Representação da Informação nos Computadores

Bacharelado em Ciência e Tecnologia BC0504 Natureza da Informação O bit BC0504 Natureza da Informação Processo que tem origens desde as pinturas rupestres da narrativa oral passando pela evolução da escrita Pernambuco A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 2 Mundo Digital do teatro e da dança da tipografia que continua a se transformar com os computadores Pernambuco BC0504 Natureza da Informação Vamos nos ater sobre a representação da informação para os computadores O computador armazena e movimenta as informações Reconhece dois estados físicos distintos produzidos pela A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 3 Mundo Digital Reconhece dois estados físicos distintos produzidos pela eletricidade pela polaridade magnética ou pela luz refletida Por ser uma máquina eletrônica só consegue processar duas informações a presença presença ou ausência ausência de energia Para representar eletricamente todos os símbolos utilizados na linguagem humana seriam necessários mais de 100 diferentes valores de tensão ou de corrente BC0504 Natureza da Informação Computadores digitais Computadores digitais Trabalham com dois níveis de sinais elétricos Tensão alta A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 4 Mundo Digital Tensão baixa Representam dados por meio de um símbolo facilmente identificado dígito dígito Os computadores digitais serão o foco Os computadores digitais serão o foco desta aula desta aula BC0504 Natureza da Informação Representação da Informação Tipos de grandezas representadas Analógica contínua análoga ao processo físico Digital discreta representado passo a passo 5 Mundo Digital Exemplos Eletrônica analógica TV convencional microfone radio modelos antigos Eletrônica digital TV digital mp3 player câmera digital celular BC0504 Natureza da Informação Como os computadores modernos representam as Como os computadores modernos representam as informações informações A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 6 Mundo Digital BC0504 Natureza da Informação Computador Digital Computador Digital Normalmente a informação a ser processada é de forma numérica ou texto codificada internamente através de um código numérico código numérico BITS BITS 7 Mundo Digital Representado por 2 valores 1 Verdadeiro habitualmente associado a HIGH 0 Falso habitualmente associado a LOW Cada dígito 0 ou 1 designase por bit bit de Binary digIT IT BC0504 Natureza da Informação Um bit pode representar apenas 2 símbolos 0 e 1 Necessidade Necessidade unidade maior formada por um conjunto de bits para representar números e outros símbolos como os caracteres e os sinais de pontuação BITS BITS 8 Mundo Digital Unidade maior grupo de bits grupo de bits precisa ter bits suficientes para representar todos os símbolos que possam ser usados dígitos numéricos letras maiúsculas e minúsculas do alfabeto sinais de pontuação símbolos matemáticos e assim por diante BC0504 Natureza da Informação Caracteres alfabéticos maiúsculos 26 26 Caracteres alfabéticos minúsculos 26 26 Necessidade Necessidade A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 9 Mundo Digital Algarismos 10 10 Sinais de pontuação e outros símbolos 32 32 Caracteres de controle 24 24 Total 118 118 BC0504 Natureza da Informação Capacidade de representação Capacidade de representação Bits Bits Símbolos Símbolos 2 4 3 8 A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 10 Mundo Digital 4 16 5 32 6 64 7 128 8 256 256 9 512 10 1024 BC0504 Natureza da Informação BYTE BInary TErm BYTE BInary TErm Grupo ordenado de 8 bits para efeito de manipulação interna mais eficiente Tratado de forma individual como unidade de A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 11 Mundo Digital Tratado