PDA - Aula 04: Variáveis

* Esta obra é uma adptação do autor desse blog da disciplina de Fundamento de Algoritmo para Computação do curso de Tecnologia em Sistemas de Computacão/Cederj UFF das aulas originais cujo os autores são: Adriano Cruz e Jonas Knopman.

Índice

1. Objetivos
2. Introdução
3. Modelo de Memória
4. Armazenamento de Dados Numéricos

• Dados Inteiros

• Dados Reais

5. Armazenamento de Dados Literais
6. Armazenamento de Dados Lógicos
7. Variáveis
8. Bibliografia

1. Objetivos

• Apresentar o modelo de do computador
• Mostras como os diversos tipos de dados são armazenados na memória do computador.
• Apresentar o conceito de variável e sua utilidade no desenvolvimento de algoritmos.

2. Introdução

• Variáveis são endereços de memória destinados a armazenar informações temporariamente.
• Todo Algoritmo ou programa deve possuir variável!
• Podemos classificar as variáveis em dois tipos as de Entradas e as de Saídas.
• Variáveis de Entrada armazenam informações fornecidas por um meio externo, normalmente usuários ou discos.
• Variáveis de Saída armazenam dados processados como resultados.

Exemplo:

• De acordo com a figura acima A e B são Variáveis de Entrada e C é uma Variável de Saída.

3. Modelo de Memória

• A memória é um conjunto ordenado de células, cada um identificada por um endereço.
• A unidade mínima de informação na memória é o bit que consegue armazenar ou o valor 0 ou 1.
• Um conjunto de 8 bits forma um byte.
• Um conjunto de bytes, usualmente 4 (32 bits) forma uma palavra de memória.

Palavras e bytes

• Usualmente uma palavra de memória é composta de 4 bytes.

• A maioria das memórias são endereçadas por byte, portanto o endereço permite manipular o conteúdo de um determinado byte.

Memória e endereçamento

• Memória com 2 - 1 palavras de 4 bytes.
• Então n + 2 é o número de bits do endereço.
• Podemos pensar cada byte como uma casa.
• Uma palavra seria uma vila de casas.
• A memória uma rua de vilas.
• Suponha uma rua (memória) com 5 vilas (palavras), cada vila com 4 casas (bytes).
• Temos endereços de casas indo de casa 0 até casa 19.
• Temos endereço de vilas indo de vila 0 até vila 4.
• Posso dar meu endereço como casa 6 ou casa 2 da vila 1.
• Observar que 6 dividido por 4 (casas por vila) é igula a 1 com resto 2.
• Em computação os endereços de memória começam sempre em 0.

Exemplo

• Memória de 128 Mega (2?) bytes
• Memória com 128 x 2 ? = 2? x 2 ? = 128 x 1.048.576 bytes
• O endereço deve ter 27 bits

.: 7 bits devido aos 128 = 2 ?
.: 20 bits devido ao 2?

• Se cada palavra de memória tem 4 bytes temos então 32 Mega palavras.

Bits e dados

• Cada tipo de dado requer uma quantidade de bits para armazenar o valor.
• Esta quantidade é variável e depende da linguagem e do computador.
• Atualmente computadores típicos possuem memória com palavras de 32 bits, ou 4 bytes.

4. Armazenamento de Dados Numéricos

Armazenamento de Inteiros

• O conjunto dos números inteiros ( Z = {..., -2, -1, 0, +1, +2, ...}) contém uma quantidade infinita de elementos.
• Como o número de bits disponíveis na memória para armazenar os números é finito não é possível representar todos os números deste conjunto.
• Considere uma palavra de 32 bits.
• Um bit é reservado para o sinal.
• O bit mais significativo está à esquerda e menos significativo à direita;
• Um número interio i pode variar entre

- 2 ? <= i <= 2 ? = 1
-2.147.483.648 <= i <= 2.147.483.647

• Como não temos + 0 e - 0, há um número negativo a mais que os positivos.

fig??

• Observar que não podemos armazenar números maiores que 2.147.483.647 e menores que -2.147.483.648.
• Isto pode ser contornado, em alguns casos, empregando-se os números reais que veremos em seguinda.

