seai 2016 - informática aplicada

8/17/2019 SEAI 2016 - Informática Aplicada

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Enderson Neves Cruz

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Pós-Graduação Lato SensuSistemas Eletroeletrônicos e Automação Industrial

SEAI

Informática Aplicada


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Apresentação da disciplina


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Plano de ensino• Introdução (2 Horas/aula)

– Apresentação da disciplina

– Evolução histórica e conceitos básicos

• Unidade 1 – Componentes de um sistema informatizado (4 Horas/aula) – Componentes fundamentais de um sistema informatizado

– Linguagens de programação

– Sistemas operacionais

• Unidade 2 – A Informática como ferramenta (4 Horas/aula)

– Softwares gráficos

– Editoração e edição de imagens

– Planilhas

– Bancos de dados

– Aplicativos em geral

• Unidade 3 – Tipos de Software para Engenharia e Indústria (4 Horas/aula) – Softwares comerciais

– Sistemas Integrados de gestão (ERP)

– Softwares industriais

– Softwares para simulações (Aula prática PROTEUS)

• Unidade 4 – Inteligência Artificial (4 Horas/aula) – Conceitos básicos

– Técnicas de AI

• Unidade 5 – Aula Prática Experimental (6 Horas/aula)

– MATLAB – Banco de dados

• Unidade 6 – Lógica Fuzzy (3 Horas/aula) – Conceitos básicos

• Seminário (3 Horas/aula)

3

30 horas/aula


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Avaliação

Seminário = 60% (Grupo)

– Data da apresentação: a definir (2012) – Integrantes por grupo: 5 – Tempo de apresentação: 40 minutos – Relatório + documentos da apresentação

Trabalho de laboratório = 40% – Aula prática – Integrantes por grupo: a definir – Deve ser entregue na data de apresentação do seminário – Relatório + arquivos das aula práticas

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Calendário

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DATA HORARIO ATIVIDADE PROF.

28/11/2015 08h00 às 12h1513h00 às 17h15 Aula: Máquinas Elétricas e Equipamentos Aula: Informática Aplicada ÚrsulaEnderson ApresentaçãoUnidade 1 – Sistema informatizado

12/12/2015 08h00 às 12h15

13h00 às 17h15 Aula: Máquinas Elétricas e Equipamentos Aula: Informática Aplicada

ÚrsulaEnderson

Unidade 1 – Sistema informatizado

06/02/2016 08h00 às 12h15

13h00 às 17h15 Aula: Informática Aplicada Aula: Interruptores e Comandos Eletrônicos

EndersonÚrsula

Unidade 2 – A Informática comoferramenta

27/02/2016 08h00 às 12h15

13h00 às 17h15 Aula: Interruptores e Comandos Eletrônicos Aula: Informática Aplicada

FranciscoEnderson

Unidade 3 – Tipos de Software paraEngenharia e Indústria

Aula Prática Experimental PROTEUS

05/03/2016 08h00 às 12h15

13h00 às 17h15 Aula: Informática Aplicada Aula: Máquinas Elétricas e Equipamentos

EndersonÚrsula

Unidade 4 – Inteligência Artificial

12/03/201608h00 às 10h0010h15 às 12h15

13h00 às 17h15

Aula: Interruptores e Comandos Eletrônicos Aula: Informática Aplicada

Aula: Informática Aplicada

FranciscoEnderson

Enderson

Aula Prática Experimental MATLAB

19/03/201608h00 às 10h0010h15 às 12h1513h00 às 17h15

Aula: Máquinas Elétricas e Equipamentos Aula: Informática Aplicada Aula: Informática Aplicada

ÚrsulaEndersonEnderson

Unidade 6 – Lógica fuzzySeminário


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Referências bibliográficas


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ReferênciasOrganização dos computadores e Informática geral

• TANENBAUM, Andrew S. Organização Estruturada de Computadores.Prentice/Hall do Brasil, 2006. 6ª Edição. 464p.

• MONTEIRO, Mário. Introdução à Organização de Computadores.

LTC, 1996. 3ª Edição. 500p.

• WHITE, Ron; DOWNS, Timothy E.. How Computers Work.

Que, 2007. 9ª Edição. 464p.

• WHITE, Ron; DOWNS, Timothy E.. How software works .

Ziff-Davis Press, 1993. 1ª Edição. 198p.• NORTON, Peter. Introduction to Computers.

Career Education, 2004. 6ª Edição. 688p.

• NORTON, Peter. Introdução a Informática.

Makron Books, 1996. 1ª Edição. 640p.

• LAUDON K. C; LAUDON, J. P. Sistemas de Informação.

LTC, 1999. 4ª Edição. 389p.

• TANENBAUM, Andrew S. Sistemas Operacionais Modernos.

Prentice/Hall do Brasil, 2009. 2ª Edição. 712p.

• WIDMER, Neal S.; TOCCI, Ronald J.. Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações.

Pearson Education do Brasil, 2011. 11ª Edição. .

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ReferênciasOrganização dos computadores e Informática geral

• http://www.rci.rutgers.edu/~cfs/472_html/Intro/timeline.pdf • http://www.computerhistory.org

• http://www.howstuffworks.com

• http://www.hsw.uol.com.br

• http://www.isa.org

• http://www.rogercom.com

• http://www.wired.com• www.ieee.org

• http://www.nytimes.com

• http://www.davidpogue.com

• http://tecnologia.uol.com.br


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ReferênciasLinguagens de programação

• DEITEL, Paul; DEITEL, Harvey. Java - Como Programar.Prentice Hall, 2010. 8ª Edição. 1152p.

• Sierra, Kathy; BATES, Bert. Use a Cabeça! Java.

Alta Books , 2007. 2ª Edição. 496p.

• REAS, Casey; FRY, Ben. Getting Started with Processing.

O'Reilly Media, 2010, 208p.

• REAS, Casey; FRY, Ben. Processing : a programming handbook for visual designers and artists.

MIT Press, 2007, 737p.

• CRUZ, Enderson. Sistemas Microprocessados, notas de aula.

Belo Horizonte: CEFET-MG, 2011, 323p.

• BROOKSHEAR, J. G. Ciência da computação: uma visão abrangente. 5a. ed.

Porto alegre: Bookman, 2000.

• PILONE, Dan; PILONE, Tracey. Use a Cabeça! Desenvolvendo para iPhone.

Alta Books , 2011. 1ª Edição. 552p.


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ReferênciasLinguagens de programação

• http://www.hardware.com.br/artigos/linguagens/• http://www.levenez.com/lang/

• http://www.scriptol.com/programming/languages.php

• http://www.tiexpert.net/programacao/c/index.php

• http://www.cprogramming.com/

• http://informatica.hsw.uol.com.br/programacao-em-c.htm

• http://www.acm.uiuc.edu/webmonkeys/book/c_guide/• http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/

• http://www.python.org

• http://processing.org


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Referências

• http://www.rci.rutgers.edu/~cfs/472_html/Intro/timeline.pdf

• http://www.computerhistory.org• http://www.howstuffworks.com

• http://www.hsw.uol.com.br

• http://www.isa.org

• http://www.rogercom.com

• http://processing.org

• http://www.tiexpert.net/programacao/c/index.php

• http://www.cprogramming.com/• http://informatica.hsw.uol.com.br/programacao-em-c.htm

• http://www.acm.uiuc.edu/webmonkeys/book/c_guide/

• http://www.scriptol.com/programming/languages.php

• http://www.wired.com

• www.ieee.org

• http://www.nytimes.com

• http://www.davidpogue.com

• http://tecnologia.uol.com.br


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Introdução

Evolução histórica e conceitos básicos


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Mario Sergio Cortella - Pasta de Dente

http://www.youtube.com/watch?v=f0z56D5qCO0


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Aula 01 – Introdução


Conceito de Informática

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Informática

Neologismo criado por Philippe Dreyfus em 1962

Ciência que trata do processamento racional da informaçãoatravés da utilização de máquinas automáticas.

