Sławomir Nowak Podstawy informatyki

Prezentacja na temat: "Sławomir Nowak Podstawy informatyki"— Zapis prezentacji:

1 Sławomir Nowak Podstawy informatyki
wprowadzenie

2 Informatyka nie jest (tylko) nauką o komputerach !!!!!!!!!!!!
Podstawy… Informatyka nie jest (tylko) nauką o komputerach !!!!!!!!!!!!

3 O czym właściwie będziemy mówić…?
INFORMACJA to, co umysł jest w stanie przetworzyć i wykorzystać do własnych celów. Informacja jest więc interpretacją otrzymanych sygnałów Informacja podlega przetwarzaniu przez naszą wiedzę i w efekcie możemy otrzymać inne informacje. Możliwe są więc różne interpretacje tej samej informacji. Systemy informatyki nie są bezpośrednio przystosowane do przetwarzania informacji rozumianej w ten sposób…

4 O czym właściwie będziemy mówić…?
Przeciętny kandydat na informatyka zupełnie błędnie utożsamia sobie zastosowania komputerów z informatyką i ma najczęściej całkiem fałszywe wyobrażenie o tym, czym rzeczywiście jest informatyka. Interesują go komputery, oprogramowanie użytkowe (przede wszystkim gry) i języki programowania. Mamy tu do czynienia z sytuacją podobną, jak w przypadku studiów astronomicznych, mających niewiele wspólnego z tym, o czym marzy każdy miłośnik astronomii: patrzeniem w niebo. Informatyka nie jest nauką o komputerach tak jak astronomia nie jest nauką o teleskopach. Prawdziwy informatyk niekonieczne zna się na komputerach. …z książki „Fascynujący świat komputerów”

5 O czym właściwie będziemy mówić…?
Zgodnie ze podejściem ścisłym, które wywodzi się z fizyki i matematyki, informacja oznacza pewną własność fizyczną lub strukturalną obiektów. Zgodnie z tym podejściem informacja jest mierzona jako prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia. Im mniej prawdopodobne zdarzenie, tym więcej jest z nim związanych informacji (lub więcej „daje” informacji). Wzór na „ilość” informacji (w bitach) to gdzie p – prawdopodobieństwo zdarzenia I – liczba bitów INFORMACJA Ten sposób rozumienia informacji jest zgodny z tym, jak „rozumieją” ją systemy informatyki.

6 ??? Ale o co chodzi…?

7 Na początku była ciemność…
W takim „układzie” jest tylko jeden stan. Nic się nie dzieje. Niczego nie trzeba opisywać. Układ nie niesie ze sobą żadnych informacji.

8 Który samochód jest Twój? - Czerwony…
Informacja nie wyróżnia żadnego stanu.

9 Mój to ten czerwony… 1 W takim „układzie” mamy już dwa stany. Jest to najprostszy układ, w którym możemy je wyróżnić i ponumerować.

10 I stało się światło…:) bit – elementarna jednostka informacji 1 Aby się upewnić ile bitów potrzebujemy, podstawmy do wzoru: p=0,5, więc mamy log2(1/0,5) = log22 Do jakiej potęgi należy podnieść 2 aby mieć 2?  1 Mamy więc jeden bit informacji. W kontekście tego „układu” wartość 0 lub 1 stanowi informację o jego stanie. Jednostkę taką nazywamy bit.

11 Bo albo mu się będzie chciało pić, albo nie…
Dlaczego informatyk, gdy kładzie się spać, kładzie obok siebie jedną szklankę pełną, a drugą pustą? Bo albo mu się będzie chciało pić, albo nie…

12 00 01 10 11 Ponumerujmy 4 stany Potrzebujemy 2 bitów do
zapisania wszystkich stanów.

13 A gdyby były 3 stany: 00 01 W tym wypadku potrzebujemy około log2(1/0,5) ~= 1,6 [bitów]. Niestety nie ma bitów „częściowych” więc musimy wykorzystać dwa. Jeden z ciągów (11) nie będzie wykorzystany. 10

14 Dalej jest analogicznie:
10 stanów  4 bity 20 stanów  5 bitów 100 stanów  7 bitów 1000 stanów  10 bitów stanów  16 bitów itd…. Zapis taki nazywa się zapisem binarnym.

