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Questions and Answers
Quais dos seguintes fatores não afetam diretamente o desempenho de um programa?
Quais dos seguintes fatores não afetam diretamente o desempenho de um programa?
A frequência do relógio de um processador é diretamente proporcional à quantidade de energia consumida.
A frequência do relógio de um processador é diretamente proporcional à quantidade de energia consumida.
True (A)
Explique o conceito de 'benchmark' e sua importância na avaliação de desempenho de computadores.
Explique o conceito de 'benchmark' e sua importância na avaliação de desempenho de computadores.
Um benchmark é um conjunto de programas que representam o uso típico de um computador, servindo para medir o desempenho e compará-lo entre diferentes computadores.
A Lei de Amdahl afirma que o aumento de desempenho possível em um sistema é ______ pelo grau de uso da parte do sistema que não é melhorada.
A Lei de Amdahl afirma que o aumento de desempenho possível em um sistema é ______ pelo grau de uso da parte do sistema que não é melhorada.
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Relacione cada conceito com sua respectiva definição:
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O código-fonte de uma aplicação é essencialmente uma receita que o computador pode executar automaticamente.
O código-fonte de uma aplicação é essencialmente uma receita que o computador pode executar automaticamente.
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Linguagens de alto nível são mais ______ do que linguagens de baixo nível, distanciando-se de conceitos como circuitos e bits.
Linguagens de alto nível são mais ______ do que linguagens de baixo nível, distanciando-se de conceitos como circuitos e bits.
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Qual das seguintes é uma característica desejável para o código-fonte de uma aplicação?
Qual das seguintes é uma característica desejável para o código-fonte de uma aplicação?
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Explique a diferença entre linguagens de alto nível e linguagens de baixo nível.
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Relacione os seguintes exemplos com seus respectivos tipos de linguagem de programação:
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Bibliotecas e Frameworks são programas pré-feitos que permitem aos programadores adicionar funcionalidades complexas sem precisar escrever todo o código do zero.
Bibliotecas e Frameworks são programas pré-feitos que permitem aos programadores adicionar funcionalidades complexas sem precisar escrever todo o código do zero.
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O código-fonte de uma aplicação deve ser ______ para permitir que outros programadores entendam e modifiquem o código facilmente.
O código-fonte de uma aplicação deve ser ______ para permitir que outros programadores entendam e modifiquem o código facilmente.
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Qual dos seguintes exemplos representa um tipo de linguagem de baixo nível?
Qual dos seguintes exemplos representa um tipo de linguagem de baixo nível?
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Qual é a vantagem principal de usar bibliotecas e frameworks na programação?
Qual é a vantagem principal de usar bibliotecas e frameworks na programação?
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A porta lógica AND retorna verdadeiro (1) somente se ambas as entradas forem verdadeiras (1).
A porta lógica AND retorna verdadeiro (1) somente se ambas as entradas forem verdadeiras (1).
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Qual das seguintes opções descreve corretamente a porta lógica OR?
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Qual é a função da porta lógica NOT?
Qual é a função da porta lógica NOT?
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Apesar de serem compostos de milhões ou biliões de portas lógicas, qualquer programa de computador é redutível a combinações de ______ lógicas.
Apesar de serem compostos de milhões ou biliões de portas lógicas, qualquer programa de computador é redutível a combinações de ______ lógicas.
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Faça a correspondência entre os elementos e suas descrições:
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Qual é a principal diferença entre o domínio analógico e o domínio digital?
Qual é a principal diferença entre o domínio analógico e o domínio digital?
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Os transistores modernos operam no domínio dos bits, representando valores como 0 e 1.
Os transistores modernos operam no domínio dos bits, representando valores como 0 e 1.
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Descreva como funciona um interruptor controlado por tensão elétrica.
Descreva como funciona um interruptor controlado por tensão elétrica.
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Os transistores atuam como ______ que formam a base dos circuitos digitais.
Os transistores atuam como ______ que formam a base dos circuitos digitais.
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Computadores possuem a mesma expressividade que a abstração e comunicação entre camadas.
Computadores possuem a mesma expressividade que a abstração e comunicação entre camadas.
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A abstração e comunicação entre camadas organizam os computadores em ______ de abstração, que por sua vez são organizados em domínios.
A abstração e comunicação entre camadas organizam os computadores em ______ de abstração, que por sua vez são organizados em domínios.
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Qual das seguintes áreas NÃO está diretamente relacionada à abstração e comunicação entre camadas?