Ciência cujo objeto de estudo se relaciona com “o tratamento lógicode conjuntos de dados, utilizando técnicas e equipamentos que

possibilitam o seu processamento de modo a obter informação que

depois poderá ser armazenada e/ou transmitida”.

Fonte: Prof. Doutor Rui Moreira – Universidade Fernando Pessoa link:www2.ufp.pt/~rmoreira/MTC/Aula3_II.pdf


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Conceito de Informática

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Informação Automática+Estruturação de dados num dado contexto e com

um dado objetivo, ou seja, o relacionamento de

dados e o seu armazenamento estruturado.

Precisa – correta e verdadeira

Oportuna – disponível no local e no momento necessário

Completa – contendo todos os elementos necessários

Concisa – fácil de manipular

Processamento

Manipulação dos dados de forma a conseguir

informação.

Armazenamento

Garantir a preservação dos dados para futura

utilização.

Comunicação

Troca de dados entre computadores através de

redes, e entre o computador e o homem.

Computador Agente utilizado para armazenar, classificar, comparar, combinar e exibir a informação a elevadavelocidade, ou seja, é o dispositivo utilizado para gerir informação automaticamente.


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Processamento de Dados

• Série de atividades realizadas para produzir um conjunto de informações a partir de outras

informações iniciais (dados).

Processamento InformaçõesDados

InformaçãoDados + Conhecimento

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Computador – Analogia com o ser humano

Melhor dispositivo para se processar informações, ou quase!

Neurônios

Cérebro

Processa

Voz e

movimentosSaídas

Sentidos

Entrada

Memória

Nervos Nervos

Nervos

Input Output CPU

Memória

CPU – Central Processing Unit (Unidade central de processamento)

Dispositivos de I/O - Input/Output (Entrada/Saída)

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Memória

Dispositivos I/O

Barramento de Endereços

Barramento de Dados

Barramento de Controle

CPU

Clock

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Pirâmide da automação (Automation System)

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Aquisição de Dados e Controle Manual

Composto por máquinas, componentes e dispositivos daplanta, como sensores, atuadores e dispositivos de campo.

Sensores Transdutores Visão artificial Sistemas de identificação Leitores Atuadores elétricos, pneumáticos, hidráulicos Robótica Protocolos de comunicação AS-i e Hart;


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Controle Individual

Nível onde se encontram os sistemas que executam ocontrole automático das atividades da planta.

Controladores Lógicos Programáveis (CLP) Computadores de Placa Única (SBC) Controladores Programáveis para Automação (PAC) Computadores (PC) Inversores de Frequência e Controladores PID Sistema digital de controle distribuído (SBCD) Protocolos de comunicação: Profibus, DeviceNet,

Foundation Fieldbus, ModBus RTU e EtherCAT


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Controle de grupo – Célula de trabalhoGerenciamento e otimização de processo

Permite a supervisão do processo, normalmente possuibanco de dados com informações relativas ao processo.

Sistemas Supervisórios, de Controle e de Aquisição deDadosSCADA – Supervisory Control and Data Aquisition

Protocolos baseados em Ethernet como Profinet,Ethernet/IP, ModBus TCP/IP e EtherCAT


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Gerenciamento da planta

Nível responsável pela programação e pelo planejamento daprodução realizando o controle, a logística de suprimentos.

Sistema de Controle de ManufaturaMES – Manufacturing Execution System

Planejamento e Controle da Produção (PCP) Planejamento dos Recursos de Manufatura

MRP – Manufacturing Resource Planning Sistemas que integram ferramentas de planejamento com

o nível controle, tendo como objetivo gerir e otimizar osprocessos produtivos


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Planejamento estratégico e Gestão da empresa

Administração dos recursos da empresa.

Sistemas Integrados de Gestão Empresarial

ERP – Enterprise Resource Planning

Integram ferramentas para as áreas de finanças,manufatura, contábil, recursos humanos, marketing,vendas, compras entre outras, de diferentes unidadesfabris, de uma mesma empresa ou grupo de empresas,em diferentes localidades, até mesmo em diferentespaíses


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Aquisição de Dados e Controle Manual

Controle individual

Controle de grupoGerenciamento e otimização de processo

Gerenciamento da planta

Planejamento estratégico e Gestão da empresa


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Gerações de computadores

• Geração 0 – Computadores Mecânicos (Anterior a 1945)

• 1ª Geração – Válvulas (1945 à 1955)

• 2ª Geração – Transistores (1955 à 1965)

• 3ª Geração – Circuitos Integrados (1965 à 1980)• 4ª Geração – VLSI (1980 aos dias atuais)

• 5ª Geração – Conectividade, mobilidade, computadores “inteligentes”

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Geração 0 – Computadores Mecânicos (Anterior a 1945)

1703

LógicaFormal e matemática

Gottfried W. Leibniz

1854

ÁlgebraBooleana

George Boole

(1592-1635)

Primeira máquinade calcular

Wilhelm Schickard

Máquina de calcular Wilhelm Schickard

2400a.C

ÁbacoMesopotâmia

China

Ábaco

1642

Primeira máquinade calcular

Blaise Pascal

PascalineBlaise Pascal

1672

Máquina de calcularcom 4 operações

Gottfried W. Leibniz

Máquina de calcular Gottfried W. Leibniz

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Sec. IX

Algoritmos

Sec. IIIa.C

Sistema binárioPingala

Índia


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Geração 0 – Computadores Mecânicos (Anterior a 1945)

1936

Z-1 Primeirocomputador a relés

Konrad Zuze

Máquina de Turing Alan Turing

1904

VálvulaJohn Ambrose Fleming

1801

Tear mecânicocom cartõesperfurados

Joseph Marie Jacquard

Tear mecânico com cartõesJoseph Marie Jacquard

1834

Máquina AnalíticaCharles Babbage

Ada Augusta Lovelace

Máquina AnalíticaCharles Babbage

1890

Máquina de tabulaçãoHerman Hollerith

Máquina de tabulaçãoHerman Hollerith

1944

MARK IUSA

Mark I

1911

Fundação daTabulating Machine

Company (TMC)Herman Hollerith

1924

IBM - InternationalBusiness MachinesThomas J. Watson

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1ª Geração – Válvulas (1945 à 1955)

1943

ColossusInglaterra

1952

IAS MachineJohn von Neumann

Princeton - EUA

1948 1951

Whirlwind IPrimeiro

computadorde tempo-real

MIT

Teoria da informaçãoClaude Shannon

UNIVACJ. Presper Ecker

John Mauchly

1946

ENIACElectronic Numerical

Integrator and Computer John Presper Eckert

e John Mauchly EUA

ENIAC

1953

IBM 701Primeiro

computadorcomercial

IBM

IBM 701

1947

Transistor John BardeenWalter Brattain

William Shockley Bell Labs

Transistor

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2ª Geração – Transistores (1955 à 1965)

