Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Podstawy Informatyki. Definicje zInformatyka - nazwa powstała w 1968 roku, stosowana w Europie y=dział matematyki zComputer science, czyli nauki komputerowe,

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Podstawy Informatyki. Definicje zInformatyka - nazwa powstała w 1968 roku, stosowana w Europie y=dział matematyki zComputer science, czyli nauki komputerowe,"— Zapis prezentacji:

1 Podstawy Informatyki

2 Definicje zInformatyka - nazwa powstała w 1968 roku, stosowana w Europie y=dział matematyki zComputer science, czyli nauki komputerowe, USA y=działy nauki stosujące wyrafinowane metody komputerowe (np. chemia czy ekonomia komputerowa). zComputational science, nauki obliczeniowe, Kanada zInformation science - nauki o informacji y= zastosowania komputerów do zarządzania informacją.

3 Definicje zDefinicja encyklopedyczna: yInformatyka zajmuje się całokształtem przechowywania, przesyłania, przetwarzania i interpretowania informacji. Wyróżnia się w niej dwa działy, dotyczące sprzętu i oprogramowania. zNowsza definicja, opracowana w 1989 roku przez Association for Computing Machinery (ACM), mówi: yInformatyka to systematyczne badanie procesów algorytmicznych, które charakteryzują i przetwarzają informację, teoria, analiza, projektowanie, badanie efektywności, implementacja i zastosowania procesów algorytmicznych. Podstawowe pytanie informatyki to: co można (efektywnie) zalgorytmizować.

4 Organizacje informatyków zACM, Association for Computing Machinery. Największa i najstarsza (1947) organizacja skupiająca informatyków. zIEEE Computer Society – IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) jest największym stowarzyszeniem zawodowym na świecie. zAmerican Society for Information Science, stowarzyszenie nauk informacyjnych. zPolska Izba Informatyki i Telekomunikacji

5 Czym się zajmuje informatyka zAlgorytmika - fundament informatyki, wiedza o sposobach rozwiązywania zagadnień, czyli konstruowaniu algorytmów. zZadania algorytmiczne - czyli zadania, dla których znamy sposób rozwiązania. zAlgorytmy efektywne - czyli takie, które dają rozwiązanie przed końcem świata. zZłożoność obliczeniowa algorytmów - ocena, ile trzeba będzie wykonać obliczeń. zTestowanie i dowodzenie poprawności algorytmów. zAlgorytmy heurystyczne: metody bez gwarancji na znalezienie rozwiązania (sztuczna inteligencja).

6 Czym się zajmuje informatyka zZłożoność: N elementów: sortowanie listy T ~ N 2 lub N log N Problemy NP-trudne, czas T > N k dla dowolnego k. Problem wędrującego komiwojażera: jak znaleźć najkrótszą drogę, łączącą N miast odwiedzając każde tylko jeden raz? zT ~ N! = N(N-1)(N-2)... 3·2·1 rośnie bardzo szybko, np. 100! ~ zKlasy złożoności problemów i problemy NP-zupełne: wszystkie można by rozwiązać w łatwy sposób, gdyby chociaż jeden dał się łatwo rozwiązać!

7 Czym się zajmuje informatyka Porównanie czasów realizacji algorytmu wykładniczego na dwóch komputerach

8 Czym się zajmuje informatyka zStruktury danych: liczby, tablice, wektory, rekordy, listy, stosy, kolejki, drzewa, węzły potomne, grafy, diagramy. zTeoria języków programowania: specyfikacja, procesory, automaty skończone (automaty Turinga). zOrganizacja i architektury systemów komputerowych, systemów operacyjnych i sieci komputerowych, teoria baz danych. zZastosowania komputerów - zwykle nie zajmują się nimi informatycy.

9 Nauki komputerowe zMurray Gell-Mann (Nobel 1969 za teorię kwarków), przemawiając w czasie Complex Systems Summer School w Santa Fe, powiedział: Transformacja społeczeństwa przez rewolucję naukową XIX i XX wieku zostanie wkrótce przyćmiona przez jeszcze dalej idące zmiany, wyrastające z naszych rosnących możliwości zrozumienia złożonych mechanizmów, które leżą w centrum zainteresowania człowieka. Bazą technologiczną tej nowej rewolucji będą niewyobrażalnie potężne komputery razem z narzędziami matematycznymi i eksperymentalnymi oraz oprogramowaniem, które jest niezbędne by zrozumieć układy złożone... Przykładami adaptujących się, złożonych systemów jest ewolucja biologiczna, uczenie się i procesy neuronalne, inteligentne komputery, chemia białek, znaczna część patologii i medycyny, zachowanie się ludzi i ekonomia.

10 Nauki komputerowe zNauki: teoretyczne i doświadczalne. zPrawidłowości, poszukiwane przez nauki przyrodnicze czy społeczne, są algorytmami określającymi zachowanie się systemów. Programy komputerowe pozwalają na zbadanie konsekwencji zakładanych praw, symulację rozwoju skomplikowanych systemów i określanie własności systemów. zKomputery pozwalają na robienie doświadczeń w sytuacjach zbyt skomplikowanych, by możliwa była uproszczona analiza teoretyczna.

11 Nauki komputerowe zCTI Centres Primary Contacts, czyli lista centrów kompetencji zastosowań komputerów w różnych gałęziach nauki w Wielkiej Brytanii

12 Matematyka komputerowa zK. Appel i W. Haken za pomocą intensywnych obliczeń komputerowych udowodnili twierdzenie o czterech barwach. zDowody przeprowadzone przy pomocy komputera są często znacznie pewniejsze niż dowody klasyczne. yNp. w tablicach całek programy do algebry symbolicznej znajdowały od 10 do 25% błędów lub przeoczeń. zProjekt QED (od,,Quod Erant Demonstratum) zmierza on do zbudowania komputerowego systemu, w którym zgromadzona zostanie cała wiedza ludzkości o matematyce zTeoria liczb naturalnych - poszukiwania największych liczb pierwszych na komputerach osobistych rozproszonych po całym świecie.

13 Matematyka komputerowa znp. fraktale

14 Fizyka komputerowa zPisma naukowe z fizyki komputerowej od 30 lat: Computers in Physics, Computer Physics Communications, Computer Physics Reports, Journal of Computational Physics... zWe wrześniu 1990 na konferencji w Amsterdamie stwierdzono: Fizyka komputerowa to fizyka teoretyczna studiowana metodami eksperymentalnymi zAstrofizyka, Geofizyka, Meteorologia - to działy fizyki, w których symulacje pełnią podstawową rolę.

15 Fizyka komputerowa

16 Chemia komputerowa zRozwój teorii i oprogramowania chemii kwantowej w latach 60. i 70. W latach 80. coraz szerzej stosowana w chemii. zWiele gotowych pakietów programów, dokładności obliczeń własności małych (kilkuatomowych) cząsteczek są na poziomie danych doświadczalnych a można je uzyskać znacznie łatwiej. Chemicy komputerowi znacznie lepiej znają się na programach i komputerach niż na robieniu doświadczeń czy rozwijaniu teorii. zModelowanie molekularne, farmakologia kwantowa pozwalają na projektowanie nowych leków.