15 Organizacja informacji
OIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOIOIIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOO OIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOIIOOIOIOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIOIIIOOOIIIIIOOOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOIIOOIOIOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIOIIIOOOIIIIIOOOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOIIOOIOIOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIOIIIOOOIIIIIOOOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOIIOOIOIOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIOIIIOOOIIIIIOOOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOIIOOIOIOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIOIIIOOOIIIIIOOOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIIOIOIOIIOIOIOIOIOIOIOIIIIOIOIOIOIO … Informacja „wewnątrz” systemów informatycznych zapisana jest w postaci binarnej. Jak nadać jej wartość „użyteczną”??? Należy wprowadzić „jakiś porządek”

16 Organizacja informacji
OIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOI… Można dokonać podziału na fragmenty stałej wielkości (np. 8-bitowe) ale… „Jak bardzo” różni się OOIIO od IIOO od OIOI od OIII …?

17 Organizacja informacji
OIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOI… Ważne są: - wartość bitu (o lub I) - pozycja bitu OOOI - jedynka na prawej pozycji IOOO - jedynka na lewej pozycji

18 Organizacja informacji
OIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOI… OOOI - jedynka na prawej pozycji IOOO - jedynka na lewej pozycji Musimy przyjąć, która strona jest ważniejsza Bity z ważniejszej strony nazywamy bardziej znaczącymi Bity z mniej ważnej strony nazywamy Mniej znaczącymi

19 Organizacja informacji
OIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOI… Najczęściej przyjmuje się lewą stroną jako ważniejszą Jaką sumę wolelibyście mieć na koncie: $ czy $ Jaką sumę wolelibyście mieć na koncie: $ czy 1000 $

20 Organizacja informacji
Systemy komputerowe wykorzystują obie koncepcje …co często przyprawia informatyków o zawrót głowy. Nie istnieje JEDEN unikalny sposób uporządkowania bajtów w pamięci lub w czasie transmisji. Istnieją DWA OIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOLIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOI… BIG endian Angielskie nazwy big endian i little endian pochodzą z książki Jonathana Swifta Podróże Guliwera i odnoszą się do mieszkańców Liliputu, których spór o to, czy ugotowane jajko należy tłuc od grubego (tępego), czy od cienkiego (ostrego) końca, doprowadził do podziału na dwa stronnictwa toczące ze sobą niekończące się, choć bezsensowne dysputy i wojny. LITTLE endian

21 Ciągom bitów przypisuje się konkretne wartości:
0   16 1                               31

22 Zapis binarny jest ściśle związany z potęgami liczby dwa
Wartości bitów na poszczególnych pozycjach w zapisie binarnym odpowiadają kolejnym potęgom liczby 2: … … 25 = 32 24 = 16 23 = 8 22 = 4 21 = 2 20 = 1 = 0*32 + 1*16+ 1*8 + 0*4 +1*2 + 0*1 = 26

23 Bit, bajt, kilobajt, megabajt…
Ciągi symboli grupuje się w większe jednostki. Szczególne znaczenie ma 8 bitów, które tworzy tzw. BAJT Bajt przyjmuje wartości od do czyli od 0 do 255 dziesiętnie. Np  odpowiada wartości 172 Jednostki 4, 8, 16, 32 i więcej bajtów nazywa się często SŁOWAMI lub OKTETAMI

24 Bit, bajt, kilobajt, megabajt…
Co można zapamiętać w jednym bajcie? Liczby dziesiętne w małym przedziale, np do 200, czy 0 do 255; Pojedynczy znak z klawiatury (zgodnie z tzw. tabelą ASCII) np.: ‘a’, ‘4’, ‘*’; Składając bajty w dłuższe ciągi można zapamiętywać dowolne liczby czy teksty, np.: „Ala ma kota” da się zapisać w 11 bajtach.