de forma individual como unidade de armazenamento Unidade de memória usada para representar um caractere O termo byte foi criado por Werner Buchholz em 1956 durante o desenho do computador IBM Stretch Inicialmente era um grupo de 1 a 6 bits mas logo se transformou num de 8 bits A palavra é uma mutação de bite para não confundir com bit BC0504 Natureza da Informação Todos os caracteres são codificados e decodificados pelos computadores através dos bytes permitindo a comunicação entre o usuário e a máquina Os sistemas mais importantes desenvolvidos para representar A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 12 Mundo Digital Os sistemas mais importantes desenvolvidos para representar caracteres com números binários bits EBCDIC EBCDIC Extended Binary Coded Decimal Interchange Code Código Ampliado de Caracteres Decimais Codificados em Binário para o Intercâmbio de Dados ASCII ASCII American Standard Code for Information Interchange Código Padrão Americano para o Intercâmbio de Informações UNICODE UNICODE Unicódigo BC0504 Natureza da Informação EBCDIC EBCDIC Código de 8 bits 256 símbolos Usado em mainframe IBM e em sistemas de médio porte ASCII ASCII Padrão definido pela American National Standards Institute A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 13 Mundo Digital Padrão definido pela American National Standards Institute Código de 7 bits 128 combinações de caracteres No PC existe o ASCII Estendido utiliza outros 128 códigos para símbolos gráficos e línguas diferentes do inglês UNICODE UNICODE Novo padrão para representação de dados oferece 2 bytes para a representação de símbolos mais de 65000 símbolos httpwwwunicodeorg 1 byte 8 bits 1 caractere letra número ou símbolo 1 byte 8 bits 1 caractere letra número ou símbolo BC0504 Natureza da Informação Partes do conjunto de caracteres ASCII Partes do conjunto de caracteres ASCII Binário Binário Caractere Caractere 0100 0001 A 0100 0010 B 14 Mundo Digital 0110 0001 a 0110 0010 b 0011 1100 0011 1101 0001 1011 ESC 0111 1111 DEL BC0504 Natureza da Informação Tabela ASCII Estendida Tabela ASCII Estendida 15 Mundo Digital BC0504 Natureza da Informação Indicações numéricas dos computadores Indicações numéricas dos computadores Bit Bit 2 estados 0 e 1 2 estados 0 e 1 Byte B 8 bits A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO A INFORMAÇÃO E SUA REPRESENTAÇÃO 16 Mundo Digital Byte B 8 bits Quilobyte ou Kilobyte KB 1024 bytes 2101024 Megabyte MB 1024 KB 2201048576 Gigabyte GB 1024 MB 2301073741824 Terabyte TB 1024 GB 2401099511627776 BC0504 Natureza da Informação Prefixos para unidades numéricas Kilo Mega e Giga possuem duas interpretações Armazenamento de dados quantidade de dados na memória do computador ou em um arquivo é medido em bytes Indicações numéricas Indicações numéricas 17 Mundo Digital Expressado com potência de 2 Exemplo kilobyte 1kB 1024 bytes Transmissão de dados definidos pelo sistema internacional SI de unidades Expressado com potência de 10 Exemplo kilobit por segundos 1kbps 1000bps BC0504 Natureza da Informação Sistema Sistema de de Numeração Numeração Conjunto de símbolos utilizados para representação de quantidades Cada sistema de numeração é apenas um método diferente de representar quantidades 18 Mundo Digital As quantidades em si não mudam mudam apenas os símbolos usados para representálas A quantidade de algarismos disponíveis em um dado sistema de numeração é chamada de base base Representação numérica mais empregada notação notação posicional posicional BC0504 Natureza da Informação Notação Posicional Notação Posicional Valor atribuído a um símbolo dependente da posição em que ele se encontra no conjunto de símbolos que representa uma quantidade O valor total do número é a soma dos valores relativos de cada