17 Biologia i biocybernetyka komputerowa zSymulacje na poziomie makroskopowym: ekologia, przepływ substancji i energii w przyrodzie, biologia populacyjna. zSymulacje na poziomie molekularnym, w genetyce i biologii molekularnej, w szczególności problemy powstania życia i kodu genetycznego. zStruktura przestrzenna białek decyduje o ich własnościach. Metody eksperymentalne określania struktury są bardzo kosztowne. Metody komputerowe określają strukturę na podstawie sekwencji aminokwasów. zProjekt mapowania ludzkiego genomu: 3 mld par, ogromne bazy danych, ich analiza może zająć kilkadziesiąt lat. zPróba rekonstrukcji drzewa ewolucji.

18 Biologia i biocybernetyka komputerowa zSymulacje działania komórek nerwowych i fragmentów układu nerwowego, funkcji mózgu. zBiologia komputerowa przechodzi w komputerową medycynę. Opracowuje się symulacje działania całych narządów! Symulacje cykli biochemicznych pozwalają śledzić na komputerowym modelu co dzieje się w organizmie z podawanym lekiem czy innymi substancjami.

19 Nauki o poznaniu, cognitive science zOd 1975 roku z połączenia psychologii, sztucznej inteligencji, badań nad mózgiem, lingwistyki, filozofii, powstała nowa gałąź nauki, określana jako nauki o poznaniu, nauki kognitywne lub kognitywistyka. Cel: zrozumienie, w jaki sposób człowiek postrzega i poznaje świat, w jaki sposób reprezentowana jest w naszym umyśle informacja kształtująca nasz obraz świata. zLingwistyka komputerowa: analiza i synteza mowy, tłumaczenie maszynowe, modele problemów z mową. zPsychologia i symboliczne modele umysłu oraz modele koneksjonistyczne. zPsychiatria komputerowa - modele syndromów neuropsychologicznych i chorób psychicznych, zrozumienie reakcji organizmu na leki psychotropowe. zNeuronauki kognitywne (cognitive computational neuroscience), czyli jak komputerowe symulacje funkcji mózgu wyjaśniają zachowanie.

20 Ekonomia komputerowa zNagrody Nobla z ekonomii przyznawane są często za modele matematyczne zagadnień ekonomicznych. zRealistyczne modele w makroskali lub w skali całego globu wymagają złożonych modeli komputerowych. zModele ekonometryczne pozwalają na dość dokładne przewidywania sytuacji ekonomicznej w wybranych dziedzinach na rok z góry.

21 Nauki humanistyczne zHumanistic informatics, czyli informatyka humanistyczna, to coraz częściej używany termin. zKliometria, nauka zajmująca się ilościowymi (statystycznymi) metodami w historii. Wkrótce wszystkie informacje historyczne będą natychmiast dostępne badaczom i zamiast szperać po starych dokumentach historycy będą spędzali całe dnie przed monitorem. zRekonstrukcje znanych zabytków, np. kompleksu Borobodur na Jawie, wymaga dopasowania setek tysięcy fragmentów kamiennych. Graficzne bazy danych obiektów archeologicznych rozproszonych po wielu muzeach.

22 Nauki humanistyczne zGeografia komputerowa: migracje, geografia społeczna. Kartografia, mapy cyfrowe. Wizualizacja danych systemów informacji geograficznej (Geographic Information Systems). zStylometria, czyli badanie stylu literackiego metodami ilościowymi. Możliwa dzięki wprowadzeniu komputerowych metod klasyfikacji i dostępności tekstów w formie elektronicznej. yPozwala rozstrzygnąć sporne kwestie dotyczące autorstwa dzieł literackich, np. na początku lat 90. rozstrzygnięto kwestię autorstwa ostatniego z dzieł przypisywanych Szekspirowi (The two noble kinsmen), napisanego wspólnie z Johnem Fletcherem.

23 Nauki humanistyczne zInformatyka prawnicza, zajmująca się głównie bazami danych dla potrzeb prawa. zWyszukiwanie sprzeczności wewnętrznych w zbiorach przepisów. Systemy ekspertowe przewidujące podziału majątku przez sędziego w procesach rozwodowych. zNa konferencji Large scale analysis and modeling sponsorowanej przez IBM, nagrodzono pracę o oddzielaniu informacji genetycznej od środowiskowej dla krów mlecznych. yUwzględniono informację od wszystkich spokrewnionych krów - wymagało to nie tylko ogromnej bazy danych, ale rozwiązania układu równań o wymiarze 10 milionów! zSymulacje ekologiczne, np. dokładny model przepływu energii w społeczeństwie zbieracko-pasterskim.

24 Czyste nauki komputerowe zCzęść teorii systemów złożonych, symulacje układów dynamicznych, teoria automatów komórkowych zDo czego zaliczyć grafikę komputerową? Potrzebna jest wiedza o matematycznym modelowaniu rzeczywistości, psychologii percepcji, teksturach fraktalnych, technikach animacji + artystyczny talent.

25 Historia systemów przetwarzania informacji

26 Reprezentacja informacji w komputerze zKomputer liczy a człowiek myśli? Poziom molekularny: te same atomy, różne cząsteczki, ale jakościowo podobnie zPodstawowe elementy: bramki logiczne, komórki pamięci neurony, synapsy zNeurony przetwarzają impulsy, obwody scalone przetwarzają impulsy. zPoziom symboliczny: mózgi i komputery przetwarzają informację.

27 Reprezentacja informacji w komputerze zInformacja - pojęcie abstrakcyjne yszybkość samochodu wynosi 160 km/h=100 mil/h=44.4 m/sek, zapisana alfabetem arabskim, pismem Brailla itd. zDane: konkretna reprezentacja informacji zWybór reprezentacji informacji jest bardzo ważny dla wygody przetwarzania danych; np. dzielenie liczb zapisanych rzymskimi cyframi zTypy danych zDane typu logicznego: tak lub nie Dane alfanumeryczne (tekstowe – litery, cyfry, znaki interpunkcyjne) Dane numeryczne Dane typu data i czas Dane graficzne Dane muzyczne Dane złożone o ustalonej strukturze (rekordy),

28 Reprezentacja informacji w komputerze zBit = binary unit, czyli jednostka dwójkowa, tak/nie. Ciąg bitów wystarczy by przekazać dowolną wiadomość: np. za pomocą tam-tamów czy telegrafu. Alfabet polski ma 35 liter, uwzględniając małe i duże litery + znaki specjalne mamy prawie 100 znaków. zBramki tranzystorowe przyjmują tylko dwa stany: przewodzą lub nie, są binarne. z1 bit: 0, 1, rozróżnia 2 znaki. 2 bity: 00, 01, 10, 11, rozróżniają 4 znaki. 3 bity: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111, rozróżniają 8 znaków. 4 bity: , rozróżniają 16 znaków. 8 bitów pozwala odróżnić 2 8 = 16 x 16 = 256 znaków. zCiąg 8 bitów = 1 bajt, wygodna jednostka do pamiętania podstawowych symboli.

