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1 Introdução à Programação 1.1 Organização básica de um computador Um computador é constituído de quatro unidades básicas: unidade de entrada, unidade de saída, unidade de processamento central e memória. Uma unidade de entrada é um dispositivo que permite que o usuário interaja com o computador, fornecendo-lhe dados e informações que serão processadas. O teclado o seu exemplo mais trivial. Uma unidade de saída, por seu turno, serve para que sejam fornecidos ao usuário do computador os resultados do processamento realizado. O monitor de vídeo e uma impressora são exemplos de unidades de saída. A unidade central de processamento é responsável por todo o processamento requerido, sendo muito conhecida por cpu, acrossemia de central processing unit. Já a memória armazena temporariamente dados e informações que serão utilizados no processamento. 1.2 Linguagem de máquina Linguagens de comunicação Evidentemente, há a necessidade de que as unidades que compõem um computador se comuniquem. Por exemplo, um dado fornecido pelo teclado deve ser armazenado na memória; para a cpu realizar uma operação aritmética, ela vai “buscar” valores que estão armazenados na memória, e assim por diante. Para que haja comunicação entre as unidades do computador é necessário que se estabeleça uma linguagem. Os seres humanos se comunicam através de várias linguagens. Entre elas estão as linguagens escrita e e oral. Uma comunicação através de uma linguagem escrita é constituída de parágrafos, os quais contêm períodos, que contêm frases, que são constituídas de palavras, sendo cada uma das palavras formadas por letras e esta seqüência termina aí. Assim, uma letra é um ente indivisível da linguagem escrita e, em função disto, é chamada símbolo básico desta linguagem. Este exemplo foi apresentado para que se justifique a afirmação de que toda linguagem requer a existência de símbolos básicos, como os fonemas para a linguagem falada. A linguagem de comunicação entre as unidades Como a comunicação entre as unidades do computador teria que ser obtida através de fenômenos físicos, os cientistas que conceberam os computadores atuais estabeleceram dois símbolos básicos para a linguagem. Esta quantidade de símbolos foi escolhida pelo fato de que através de fenômenos físicos é muito fácil obter dois estados distintos e não confundíveis, como passar corrente elétrica/não passar corrente elétrica, estar magnetizado/não estar magnetizado, etc., podendo cada um destes estados ser um dos símbolos. Assim a linguagem utilizada para comunicação interna num computador, chamada linguagem de máquina, possui apenas dois símbolos. Cada um destes símbolos é denominado bit (binary digit) e eles são representados por 0 (zero) e 1 (um). Esta forma de representar os bit's justifica a sua denominação: binary digit, que significa dígito binário (além disto, bit em inglês significa fragmento). Portanto, as palavras da linguagem de máquina são seqüências de bits, ou seja, seqüências de dígitos zero e um. O código ASCII Para que haja a possibilidade da comunicação do homem com o computador, é necessário que as palavras da linguagem escrita sejam traduzidas para a linguagem de máquina e vice-versa. Para que isto seja possível, é necessário que se estabeleça qual a seqüência de bit's que corresponde a cada caractere usado na linguagem escrita. Ou seja, é necessário que se estabeleça uma codificação em seqüência de bit's para cada um dos caracteres. Uma codificação muito utilizada é o código
Aprendendo a Programar Programando numa Linguagem Algorítmica Executável (<strong>ILA</strong>) - Página 9 ASCII (American Standard Code for Information Interchange ou Código Padrão Americano para Intercâmbio de Informações), estabelecido pelo ANSI (American National Standards Institute). Nesta codificação, cada caractere é representado por uma seqüência de oito bits (normalmente, um conjunto de oito bit's é chamado byte). Só para exemplificar (será visto ao longo do livro que, em geral, não há necessidade de que se conheça os códigos dos caracteres), apresentamos a tabela abaixo com os códigos ASCII de alguns caracteres. Tabela 1 Códigos ASCII de alguns caracteres Caractere Código ASCII Espaço em branco 00100000 ! 00100001 " 00100010 . . . . . . 0 00110000 1 00110001 . . . . . . A 01000001 B 01000010 . . . . . . Z 01011010 . . . . . . a 01100001 . . . . .. Observe a necessidade de se haver codificado o espaço em branco (este "caractere" é utilizado para separar nossas palavras) e de se haver codificado diferentemente as letras maiúsculas e minúsculas, para que se possa considerá-las como coisas distintas. Levando em conta que cada seqüência de zeros e uns pode ser vista como a representação de um número inteiro no sistema binário de numeração [Evaristo, J 2010], podemos, para facilitar referências, associar a cada código ASCII o inteiro correspondente, obtendo assim o que se costuma chamar de código ASCII decimal. Por exemplo, como 1000001 é a representação no sistema binário do inteiro 65 do sistema decimal, dizemos que o código ASCII decimal de A é 65. 1.3 Programas de computadores Para que um computador tenha alguma utilidade, ele deve executar um programa que tenha uma finalidade específica. Games são programas que têm como objetivo propiciar entretenimento aos seus usuários. Processadores de texto são programas que permitem que textos sejam digitados, impressos e armazenados para futuras modificações ou impressões. Planilhas eletrônicas são programas que oferecem recursos para manipulação de tabelas de valores numéricos. Navegadores permitem acessos a páginas da internet, a rede mundial de computadores. Estes programas destinam-se a usuários finais, aquelas pessoas que vão utilizar o computador com um objetivo específico, usando para tal um programa que ela aprendeu a usar, não tendo nenhuma preocupação relativa ao funcionamento interno do sistema computador/programa. Por exemplo, um usuário de um processador de texto deve aprender o que fazer para que o processador destaque em negrito alguma parte do texto ou localize uma palavra, não havendo necessidade de saber como o programa realiza estas ações. Na verdade, para que um processador de texto propicie ao usuário a possibilidade de que textos sejam digitados, corrigidos, gravados, inseridos em outros textos e de que palavras sejam localizadas dentro de um texto, é necessária a execução de muitas instruções com objetivos bem mais específicos e restritos. Um programa de computador é, na realidade, um conjunto de instruções que podem ser executadas pelo computador, de tal forma que a execução de subconjuntos destas instruções permitem a realização de ações mais genéricas. É muito grande o número de instruções dos programas citados acima, chegando à casa dos
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