algarismo decimal 19 Mundo Digital cada algarismo decimal Sistema de numeração Sistema de numeração decimal decimal 735 573 700 30 5 500 70 3 BC0504 Natureza da Informação Notação Não Posicional Notação Não Posicional Valor atribuído a um símbolo é inalterável independente da posição em que se encontre no conjunto de símbolos que representam uma quantidade 20 Mundo Digital Sistema de Numeração Sistema de Numeração Romano Romano XXI XIX 10 10 1 10 1 10 BC0504 Natureza da Informação Sistema de numeração código código Operação básica contagem contagem Grupo com um determinado número de objetos base raiz base raiz Sistemas de numeração básicos Sistemas de numeração básicos Sistema de Numeração Sistema de Numeração 21 Mundo Digital Sistemas de numeração básicos Sistemas de numeração básicos Decimal Binário Octal Hexadecimal BC0504 Natureza da Informação Exemplos de Sistemas de Numeração Exemplos de Sistemas de Numeração Sistema Base Algarismos Binário 2 01 Ternário 3 012 Octal 8 01234567 22 Mundo Digital Octal 8 01234567 Decimal 10 0123456789 Duodecimal 12 0123456789AB Hexadecimal 16 0123456789ABCDEF Como os números representados em base 2 são muito extensos e portanto de difícil manipulação visual costumase representar externamente os valores binários em outras bases de valor mais elevado octal ou hexadecimal Isso permite maior compactação de algarismos e melhor visualização dos valores BC0504 Natureza da Informação Numeração binária Para se passar para a base 2 qualquer número da base 10 basta dividir o número na base 10 por 2 e seus quocientes sucessivamente até dar quociente 0 23 Mundo Digital quociente 0 Os restos na ordem inversa de obtenção é a representação do número na base 2 BC0504 Natureza da Informação Numeração binária Exemplo 57 na base 10 escrito na base 2 ficara 57 2 28 e resto 1 28 2 14 e resto 0 24 Mundo Digital 28 2 14 e resto 0 14 2 7 e resto 0 7 2 3 e resto 1 3 2 1 e resto 1 1 2 0 e resto 1 Portanto 5710 1110012 BC0504 Natureza da Informação Numeração binária Para se obter um número na base 10 a partir de um número na base 2 basta multiplicar o dígito na seqüência do número pela potência de 2 elevado a ordem do dígito e somar todas as 25 Mundo Digital elevado a ordem do dígito e somar todas as parcelas Exemplo 1 1 1 0 0 1 2 1 25 1 24 1 23 0 22 0 21 1 2010 5710 BC0504 Natureza da Informação Numeração Hexadecimal Para se passar da base 10 para a base 16 seguese o mesmo raciocínio aplicado a base binária Exemplo 1 26 Mundo Digital Exemplo 1 297 16 18 e resto 9 18 16 1 e resto 2 1 16 0 e resto 1 Portanto 29710 12916 BC0504 Natureza da Informação Numeração Hexadecimal Exemplo 2 333 16 20 e resto 13 20 16 1 e resto 4 1 16 0 e resto 1 27 Mundo Digital 1 16 0 e resto 1 Portanto 33310 14D16 Recuperando os número da base 16 na base 10 temos 12916 1 162 2 161 9 16010 29710 14D16 1 162 4 161 13 16010 33310 BC0504 Natureza da Informação Digitalização de Imagens por mapeamento em bits bitmap PIXEL um elemento de imagem Scanners dpi dots per inch Câmeras digitais Mega pixels Impressoras dpi BIT COMO IMAGEM 28 Mundo Digital Arquivos de imagem tipo bmp bitmap sem compressão resolução número de pixels por unidade de espaço ou área padrões de telas 800 x 600 1280 x 1024 codificação de cores para cada pixel um bit imagem preto e branco um byte 256 tons de cinza dois bytes 64 mil cores selecionados de uma paleta de cores três bytes um byte para cada cor 167 milhões de cores Compressão de dados de imagem padrões JPEG GIF TIF MPEG BC0504 Natureza da Informação Bitmap em cores BIT COMO IMAGEM Ampliação do trecho em destaque 29 Mundo Digital Bitmap em cores 320 x 200 x 167 milhões de cores 24 bits Compressão JPEG BC0504 Natureza da Informação Gravação de Bits em meio ótico CD e DVD ARMAZENAMENTO DO BIT 30 Mundo Digital