29 Reprezentacja informacji w komputerze zWielkość danych 2 10 =1024=1K, kilobajt, typowa strona tekstu to kilka KB; 2 20 =1024K=1M, megabajt, książka bez grafiki lub minuta muzyki; 2 30 =1024M=1G, gigabajt, film cyfrowy, sporo grafiki, ludzki genom; 2 40 =1024G=1T, terabajt, duża biblioteka, szerokoekranowy film w kinie; 2 50 =1024T=1P, petabajt, ludzka pamięć Biblioteka Kongresu USA zawiera około 20 TB informacji tekstowej, ale filmy i informacja graficzna dużo więcej. Eksperymenty naukowe dostarczają terabajtów danych dziennie. zRozróżnienie B i b: B=bajty, KB=kilobajty, MB=megabajty, GB=gigabajty b=bity, Kb=kilobity, Mb-megabity.... zSłowo: ilość bitów – np. 8, 16, 32, 48, 64, 128, 256, na których wykonywana jest jednocześnie operacja.

30 Reprezentacja informacji w komputerze zStandardy reprezentowania (kodowania) znaków alfanumerycznych: zKod alfanumeryczny - przypisuje kolejne liczby naturalne znakom z określonego zbioru zKody alfanumeryczne stosowane w komputerach i internecie yASCII yrozszerzony standard ASCII yANSI yCode Page yUnicode

31 Reprezentacja informacji w komputerze zASCII - American Standard Code for Information Exchange, używa 7 bitów. yZawiera 128 pozycji ze względu na kodowanie na 7-bitowej liczbie (2 7 =128) yJedynie 94 znaki to znaki posiadające reprezentację graficzną (litery łacińskie, cyfry, znaki przestankowe, znaki specjalne) yPierwsze 32 znaki są znakami sterującymi (np. znak końca wiersza, końca linii, wysuw papieru do końca strony)

32 Reprezentacja informacji w komputerze

33

34 zRozszerzony standard ASCII: 8 bitów, czyli 256 znaków. yZnaki między 128 a 255 służą do: xsterowania drukarek xstosowania w DOS narodowych znaków xdo tworzenia na wydruku i ekranie prymitywnej grafik, w tym ramek tabel (tzw. semigrafika) yFakt rozmieszczenia w jednym przedziale kodów do trzech różnych zastosowań owocuje kolizjami, np. stare drukarki traktowały niektóre z kodów z tego zakresu jako znaki sterujące krojem czcionki, przesuwem papieru itp. zANSI yodmiana kodów ASCII - brak znaków semigraficznych i sterujących drukarką oraz innym umieszczeniem znaków narodowych

35 Reprezentacja informacji w komputerze zCode Page - strona kodowa yzestaw rozszerzonych znaków ASCII zawierający znaki narodowe yinformacja o narodowym sposobie zapisu waluty, daty i czasu oraz separatorów dziesiętnych i tysięcznych yklawiatura narodowa zOrganizacja ISO stworzyła strony kodowe m.in. dla krajów Europu Wschodniej, Rosji, krajów Dalekiego Wschodu; ISO-8859-x (2 to numer strony kodowej Polski) zJeszcze inne standardy kodowania polskich liter: CP 852 (latin2), Mazovia, DHN, CSK, Cyfromat (http://www.agh.edu.pl/ogonki/)

36 Reprezentacja informacji w komputerze z(A) (C) (E) (L) (N) (O) (S) (X) (Z) (a) (c) (e) (l) (n) (o) (s) (x) (z) ˇ Ć Ę Ł Ń Ó ¦ ¬ Ż ± ć ę ł ń ó ¶ Ľ ż z zISO zWindows-EE zIBM (CP852) zMazovia zCSK zCyfromat zDHN zIINTE-ISIS zIEA-Swierk zLogic zMicrovex zVentura zELWRO-Junior zMac zAmigaPL zTeXPL zAtari-Calamus zCorelDraw! zATM zUnicode 0x0104 0x0106 0x0118 0x0141 0x0143 0x00D3 0x015A 0x0179 0x017B 0x0105 0x0107 0x0119 0x0142 0x0144 0x00F3 0x015B 0x017A 0x017C

37 Reprezentacja informacji w komputerze zOd 1992 roku standard Unicode, 2 bajty/znak. zW jednym pliku można zapisać 16 2 =65536 znaków, w tym około 3000 znaków definiowalnych przez użytkownika. zUnicode jest używany w systemach operacyjnych Windows XP, NT, 98 Novell Netware, pakiecie Office. Widać to po wielkości plików.

38 Reprezentacja informacji w komputerze zKody liczbowe yPozycyjne i niepozycyjne systemy liczenia xzapis niepozycyjny (liczby rzymskie) MCMXCIX xzapis pozycyjny o znaczeniu cyfry w zapisie liczby świadczy jej pozycja yPozycyjne systemy liczenia xsystem dziesiętny 17 (10) =1* *10 0 xsystem dwójkowy (2) = 1*2 4 +0*2 3 +0*2 2 +0*2 1 +1*2 0 xsystem ósemkowy 21 (8) = 2*8 1 +1*8 0 xsystem szesnastkowy 11 (16) = 1* *16 0

39 Reprezentacja informacji w komputerze zKody liczbowe ynaturalny kod binarny - liczba całkowita bez znaku (dodatnia) ykod dwójkowo-dziesiętny (BCD) - liczba całkowita bez znaku (dodatnia) ykod uzupełnień do dwóch (U2) - liczba całkowita ze znakiem yliczba stałopozycyjna yliczba zmiennopozycyjna yNaturalny kod binarny (2) = 1944 (10) yKod BCD (BCD) = 798 (10)

40 Reprezentacja informacji w komputerze yKod U2 - najbardziej znaczący bit określa znak liczby (0-dodatnia, 1-ujemna). yJeżeli bit ten =0, to liczba jest dodatnia i zapis w kodzie U2 nie różni się od zapisu NKB. yZmianę znaku liczby uzyskuje się przez zamianę wszystkich bitów na przeciwne i dodanie 1 do bitu najmniej znaczącego xDodawanie liczb binarnych 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 przeniesienie 1

41 Reprezentacja informacji w komputerze zKod U2 yA= = 23 (10) yA neg = yA neg +1= =-23 (10) yUwaga: odejmowanie liczb binarnych A - B=A+B neg +1 xjeżeli przeniesienie=1to A>=B xjeżeli przeniesienie=0to A