1957

Fundação daDigital Computer Corporation (DEC)

Ken Olsen

FORTRANJohn W. Backus

IBM

1962

Jogo SpaceWar Slug Russel Shag Graetz Alan Kotok

MIT

1958

Circuito IntegradoJack Kilby (Texas)

Robert Noyce (Fairchild)

Circuito Integrado

BASICThomas Kurtz John Kemeny

1964

Supercomputador CDC 6600

Seymour Cray CDC

CDC 6600

COBOLPentágonoFabricantes

1961

1401IBM

1960

PDP-IDEC

PDP-1DEC

1956

TX-0Primeiro Computador

TransistorizadoMIT EUA

TX-0 MIT

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3ª Geração – Circuitos Integrados (1965 à 1980)

1971

Kenbak-1Primeiro

computador pessoal

1966

HP-2115Hewlett-Packard

Disco IBM RAMACIBM

LOGOSeymour Papert

1967 1969

ARPANETUSA ARMY

1972

Fundação daAtari

Nolan Bushnell

Linguagem CKen Thompson

Denis RichieBell Labs

Microprocessador Intel 4004

Intel

1968

Fundação daIntel CorporationGordon E. Moore

Robert Noyce

1965

Minicomputador PDP-8DEC

System/360IBM

System/360 IBM

UNIXKen Thompson

Denis RichieBell Labs

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MATLABCleve Moler University ofNew Mexico

1970

PASCALNiklaus Wirth


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3ª Geração – Circuitos Integrados (1965 à 1980)


1979

VisiCalcPlanilha

Daniel BricklinRobert Frankston

Harvard

1973

EthernetRobert Metcalfe

Xerox

1980

Hard DiskSeagate

Apple II

Microcomputador pessoal Apple I

Steve JobsSteve Wozniak

Apple

1977

Microcomputador pessoal Apple II

Steve JobsSteve Wozniak

Apple

1975

Microcomputador pessoal

Altair 8800Kit de montar

MITS

1976

MicroprocessadorZilog Z80

1978

MicroprocessadorIntel 8088

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4ª Geração – VLSI (1980 aos dias atuais)


1983

Lotus 1-2-3Mitch Kapor

1987

Microcomputador PS/2IBM

1984

IBM PC-ATIBM

1985

INTERNETCD-ROM

Linguagem C++Bjarne Stroustrup

1988


1986

Microcomputador Deskpro 386

Compaq


1981

Microcomputador pessoal IBM PC

IBM

MS-DOSMicrosoft

IBM PC

33

Apple Macintosh

MacintoshMAC OS Apple


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1991

Power PC Apple

IBM Motorola

1995

PlayStationSony

1993

PDA Newton Apple

1998

GoogleLarry PageSergey Brin

Pentium IIIntel

iMAC Apple

Windows 98Microsoft

1994

NetscapeMarc Andreesen

Jim Clark

Microprocessador Pentium

Intel

Windows 3.0Microsoft

1999

LINUXLinus Torvalds

1990

HTMLWWW

Tim Berners-Lee

34

Toy StoryPixar

Windows 95Microsoft

JavaSun Microsystems


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2006

Core 2 DuoIntel

2000

Microprocessador Pentium III

Intel

Bug do Milênio

2001

MAC OS X Apple

Windows XPMicrosoft

2007

iPhone Apple

WiiNintendo

iPhone Apple

2010

Tablet iPad Apple

iPad Apple

2008

AndroidGoogle

Core i7Intel

2009

Windows 7Microsoft

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iPod Apple

iPod Apple


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Aula 01 – IntroduçãoEstrutura básica de um sistema microcontrolado

Modelo de John von Neumann

Memória

Dispositivos I/O

Barramento de Endereços

Barramento de Dados

Barramento de Controle

CPU

Clock

CPU (Unidade central de processamento): Processa asinformações, executando as instruções armazenadas namemória e realizando as operações lógicas e aritméticas.

Memória. Armazena as instruções e os dados a seremexecutadas pela CPU

• Dispositivos I/O (Dispositivos de entrada e saída): Para

fazer comunicação digital com o mundo exterior.

• Barramento de dados: Por onde trafegam as informações(dados) a serem processadas.

• Barramento de endereços: Indica a posição de memóriaonde uma informação (dado) será escrita ou lida e pelaseleção do dispositivo que terá acesso ao barramento dedados.

• Barramentos de controle: Indica o tipo da operação (leitura

ou escrita) e onde a operação está sendo realizada (memóriaou dispositivo de I/O).

• Clock: Para manter todo o sistema sincronizado.

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ConceitosHardware

É a parte física do computador, ou seja, éo conjunto de componentes eletrônicos,circuitos integrados e placas, que secomunicam através de barramentos.

Software

É a parte lógica, ou seja, o conjunto deinstruções e dados processados pelocircuitos eletrônicos que compõe ohardware.

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UNIDADE 1

Componentes de um sistema informatizado


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Usuáriose

Processos

Hardware

Software

ProcedimentosBanco

de Dados

Rede


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Máquina Multinível Contemporânea (Camadas)

Dispositivos Físicos


• Componentes elétricos/eletrônicos e mecânicos básicos

que permitem a construção dos circuitos

- Circuitos integrados

- Transistores

- Fios

- Capacitores

- Resistores

- etc.

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Micro Arquitetura

Micro Arquitetura

• Dispositivos físicos agrupados para formar unidades

funcionais como, etc.

- Memórias

- Registradores

- ULA(Unidade LógicaAritmética)

- etc.

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Micro Arquitetura

Linguagem de Máquina


• Conjunto de instruções interpretadas pelos dispositivos que

compõem a micro arquitetura.

• Toda fabricante publica um manual onde descreve o

conjunto das instruções de máquina (ISA)

• ISA – Instruction Set Architecture

• Assembly é o termo utilizado para linguagem de máquina

ou linguagem de montagem.

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Micro Arquitetura


Sistema Operacional

Sistema Operacional (SO)

• Responsável por gerenciar os dispositivos de hardware do

computador (como memória, unidade de disco rígido,

unidade de CD) e realizar a interação entre o usuário e

esses dispositivos.

• Oferecer o suporte para os outros programas funcionarem

(como Word, Excel etc.).

• Exemplos: UNIX, LINUX, Windows, Mac OS, iOS, Android,

etc.

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Micro Arquitetura


Sistema Operacional

Compiladores e Interpretadores


• Programas que traduzem o código de fonte de uma

linguagem de programação de alto nível para uma

linguagem de programação de baixo nível (por exemplo:

assembly)

• Exemplos: Borland C++, Microsoft Visual Basic, etc.

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Micro Arquitetura


Sistema Operacional


Aplicativos Aplicativos

• Um programa de computador que permite ao usuário fazer

uma ou mais tarefas específicas.

• Tem por objetivo o desempenho de tarefas, em geral

ligadas ao processamento de dados, como o trabalho em

escritório ou empresarial, lazer etc.