Qual das seguintes áreas NÃO está diretamente relacionada à abstração e comunicação entre camadas?
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Explique a relação entre linguagens de programação e o domínio do software abstrato.
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Qual das seguintes opções melhor descreve a abstração e comunicação entre camadas?
Qual das seguintes opções melhor descreve a abstração e comunicação entre camadas?
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Study Notes
Tipos de Computadores
- Computadores pessoais (PCs) geralmente incluem ecrã, teclado, rato e processamento de alta intensidade com IA.
- Servidores e supercomputadores
- Computadores embutidos (embedded)
- Dispositivos móveis (ex: smartphones) com autonomia de bateria.
Servidores
- Os servidores estão a crescer, organizados em clusters ou centros de dados.
- Computação em nuvem
- Software como serviço (SaaS)
Ideias de Arquitetura de Computadores
- Lei de Moore: circuitos integrados duplicam a capacidade a cada 18-24 meses, ajudando a prever novos chips.
- Abstração: várias camadas de abstração são escondidas para o programador, que pode priorizar funções e recursos com frequência.
- Paralelismo: executar operações independentes em paralelo para acelerar o processo.
- Antecipação: prever futuras necessidades numa determinada situação.
Hierarquia de Memórias
- Memórias rápidas e caras com baixa capacidade (ex: cache).
- Memórias lentas e baratas com maior capacidade (ex: discos rígidos, SSDs).
- Memórias voláteis (ex: RAM): perdem dados quando o computador é desligado.
- Memórias não voláteis (ex: discos rígidos, SSDs): mantêm os dados mesmo quando o computador é desligado.
- Tolerância a falhas: o sistema suporta falhas e mantém a funcionalidade.
- Redundância nos componentes: melhoria da confiabilidade.
Camadas de Abstração
- Mostra variações entre a camada hardware - software, que formam diferentes níveis de abstração.
Compilador
- Programa que traduz linguagens de alto nível (ex: C, C++) para instruções de máquina (código de máquina).
Computador
- Componentes de entrada (ex: rato, teclado).
- Componentes de saída (ex: ecrã, impressora, altofalantes).
- Memória.
- Caminho de dados (datapath).
- Controlo (CPU - processador).
Cache
- Armazena os dados mais frequentemente acessados para um acesso mais rápido.
- Acesso muito rápido dentro do processador (SRAM).
CPU - Unidade Central de Processamento
- Mecanismos para lidar com instruções e dados.
- Entrada de dados
- Controlo
- Caminho de dados
- Saída de dados
Arquiteturas
- CISC (Complex Instruction Set Computer).
- RISC (Reduced Instruction Set Computer).
- PowerPC - usado em Macs.
- ARM - usado em dispositivos móveis e portáteis.
Desempenho Computacional
- Medidas de desempenho: tempo de resposta, capacidade de processamento e largura de banda.
- Tempo do CPU: tempo de execução de um programa.
- Ciclo de relógio: tempo mínimo de uma operação básica no CPU.
- Frequência do relógio: inverso do ciclo de relógio.
- Tempo de CPU = número de ciclos de relógio * ciclo de relógio do programa.
- CPI (ciclos por instrução): Número de ciclos de relógio necessários para executar uma instrução.
- Fatores chaves de desempenho: frequência de relógio do processador, número de instruções do programa e CPI médio.
Barreiras de energia
- Consumo de energia de diferentes processadores e tempo de retorno.
- Escolha de alternativas.
- Uniprocessadores e Multiprocessadores
Benchmark
- Usado para avaliar o desempenho de um computador comparando diferentes computadores e suas comparações.
- SPEC: Criado para medir o desempenho de diferentes computadores.
- Média normalizada: Usada para avaliar o desempenho de computadores.
Lei de Amdahl
- A melhoria de desempenho e limitada pelo aumento no uso desse recurso.
- Tempo de execução após melhoria.
Máquinas de estado finito
- Representam sistemas com um número limitado de estados e transições.
- Estados: representados por símbolos (por exemplo, círculos, quadrados e outras formas), e os estados iniciais são marcados com setas.
- Transições: mudanças de estados, representados por setas.
Formalismos mais complexos
- Expressões regulares/ padrões.
- Máquina de pilha: dispositivo de memória.
- Gramáticas independentes do contexto: conjunto de regras de composição de símbolos.
- Máquinas de Turing: memórias de acesso aleatório.