42 Reprezentacja informacji w komputerze II ymnożenie liczby dziesiętnej przez 2 - przesunięcie odpowiadającej liczby binarnej o jedną pozycję w lewo i wpisanie 0 w bit najmniej znaczący 3 (10) = (10) = 0110 ydzielenie liczby dziesiętnej parzystej przez 2 odpowiada przesunięcie binarnej liczby o jedną pozycję w prawo i wpisanie 0 w bit najbardziej znaczący 8 (10) = (10) = 0100

43 Reprezentacja informacji w komputerze yprzepełnienie arytmetyczne - przekroczenie przez wynik operacji dodawania lub odejmowania liczby bitów dla niego zarezerwowanych 7 (10) = 0111 (U2) +5 (10) = 0101 (U2) (10) =? 1100 (U2) = -4 (10)

44 Reprezentacja informacji w komputerze zPodstawowe operacje na danych binarnych: yporównanie yprzesunięcie yarytmetyczne ylogiczne

45 Maszyna Turinga

46 Architektura komputera I zMaszyna Turinga

47 Architektura komputera zMaszyna von Neumanna yKoncepcja przechowywanego programu yPamięć główna przechowuje dane i programy yJednostka arytmetyczno-logiczna (ALU) działa na danych binarnych yJednostka sterująca interpretuje oraz wykonuje rozkazy z pamięci yUrządzeniami we/wy steruje jednostka sterująca yPrinceton Institute for Advanced Studies (IAS komputer ukończony w 1952)

48 Architektura komputera

49

50 Program maszynowy z (np. dodawanie dwóch liczb zapisanych w pamięci operacyjnej) z... z150 Instrukcja 1 (np. LDA - pobierz dane z pamięci i zapamiętaj w akumulatorze) z151 argument (np adres danych do pobrania) z152 Instrukcja 2 (np. ADDA - pobierz dane z pamięci i dodaj do zawartości akumulatora) z153 argument (np adres danych do pobrania) z154 Instrukcja 3 (np. STA pobierz dane z akumulatora i zapisz do pamięci) z155 argument (adres pod którym zapisane zostaną dane, np. 235)

51 Architektura komputera zCykl instrukcji (instruction cycle): Pobierz instrukcję. Pobierz dane z pamięci. Wykonaj instrukcję. Zapisz wynik w pamięci. zInstrukcje Pobieranie/składowanie danych Operacje na danych Skoku bezwarunkowego Skoku warunkowego Przerwania (IRQ): system przejmowania kontroli nad czynnościami mikroprocesora.

52 Architektura komputera zProcesor zawiera: Arytmometr - wykonuje operacje logiczne i arytmetyczne na 4-64 bitach. Układ sterowania - pobiera z pamięci kolejne rozkazy, oblicza adresy argumentów operacji Rejestry - podręczne komórki pamięci: licznik rozkazów, rejestr rozkazów, akumulator, stos, rejestry pomocnicze. y- licznik rozkazów zawiera adres następnego rozkazu do wykonania, rejestr rozkazów zawierający kod wykonywanego aktualnie rozkazu, akumulator przechowujący dane,rejestry pomocnicze. zInterpretuje 20 do 200 instrukcji, zArchitektury mikroprocesorów typu: zRISC (Reduced Instruction Set Computer), 1-5 instrukcji/cykl. CISC (Complex Instruction Set Computer), 2-10 cykli/instrukcję.

53 Architektura komputera zZegar: wytwarza prostokątne impulsy synchronizując działanie układów logicznych i pamięci; częstości 1MHz MHz, czas cyklu od 0.5 nanosekundy do 1 mikrosekundy (neurony Hz). zCPU: Centralna Jednostka Przetwarzająca (Central Processing Unit). Mikroprocesor - procesor wykonany w technologii VLSI. FPU (Floating Point Unit), czyli jednostka zmiennoprzecinkowa, zwykle (od Pentium) wbudowana w FPU, dawniej osobna. zPamięć stała ROM, Read Only Memory (pamięć pozwalająca tylko na odczyt) Pamięć zapisywalna RAM, bufor pamięci - obszar wydzielony pamięci.

54 Architektura komputera zPamięć cache: L1, L2 cache, L1 - w procesorze, do 128 KB L2 - zwykle pamięć statyczna SDRAM o krótkim czasie dostępu, droga, zwykle KB, niektóre mikroprocesory (np. Xenon) do 4 MB, czasami wbudowana w procesor (np. P4 ma 256 lub 512 KB). zMagistrale (szyny): przysyłanie danych do urządzeń zamontowanych wewnątrz komputera, dysków i kart rozszerzeń. zSzyna adresowa: wysyła informację z CPU do pamięci pozwalając odszukać adres komórki pamięci. zSzyna danych: przesyła dane, znajdujące się w pamięci pod wskazanym adresem do/z CPU.

55 Architektura komputera zAdresowanie pamięci = odnajdywanie miejsc, z których chcemy pobrać lub wpisać bajty. Szerokość = liczba równoległych połączeń w szynie. Szerokość 8 (szyna 8-bitowa) pozwala rozróżnić 2 8 =256 komórek. Szerokość 16 (szyna 16-bitowa) daje czyli 64k możliwości. Szerokość 20, 1M adresów. Szerokość 32, 4G adresów. Szerokość 64, 16 mld adresów! zUkłady I/O (Input/Output), wejścia/wyjścia: komunikacja procesora ze światem zewnętrznym. Kanały I/O: wyspecjalizowane procesory służące komunikacji. Kontrolery I/O, graficzne: obsługa komunikacji

56 Architektura komputera zKanały bezpośredniego dostępu (DMA): omijanie mikroprocesora przy transmisji danych z urządzeń zewnętrznych. zŁącza (porty) zewnętrzne: dołączone do układów I/O porty, np. szeregowy (serial port), równoległy (parallel port), port USB. zUkłady wspomagające mikroprocesor (chipset): decydują o integracji całości. Chipset obsługuje pamięć i złącza PCI, AGP, IDE do urządzeń zewnętrznych. Popularne: Intel Chipset 440BX, nowsze 815E lub 850 do płyt dla P4. zZasilanie.

57 Architektura komputera zSystem komputerowy ymikroprocesor i płyta główna - różne procesory mają różne podstawki, uwaga przy planach rozbudowy; ychipset obsługujący płytę główną - decyduje o typie obsługiwanego RAM i szynie do grafiki; yliczba wolnych gniazd - zależy od typu obudowy i wielkości płyty; yporty, oprócz standardowych ile USB, czy jest i-link, port IrDa (podczerwony); ypamięć RAM i pamięć podręczna L1 i L2; ydyski twarde, kontrolery dysków; ydyskietki, CD-ROM/DVD i inne napędy wymiennych nośników;

58 Architektura komputera ypodsystem graficzny; ymonitor; yklawiatura; ywskaźniki: mysz, joystick, tabliczka graficzna; yperyferia: kamery, dodatki.

