Algoritmos, Programas e Máquinas

O que é Computação?

Computação não é sobre computadores, mas sobre processamento de informação
- A Computação é a ciência de resolução de problemas
- A ferramenta universal que usamos para resolver esses problemas é a máquina de processar informação, os computadores.

Estudo sistemático e teórico dos processos algorítmicos que descrevem e transformam a informação
- Abrange a teoria da computação, o projeto e a arquitetura de sistemas de computação e o desenvolvimento de software e hardware.

Em termos simples:
- É a arte e a ciência de resolver problemas através da criação de algoritmos (sequências lógicas de passos) e da programação de máquinas (computadores) para uma execução rápida e eficiente.

Sistemas de Informação (SI) são muito mais do que apenas softwares ou computadores
- Representam um campo do conhecimento e um conjunto de componentes essenciais para o funcionamento e a estratégia de qualquer organização moderna.

Numa definição mais abrangente, um Sistema de Informação é um conjunto organizado de elementos inter-relacionados que trabalham juntos para coletar, processar, armazenar e distribuir dados e informações, apoiando as operações, a gestão e o processo de tomada de decisão dentro de uma organização.

A chave para o processamento da informação reside em três conceitos interligados:
- Algoritmo: A ideia de como resolver. (O "o quê" e "como").
- Programa: A tradução dessa ideia para a máquina. (O "código").
- Máquina: O executor da tradução. (O "hardware").

Enquanto outros campos de TI (Tecnologia da Informação) podem focar em aspectos práticos (como sistemas de informação ou engenharia de hardware), a Ciência da Computação possui um forte embasamento teórico e matemático.

Seus principais focos incluem:
- Teoria da Computação: Estudo dos limites e possibilidades da computação (o que pode ou não ser resolvido por um computador).
- Algoritmos e Estruturas de Dados: O desenvolvimento de receitas eficientes para processar informações.
- Linguagens de Programação: A criação e o estudo de linguagens que permitem a comunicação com o computador.
- Arquitetura de Sistemas: Entendimento de como o hardware e o software se organizam para formar sistemas funcionais.

O algoritmo é a base de tudo
- É uma receita, um passo a passo finito e não ambíguo para resolver um problema.

Definição:
- É uma sequência finita e ordenada de passos que resolve um problema específico.

Algoritmos não precisam de computadores. Eles existiam na matemática (Euclides) muito antes da eletricidade. Eles são uma entidade abstrata e universal.

De Algoritmos a Programas
- Se o algoritmo é uma receita, o programa é a receita escrita em uma linguagem que o cozinheiro (a máquina) entende.
Definição:
- Um programa é a implementação formal de um ou mais algoritmos, escrita em uma linguagem de programação específica.
O Papel da Linguagem:
- Pense em traduzir a receita de bolo do português para o "linguajar" da sua máquina (Python, Java, etc.). Cada linguagem tem suas regras (sintaxe).
Instruções e Dados:
- O programa manipula dados (ingredientes) seguindo instruções (passos da receita).

Níveis e Funções
Aplicação/Usuário
- Resolver o problema final do usuário
  - Um aplicativo de streaming
    - Spotify, Netflix
Software de Sistema
- Gerenciar recursos e fornecer serviços ao software de aplicação.
  - Sistema Operacional
    - Windows, Linux, iOS
Linguagens de Máquina
- Conjunto de instruções binárias diretas (0s e 1s) que o processador entende
  - Código binário bruto
Hardware
- Executar fisicamente as instruções binárias
  - CPU (Processador), Memória (RAM), Placa- Mãe.

O Loop Fechado:
- Você usa um Programa (Aplicação)
- O Sistema Operacional traduz as requisições em comandos
- O Hardware (CPU) executa esses comandos como operações elétricas
- O resultado, correto e eficiente, retorna ao usuário.

Ponto-chave:
- Um bom cientista de computação entende que precisa de um bom algoritmo (ideia)
  - traduzido em um bom programa (código)
    - para ser executado em uma boa máquina (hardware/sistema operacional)
- A falha em qualquer nível (corretude, confiabilidade ou eficiência) compromete a qualidade final.

Conclusão:
- Computação é Engenharia de Abstração: Você aprende a transformar uma ideia abstrata (algoritmo) em uma solução concreta (programa) que é executada por física pura (máquina).