- Editores de texto, planilhas eletrônicas

- Tratamento de imagens

- Navegadores de internet

- Bancos de dados

- Jogos

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Micro Arquitetura


Sistema Operacional


Aplicativos

Software

Hardware

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Nível de Lógica Digital

Nível de Microarquitetura

Nível de Arquitetura de Conjunto de Instruções (ISA)

Nível de Máquina de Sistema Operacional

Nível de Linguagem de Montagem (Assembly)

Nível de Linguagem Orientada a Problemas

Nível 0

Nível 1

Nível 2

Nível 3

Nível 4

Nível 5

Tradução (compilador)

Tradução (montador ou assembler )

Interpretação parcial (sistema operacional)

Interpretação (microprograma) ou execução direta

Hardware

(Portas lógicas)

(Memória, registradores e ALU)

(Instruções em linguagem de máquina)

(Híbrida – Instruções ISA ou SO)

(Mnemônicos para as Instruções em linguagem de máquina)

(Linguagens de alto nível: C, C++, Java, Visual Basic...)

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1. Análise: nessa etapa estuda-se o enunciado do problema para definir os dados de entrada, oprocessamento e os dados de saída.

2. Algoritmo: onde ferramentas do tipo descrição narrativas, fluxograma ou português estruturado(portugol) são utilizadas para o descrever o problema com suas soluções.

3. Codificação: onde o algoritmo é transformado em códigos da linguagem de programaçãoescolhida para ser trabalhada. Portanto, um programa é a codificação de um algoritmo em umadeterminada linguagem de programação. (ASCENCIO, 1999).

Linguagens de programação

Desenvolvimento de um programa

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1. AnáliseEntender o problema

2. AlgoritmoDesenhar a solução

3. CodificaçãoProgramar


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Problema

Solução

Adaptação Algoritmo Programa

FonteCodificação Tradução

ProgramaExecutável

Linguagem deprogramação


Desenvolvimento de um programa

“ Algoritmo é uma seqüência de passos que deve ser seguida

para a realização de uma tarefa”(ASCENCIO, 1999)


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Fases de desenvolvimento de um sistema


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TIOBE Programming Community Index for October 2011

Ranking de linguagens criado pelaTIOBE Software que demonstra, numperíodo de um ano, quais linguagens

tornam-se mais populares e quais vãoperdendo popularidade.

Fonte:

http://www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/index.html


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http://ocw.mit.edu/index.htm

http://see.stanford.edu/see/courses.aspx

Referências


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Classificação das linguagens de programação

http://www.scriptol.com/programming/choose.php

Quanto a geração

Não existe consenso

– Primeira Geração: Linguagem de máquina

• Código de Máquina (0s e 1s).

– Segunda Geração:

• Linguagem de Montagem - Assembler

– Terceira Geração

• Imperativas: FORTRAN, Cobol, Basic, Algol, ADA, Pascal, C

• Lógicas e Funcionais: LISP, ML, Prolog

– Quarta Geração

• Geradores de Relatórios, Linguagens de Consultas: SQL, CSP

– Quinta Geração

• Orientação a objetos : Smalltalk, Java, Eiffel, Simula 67

– Sexta Geração ?

• Web e Linguagens Dinâmicas : Python, JavaScript, Ruby

Quanto ao grau de abstração

Linguagem de programação de baixo nível

Linguagem de programação de médio nível

Linguagem de programação de alto nível

Estrutura de tipos

Fracamente tipada

Fortemente tipada

Dinamicamente tipada

Estaticamente tipada.

Paradigma


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Paradigmas da programação

Forma de pensar do programador e como ele busca a solução dos problemas.

Restringe a utilização de técnicas de programação.

Conjunto de modelos, normas e padrões que estabelecem os princípios, funcionalidades eobjetivos de uma linguagem de programação existentes.

Visão que o programador possui sobre a estruturação e execução do programa.

• Procedimento, Função, Objeto ou Lógica? Linguagens de Programação vistas pelos seus paradigmas

Maria Cecília Calani Baranauskas http://www.nied.unicamp.br/publicacoes/arquivos/3XaQ1o8Nmk

• Programming Paradigms for Dummies: What Every Programmer Should Know

Peter Van Roy


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GAP Semântico

Diferença entre uma representação de um contexto do conhecimento (processo, problema, etc.)em uma linguagem poderosa (linguagem natural) e uma representação do conhecimento em uma

linguagem formal (linguagem de programação).

F o n t e : P a r a d i g m a s e L i n g

u a g e n s d e P r o g r a m a ç ã o

P r o f . M a n o e l G o m

e s d e M e n d o n ç a N e t o


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“More is not better (or worse) than less, just different.” “Mais não é melhor (ou pior) do que menos, apenas diferente.”

Peter Van Roy

Linguagens ConceitosParadigmas

Cada linguagem suportaum ou mais paradigmas

Cada paradigmaconsiste de um

conjunto deconceitos


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Programação não estruturada

Programação imperativa ou procedural

Programação estruturada

Linguagem orientada a objetos

Programação funcional

Programação natural

Programação lógica

http://academicearth.org/courses/programming-paradigms

http://see.stanford.edu/see/courseInfo.aspx?coll=2d712634-2bf1-4b55-9a3a-ca9d470755ee


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Programação não estruturada – Exemplo linguagem Assembly

Comandos em sequênciaordenada, ou declarações,

geralmente um em cada linha

As linhas são numeradas oupode ter etiquetas (labels),isto permite que o fluxo de

execução saltar paraqualquer linha do programa

Apresenta os conceitosbásicos de controle de

fluxo, como loops e saltos

Loop

Embora não existe o conceitode procedimentos, sub-rotinas

são permitidas.

Salto incondiconal

Não existe o conceito devariáveis locais, salvar ocontexto antes do uso deregistradores é comum.


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Programação não estruturada – Exemplo linguagem BASIC

10 dim i

20 i = 10

30 i = i + 1

40 if i 10 then goto 90

50 if i = 10 then goto 70

60 goto 30

70 print "Programa concluído"

80 end

90 print i; "ao quadrado ="; i*i

100 goto 30


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Vantagens

• Oferece grande liberdade aos programadores.

• Existem linguagens de programação de alto e baixo nívelque utilizam este paradigma.

Desvantagens

• Código dificilmente legível (“espaguete").

• Considerado inadequado para a criação de grandesprojetos.


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Exemplos principais que utilizam este paradigma

Linguagem de montagem

Assembly

Primeiras versões do BASIC (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code)

JOSS

FOCAL

MUMPS

TELCOMP

COBOL (COmmon Business-Oriented Language)

Algumas linguagens de script

Linguagem de arquivo em lotes (batch).


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Programação Procedural ou Imperativa

É o que mais se aproxima do uso da arquitetura von Neumann como modelo para representaçãoda solução de um problema a ser resolvido pela máquina.

Programas centrados no conceito de um estado (modelado por variáveis) e ações (comandos) quemanipulam o estado.

Programar o computador significa "dar-lhe ordens" que são executadas sequencialmente.

Programa SaídaEntrada

Estados


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Programação Procedural ou Imperativa

Representar a solução de um problema para ser resolvido pelo computador envolveescrever uma série de ações (procedimentos) que, se executadas sequencialmente, levam àsolução.

− Procedimentos ( procedures), também conhecidos como rotinas, subrotinas, métodos, oufunções contém um conjunto de passos computacionais a serem executados.