59 Architektura komputera zWzrost możliwości procesorów yPentium I - 60 MHz, technologia 0,8 mikrona, 3 mln tranzystorów yPentium IV - 2 GHz, 0,18 mikrona, 42 mln tranzystorów zSuperkomputer IBM ASCI White y12 bilionów operacji na sekundę y512 oddzielnych komputerów (powierzchnia 2 boisk do koszykówki) y8.192 mikroprocesory y6 TB pamięci operacyjnej, 160 TB pamięci masowej

60 Architektura komputera zPrawo Moorea (rok 1965) wydajność procesorów podwaja się co 1,5 roku czyli... ok roku nastąpi koniec ery silikonowego chipa! zGęstość upakowania informacji zSilikonowa pamięć kilkadziesiąt MB/cm 2 zPamięć bazująca na białku 1 GB/cm 2 zstruktura DNA/RNA osiąga GB/cm 2

61 Architektura komputera zDNA Komputer informatyk Leonard Adleman w 1994 roku rozwiązuje przy pomocy DNA tzw. problem Hamiltona dla n=7 Problem Hamiltona czyli wędrującego komiwojażera: jak znaleźć najkrótszą drogę, łączącą N miast odwiedzając każde tylko jeden raz?

62 Oprogramowanie zHardware - sprzęt, żelastwo Software - towar "miękki" Wetware - mózgownica Middleware - pośredniczące zShareware - programy na próbę, rejestracja za opłatą jeśli się je dłużej używa. Freeware, PDS, public domain software, Free software foundation - programy darmowe zBookware - programy dołączane do książek Addware - programy darmowe, ale pokazujące reklamy Crippleware - programy nie w pełni sprawne Firmware - programy wmontowane na stałe Vaporeware - programy zapowiedziane, które nie pojawiły się na czas.

63 Oprogramowanie zRodzaje oprogramowania: yOprogramowanie systemowe xsystemy operacyjne - podstawowe, bez którego komputer nie będzie działał xsystemy programowania - translatory języków programowania xoprogramowanie narzędziowe - usprawnia konfigurację lub naprawia system xoprogramowanie obsługi wielodostępu i sieci komputerowych xpomocnicze programy i pakiety usługowe yOprogramowanie użytkowe, zwane też aplikacyjnym, aplikacje. yCzy przeglądarka internetowa jest częścią systemu operacyjnego?

64 Oprogramowanie zDevelopers - rozwijający aplikacje. Designers, projektanci oprogramowania. Providers - dostarczający usług lub elementów aplikacji. zHackers - hakerzy, ich przeciwieństwo to Lamers - lamerzy Cracking - łamanie zabezpieczeń programów Patching - łatanie programów zŻargon informatyczny: prowajder apgrejdował softłer na sajcie...

65 Oprogramowanie zPrawa własności programów komputerowych yFreeware yShareware yProgramy licencjonowane xSite license - licencja dla instytucji rozproszonej na większym obszarze, np. uniwersytetu. xRun-time licence - opłata za używanie fragmentu programu w programie sprzedawanym przez kogoś innego. xFree run-time licence - najczęściej spotykana, czyli bez dodatkowych opłat. yProgramy własne

66 Oprogramowanie yPróbne wersje programu na CD-ROM, ograniczone czasowo. Zdalna instalacja programu przez sieć komputerową. Hasło do programu demonstracyjnego na CD-ROM. yOtwarte licencje Microsoft (MOLP). Upgrade - aktualizacja zakupionego programu, nowsza wersja. zWersje testowe: alfa - testowanie składników, beta - testowanie całego systemu przez użytkowników; często "final beta" są darmowe, ale z błędami. Dlaczego oprogramowanie źle działa?

67 Oprogramowanie zSystem operacyjny (SO): program zarządzający zasobami komputera (elektroniką, dostępem do dysków, portów, pamięci), decydujący o możliwościach wykorzystania sprzętu. Dzięki niemu programy działają na różnych konfiguracjach sprzętowych. zSO składa się z dwóch warstw: ywewnętrzna - odpowiedzialna za zarządzanie pracą systemu komputerowego oraz za sterowanie i koordynację realizacji zadań użytkowników; podczas uruchamiania komputera część procedur systemowych przepisywana jest do pamięci komputera (tzw. jądro SO) yzewnętrzna - odpowiedzialna za komunikację z użytkownikiem i za wykonywanie poleceń systemowych

68 Oprogramowanie zCP/M. Control Program for Microprocessors, 8-bitowe systemy, od 1972 zMS-DOS Digital Research z 16-bitową wersją CP/M 86, Microsoft i QDOS 0.10, 1981 rok yGłówne idee, stosowane do tej pory: hierarchiczna struktura danych, katalogów i podkatalogów, zarządzanie dyskami stałymi BIOS w ROM-ie lub EEPROM-ie. y Ponad 100 mln kopii DOS-u, nadal wiele programów działa pod DOS.

69 Oprogramowanie zWindowsy yWindows NT 3.1 (1993), Windows NT 3.5 (1994), Windows NT 4 (1996); serwispaki i hotfiksy. Windows 95 (listopad 1995), 4 wersje Windows 98 (1998), Windows 2000 (2000), Windows XP (2001) yStandaryzacja poleceń, np. Ctrl+F4, Alt+F4, Ctrl+C, CTRl+V, Ctr+Z; yŚrodowisko graficzne - moc komputerów wystarczyła do sprawnego działania yWspólne fonty do wszystkich aplikacji. yDDE Dynamical Data Exchange, dynamiczna wymiana danych - automatyczna aktualizacja wyników w powiązanych aplikacjach. yOLE Object Linking and Embedding, łączenie i zagnieżdżanie obiektów, np. całego arkusza kalkulacyjnego czy filmu w tekście.

70 Oprogramowanie yPraca wielozadaniowa (multitasking) - kilka rzeczy wykonuje się jednocześnie wykorzystując ten sam procesor. yTryb rozszerzony (enhanced mode) procesorów i386 pozwalał na wykonywanie aplikacji 32-bitowych. yPamięć wirtualna - RAM na dysku, swap file, swapowanie, czyli spisywanie danych na dysk i do RAMu; można uruchomić wiele aplikacji. zOS/2 Wrap IBM, rozwijany od 1987 roku, ponad 10 mln użytkowników, sprzedawany wiele lat z komputerami IBM zMacintosh

71 Oprogramowanie zNetWare firmy Novell Inc zUnix rozwijany od 1970 roku, laboratoria Bella firmy AT&T yHierarchiczny system i ścieżki dostępu do plików. Ochrona dostępu do katalogów i plików. Wieloprogramowość i wielodostęp. Łatwe dostosowanie interpretera poleceń do użytkownika. Praca w sieci. y260 wersji Unixa! yLinux

72 Oprogramowanie zBeOS - coraz bardziej popularny darmowy system do użytku domowego; nacisk na multimedia. zVMS na komputery Vax (10 milionów użytkowników w 1995 roku) OpenVMS, 64-bitowa wersja Open VMS 7, integracja systemów OpenVMS i Windows NT zQNX, wielozadaniowy i wielodostępny system czasu rzeczywistego, używany np. na lotniskach; dostępne są darmowe wersje.