Níveis de abstração
- Aplicações/ programas
- Linguagens de programação
- Bibliotecas
- Sistemas operativos
- Arquitetura (Computador)
- Circuitos/ Componentes
- Transístores
Domínio do Software
- Aplicações
- Linguagens de programação
- Bibliotecas
- Sistemas operativos
- Arquitetura (Computador)
- Componentes
- Transístores
Bibliotecas/Frameworks
- Instrumentos reutilizáveis de código que podem ser incluídos no programa.
Sistemas Operativos (SO)
- Camada de software, que permite que aplicações e bibliotecas se comuniquem com o computador.
- Núcleo (Kernel): parte principal do SO responsável pelo controlo direto do hardware.
- Tarefas da SO: gestão de memória RAM, controlo e tempo do programa no CPU, comunicação com dispositivos de input/output.
Arquitetura
- Forma de abstrair as funções iniciais do computador, em termos de instruções e funções básicas de processamento.
- 64-bits: capacidade de ler e escrever 64 bits pelo computador.
Componentes
- Organização dos computadores e suas partes, incluíndo CPU (Unidade Central de Processamento), memória, dispositivos de entrada e saída.
- Integração de componentes numa única peça.
Circuito Integrado (Chip)
- Coleção de componentes eletrônicos para uma função.
- Ex: processador, chip de memória.
- Capacidade de memória que depende de vários chips.
- Camadas de abstração no próprio chip.
Portas Lógicas
- Componentes eletrônicos básicos.
- Baseados em operações lógicas (AND, OR, NOT).
- Operam com valores binários.
- Valores representados no nível das tensões elétricas.
Transistores
- Componentes básicos em eletrônicos digitais.
- Baseados em tensões elétricas.
- Controlam o fluxo de elétrons nos circuitos.
Modelos de Aplicações Distribuídas
- Aplicativo centralizado em uma única máquina.
- Aplicativo distribuído em várias máquinas ligadas por uma rede.
- Modelo Cliente-Servidor: comunicação entre cliente e servidor.
- Modelo Peer-to-Peer: comunicação entre pares.
Paralelismo
- Multiprocessador: sistema com dois ou mais processadores.
- Paralelismo ao nível do processo, tarefa ou programa.
- Simultaneamente vários processadores para melhoria do desempenho.
- Clusters: computadores ligados em rede funcionando como um único computador.
- Microprocessador Multicore: vários processadores num único circuito integrado.
Categorização de Hardware
- SISD (Single Instruction, Single Data).
- MISD (Multiple Instruction, Single Data).
- SIMD (Single Instruction, Multiple Data).
- MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data).
Multithreading por Hardware
- Thread: unidade de trabalho mais leve que o processo.
- Compartilhamento do espaço de endereço de memória pelos threads.
- Processador Multicore: uso de vários processadores para acelerar as operações.
NUMA (Non-Uniform Memory Access)
- Espaço de memória único.
- Memória acessível a todos os processadores, mas a latência pode ser variável entre os processadores.
Unidade de Processamento Gráfico (GPU)
- Acelerador que complementa o CPU, sendo mais rápido na tarefa de processamento grádico e em cálculos paralelos.
- Usam multithreading para processamento acelerado.
Clusters e Computadores de Grande Escala
- Computadores agrupados em rede para cálculos de grandes escalas.
- Utilização de paralelismo, minimizando os problemas causados pela escala.
Modelos de Computação em Nuvem
- Arquitetura baseada em paralelismo que disponibiliza recursos compartilhados em uma rede.
Benchmarks
- Programas que testam o desempenho de hardware e software.
- Indicadores do desempenho dos processadores com tarefas específicas.
- Modelos de desempenho para testes e análise.
- Desempenho de cálculos de vírgula flutuante e de outros indicadores.
Administração de Sistemas
- Planeamento, backup, criação e gestão de contas de usuários.
- Instalação e atualização de software.
- Gestão do sistema e segurança.
Métodos para acessar um superusuário.
- métodos de acesso para administradores do sistemas.
Interface de Usabilidade
- opções de interfaces para tarefas.
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Description
Este quiz aborda fatores que afetam o desempenho de um programa, como a frequência do relógio do processador e o conceito de 'benchmark'. Além disso, explora a diferença entre linguagens de alto e baixo nível e a importância de características desejáveis no código-fonte. Teste seus conhecimentos sobre esses conceitos fundamentais da informática.