− Um procedimento pode ser chamado a qualquer hora durante a execução de um programa,inclusive por outros procedimentos ou por si mesmo.

Programação estruturada

Linguagem orientada a objetos


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Programação Estruturada

Estabelece que todos os programas possíveis podem ser reduzidos a apenas trêsestruturas:

− Sequencial

− Condicional/Seleção (if, then, else, elseif, switch, case)

− Iteração (repetição) (for, while, do while, do until, repeat)

Através destas três estruturas consegue-se criar procedimentos e funções, de fácil compreensão,e manutenção.

Restrição a utilização das estruturas de desvio incondicional (GoTo), pois tem a tendênciade tornar um programa incompreensível.

Geralmente é a primeira abordagem que alguém aprende em programação

Modularização - Separar o programa em partes (blocos) que possam ser logicamentedesenvolvidos e compreendidos de forma isolada.


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Programação Estruturada – Exemplo linguagem BASIC

dim i

i = 10

for i =1then to 10

print i; "ao quadrado ="; i*inext

print "Programa concluído"

Código mais simples

Código mais limpo

Código mais estruturado

Mais legível.

10 dim i

20 i = 10

30 i = i + 1

40 if i 10 then goto 90

50 if i = 10 then goto 70

60 goto 30

70 print "Programa concluído"

80 end

90 print i; "ao quadrado ="; i*i

100 goto 30

EstruturadaNão estruturada


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Programação Estruturada – Exemplos usando linguagem C

Calculando número de caracteres.c

Fonte do exemplo: Fundamentos de Linguagem C - Centro Tecnológico de Mecatrônica – SENAI – Caxias do Sul/RS

Notas de alunos.c


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Vantagens

• Eficiência (embute o modelo Von Neumann);

• Paradigma dominante e bem estabelecido;

• Modelagem “natural” de aplicações do mundo real;

• Muito flexivel;

• Permitir o reaproveitamento de código já construído;

• Evitar que um trecho de código que seja repetido váriasvezes dentro de um mesmo programa;

• Permitir a alteração de um trecho de código de umaforma mais rápida;

• Facilitar o entendimento do programa.

• O fato de utilizar uma função que já foi testada emdiversos programas, reduz o risco de erros. É como secostuma dizer: “não reinventar a roda”.

Desvantagens

• Focaliza o "como" e não “o que"

• Relacionamento indireto com a E/S:

− difícil legibilidade

− erros introduzidos durante manutenção


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ABAP (Advanced Business Application Programming)

Ada

ALGOL (ALGOrithmic Language)

BASIC (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code)

COBOL (COmmon Business-Oriented Language)

FORTRAN (FORmula TRANnslating System)

Linguagem C

MATLAB (MATrix LABoratory)

PASCAL

PHP (Personal Home Page ou Hypertext Preprocessor)

PL/I (Programming Language One)

Tcl (Tool Command Language)


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Programação Orientada a Objetos

Estende as linguagens imperativas com a introdução do conceitos de objetos.

As bases conceituais tem origem no campo de estudo da cognição no campo da abstraçãode conceitos do mundo real.

Mundo real está repleto de objetos.

Agrupa-se objetos semelhantes em classes.

Na compreensão do mundo real, as pessoas empregam constantemente três métodos de organização, sempre presentes emtodos os seus pensamentos:

1. Diferenciação, baseado na experiência de cada um, de objetos particulares e seus atributos.

Exemplo: quando distinguem uma árvore, e seu tamanho ou relações espaciais, dos outros objetos,

2. Distinção entre objetos como um todo e entre suas partes componentes.

Exemplo: quando separam uma árvore dos seus galhos.

3. Formação de, e distinção entre, as diferentes classes de objetos .

Exemplo: quando formam uma classe de todas as árvores, uma outra classe de todas as rochas e distinguem-nas.

Fonte: Enciclopédia britânica


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Estabelece que que um problema pode ser solucionado seguindo estas etapas:

− Procurar objetos existentes no problema.

− Determinar características e responsabilidades de cada objeto.

− Estabelecer como ocorrerá a interação entre os objetos.

Procura enxergar o sistema como um conjunto de objetos ( classes ) que interagem entre si e apresentam

características e comportamentos próprios ( métodos ) representados por seus atributos e suas operações

( mensagens ).

Os atributos estão relacionados aos dados, e as operações, aos processos que um objeto executa.

Alicerces da programação orientada a objetos

Abstração

Encapsulamento Herança

Polimorfismo


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Mulher

Pessoa

Classe

Conjunto de objetos com características afins.Cada classe descreve um conjunto (possivelmente infinito) de objetos individuais.

É uma abstração que descreve propriedades importantes para uma aplicação e simplesmente ignora oresto.

Classe

Homem


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Objeto

Entidade habilitada a ter um estado (informação) e oferece um determinado número de operações(comportamentos) que podem examinar ou afetar o estado do objeto. Instância de uma classe.

Um objeto é capaz de armazenar estados através de seus atributos e reagir a mensagens enviadas a ele, assimcomo se relacionar e enviar mensagens a outros objetos.

Homem Mulher

Pessoa

Objetos

Classe

Um objeto é umaentidade do mundoreal que tem uma

identidade.

Objetos podemrepresentar entidades

concretas ouentidades conceituais

1 S f


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Homem Mulher

Pessoa

Objetos

Classe

MétodosDefinem as habilidades/comportamentos dos objetos.

É a implementação de uma operação para uma classe.

Atributos

São características de um objeto.

Rock star

Théo

Motociclista

Beatriz

Astronauta

Bailarina

Pode tocar bateria

Pode cultivar bonsais

Pode nadar

Pode lutar karatê

Pode pilotar

Pode controlar robôs

Pode lutar karatê

Pode nadar (rápido)

U id d 1 Si t i f ti d


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Homem Mulher

Pessoa

Objetos

Classe

Mensagem ou Operação

Chamada a um objeto para invocar um de seus métodos, ativando um comportamento descrito por sua classe.Também pode ser direcionada diretamente a uma classe (através de uma invocação a um método estático).

Através das mensagens que um objeto solicita a outro que realize determinada tarefa.

Chamar o métodoThéo.Lutar_karatê

Chamar o métodoBeatriz.Controlar_robôs

Homem Mulher

Pessoa

Objetos

ClasseRock star

Théo

Motociclista

Beatriz

Astronauta

Bailarina

Pode tocar bateria


Pode nadar

Pode lutar karatê

Pode pilotar


Pode lutar karatê




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Ligações e Associações

Ligações e associações são os mecanismos para estabelecer relacionamentos entre objetos e classes.

Ligação é uma conexão física ou conceitual entre duas instâncias de objetos.

Associação descreve um grupo de ligações com estrutura e semântica comuns.

Uma ligação é uma instância de uma associação.

Mulher

Pessoa

Classe

Beatriz

Espacial

Empresa

Classe

NASABeatriz trabalha para a NASA

LIGAÇÂO

ASSOCIAÇÂO

Uma pessoa trabalha para uma empresa



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Abstração

Consiste de focalizar nos aspectos essenciais inerentes a uma entidade ou contexto e ignorar propriedades menosimportantes ou “acidentais'‘.

Em termos de desenvolvimento de sistemas, isto significa concentrar-se no que um objeto é e faz antes de sedecidir como ele será implementado.