73 Oprogramowanie zProgramowanie - od przełączania kabli i pisania ciągów bitów do symbolicznych, algorytmicznych języków programowania. Języki maszynowe i symboliczne języki programowania: zbiór abstrakcyjnych definicji i reguł syntaktycznych, które potrafimy przełożyć na kod maszynowy. zImplementacja języka: konkretną realizacją danego języka dla maszyn określonego typu. Język i implementacja często mają tą samą nazwę. zProgram = zbiór poleceń wybranych zgodnie z dopuszczalnymi przez dany język regułami. Programy tłumaczące języki symboliczne na języki maszynowe, czyli translatory: interpretery i kompilatory.

74 Oprogramowanie zGeneracje języków programowania zgeneracja I - język maszynowy ylista instrukcji, z których każda jest serią binarnych liczb np gdzie rozkaz dodawania zawartość rejestru adres miejsca w pamięci komputera y w notacji szesnastkowej A 5 000F

75 Oprogramowanie zgeneracja II - język asemblerowy yskojarzenie kolejnych komponentów instrukcji z symbolami i nazwami np może być reprezentowana przez zapis ADD TAX TOTAL gdzie ADD = dodawanie TAX= zawartość rejestru 5 TOTAL= adres miejsca w pamięci komputera ywymaga tzw. asemblera - programu tłumaczącego kod symboliczny na maszynowy

76 Oprogramowanie zgeneracja III - yinstrukcje podobne do fraz i zdań języka naturalnego (angielskiego) np. if... else...then; begin...end; while; ywymaga tzw. kompilatora- programu tłumaczącego kod źródłowy na maszynowy lub yinterpretera - programu iteracyjnie pobierającego kolejne instrukcje, tłumaczącego na kod wykonywalny i natychmiast go wykonującego yrozwiązany problem przenaszalności programów (np. standard ANSI języka C)

77 Oprogramowanie zKonsolidacja, linkowanie ( link): scaleniu binarnych fragmentów programu w jedną całość i dołączeniu procedur systemowych, procedur wejścia/wyjścia, funkcji matematycznych z bibliotek systemowych i innych elementów koniecznych do działania programu. zDebuggery: programy, ułatwiające śledzenie wykonywania się danego programu, nazywane są debugerami, czyli odpluskwiaczami. Nazwa "debugging" powstała w 1945 roku, w elektromechanicznym komputerze Mark II były karaluchy w przekaźnikach.

78 Oprogramowanie zgeneracja IV - ysystemy oprogramowania pozwalające na interaktywne tworzenie oprogramowania, systemy CASE zgeneracja V - yjęzyki sztucznej inteligencji (LISP, PROLOG) z wbudowanymi mechanizmami wnioskowania

79 Oprogramowanie zParadygmaty programowania: Programowanie liniowe - wszystko w jednym worku, go to ! Programowanie strukturalne - moduły operujące na lokalnych danych i zmiennych, komunikacja przez przekazywanie parametrów, każdy moduł testowany osobno. Wada: zmiana struktur danych wymaga zmiany wielu modułów. Programowanie zorientowane obiektowo - dane i programy tworzą jeden obiekt. Programowanie funkcyjne - odwołania do funkcji. zPonad 2000 opublikowanych języków programowania!

80 Oprogramowanie zAlgorytm yabstrakcyjny przepis opisujący działanie, które może zostać wykonane przez człowieka, komputer lub w inny sposób (wg Harela); jego ważną cechą jest możliwość wykorzystania tego samego algorytmu do rozwiązania całej grupy problemów należących do tej samej klasy ynazwa pochodzi od Araba Muhammeda Alchwarizmi yjednym z pierwszych algorytmów był opis sposobu znajdowania największego wspólnego dzielnika dwóch liczb, opracowany przez Euklidesa ok. 400 r. pne. yprogram komputerowy jest jedną z form zapisu algorytmu

81 Oprogramowanie zSchematy blokowe zgraficzna prezentacja algorytmu zFunkcja silnia z0! = 1 z1!= 1 = 0! * 1 z2!= 1 * 2 = 1! * 2 z3! = 1 * 2 * 3 = 2! * 3 zn! = 1*2*..*n=(n-1)! * n

82 Oprogramowanie zZapis algorytmu w języku Pascal var n, licznik: Byte; silnia: Real; begin read(n); if (n >= 0) then begin licznik:=0; silnia:=1; while licznik<> n do begin licznik:=licznik+1; silnia:=silnia*licznik; end write(silnia) end end;

83 Oprogramowanie zZłożoność oprogramowania zWindows fakty ypaździernik I-sza beta wersja (NT 5.0) ykwiecień beta wersja ystyczeń wersja komercyjna ylipiec I-szy zestaw poprawek y40-60 mln linii kodu yok programistów

84 Oprogramowanie

85 zCrisis Driven Development yw USA większość z 250 mld $ wydawanych rocznie na tworzenie oprogramowania jest tracona na opóźnione, niedokończone i przerwane projekty 27% projektów powstaje w założonym czasie, budżecie i funkcjonalności 33% projektów przekracza czas, budżet i ma mniejszą funkcjonalność 40% projektów jest przerywanych 53%projektów przekracza koszty o 51% i więcej 68% projektów przekracza czas o 51% i więcej

86 Oprogramowanie zCykl życia (life cycle) programu yAnaliza wymagań ySpecyfikacja yProjekt yImplementacja yTestowanie yWdrożenie

87 Oprogramowanie

88 zOprogramowanie użytkowe zEdytory tekstu - słownik i analiza gramatyczna, ebook, OCR, skład komputerowy DTP zBazy danych zObliczenia, arkusze kalkulacyjne, modelowanie ekonomiczne i finansowe, obliczenia statystyczne, numeryczne i symboliczne zPakiety organizacji prac biurowych (np. Lotus) zPakiety graficzne zi wiele, wiele innych...

89 Grafika zgrafika rastrowa (grafika bitmapowa lub malarska), grafika wektorowa i jej specjalne rodzaje: komputerowy rysunek techniczny, CAD, Computer Aided Design; grafika prezentacyjna;grafika rastrowa grafika wektorowa grafika prezentacyjna zCechy grafiki rastrowej zProgramy malarskie: działają na mapach bitowych, złożonych z pikseli (pixel jest skrótem od angielskiego picture element"), posiadających atrybuty. zZdjęcie legitymacyjne 3x4 cm, 300 dpi, ok. 350×470 punktów = 165 K = 0.5 MB w wiernym kolorze. Pocztówka 10x15 cm, 300 dpi, ok. 1200×1800 pikseli =ok. 2.2 M punktów = 6.6 MB!

