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Turma Junior

Representação de Dados

Bem vindo à mais um ano, jovem Fuzzier.

PARTE 1:

Sistemas Numéricos

Você já se perguntou como o computador transforma energia elétrica nas informações que vemos na tela, ouvimos ou podemos salvar nele? Vamos agora entender como isso funciona. Assista ao vídeo em preparação à aula.

Tabela ASCII

Utilize o "Conversor de texto para binário" para codificar seu nome completo em binário.

Agora, crie um programa em python que receba um nome completo e informe:

1) Quantos bytes ele ocupa?

2) Quantos bits ele ocupa?

Fixando: Crie uma tabela no seu Google Drive com os primeiros 100 números em decimal, octal, binário e hexadecimal.

Conversos texto - binário

Convertendo binário para decimal de cabeça:

Se liga nessa dica rápida de como converter um número de binário pra decimal facinho, de cabeça.

Outros sistemas de numeração:

PARTE 2:

Unidades de Medidas de Armazenamento

Diferença entre byte binário e byte decimal

Byte binário e byte decimal são formados por 8 bits, mas seguem bases numéricas diferentes para definir seus múltiplos. O byte binário usa potências de 2, enquanto o byte decimal é baseado em potências de 10.

O byte binário é definido pelo padrão ISO/IEC 80000-13. Um kilobyte binário, também chamado de kibibyte, tem 1.024 bytes (210 bytes). Os múltiplos do byte binário seguem a base 2, como o mebibyte (1.048.576 bytes, ou 220 bytes) e o gibibyte (1.073.741.824 bytes, ou 230 bytes).

Já o byte decimal é definido no Sistema Internacional de Unidades (SI). Um kilobyte decimal tem 1.000 bytes (103 bytes). Os múltiplos do byte decimal seguem a base 10, como o megabyte (1.000.000 bytes, ou 106 bytes) e o gigabyte (1.000.000.000 bytes, ou 109 bytes).

Por que meu HD de 1 TB tem só 931 GB?

Porque as fabricantes de memórias seguem o padrão decimal, no qual 1 terabyte corresponde a 1.000.000.000.000 bytes (1012 bytes), enquanto o Windows adota o padrão binário, em que 1 terabyte deve possuir 1.099.511.627.776 bytes (240 bytes). Pelo padrão binário, 1012 bytes representam aproximadamente 931,3 GB.

Sistemas operacionais que adotam o padrão decimal, como o macOS, exibem a mesma quantidade de armazenamento informada pela fabricante, ou seja, um HD com especificação de 1 TB será representado como tendo 1 TB.

Múltiplos de byte

A computação moderna lida com grandes quantidades de dados, por isso, as unidades de medida mais usadas atualmente são múltiplos de bytes, como:

Agora é com você:

Faça os cálculos de covnersão em uma folha de rascunho, tire uma foto e insira em seu webfólio.

PARTE 1: Unidades de medidas de armazenamento

1) Um arquivo de 3,5GB possui quantos MB?

3,5 * 1024 = 3584

2) Quantos arquivos de 45 MB cabem em um espaço de meio GB?

512 / 45 = 11,37 ou 11 arquivos

3) Considere um pen-drive de 4 GB, quantos arquivos de áudio caberiam nele considerando o tamanho médio de 8MB?

4 * 1024 = 4096 / 8 = 512 arquivos

4) Uma pasta com 7,4 GB de arquivos precisa ser gravada em CD para backup. Quantos CD’s seriam necessários para gravar todos os arquivos?

7,4 *1024 = 7577,6 / 700 = 10,82. Logo são necessários 11 CD's

5) Considerando o tamanho de um diskete (1,44MB), quantos disketes cabem em um CD?

700 / 1,44 = 486,11, logo cabem 486 disquetes

6) Quantos CD’s cabem em um DVD?

4,7 GB * 1024 = 4812,8 / 700 = 6,87 ou 6 CD's inteiros.

7) Em um HD de 2TB, quantos arquivos de vídeo de 1,5 GB cabem?

2 TB x 1024 GB = 2048 GB / 1,5 GB = 1365,33 ou 1365 arquivos

Desafio Final: Crie um app que peça o tamanho de um arquivo em GB, e diga quantos CDs e DVDs são necessários comprar para gravar completamente o arquivo.

Sem código ainda

PARTE 2: Unidades de medidas de transferência

Considerando um link de 100 mbps (megabits por segundo)

8) Quanto tempo para baixar um arquivo de 200 MB?

100 Mbps / 8 = 12,5 MBps -> 200 MB / 12,5 MBps = 16 segundos

9) Quanto tempo levaria pra baixar 25 GB?