O uso de abstração preserva a liberdade para tomar decisões de desenvolvimento ou de implementação apenasquando há um melhor entendimento do problema a ser resolvido.

Resumindo: É a capacidade de representar cenários complexos usando termos simples.

Mulher

Beatriz

Astronauta

Bailarina

Pode pilotar


Pode lutar karatê


Morena

Mulher, morena, astronauta, karateca,bailarina que nada muito rápido, quetrabalha na NASA controlando robôs.

Este conceito foi abstraído para o que conhecido como

Beatriz



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Encapsulação ou Encapsulamento

Consiste em separar os aspectos externos de um objeto, os quais são acessíveis a outros objetos, dos detalhesinternos de implementação do objeto, os quais permanecem escondidos dos outros objetos.

Garante que a alteração dos atributos seja feita somente através dos métodos, assim, os dados ficam protegidos.

O encapsulamento evita que um programa torne-se tão interdependente que uma pequena mudança tenha grandesefeitos colaterais.

Permite também que a implementação de um objeto possa ser modificada (melhoria de desempenho, correção deerros e mudança de plataforma de execução) sem afetar as aplicações que usam este objeto.

Resumindo: Tarefa de tornar um objeto o mais auto-suficiente possível.

Chamar o métodoThéo.Marcar_show

Não é necessário saber que oThéo é karateca e que sabe

nadar para contratar um show.

HomemHomem

Rock star

Théo

Motociclista

Pode tocar bateria


Pode nadarPode lutar karatê



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Herança

Permite compartilhar atributos e operações entre classes baseada em um relacionamento hierárquico.

Uma classe pode ser definida de forma genérica e depois refinada sucessivamente em termos de subclasses ouclasses derivadas.

Cada subclasse incorpora, ou herda, todas as propriedades (atributos e métodos) de sua superclasse (ou classe

base) e adiciona suas propriedades únicas e particulares. As propriedades da classe base não precisam ser repetidas em cada classe derivada.

Resumindo: Capacidade de uma classe herdar atributos e comportamento de uma outra classe.

Pessoa

Superclasse

Mulher Homem

Subclasse Subclasse



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Homem Mulher

Pessoa

Objetos

Classe

PolimorfismoSignifica que a mesma operação pode se comportar de forma diferente em classes diferentes.

Implica que uma operação de uma mesma classe pode ser implementada por mais de um método.

Théo BeatrizPode nadar

Pode lutar karatê Pode lutar karatê




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Processo de desenvolvimento JAVA

Máquina virtual

• Nome dado a uma máquina, implementada através de software, que executa programascomo um computador real.

• Cópia isolada e totalmente protegida de um sistema físico.

• JVM – Java Virtual Machine

Unidade 1 Sistema informatizado


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Múltiplas plataformas



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Vantagens

• Mesmas da programação estruturada.

• É tida como a melhor estratégia para se eliminar o gapsemântico“ quando utilizada para a modelagem deprocessos.

− Tenta simular objetos do mundo real em objetoscomputacionais, tornando a tarefa de modelagem e

programação mais simples.

− Busca modelar um ambiente utilizando-se dospróprios elementos presentes neste ambiente, ouseja, os objetos.

• Baseia-se fortemente na própria forma de pensar humana

• Os programas têm uma estrutura altamente modular (programação modular – LEGO), o que permite maior produtividade:

− Facilidade de controle e manutenção

− Reutilização de código

− Expansão (Agregação de módulos prontos)

Desvantagens

• Grande necessidade de memória e processamento.

• Grande complexidade de gerenciamento interno dasestruturas dos objetos, o que implica em velocidade deexecução menor.

• Difícil otimização de tempo de execução dos programas.

• O aprendizado inicial é bem mais complicado, devido aosconceitos serem complexos.

Fonte: ASCENIO, Ana F. Gomes; CAMPOS, Edilene A. Veneruchi. Fundamentos de Programação de Computadores.



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Exemplo

Programa para cálculo o fatorial de n

JAVA – Linguagem Imperativa

int factorial-rec(int n) // n é um número >= 0

{

int factorial;int temp;

if (n = 0) return 1; // fatorial de 0 é 1

factorial = n;

temp = n -1; // temp armazena o próximo

return factorial * factorial-rec(temp);

}

Exemplo


PROLOG – Linguagem Lógica

fatorial(0,1).

fatorial(N,X) :- N1 is N – 1,

fatorial(N1,X1),

X is N * X1.

?- fatorial(3,X).

X=6

Fonte: ASCENIO, Ana F. Gomes; CAMPOS, Edilene A. Veneruchi. Fundamentos de Programação de Computadores.



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Vantagens

• Mesmas da programação estruturada.

• É tida como a melhor estratégia para se eliminar o gapsemântico“ quando utilizada para a modelagem deprocessos.

− Tenta simular objetos do mundo real em objetoscomputacionais, tornando a tarefa de modelagem e

programação mais simples.

− Busca modelar um ambiente utilizando-se dospróprios elementos presentes neste ambiente, ouseja, os objetos.

• Baseia-se fortemente na própria forma de pensar humana

• Os programas têm uma estrutura altamente modular (programação modular – LEGO), o que permite maior produtividade:

− Facilidade de controle e manutenção

− Reutilização de código

− Expansão (Agregação de módulos prontos)

Desvantagens

• Grande necessidade de memória e processamento.

• Grande complexidade de gerenciamento interno dasestruturas dos objetos, o que implica em velocidade deexecução menor.

• Difícil otimização de tempo de execução dos programas.

• O aprendizado inicial é bem mais complicado, devido aos

conceitos serem complexos.



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Linguagens OO Puras

Simula

Smalltalk

Eiffel Ruby

Linguagens estruturadasmas com suporte para OO

Visual Basic

Perl

COBOL 2002

PHP

ABAP

Desenvolvidas principalmente para OOmais com elementos delinguagens estruturais

C++ C#

VB.NET

Java

Python

Programming

http://www.dca.fee.unicamp.br/cursos/POOCPP/POOCPP.html

http://msdn.microsoft.com/pt-br/library/cc580626.aspx

http://www.hardware.com.br/artigos/programacao-orientada-objetos


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Programação Funcional

Utiliza as linguagens funcionais ou aplicativas

Surgiu com o desenvolvimento da linguagem Lisp (List Processing) por John McCarthy em 1958para atender aos interesses dos grupos de Inteligência Artificial no processamento de dadossimbólicos.

Programas são funções que descrevem uma relação explícita e precisa entre entrada e saída.

Isto é conseguido pensando-se na função que deve ser aplicada num estado de máquina inicialpara transformá-lo em um estado de máquina final desejado como resposta.

Estabelece o uso de funções matemáticas e composição de funções para representação do problema a ser resolvido pela máquina




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Programas consistem em definições de dados e funções.

Programar significa:

− definir funções;

− aplicar funções;

− conhecer o comportamento de funções na máquina.

Enfoca a ausência de estados e dados mutáveis Linguagem declarativa

− Os mecanismos de controle no programa passam de iterativos a recursivos.

Funções não têm efeitos colaterais e são valores de primeira ordem.