25 Tabela ASCII

26 Bit, bajt, kilobajt, megabajt…
Bajty grupowane są w większe jednostki. 1024 bajty to kilobajt [kb] 1024 kb to megabajt [Mb] 1024 Mb to gigabajt [Gb] 1024 Gb to terrabajt [Tb] Do zastanowienia: dlaczego 1024 a nie 1000 ???

27 Rozmawia dwóch informatyków:
Pożycz mi 1000 złotych… Dobra… Ale pożyczę ci 1024 złotych dla równego rachunku.

28 Bit, bajt, kilobajt, megabajt…
Ile zmieści się w kilobajcie? Ala ma kota a kot ma Alę. To jest tekst testowy. W tej perspektywie, informacja jest indywidualną lub grupową interpretacją otrzymanego ciągu sygnałów (np. dźwiękowych czy optycznych) i musi zawsze opisywać stan jakiejś dziedziny. Podejście kognitywistyczno-systemowe w meta-teorii TOGA)[1] daje nam ścisłe definicje rozróżniające dane, informacje, wiedzę i preferencje jako podstawowe funkcjonalne elementy procesów myślowych naturalnych i sztucznych (zobacz też: Sztuczna inteligencja). W tej systemowej interpretacji, informacja jest przetwarzana przez naszą wiedzę i w wyniku daje inną informację lub nową wiedzę. W zależności od tzw. indywidualnego systemu konceptualizacji, ten sam ciąg sygnałów/znaków (danych) może być źródłem różnych informacji dla różnych osób lub robotów. Jeśli grupa ludzi lub społeczeństwo ma w pewnej dziedzinie ten sam system konceptualizacyjny (np. teorie, zbiory poglądów, definicje), to te same sygnały komunikacyjne odbierają w ten sam sposób, to znaczy dostarczają im one tą samą informację do przetwarzania. Ten tekst zajmuje około 1kb.

29 Bit, bajt, kilobajt, megabajt…
Ile zmieści się w megabajcie? Szkoła podstawowa w Karlinie. W 1Mb zmieszczą się szczegółowe Informacje dotyczące wszystkich uczących się dzieci. oraz: tekst niewielkiej książki kilka niezbyt dużych zdjęć 1000 tekstów piosenek 2000 dowcipów 5000 przysłów i powiedzonek 3 obszerne kazania teściowej

30 Bit, bajt, kilobajt, megabajt…
Ile zmieści się w terrabajcie? odtworzenie filmów znajdujących się na płytach DVD o łącznej pojemności jednego terabajta zajęłoby około pół roku w bardzo dużej bibliotece wszystkie książki zawierają łącznie około jednego terabajta tekstu Tak olbrzymie pojemności danych są już powszechnie dostępne!!!

31 Systemy liczbowe System liczbowy to zbiór reguł jednolitego zapisu liczb. Do zapisywania liczb zawsze używa się pewnego skończonego zbioru znaków, zwanych cyframi, które można zestawiać ze sobą na różne sposoby otrzymując nieskończoną liczbę kombinacji. Najbardziej prymitywnym systemem liczbowym jest jedynkowy system liczbowy, w którym występuje tylko jeden znak. Kolejne liczby są tworzone przez proste powtarzanie tego znaku. Np. 3 w tym systemie jest równe 111, a pięć Systemem takim posługują się np. PIGMEJE.

32 Inne systemy liczbowe Systemy liczbowe można podzielić na: Addytywne, w których liczby tworzy się przez dodawanie kolejnych symboli i stąd ich nazwa. Przykładem addytywnego systemu jest dobrze znany i wciąż stosowany rzymski system liczbowy. Pozycyjne, które posiadają symbole n liczb naturalnych: 0, 1, 2, ..., n − 1, gdzie n to tzw. podstawa systemu, która może być dowolną liczbą naturalną większą niż 1. W systemie rzymskim czasami występuje odejmowanie, nie tylko dodawanie. Sześćdziesiątkowy system liczbowy, stosowany był Mezopotamii, w którym podstawowymi wielokrotnościami były 10 i 60. Był on częściowo addytywny, częściowo pozycyjny. W życiu codziennym spotykamy ślady babilońskiego systemu w podziale godziny na 60 minut, a minuty na 60 sekund, oraz w podziale kąta na minuty i sekundy kątowe.