100 Mbps / 8 = 12,5 MBps -> 25GB * 1024 = 25600 MB / 12,5 = 2048 segundos ou ~ 34 minutos

10) Quanto tempo para fazer upload de 512MB considerando a taxa de upload como 50% da de download?

100 Mbps / 8 = 12,5 MBps

download = 12,5 MBps
upload = 6,25 MBps

512 MB / 6,25 = 82 segundos ou 1 min e 22 segundos

11) Quanto tempo levaria para baixar 3,7GB em uma conexão de 50mbps?

50 Mbps / 8 = 6,25 MBps -> 3,7 GB * 1024 = 3789 MB / 6,25 = 606 segundos ou 10 minutos e 6 segundos

12) Quanto tempo levaria para baixar um filme que ocupe um DVD inteiro em uma conexão de 50mbps?

50 Mbps / 8 = 6,25 MBps -> 4,7 GB * 1024 = 48129 MB / 6,25 = 770 segundos ou ~ 13 minutos

13) Há 20 anos atrás as conexões com a internet eram chamadas de conexão discada (pois usava a linha telefônica). Considere uma conexão de 30kbps, quanto tempo levaria para fazer upload e download de uma imagem com 2,4MB, considerando a taxa de upload como 50% da de download?

30 kbps / 8 = 3,75 KBps -> 2,4 MB * 1024 = 2458 KB

download: 2458 / 3,75 = 655 /60s = ~ 11 minutos
upload: ~ 22 minutos

14) Voltando aos dias de hoje, para baixar o Counter Strike 2, o tamanho do arquivo de download é de 26GB. Se você tem um link de 600mbps, quanto tempo leva para baixar o jogo?

600 Mbps / 8 = 75 MBps -> 26GB * 1024 = 26624 MB / 75 = 355 segundos ou ~ 6 minutos

Desafio de Programação: Faça um programa que solicite a velocidade da conexão com a internet (input em mbps), em seguida o tamanho do arquivo de download (input deve ser em MB), e calcule o tempo em minutos que levará o download.

Sem código ainda

PARTE 3:

Unidades de velocidade

Hertz e Flops

Hertz (Hz) é uma unidade que mede a frequência de um processador, ou seja, o número de ciclos que o processador pode realizar por segundo. Isso é importante para entender a velocidade de "ritmo" com que o processador trabalha, mas não mostra a potência real do computador para resolver problemas complexos, como cálculos matemáticos pesados.

Já o FLOPS (Operações de Ponto Flutuante por Segundo) mede quantas operações matemáticas o computador pode realizar em um segundo. Essas operações envolvem números decimais (ponto flutuante) e são muito importantes em áreas como simulações científicas, gráficos de computador e inteligência artificial.

A razão pela qual supercomputadores são medidos em FLOPS, em vez de Hertz, é porque o que realmente importa para eles é a capacidade de realizar cálculos rapidamente, não apenas a velocidade do clock do processador.

Mesmo que dois processadores tenham a mesma frequência de Hertz, isso não significa que eles tenham o mesmo poder de processamento. Por exemplo, um processador com vários núcleos (como um quad-core ou uma GPU) pode realizar muitas operações ao mesmo tempo, o que faz com que ele seja muito mais rápido em tarefas que podem ser divididas em várias partes (como cálculos paralelos).

Então, o que importa para saber o quão rápido e eficiente é um supercomputador, é a quantidade de cálculos que ele pode fazer (FLOPS) e não apenas a frequência (Hertz).

Exemplos em computadores

- - - O Core i7 980-X Extreme Edition da Intel atingia até 20 Gflop/s em 2016.
    - CPUs mais recentes como Intel Core i5-13600, i7-11700K e AMD Ryzen 9 3900 passam dos 800 Gflop/s.
    - CPUs mais populares em 2023 como AMD Ryzen 5-5500 e Intel Core i5-10500 fazem 430 Gflop/s cada.

Entenda melhor o assunto

O que é o clock do PC? Conheça o indicador de performance em CPUsEntenda a definição do clock e como ele se relaciona com a performance do PC. Além disso, saiba por que você deve evitar usá-lo como indicador de desempenho absoluto.

PARTE 4:

Processamento Digital de Imagem

Esquemas de cores

Resolução e densidade (DPI)

Vetores, Pixels e Voxels

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Aproveite para consolidar seus novos conhecimentos elaborando algumas quests sobre o que você aprendeu. Após uma revisão manual, elas poderão integrar a base de dados do DuzzyBot no discord.

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