90 Grafika zKolor: 1 bit - czarnobiały, 8 bitów - pseudokolor (256 kolorów), 16 bitów - kolor pełny (32768 kolorów) 24 bity - kolor wierny, prawdziwy (16.8 M barw) 32 i 48 bitów - spotyka się w zastosowaniach profesjonalnych. zMieszanie barw - dithering (metody Bayera, Burkesa, Stuckiego...), zParametry koloru: barwa, nasycenie i jasność (Hue, Saturation, Brightness), czyl "model HSB". Podstawowe barwy RGB (czerwony, zielony, niebieski) dla monitorów lub CMYK dla drukarek (turkusowa czyli cyjan, karmazynowa czyli magenta i żółta oraz czarna), Standardy Pantone oraz Trumatch.

91 Grafika zPodstawowe formaty grafiki rastrowej: BMP - standard Windows, brak kompresji, używany np. do tła TIF - Tagged File Image Format, różne warianty, kompresja bez strat LZW, używany przez faksy GIF - Graphics Interchange Program, popularny, dobra kompresja dla koloru 1, 2, 4, 8-bitowego JPG - Joint Photographic Experts Group, prawie najlepsza kompresja (nieodwracalna) dla wiernego koloru PCX kolorów, kompresja do 3 razy, stracił na popularności yZdjęcie w formacie XGA, 1024x768 piksele, ma: BMP kB, TIF bez kompresji kB, z kompresją zip kB, LZW kB PCX kB, PNG kB, GIF 256 kolorów kB, JPG - jakość 80% - 72 kB, jakość 60% - 57 kB (stopień kompresji zależy od rodzaju zdjęcia).

92 Grafika zCechy grafiki wektorowej zorientowana obiektowo. Punkty kontrolne określające kształt krzywych, krzywe Beziera; odtworzenie krzywej wymaga rozwiązania układu równań i obliczenia położenia wszystkich jej punktów. Ścieżka: zbiór punktów wyznaczających linię na rysunku. Kontur figury - ścieżka zamknięta. Warstwy - połączone grupy obiektów Obiekty zamknięte są w obwiedniach nazywanych kopertami. Nałożenie koperty na jakiś obiekt może go zdeformować dopasowując do kształtu koperty, np. do gumowej powierzchni nadmuchanego balonu. Wypełnienia: jednolite, gradientowe czyli tonalne (ciągłe przejście od jednej barwy do drugiej w sposób liniowy, radialnie lub stożkowo), sztafury (wypełnienia kreskowane lub powtarzającym się wzorem) oraz tekstury (podobne do naturalnych lub sztucznych materiałów takich jak włókna tkaniny, powierzchnia cegły czy chmury). Tryb konturowy (wireframe), bez wypełnień i tekstur.

93 Grafika zFormaty graficzne: EPS (Encapsulated Postscript, najczęstszy format, ale niezbyt dobrze realizowany przez większość programów, EPS dopuszcza nagłówki przechowujące obraz w formie rastrowej (zwykle w formacie TIF) przy niskiej rozdzielczości), WMF (Windows MetaFile), tworzony przez narzędzia do rysowania np. w MS-Office CDR (Corel Draw), CGM (Computer Graphics Metafile, czyli metaplik grafiki komputerowej), DRW (Micrografx Designer), PIC, PICT, DXF (głownie do CAD, rysunków technicznych), HPGL - do ploterów

94 Grafika zGrafika prezentacyjna uproszczona grafika wektorowa.

95 Grafika

96

97 zKomputerowo wspomagane projektowanie CAD, Computer Aided Design CAE, Computer Aided Engineering, CAM, Computer Aided Machinery CIM, Computer Integrated Manufacturing zWyspecjalizowane programy do wspomagania projektowania w różnych dziedzinach: SPICE, program do projektowania programowalnych układów logicznych; PADS, symulator analogowych układów elektronicznych; SUSIE, symulator działania złożonych układów logicznych; EAGLE, program do projektowania obwodów drukowanych, ma polską instrukcję i pracuje nawet na PC-XT. zKomputerowa animacja

98 Komunikacja zSzybkość przesyłania sygnałów

99 Komunikacja zSieci pakietowe: informacja wędruje w porcjach po kilka kilobajtów, zaopatrzonych w adres docelowego urządzenia. zKomunikacja z drugim komputerem zPrzesyłanie zbiorów i korzystanie z wspólnych urządzeń. zKomunikacja poprzez złącze szeregowe: do 15 m, do 115 Kb. Złącze równoległe (Centronics) 3 razy szybsze. zKomunikacja na większe odległości - wymaga linii telefonicznych lub łączy radiowych. Multipleksery - umożliwiają wykorzystanie tej samej linii do wielu połączeń.

100 Komunikacja zProtokół komunikacyjny - zbiór reguł, szczegółowo określający sposób nawiązywania łączności, sterowania komunikacją i przygotowania danych do przesyłania yTCP/IP ( Transmission Control Protocol over Internet Protocol) TCP/IP to zestaw protokołów używany w Unixie i Windows, podstawa Internetu. Zawiera protokoły poczty elektronicznej (mail, SMTP), transferu plików (ftp), zdalnej pracy (telnet, rlogin). yIPX/SPX (Internet Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange), dla sieci NetWare firmy Novell. NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) - protokół warstwy transportowej na PC, używany przez sieci Microsoft i IBM LAN Server. DECnet- dawniej jedna z bardziej rozbudowanych sieci. PPP (Point-to-Point Protocol), stosowany przy połączeniach modemowych. SLIP (Serial Line Internet Protocol) ySMTP, POP3, SNMP,

101 Komunikacja zSieci komputerowe: LAN (Local Area Network), lokalne MAN (Municipal Area Network), municypalne (miejskie) WAN (Wide Area Network), rozległe Sieć globalna - Internet, sieć sieci.

102 Internet zDostęp do Internetu oferuje wiele firm, łącznie z bezpłatną pocztą elektroniczną. Najprościej: modem + linia telefoniczna, do 56 Kb/sek ISDN - do 128 Kb/s, dość wysokie koszty. SDI (szybki dostęp do internetu), do 115 Kb/sek, wysoka opłata instalacyjna. W kilku miejscach w Polsce: stały dostęp przez telewizję kablową. PLC - przyłączanie przez sieć energetyczną; szybkości rzędu 2.5 Mbps, możliwe rozmowy telefoniczne używając technologii VoIP.