33 Systemy pozycyjne W systemach pozycyjnych cyfry są umieszczane w ściśle określonych pozycjach i mnożone przez odpowiednią potęgę n dają odpowiednią wartość. W sytuacji, gdy dana potęga nie jest potrzebna do zapisu danej liczby, wstawia się specjalny symbol. Współcześnie jest to cyfra 0. Na przykład liczbę 5004 w dziesiętnym systemie liczbowym (czyli systemie, którego podstawą jest 10) odczytuje się jako: 5×1000+0×100+0×10+4×1=5004. Pytanie za 100 punktów: Do którego z systemów zalicza się system binarny?

34 System dziesiętny Dlaczego system dziesiętny jest dla ludzi tak naturalny?

35 System dziesiętny Ciekawe, jaki system by się przyjął, gdyby ludzie mieli inną liczbę palców?

36 System naturalny dla współczesnych maszyn cyfrowych.
System dwójkowy System naturalny dla współczesnych maszyn cyfrowych. minimalizacja (do dwóch) liczby stanów pozwoliła na zminimalizowanie przekłamań danych; pasuje do cyfrowych urządzeń technicznych, na zasadzie: jest napięcie/nie ma napięcia Liczby w systemach niedziesiętnych oznacza się często indeksem dolnym zapisanym w systemie dziesiętnym, a oznaczającym podstawę danego systemu. W celu podkreślenia, że liczba jest dziesiętna można również napisać obok niej indeks. Np = 1210 Stosuje się też inne oznaczenia – dec dla systemów dziesiętnych, hex dla szesnastkowych

37 System ósemkowy Dawniej często wykorzystywany do skrócenia zapisu binarnego. Obecnie chętniej stosuje się zapis szesnastkowy = 1×82 + 4×81 + 4×80 = = 10010

38 System szesnastkowy heksadecymalny (HEX)
Do zapisu liczb potrzebne jest szesnaście znaków. Poza cyframi dziesiętnymi od 0 do 9 używa się pierwszych sześciu liter alfabetu łacińskiego: A, B, C, D, E, F. Hex jest powszechnie używany w informatyce: Zastępuje zapis binarny. Wartość pojedynczego bajtu można opisać używając tylko dwóch cyfr szesnastkowych. W ten sposób można kolejne bajty łatwo przedstawić w postaci ciągu liczb HEX; Służy do przeglądania zawartości „surowej” pamięci komputerów; Służy do oznaczania kolorów w grafice komputerowej (kolory RGB zapisuje się jako 3 liczby HEX od 0 do FF(255) poprzedzone znakiem #, np. różowy - #FF8080). Zapis ten stosuje np. w HTML (do opisu wyglądu stron internetowych); 65.536dec = hex dec = hex 65.535dec = FFFFhex dec = FFFF.FFFFhex

39 Reprezentacja ujemna liczb binarnych
Aby zapisać liczby ujemne w systemie binarnym w komputerze stosuje się kod uzupełnień do dwóch. W celu wyodrębnienia liczb ujemnych pierwszy bit liczby binarnej stanowi o jej znaku: ‘0’ oznacza ‘+’, ‘1’ oznacza ‘–‘. Ważne jest przy tym ustalenie ilości bitów przeznaczonych na zapis liczby.

40 ZAMIANA LICZB ZAPISANYCH W SYSTEMIE DZIESIĘTNYM NA KOD UZUPEŁNIEŃ DO DWÓCH
Dla dodatniej liczby X zamiana na kod uzupełnień do dwóch jest identyczna jak zamiana tej liczby na system binarny. Dla ujemnej liczby X zamiana na kod uzupełnień do dwóch wygląda następująco: X (10) = 2N – | X (10) | = Y (10), Y (10) -> A (U2) , (N jest liczbą bitów przeznaczonych na zapis liczby)