Primeiro paradigma ensinado em várias universidades importantes: MIT, Stanford, Berkeley

Execução de um programa = Avaliação de expressões



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Exemplo




{



factorial = n;



}

Exemplo


LISP – Linguagem funcional

(defun factorial (n)

(if ( 0



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Exemplo de trecho de código Linguagem J funcional

A entradas são as funções seno e cosseno Modelo matemático de um neurônio



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Vantagens

• Manipulação de programas mais simples:

− Prova de propriedades

− Transformação (exemplo: otimização)

− Concorrência explorada de forma natural

• Programação com um alto nível de abstração:

− alta produtividade

− programas mais concisos

− menos erros

− provas de propriedades sobre programas

Desvantagens

• “O mundo não é funcional!”

− Esforço inicial não-desprezível

• Mecanismos primitivos de E/S e formatação

− Interface com o usuário



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LISP (LISt Processing)

Miranda

Haskell

Orwell

ML

KRC

LML

SASL

Scheme

Linguagem J

http://www.inf.ufsc.br/~func/

http://www.dcc.fc.up.pt/~pbv/aulas/pf/

http://www.staff.science.uu.nl/~fokke101/courses/fp-eng.pdf

http://www.haskell.org/haskellwiki/Functional_programming

http://book.realworldhaskell.org/read/

http://www.cs.nott.ac.uk/~gmh/book.html



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Programação Lógica

Programação lógica é um paradigma de programação que faz uso da lógica matemática.

Também chamada programação baseada em regras são linguagens baseada na lógica depredicados, onde uma série de regras são definidas para que o programa tome ações apropriadaspara cada estado habilitador.

Programas são relações entre entrada e saída.

Representar um problema a ser resolvido no computador, consiste

em expressar o problema na forma de lógica simbólica.




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O Programa é uma base de conhecimento a respeito de certo domínio e por perguntasfeitas a essa base de conhecimento, independentemente

Sintaxe

Base de

conhecimento

PERGUNTA RESPOSTA



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Exemplo

PROLOG

papagaio("Ze Carioca").

ave(X) :- papagaio(X).

?- ave("Ze Carioca").

Zé Carioca é uma ave?

"Zé Carioca é um papagaio"

"Todo papagaio é uma ave"ou

"se X é um papagaio, então X é uma ave"

FATO

Regra

Consulta



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Exemplo




{



factorial = n;



}

Exemplo


PROLOG – Linguagem Lógica

fatorial(0,1).

fatorial(N,X) :- N1 is N – 1,fatorial(N1,X1),

X is N * X1.

?- fatorial(3,X).

X=6

fatorial(n) = n * fatorial(n-1), para n > 0



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Pode ser visto como um formalismo para representar conhecimento a respeito do problema que sequer resolver, de forma declarativa (descritiva) como no paradigma funcional.

Por trás do programa existe uma máquina de inferência, em princípio "escondida" do programador,responsável por "encontrar soluções" para o problema descrito.

Na prática, inclui características imperativas, por questão de eficiência.

Aplicações principais

Sistemas Baseados em Conhecimento (SBCs);

Sistemas de Bases de Dados (BDs);

Sistemas Especialistas (SEs);

Processamento da Linguagem Natural (PLN)

Inteligência Artificial



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Vantagens

• Linguagem de programação e de especificação;

• Capacidade dedutiva;

• Opera de forma não-determinística;

• Permite a representação de relações reversíveis;

• Interpretação declarativa, procedimental e operacional;

• Naturalmente recursiva.

• Separação entre lógica de programa e controle

• Programas fáceis de entender e manter

Desvantagens

• Eficiência

• Baixa expressividade para certas aplicações



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U dade S ste a o at ado




Planner

PROLOG

Mercury

Visual Prolog

Oz

Frill

http://www-usr.inf.ufsm.br/~andrea/elc117/slides-programacao-logica-2011a.pdf http://www.linhadecodigo.com.br/Artigo.aspx?id=1697

http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/16227/2/libro-texto.pdf

http://www.cs.ttu.edu/~mgelfond/papers/survey.pdf

http://www.mpprogramming.com/Cpp/



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Comparativo entre as linguagens

• An Empirical Comparison of Seven Programming Languages

Lutz Prechelt - University of Karlsruhe

Paradigma LPs Estrutura Característica

ImperativasEstruturada Programa = algoritmo + dados Modularização

Orientada a objetos Programa = objetos + mensagens Encapsulamento

Funcionais Programa = funções + funções Raciocínios

Lógicas Programa = fatos + regras Respostas

Orientadaaagentes Agent-oriented

Baseadaemautômatos Automata-based

Baseadoemcomponentes Component-based

Baseado emfluxo Flow-based

Pipeline Pipelined

Concatenativa Concatenative

Computação simultânea Concurrentcomputing

Programação relativística Relativisticprogramming

Data-driven Data-driven

Declarativa(contraste:Imperativo) Declarative (contrast: Imperative)

Constrangimento Constraint

Fluxodedados Dataflow

Orientadaatabelas(planilhas) Cell-oriented (spreadsheets)

Reativo Reactive

Lógica Logic

Lógicaabdutiva Abductive logic

Conjunto resposta Answerset

Lógicarest ritiva Constraintlogic

Lógicafuncional Functional logic

Lógicaindutiva Inductive logic

Event-driven Event-driven

Orientadaaserviços Service-oriented

Time-driven Time-driven

Orientadaaexpressões Expression-oriented

Orientadaacaracterísticas Feature-oriented

NíveldeFunção (contraste:Valor-nível) Function-level (contrast: Value-level)

Funcional Functional

Genérico Generic

Imperativo (contraste:declarativa) Imperative (contrast: Declarative)

Processuais Procedural

Linguagemorientada Language-oriented

Disciplina específica, Discipline-specific

Domínioesp ecífico, Domain-specific

Orientadaagramática Grammar-oriented

Dialética Dialecting

Intencional Intentional

Metaprogramação Metaprogramming

Automático Automatic

Reflexo Refletiva Reflective

Orientadaaatributos Attribute-oriented

Modelo Template

Orientadaapolíticas Policy-based

Não-estruturadas(contraste:Estruturada) Non-structured (contrast: Structured)

Matriz Array

Nãodeterminísticas Nondeterministic

Computação paralela Parallel computing

Orientadaao processo Process-oriented

Programação emgrande/pequenaescala Programmingin thelarge / small

Semântico Semantic

Estruturado(contraste:não estruturadas) Structured (contrast: Non-structured)

Modular(contraste:Monolítica) Modular(contrast: Monolithic)

Orientadaaobjeto Object-oriented

Pelaseparação deinteresses: Byseparation of concerns:

Orientadaaatributos Aspect-oriented

Orientadaaregras Role-oriented

Passagemdemensagens Subject-oriented

Baseadaemclasse Class-based

Baseadaemprotótipo Prototype-based

Relação deparadigmas



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Sistemas Operacionais

Introdução

Definição

Conjunto de programas que se situa entre ossoftwares aplicativos e o hardware, tendo como

função:• Gerenciar os recursos do computador (CPU,

periféricos).

• Estabelecer uma interface com o usuário.

• Prover e executar serviços para softwaresaplicativos


Micro Arquitetura


Sistema Operacional


Aplicativos



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Funcionamento do SO

Os programas solicitam serviços ao sistema operacional através das chamadas de sistema.

