Módulo 02 · Fundamentos

Codificação de Dados & Modelos Computacionais

Portal de Computação — Curso GTI
Gestão da Tecnologia da Informação — Fatec Assis

Portal de Computação · Módulo 02: Codificação & Modelos Computacionais

Agenda do Módulo 02 — 50 minutos

Bloco Tempo Tópico Prática / Simulador
1 10 min Codificação de Texto: ASCII vs Unicode Tabela ASCII 0–127
2 15 min Estrutura de Máscara de Bits UTF-8 UTF-8 (1 a 4 Bytes) & Emojis
3 15 min Máquina de Turing & Tese de Church-Turing Simulador da Máquina de Turing
4 10 min Arquitetura de Von Neumann & Paradigmas Memory Wall & Ternário Balanceado
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Bloco 1 · Codificação de Texto

ASCII vs Unicode

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Como o Computador Armazena Texto?

O computador não armazena letras — armazena números binários. É necessária uma convenção para mapear cada caractere a um número.

Tabela ASCII (1963)

  • Define caracteres de 0 a 127 (7 bits).
  • Cobre o alfabeto inglês, números , pontuações e caracteres de controle (NUL, BS, LF, CR).
'A' = 65  = 0x41 = 01000001
'a' = 97  = 0x61 = 01100001
Diferença entre 'A' e 'a' = 32 (exatamente o bit 5 alterado!)

⚠️ Limite do ASCII: Não possui acentos (ç, ã, é), alfabetos não-latinos ou emojis.

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Bloco 2 · O Padrão Unicode & UTF-8

Codificação Universal de Tamanho Variável

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Estrutura da Máscara de Bits em UTF-8

1 BYTE  (ASCII):      [ 0x x x x x x x ] ➔ Usado para letras 'A', 'B', '1'
2 BYTES (Acentos):    [ 1 1 0 x x x x x ] [ 1 0 x x x x x x ] ➔ 'ç', 'ã'
3 BYTES (Símbolos):   [ 1 1 1 0 x x x x ] [ 1 0 x x x x x x ] [ 1 0 x x x x x x ] ➔ '∑', 'π'
4 BYTES (Emojis):     [ 1 1 1 1 0 x x x ] [ 1 0 x x x x x x ] [ 1 0 x x x x x x ] [ 1 0 x x x x x x ] ➔ '😀'
Tamanho Intervalo Code Point Máscara de Bits UTF-8 Exemplo
1 Byte U+0000..U+007F 0xxxxxxx 'A' (0x41)
2 Bytes U+0080..U+07FF 110xxxxx 10xxxxxx 'ç' (U+00E7 / C3 A7)
3 Bytes U+0800..U+FFFF 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx '∑' (U+2211)
4 Bytes U+10000..U+10FFFF 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx '😀' (U+1F600)
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Bloco 3 · Modelos Computacionais

A Máquina de Turing (1936)

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O Modelo Abstrato da Computabilidade

stateDiagram-v2
    [*] --> CARREGAR
    CARREGAR --> CARREGAR: lê 1 → escreve 0, move ←
    CARREGAR --> PARAR: lê 0 → escreve 1
    PARAR --> [*]

⚙️ Demonstração: Teste os programas de Incremento Binário e Inversor no Simulador da Máquina de Turing do portal!

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Bloco 4 · Arquitetura de Von Neumann

E Novos Paradigmas

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Arquitetura de Von Neumann (1945)

Modelo adotado por todos os computadores modernos: Dados e Programas na mesma memória.

  • CPU: Unidade de Controle (UC) + Unidade Lógica/Aritmética (ALU) + Registradores.
  • Memória Principal: Armazena o código executável e os dados em uso.
  • Ciclo de Instrução: Fetch (Busca) Decode (Decodifica) Execute (Executa).

⚠️ Gargalo de Von Neumann (Memory Wall): A velocidade do processador supera a velocidade de transferência do barramento com a memória RAM.

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Computação Ternária (Base 3)

  • Ternário Balanceado: Utiliza 3 estados por posição (Trits): -1, 0 e +1.
  • Vantagem Histórica (Setun 1958): Operações com números negativos sem necessidade de bit de sinal.
  • Aplicação Atual: Quantização de Redes Neurais (pesos ) para aceleração de LLMs em GPUs e SoCs!
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Resumo do Módulo 02

  1. ASCII vs Unicode: ASCII usa 7 bits; Unicode usa Code Points com codificação UTF-8 de 1 a 4 bytes.
  2. Máquina de Turing: O modelo universal que define o que é computável.
  3. Von Neumann: Unificação da memória para dados e programa; origem do gargalo de memória.
  4. Ternário: Base 3 reutilizada na IA moderna para eficiência energética.

💡 Próximo Módulo: Módulo 03 — Algoritmos, Big-O, Ponteiros & Memória.

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