41 ZAMIANA LICZB ZAPISANYCH W SYSTEMIE DZIESIĘTNYM NA KOD UZUPEŁNIEŃ DO DWÓCH
Przykład: Mając do dyspozycji 8 bitów zamień wartość –25 (10) na kod uzupełnień do 2: -25 (10) = 28 – 25 = 256 – 25 = (10) = (2) Więc: -25 (10) = (U2)

42 Algebra Bool’a George Boole ur roku Przyszedł na świat jako syn szewca. Nauczył się greki, francuskiego, niemieckiego i włoskiego. Postanowił zostać duchownym… najpierw jednak założył prywatną szkołę. Zaczął też pracować jako nauczyciel matematyki. Opublikował wiele książek i artykułów z matematyki i logiki. W wieku 35 lat poznał osiemastoletnią Mary Everest zaopiekował się nią i… poślubił. 24 listopada 1864 Boole jak zwykle przebył pieszo trzy kilometry na uczelnię. Tego dnia padał jednak ulewny deszcz, więc cały dzień spędził w mokrym ubraniu, co sprawiło że się przeziębił. Mary Boole wierzyła, że najlepszym sposobem walki z chorobą jest wystawienie chorego na jej przyczynę, regularnie polewała więc łóżko męża wodą. George Boole nie przeżył kuracji, zmarł po dwóch tygodniach…

43 Algebra Bool’a …pomijając ścisła definicję matematyczną algebra Boole'a ma tylko dwa elementy, "0" i "1", a operacje tej algebry są zdefiniowane przez następujące tabele działań:

44 Algebra Bool’a Podstawowe twierdzenia algebry Bool’a:

45 Algebra Bool’a Algebra Bool’a stanowi podstawę techniki cyfrowej.
Elementarnymi podzespołami komputera są bramki, działające zgodnie z zasadami algebry Bool’a. Są to elementy wykonujące określone operacje na pojedynczych bitach (AND, OR, NEGACJA) Budując złożone układy z bramek umożliwia się przetwarzanie informacji zapisanej w postaci binarnej. … do tematu bramek i algebry Bool’a jeszcze wrócimy w kolejnych wykładach.

46 Bramka AND 46

47 Bramka OR Z = X + Y 47

48 NEGACJA Z = NIE X (~X) 48

49 Arytmetyka układów cyfrowych
Algebra Bool’a Arytmetyka układów cyfrowych Realizację podstawowych działań arytmetycznych na liczbach można sprowadzić do operacji bool’owskich na ciągach binarnych. Różnica w stosunku do arytmetyki w klasycznej informatyce są ograniczone zbiory liczb. (na kalkulatorze też nie możemy np. mnożyć do w nieskończoność) 49

50 Informacja I co dalej…? Podsumujmy: Informacja opisuje pewien stan.
Przyjmuje się określony sposób zapisu informacji. Służą do tego systemy liczbowe. W systemach informatycznych najczęściej zapisuje się informacje w postaci binarnej. Podstawą operacji na informacjach binarnych jest algebra Bool’a To wszystko dotyczyło informacji. I co dalej…?

51 Informatyka Problem językowy:
Angielską nazwę computer science można dosłownie tłumaczyć jako nauka o komputerach. Jest to mylące i krytykowane w środowiskach akademickich. W języku polskim termin ten zaproponował w październiku 1968 r. Romuald Marczyński w Zakopanem na ogólnopolskiej konferencji poświęconej "maszynom matematycznym" (na wzór fr. informatique i niem. Informatik).

52 Informatyka Przechowywanie Przetwarzanie Przesyłanie
Informatyka jest nauką o przechowywaniu, przetwarzaniu i przesyłaniu informacji

53 A gdzie tu miejsce na komputery…?
Organizacji procesów przechowywania, przetwarzania i przesyłania informacji służą systemy informatyki. Komputery są systemami informatyki o określonym sposobie zapisu informacji i algorytmów opierając się na odpowiedniej strukturze urządzeniowej.