− São semelhantes às chamadas de sub-rotinas, enquanto as chamadas de sub-rotinas sãotransferências para procedimentos normais do programa, as chamadas de sistematransferem a execução para o sistema operacional.

− Através de parâmetros, o programa informa exatamente o que necessita.

− O retorno da chamada de sistema, assim como o retorno de uma sub-rotina, faz com que a

execução do programa seja retomada a partir da instrução que segue a chamada.

Núcleo ou kernel Parte do sistema operacional responsável por implementar as chamadas de sistema.



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Funcionamento do SO

Mais importante programa de sistema.

É ativado pelo sistema operacional sempre que um usuário inicia sua sessão de trabalho.

Interface gráfica de usuário (GUI – Graphical User Interface)

Programas de sistema (Utilitários) – Programas que implementam tarefas básicas para autilização do sistema, por exemplo são os utilitários para manipulação de arquivos (exibir arquivo,imprimir arquivo, copiar arquivo, renomeararquivo, listar o conteúdo de diretório, etc.).

− Muitas vezes são confundidos com o próprio sistema operacional.

− São executados fora do kernel do sistema operacional.− Eles utilizam as mesmas chamadas de sistema disponíveis aos demais programas.

interpretador de comandosRecebe comandos do usuário e executá-os.



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Tarefas do Sistema Operacional

Gerenciamento do processador

Gerenciamento da memória

Gerenciamento de armazenamento

Gerenciamento de dispositivos de entrada e saída

Interface de aplicativos (atendimento a serviços de software)

Interface do usuário

Utilitários e softwares de apoio



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Gerenciamento do processador

Garantir que cada processo e aplicativo recebam tempo suficiente do processador para funcionar corretamente;

Usar quantos ciclos de processador quanto possível para realizar as tarefas.

A unidade básica do software com a qual o sistema operacional trabalha paraorganizar as tarefas realizadas pelo processador é representada pelo processo ou

thread, dependendo do sistema operacional.

− Faz as chamadas de sistema, ao executar um programa.

Multitarefa

Sistemas operacionais simétricos e assimétricos

operating-system-multitask.swf

operating-system-asymmetric.swf

operating-system-symmetric.swf



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Prover os mecanismos necessários para que os diversos processos compartilhem a memória deforma segura e eficiente.

Cada processo deve ter memória suficiente para ser executado. Ele não pode utilizar a memóriade outro processo e outro processo também não pode utilizar a sua memória.

Os diferentes tipos de memória no sistema devem ser bem utilizados para que cada processo sejaexecutado de forma eficaz.

Para realizar a primeira tarefa, o sistema operacional tem de definir os limites de memória paracada tipo de software e aplicativo.

A técnica particular que determinado sistema operacional emprega depende, entre outras coisas,de o que a arquitetura do computador em questão suporta.

operating-system-memory.swf



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Memória lógica de um processo é aquela que o processo é capaz de acessar.

− Os endereços manipulados pelo processo são endereços lógicos

− As instruções de máquina de um processo especificam endereços lógicos.

Memória física é aquela implementada pelos circuitos integrados de memória.

− O endereço físico é aquele usado para endereçar os circuitos integrados de memória.

Paginação

Segmentação



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Gerenciamento de armazenamento

O sistema de arquivos é a parte do sistema operacional mais visível para os usuários.

A manipulação de arquivos exige que o sistema de arquivos apresente uma interface coerente esimples, fácil de usar.

São necessárias estruturas de dados e algoritmos que otimizem os acessos a disco gerados pelamanipulação de arquivos, devido a diferença de velocidade entre os discos e a memória RAM.

ARQUIVOS

Sistemas de arquivos implementam um recurso em software que não existe no hardware.

O hardware oferece simplesmente espaço em disco, na forma de setores que podem ser acessados individualmente, em uma ordem aleatória.

O conceito de arquivo, muito mais útil que o simples espaço em disco, é uma abstração criadapelo sistema operacional.

− Recurso lógico a partir dos recursos físicos existentes no sistema computacional.



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Gerenciamento de entrada e saída

O objetivo tentar padronizar ao máximo as rotinas de acesso aos periféricos de forma a reduzir onúmero de primitivas de entrada e saída.

Também facilita a inclusão de novos dispositivos, minimizando a necessidade de alterar a interfacede programação do usuário.

Estrutura de quatro camadas do subsistema de gerenciamento de entrada/saída



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Drivers de dispositivos (device drivers)

Conjunto de módulos de software implementadospara fornecer os mecanismos necessários ao

acesso de um dispositivo de entrada e saídaespecífico.

O principal objetivo dos drivers de dispositivos é“esconder” as diferenças entre os váriosdispositivos de entrada e saída fornecendo àcamada superior uma “visão uniforme” dessesdispositivos através de uma interface deprogramação única.



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E/S Independente do Dispositivo

A camada de software de E/S independentedo dispositivo implementa procedimentos efunções gerais a todos os dispositivos deentrada e saída:

− Escalonamento de E/S− Denominação

− Buferização

− Cache de dados

− Alocação e liberação

− Direitos de acesso

− Tratamento de erros



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Entrada e Saída a Nível de Usuário

A “visão” que um usuário possui dos dispositivosde entrada e saída de um sistema é fornecida por

uma interface de programação associada asbibliotecas de entrada e saída, ou aos ambientesde desenvolvimento.

O fabricante do compilador de uma linguagem deprogramação é responsável então por implementar e fornecer rotinas que realizamentrada e saída para um determinado sistema.

A interface de programação depende da

linguagem em si.


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UNIDADE 2

A Informática como ferramenta

Referências


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Banco de Dados

• KORTH, Henry F., SILBERSCHATZ, Abraham. Sistema de bancos de dados.

Campus, 2006. 1ª Edição. 808p.• DATE, C. J. Introdução a sistemas de bancos de dados.

Campus, 2004. 8ª Edição. 900p.

• ELMASRI, Ramez; NAVATHE, Shamkant B. Sistema de banco de dados.

Pearson Education do Brasil, 2011. 6ª Edição. 790p.

• TAKAI, O.K.; ITALIANO I.C.; Ferreira, J.E. Introdução a banco de dados.

IME – Universidade de São Paulo, 2005. 1ª Edição. 124p.

• LIU, Ling; ÖZSU, M. Tamer (Eds.). Encyclopedia of Database Systems.Springer US, 2009. 1ª Edição. 3849p.

• RAMAKRISHNAN, R.; GEHRKE, J.. Database Management Systems.

McGrow-Hill, 2003. 3ª Edição. 1098p.

• HEUSER, Carlos Alberto. Projeto de Banco de Dados - Volume 4 da Série Livros Didáticos Informática UFRGS.

Artmed, 2008. 6ª Edição. 282p.

• PIVA, Gustavo Dibbern; OLIVEIRA, Wilson J.. Informática, análise e gerenciamento de dados.

Fundação Padre Anchieta, 2010. 1ª Edição. 106p.

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Unidade 2 – A Informática como ferramenta


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Bancos de dados

Conceitos

Propriedades implícitas

Representa algum aspecto do mundo real, chamado minimundo ou universo de discurso.

É uma coleção logicamente coerente de dados com algum significado inerente.

Uma disposição desordenada de dados não pode ser referenciada como um banco de dados.

Um BD ou DB é projetado, construído e populado com dados para uma finalidade específ

seai 2016 - informática aplicada

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