
Dispositivos que armazenam e manipulam
informação com representação binária (com 2
estados possíveis) são mais confiáveis e baratos
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34
Sistema de Numeração Binária (1)
No sistema de numeração decimal utilizamos os
dígitos de 0 até 9 para representar qualquer número
No sistema binário, só podemos utilizar os dígitos 0 e
1 para representar um número
Exemplo: Para representar o número nove em
decimal utilizamos o dígito 9, em binário ficaria 1001
1 0 0 1
1x 23 + 0 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20
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35
Sistema de Numeração Binária (2)
Sistema Decimal Sistema Binário (4 bits)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1010
1001
1000
0111
0110
0101
0100
0011
0010
0001
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36
Unidades de Medida
Um byte corresponde a 8 bits
Capacidade de armazenamento de dados de uma
memória é medida em termos de bytes que ela pode
guardar
KB 210
= 1024
MB 220
(>1 milhão)
GB 230
(>1 bilhão)
TB 240
(>1 trilhão)
Unidade Símbolo Número de Bytes
kilobyte
megabyte
gigabyte
terabyte
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37
Categorias de Software
Sistema Operacional
Controla todas as atividades do computador
Fornece uma interface para que o usuário interaja com o
computador
Gerencia recursos computacionais tais como CPU,
memória, dispositivos de E/S, etc
Windows , Unix, Linux, Mac OS
Aplicativos
Termo genérico para qualquer outro tipo de software
Editores de texto, jogos, navegadores, sistemas de controle
aéreo, etc
Maioria dos softwares possuem uma interface gráfica
(GUI)
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Aplicativos e Sistema Operacional
CPU
Sistema Operacional Aplicativos Gerencia
recursos do
computador
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Usuários e Sistema Operacional
CPU
Sistema Operacional Fornece uma
interface para que
o usuário acesse
os recursos de um
computador
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Resumindo
Componentes básicos de um sistema computacional
Hardware
CPU
Memória
Periféricos
Software
Categorias de software