Armazenamento de Reais

• Os números reais também são armazenados em 32 bits.
• Estes números são, as vezes, chamados de números em ponto flutuante devido a forma como eles são processados.
• O método é parecido com a notação científica que algumas calculadoras empregam.

Notação Científica

• Os números em notação científica nas calculadoras são expressos por um número real normalizado multiplicado por um número elevado a uma potência.
• Ex. 1,5 E + 8 = 1,5 X 10?
• Um número normalizado implica que antes da vírgula somente deve aparecer um algarismo.
• Ex. (5,0 E+8) + (6,0 E+8) = 11,0 E+8
• Resultado final = 1,10 E+9
  

Armazenamento de Reais

O conjunto dos números reais contém uma quantidade infinita de elementos.
Como o número de bits para armazenar os números é finito não é possível representar todos os números deste conjunto.

Reais em bits

• Considere uma palavra de 32 bits.
• Um bit é reservado para o sinal.
• Oito bits são reservado para o expoente.
• A base do expoente depende do computador, normalmente 2.
• Vinte e três bits são usados para o número real, chamado de mantissa.

fig. ??/

Quais números reais?

• Computadores tem dificulade de armazenar os números reais muito grandes e os muito pequenos.
• Os subconjunto dos números reais disponíveis pode ser representado como

fig???

• O zero está incluído no conjunto.
• Para uma palavra de 32 bits temos RMAX = 3.4 E + 38 e RMIN = 3.4 E -38

5. Armazenamento de Dados Literais

Armazenamento de caracteres

• O código de caracteres normalmente empregado é o ASCII que precisa de 8 bits ou um byte.
• Como os computadores endereçam a memória por bytes então é possível armazenar um caractere por byte.
• Para armazenar um conjunto de caracteres normalmente se emprega um conjunto de bytes.

6. Armazenamento de Dados Lógicos

Valores Lógicos

• Este tipo de dado somente possui dois valores verdadeiro e falso.
• Portanto um bit é suficiente para armazenar estes dados.
• Normalmente se usa um byte inteiro para armazenar valores lógicos devido a dificuldade de endereçar bits.

7. Variáveis

• Diversos tipos de dados são armazenados na memória.
• A memória é endereçada por meio de números.
• Para procurar um determinado dado na memória seria preciso saber o número da palavra (ou byte) onde este dado está armazenado.
• Este método seria complicado e ilegível.
• Mais fácil empregar nomes como fazemos com as ruas de nossa cidade.

Nome de Variáveis

• Variáveis receberão nomes.
• Cada variável deve receber um nome diferente para poder ser identificada sem problemas.
• Estes nomes deverão ser utilizados sempre que quisermos modificar ou saber o conteúdo de uma posição na memória do computador.
• As regras para criação dos nomes das variáveis são as seguintes:

.: Um nome de variável pode conter letras, algarismos e o caracter_(sublinha);
.: Um nome de variável deve necessariamente começar por uma letra;
.: Um nome de variável não deve conter nenhum símbolo diferente de letras ou algarismo, exceto o símbolo_(sublinha)
.: Não existe limitação para o número de caracteres do nome;
.: Não será feita diferenciação entre letras maiúsculas e minúsculas.

Dicas

• Escolher nomes significativos para as variáveis

.: P. Ex. salario, total, nota, pagamento

• Nomes significativos ajudam a tornar os algoritmos e os programas auto-explicativos
• Nomes de variáveis com mais de uma palavra podem ajudar também
• Sempre as palavras por sublinhados

.: P. Ex. toal_pagamentos, prova_final

• Não é necessário alongar desnecessariamente os nomes.

.: P. Ex. total_de_recebimentos_do_ano, variavel_nota

• Evitar nomes que não ajudem o entendimento do algoritmo.

Exemplos de nomes corretos

• soma
• salario_total
• nota_final
• prova1
• velocidade_inicial

Exemplos de nomes incorretos

• soma$................$ não é permitido
• salario total.......Espaço em branco não é permitido
• 2prova...............Não começou por uma letra
• Salario/hora...../não é permitido

Bibliografia

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