103 Internet zAdresy: budowa hierarchiczna, nazwy krajów, np. pl (Polska), de (Niemcy), fr (Francja), jp (Japonia), uk (Wielka Brytania). Stany Zjednoczone - nic. zKońcowa część adresu określa charakter danego węzła: edu oznacza naukę i edukację, com to węzeł komercyjny, org oznacza organizacje usługowe, net organizacje związane z zarządzaniem siecią, gov to podsieć rządowa a mil wojskowa. zNowe domeny, od 2001 roku:.art,.biz,.casino,.firm,.info,.inc,.kids,.law,.news,.nom,.radio,.sex,.site,.shop,.store,.tel,.web,.xxx, NetNames Polska, zajmuje się rejestracją domen

104 Internet zDobry adres wart jest miliony dolarów! Adresy często są zajęte w nadziei, że dadzą się dobrze sprzedać. zIP numbers, 32 bity = 4 bajty, np: nasz serwer Nameserver (NIS, DNS, NDS) - zmienia nazwy na numery IP

105 Internet zEksponencjalny rozwój sieci serwerów WWW: 2,74 tysięca w 6/1994; 23,5 tysięcy w 6/1995; 230 tysięcy w 6/1996 (dane: IEEE Spectrum 1/1997) zKoniec 1999 roku - około 1.7 mld stron WWW! Luty 1999 (ACM): Prawie 3 mln hostów, ok. 800 mln stron WWW, ok. 15 TB danych, 180 mln obrazków. 6% edukacja i nauka, 3% medycznych, 1.5% porno, 1% religijne, reszta głównie e-commerce. Bibliometria sieci - trudno ją zmierzyć zKonta Internetowe: styczeń w USA 55 mln, w Japonii 8, W. Brytania 5.8, Kanada 4.3, Niemcy 4.1, Australia 3.4, Holandia Szwajcaria 0.8,... Polska 0.4 mln

106 Internet zEuropa daleko w tyle, ale udział % USA spada. Przewidywana liczba użytkowników WWW w 2001 roku: 175 milionów. Trudności firm Internetowych w 2001 roku to wynik zbyt wysokich notowań na giełdzie w stosunku do rentowności firmy. Listopad 2000: internetowy handel detaliczny w USA to 6.4 mld USD (miesiąc wcześniej 4.4 mld USD). z2005: przewidywana liczba użytkowników WWW ok. 340 milionów. Inicjatywa Internet2, technologia GigaPoP - superszybkie przesyłanie informacji;użytkowników WWW ok. 340 milionów. Inicjatywa Internet2, technologia GigaPoP - superszybkie przesyłanie informacji;

107 Multimedia zMultimedia; modalność, program multimedialny (wielomodalny). Klasyfikacja systemów wielomodalnych: Systemy konwersacyjne: wideofonia, wideokonferencje, dźwięk, obraz, dane cyfrowe. Systemy przesyłania wiadomości: elektroniczna poczta wideo. Systemy udostępniania informacji: cyfrowa TV, satelitarna, kablowa i Internetowa, wideo na żądanie. Interakcyjne systemy udostępniania informacji: ITV, Interakcyjna TV i interakcyjne strony WWW. Systemy wyszukiwania informacji: wideotekst, serwery multimedialne WWW.

108 Multimedia zZastosowania yPrzestrzeń komunikacyjna (media space), eksperymenty firmy Xerox z pracą grupową na większe odległości. ySystemy wideokonferencji zCyberspace czyli wirtualna rzeczywistość zSprzęt: stereoskopowy obraz oglądać można przy pomocy hełmu (HMD, Head Mounted Display) lub urządzenia projekcyjnego określanego jako CAVE (jaskinia).

109 Multimedia zZastosowania: Wirtualna rzeczywistość w medycynie: szkolenie, operacje i zabiegi chirurgiczne. Archeologia i historia: rekonstrukcje starożytnych zabytków; modele Stonehenge; starożytnego Rzymu, Aten, model benedyktyńskiej bazyliki Cluny; Technika: sterowanie robotem na księżycu lub we wnętrzu wulkanu. zAugumented reality - rozszerzona rzeczywistość, czyli elementy wirtualne dodane do naturalnych

110 Multimedia zZapachy z komputera! iSmell firmy DigiScents, pierwsze testy w 2000 roku, zapachy tworzą się w ciągu 4-6 sekund, trwają też 4-6 sek. Ok. 128 podstawowych kompozycji, dane do mieszania rzędu 1 KB, można wytworzyć tysiące zapachów. iSmell firmy DigiScents zDotyk: zdalne wyczucie różnych substancji dotykiem!

111 Sztuczna inteligencja zInteligencja Obliczeniowa (Computational Intelligence, CI) Dziedzina nauki, zajmująca się rozwiązywaniem problemów, które nie są efektywnie algorytmizowalne, za pomocą obliczeń. zCzęścią CI jest sztuczna inteligencja (Artificial Intelligence, AI), zajmująca się modelowaniem wiedzy, rozwiązywaniem problemów niealgorytmizowalnych w oparciu o symboliczną reprezentację wiedzy. zInne dziedziny wchodzące w skład CI to sieci neuronowe, logika rozmyta, algorytmy genetyczne i programowanie ewolucyjne, określane często wspólną nazwą "soft computing". W skład CI wchodzą też metody uczenia maszynowego, rozpoznawania obiektów (pattern recognition), metody statystyki wielowymiarowej, metody optymalizacji, metody modelowania niepewności - probabilistyczne, posybilistyczne, zgrzebne (czyli zbiory i logika przybliżona), oraz teorii kontroli i sterowania.

112 Sztuczna inteligencja zTradycyjne zagadnienia należące AI Rozwiązywanie problemów, procesy myślenia Rozumowanie logiczne Język naturalny Autoprogramowanie Uczenie się, systemy nabierające doświadczenia Ekspertyza - systemy eksperckie. Robotyka. Komputerowe widzenia - analiza i rekonstrukcja obrazu. Systemy operacyjne i języki programowania dla potrzeb AI

113 Sztuczna inteligencja Zagadnienia filozoficzne - czy komputer może być świadomy? Klasyfikacja struktur: rozpoznawanie obrazów, mowy, pisma, struktur chemicznych, zachowań człowieka lub maszyny, stanu zdrowia, sensu wyrazów i zdań. Inteligentne wspomaganie decyzji: diagnozy medyczne, decyzje menadżerskie. Kontrola: jakości produktów, ostrości obrazu, Gry strategiczne: uczenie się na własnych i cudzych błędach Sterowanie: samochodu, urządzeń technicznych, fabryk. Planowanie: budowa autostrad, wieżowców, optymalizacja działań, tworzenie teorii. Optymalne spełnianie ograniczeń, optymalizacja wielokryterialna.

114 Sztuczna inteligencja Detekcja regularności, samoorganizacja, kompresja obrazów. Separacja sygnałów z wielu źródeł: oczyszczanie obrazów z szumów, separacja sygnałów akustycznych. Prognozowanie: wskaźników ekonomicznych, pogody, plam na Słońcu, upodobań, decyzji zakupu. Askrypcja danych - łaczenie informacji z wielu baz danych. Selekcja cech - na co warto zwrócić uwagę. Redukcja wymiarowości problemu. Szukanie wiedzy w bazach danych, inteligentne szukanie (semantyczne). Zrozumienie umysłu: doświadczeń psychologicznych, sposobu rozumowania i kategoryzacji, poruszania się i planowania, procesów uczenia.

115 Sztuczna inteligencja


Pobierz ppt "Podstawy Informatyki. Definicje zInformatyka - nazwa powstała w 1968 roku, stosowana w Europie y=dział matematyki zComputer science, czyli nauki komputerowe,"

Podobne prezentacje


Reklamy Google