54 Przepis Składniki Czynności

55 Przetwarzanie informacji
Algorytmy w znaczeniu potocznym są listą czynności przeznaczonych do wykonania przez człowieka (bądź maszynę) na określonych obiektach (składniki przyrządzanej potrawy, współczynniki równania kwadratowego). Rezultatem wykonania tej listy jest wynik (przyrządzona potrawa, rozwiązanie równania). Słowo "algorytm" pochodzi od nazwiska Muhammed ibn Musa Alchwarizmi (أبو عبد الله محمد بن موسى الخوارزمي) matematyka perskiego z IX wieku

56 Przetwarzanie informacji
Komputery przetwarzają informacje z wykorzystaniem algorytmów. Każdy algorytm komputerowy musi być wprowadzony do komputera w bardzo rygorystycznie zdefiniowanym języku. Ludzie często komunikując się przesyłają między sobą informację wieloznaczne. Komputery mogą reagować tylko na całkowicie jednoznaczne instrukcje. Do tego celu służą języki programowania, w których pisze się programy. Program jest algorytmem zapisanym w języku zrozumiałym dla maszyny.

57 Przetwarzanie informacji
Współczesne komputery pracują zgodnie z koncepcją von Neumana: Polega na ścisłym podziale komputera na trzy podstawowe części: procesor (w ramach którego wydzielona bywa część sterująca oraz część arytmetyczno-logiczna) pamięć komputera (zawierająca dane i sam program) urządzenia wejścia/wyjścia …do algorytmów, programowania komputerów i przetwarzania informacji powrócimy w kolejnych wykładach.

58 Przechowywanie informacji
Informację na ogół trzeba zapamiętać. W zależności od ilości i rodzajów informacji sposoby zapamiętywania będą się różnić. Co dzień na głowę wody kubełek oraz na trąbie zrobić supełek". I chlust go wodą! Sekundę trwało I w supeł związał trąbę wspaniałą!

59 Przechowywanie informacji
Jak dużo informacji chcemy przechowywać? czy

60 Przechowywanie informacji
Jak szybko możemy zapisać informacje? Czy mamy tyle czasu? A może ważna jest trwałość?

61 Przechowywanie informacji
Jak szybko odczytać informacje? Na takiej żółtej karteczce Był numer telefonu szefa…

62 Przechowywanie informacji
Nawet w ujęciu systemów komputerowych problem przechowywania informacji jest bardzo złożony i szeroki. Pamięci fizyczne: wewnętrzne, zewnętrzne… Struktury danych, rekordy, pliki… Systemy baz danych Zapraszam na kolejne wykłady, na których zajmiemy się systemami przechowywania informacji…

63 Przesyłanie informacji
Sieć komputerowa - grupa urządzeń połączonych ze sobą w celu wymiany danych lub współdzielenia różnych zasobów. Różne języki… Konieczność zapisania informacji… Adres… Wybór drogi przez gońca… Wymóg potwierdzenia otrzymania… …i to samo w drugą stronę Problemy komunikacji można pokazać na podstawie wymiany wiadomości pomiędzy dwoma królami. W sieciach komputerowych problemy powodują, że zagadnienia komunikacji są bardzo skomplikowane.

64 0110 -> 6 zł. w kieszeni. oC dziś w nocy. Kontekst informacji
„Czyta” informacja, zapisana w ciągach bitów, pozbawiona jest znaczenia (kontekstu). Systemy informatyki z zasady przetwarzają informację bez zwracania uwagi na jej znaczenie (semantykę). Dla systemów informatyki informacje są jedynie ciągami bitów przetwarzanymi przez odpowiednie operacje (algorytmy, programy). Znaczenie nadają jej użytkownicy tych systemów. 0110 -> 6 zł. w kieszeni. oC dziś w nocy. Milionów $ na koncie. informacja kontekst

65 Program wykładu Program (szkic) Wprowadzenie Historia informatyki
Budowa komputerów Problem przetwarzania informacji Problem przechowywania informacji Problem przesyłania informacji Przyszłość systemów informatyki, systemy biologiczne Zasady zaliczenia wykładu (egzamin) Literatura Praca Zbiorowa Wykłady z podstaw informatyki prof. Stefana Węgrzyna, Gliwice 2003 Pochopień B. Arytmetyka w systemach cyfrowych, Warszawa 2004. WIKIPEDIA: