Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

TECHNOLOGIE INFORMACYJNE Tydzień 1 Prowadzący: Dr inż. Jerzy Szczygieł

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "TECHNOLOGIE INFORMACYJNE Tydzień 1 Prowadzący: Dr inż. Jerzy Szczygieł"— Zapis prezentacji:

1 TECHNOLOGIE INFORMACYJNE Tydzień 1 Prowadzący: Dr inż. Jerzy Szczygieł

2 Co to jest informatyka Wielkość abstrakcyjna, która może być przechowywana w pewnych obiektach, przesyłana pomiędzy obiektami, przetwarzana w pewnych obiektach i stosowana do sterowania pewnymi obiektami, przy czym przez obiekty rozumie się organizmy żywe, urządzenia techniczne oraz systemy takich obiektów. INFORMACJA Nauka o przetwarzaniu informacji za pomocą automatycznych środków technicznych

3 Definicje - pojęcia INFORMATYKA INFORMACJA KOMPUTERY ALGORYTM Są to dane o otaczającej nas rzeczywistości Jest to dziedzina wiedzy zajmująca się gromadzeniem, przetwarzaniem i wykorzystaniem informacji Jest to zbiór reguł rozwiązania określonego zadania, tj. przetworzenia informacji wejściowych (danych) na informacje wyjściowe (wyniki), w skończonej liczbie kroków. (Al-Chorezmi Są to urządzenia, które mogą przetwarzać informacje zgodnie z zadanym zestawem instrukcji DANE WEJŚCIOWEALGORYTMWYNIKI

4 Ewolucja społeczeństwa

5 Historia komputerów Era prehistoryczna 9000 r. p.n.e. Palce u rąk (dlatego mamy system dziesiętny) Linie na ścianach Budowle kamienne

6 Historia komputerów Pierwszy komputer Liczydło Soroban- liczydło stosowane w Chinach około 400 r. p.n.e. Abak - pierwsze starożytne liczydło (3000 r. p.n.e.) wynalezione w starożytnym Babilonie. Udoskonalany przez kolejne cywilizacje Greków, Rzymian.

7 Historia komputerów 1821 Wilhelm Schickard ( ) Maszyna licząca Schickarda Charles Babbage ( ) Maszyna róznicowa pierwszy prawdziwy komputer J. M. Jacquard ( ) Maszyna tkacka Jacquarda

8 Historia komputerów Elektryczność, wynalezienie lampy elektronowej 1946 rok Wreszcie prawdziwy komputer ENIAC Electronic Numerical Integrator Analyzer and Computer

9 Historia komputerów Rozwój mikroelektroniki Wynalezienie tranzystora – zawór (1947) Wynalezienie układu scalonego (1958)

10 Najważniejsze daty w historii Informatyki Shickard jest uznawany za twórcę pierwszej historii mechanicznej maszyny do liczenia. Jego maszyna miała pomóc Keplerowi w jego astronomicznych rachunkach. Maszyna ta wymagała od użytkownika manualnej pomocy w wielu czynnościach związanych z kolejnymi krokami. Mogła dodawać i odejmować 6 – cyfrowe liczby w układzie dziesiętnym. Francuz Jacquard buduje krosno tkackie, w którym wzorzec tkaniny był programowany na swego rodzajach kartach perforowanych. Proces tkania był kontrolowany przez algorytm (czyli przepis) zakodowany w postaci sekwencji otworów wybitych w karcie. Anglik Babbagre buduje maszynę sterowaną programowo. do wyliczania niektórych formuł matematycznych Wykonywała ona obliczenia metodą różnicową

11 Najważniejsze daty w historii Informatyki (cd) MARK I pierwsze urządzenie na przekaźnikach czyli urządzenie elektro-mechaniczne. Jest to praktyczna pełna realizacja maszyny Babbage'a ENIAC (Elektronie Numerical Integrator and Computer) - uznawany za pierwszy kalkulator elektroniczny Pierwszy komercyjny komputer IBM 704 (architektura neumanowska Pierwsze publiczne użycie na wielką skalę maszyny bazujących na kartach perforowanych. Amerykanin Hollerith użył swej maszyny do opracowywania danych statystycznych w spisie ludności. Przedsiębiorstwo Holleritha przekształciło się w 1911 r. w International Busines Machines Corp., czyli IBM. 1890

12 Generacje komputerów Generacja Zerowa Komputery budowane w oparciu o przekaźniki elektro-magnetyczne. Przykład: Mark I (1939) Generacja Pierwsza ( ) Komputery pierwszej generacji budowano z lamp elektronowych. Przykład: ENIAC (1946)

13 Generacje komputerów Generacja Druga ( ) Generacja Trzecia ( ) Komputery budowane w oparciu o tranzystory. Przykład: XYZ (1958) Komputery działające w oparciu o układy scalone. Przykład: ODRA 1300

14 Generacje komputerów Generacja Czwarta (1971- do dziś) Generacja Czwarta PLUS Komputery budowane na układach scalonych wysokiej skali integralności. Przykład: CRAY X - MP (1982) Superkomputery o bardzo dużej mocy obliczeniowej Przykład: japoński NEC Generacja Piąta / i dalsze/ technika sztucznej inteligencji, zmiany w architekturze systemu

15 Budowa komputera

16 PamięćProcesor Magistrala Układy I/O procesor – (CPU) układ elektroniczny realizujący przetwarzanie informacji pamięć – przechowywanie informacji. układy wejścia/wyjścia (I/O)– komunikacja z otoczeniem

17 Procesor

18 Przebieg jednego cyklu rozkazowego można opisać za pomocą następującego algorytmu: 1. Zawartość miejsca pamięci wewnętrznej wskazywanego przez licznik rozkazów LR zostaje przesłana do układów sterujących procesora W układach sterujących następuje rozdzielenie otrzymanej informacji na dwa pola: pole operacji i pole argumentów. Pole operacji zawiera adres rozkazu, który należy wykonać. Pole argumentów zawiera adresy, pod którymi są przechowywane dane oraz adres przeznaczenia wyniku. 3. Na podstawie wyznaczonych adresów następuje przesłanie z pamięci wewnętrznej argumentów do odpowiednich rejestrów, a na podstawie adresu rozkazu arytmometr wykonuje odpowiednie działanie (operację arytmetyczną lub logiczną) na zawartościach rejestru. 4. Wynik przetwarzania (wynik wykonanej operacji) jest wysyłany do pamięci wewnętrznej pod adres przeznaczenia wyniku. 5. Następuje zmiana wartości licznika rozkazów LR tak, aby wskazywał on kolejny rozkaz dla procesora

19 Algorytm cyklu rozkazowego START LR:=0 ODCZYT DEKODOWANIE WYKONANIE Czy jest żądana obsł. przeryw. ZAPIS LR:=LR+1 WYKONANIE PROCEDURY OBSŁUGI PZRERYWANIA Start jest inicjowany przez sygnał RESET Przerywanie jest inicjowane sygnałem INT TAK NIE

20 Pamięć wewnętrzna

21 Magistrala (szyna): Model komputera (szyna systemowa) Komunikacja pomiędzy komponentami odbywa się współdzielonymi zasobami zwanymi szyną systemową, która składa się z: szyny danych, szyny adresowej, szyny sterującej. CPU (ALU, Registers and Control) Input and Output (I/O) Memory System Bus Data Bus Control Bus Adress Bus

22 Typowy zestaw komputerowy Modem KlawiaturaMysz Drukarka Jednostka centralna Monitor Typowy komputer

23 Wnętrze komputera Zasilacz Stacja dyskietek RAM Procesor Płyta główna Złącza rozszerzeń Karty rozszerzeń Napędy CD-ROM DVD-ROM Twarde dyski Wnętrze komputera

24 Schemat przepływu informacji monitorklawiaturadysk twardymyszskaner Procesor + ROM + RAM drukarkanapęd dyskówmagnetofonploter

25 Urządzenia zewnętrzne: Klawiatura Mysz urządzenie wskazujące używane podczas pracy z interfejsem graficznym systemu komputerowego. Wynaleziona została przez Douglasa Engelbarta w 1963 r.

26 Monitor ekranowy Drukarki Obecnie dostępne są rodzaje monitorów: CRT i LCD Podstawowe parametry monitora to: wielkość przekątnej ekranu podawana w calach np. 17”, 19”, 21 ” rozmiar plamki świetlnej tj. piksela np. 0,25 mm, 0,26 mm, 0,28 m, częstotliwość odświeżania obrazu np. 85 Hz. igłowe (z ang. dot printers) atramentowe (z ang. ink jet printers) laserowe (z ang. laser jet printers)

27 SkanerPloter Skaner przetwarza dowolne obrazy (fotografie, rysunki, dokumenty) z postaci analogowej na cyfrową. W ploterze kreślenie odbywa się za pomocą kolorowych pisaków poruszanych w kierunkach X i Y przez dwa silniki krokowe.Skaner Napędy dyskowe Dyski magnetyczne: -dyski twarde, -dyski elastyczne. Taśmy magnetyczneDyski optyczne: -CD, -DVD. Dyski MO

28 Możliwości komputerów Komputery są zdolne do : Analizy niezmiernej ilości danych Sterowania robotami Gry w szachy na poziomie mistrzów Komputery nie są w stanie: Określić choćby w przybliżeniu wieku osoby na podstawie zdjęcia Ze sterty gałązek ułożyć ptasie gniazdo Wygrać z amatorem w szachy przy małej zmianie reguł

29 GRUPY ZASTOSOWAŃ KOMPUTERÓW Obliczenia numeryczne, charakteryzujące się dość skomplikowanymi algorytmami i stosunkowo niewielką ilością danych. Czasem nazywa się je obliczeniami naukowo- technicznymi. Informacja i zarządzanie, charakteryzujące się na ogół prostymi algorytmami, ale zwykle bardzo dużą ilością danych. Typowe przykłady takich zastosowań, to informacja bibliograficzna, informacja turystyczna, systemy bankowe, systemy administracji, państwowej, itp. Sterowanie procesami, głównie technologicznymi. Aktualna sytuacja o procesie przekazywana jest do komputera poprzez system czujników. Komputer w oparciu o tzw. listę sytuacji i reakcji analizuje daną sytuację i w zależności od potrzeby odpowiednio reaguje. Domyślamy się że komputer musi pracować w tzw czasie rzeczywistym (tzn. wystarczająco szybko, żeby zdążyć z reakcją w każdej sytuacji wymagającej takiej reakcji) Symulacja. Chodzi tu o takie zastosowania, w których komputer udaje (symuluje) coś lub kogoś. Należą tu m.in. Wszelkiego rodzaju gry (szach, brydż, gry wojenne itd..), w których komputer występuje w charakterze gracza lub kilku graczy. Do tej grupy należą także programy komponujące muzykę, symulujące zachowanie rynku, itd.. Zastosowania tego typu należą do tzw. sztucznej inteligencji.

30 Społeczeństwo Informacyjne

31 Kodowanie informacji Jak to się dzieje ze w pamięci komputera można przechowywać teksty, obrazy, dźwięki i liczby? Dzięki kodowaniu informacji. Kodowanie informacji jest to przedstawienie informacji w postaci komunikatu zrozumiałego przez odbiorcę. Do kodowania używamy określonego zbioru, np. cyfr, znaków, impulsów. Kodowanie liczb Kodowanie znaków alfabetu/grafiki/dźwięku Sposób reprezentacji informacji w systemie

32 Zapis Informacji ASCII American Standart Code for Information Interchange KOD STANDARDOWEGO ZESTAWU ZNAKÓW Standard ASCII znaków (znaki sterujące i alfanumeryczne) Extended ASCII znaków (standard ASCII + symbole naród) Znaki zapisywane są w jednym bajcie Można zakodować 256 różnych znaków Cechy :

33 Kod ASCII

34 INFORMACJA CYFROWA Def.1. Informacją cyfrową nazywamy informację przedstawioną w postaci słów cyfrowych Def.2. Słowem cyfrowym nazywamy dowolny ciąg składający się z symboli 0 i/lub 1 Długość słowa Oznaczenie symboliczne Nazwa a 0 a 3...a 0 a a 0 a a 0 a a 0 a a 0 bit tetrada, kęs bajt słowo 16-bitowe, słowo podwójne słowo, dwusłowo słowo 64-bitowe, czterosłowo 1b - 1 bit1B=8b 1b - oznacza 1 bit1B=8b 1B - oznacza 1 bajt 1kB=1024B (2 10 ) 1MB=1024kB1GB=1024MB Przykład: 20 MB jest ilością informacji ośmiokrotnie większą niż 20Mb

35 Systemy liczbowe Przedstawiając liczbę dziesiętną w systemie binarnym lub heksadecymalnym należy pamiętać, że w dalszym ciągu jest to ta sama liczba lecz przedstawiona za pomocą innego zestawu znaków. Można więc mówić o kodzie binarnym czy też kodzie heksadecymalnym.

36 DZIESIĘTNY SYSTEM LICZBOWY Do zapisu dowolnej liczby system wykorzystuje dziesięć symboli (cyfr): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Dowolną liczbę w systemie dziesiętnym możemy przedstawić jako następująca sumę: (a n-1...a 1 a 0 ) D = a n-1 *10 (n-1) a 1 * a 0 *10 0 = gdzie: i - numer pozycji w liczbie, a i - dowolna z cyfr od 0 do 9, n - ilość cyfr (pozycji) w liczbie Przykład: 424 D = 4* * * D = 4* * *10 0 pozycja jedynek (0) pozycja dziesiątek (1) pozycja setek (2)

37 DWÓJKOWY SYSTEM LICZBOWY Do zapisu dowolnej liczby system wykorzystuje dwa symbole (cyfry): 0, 1 Dowolną liczbę w systemie dwójkowym możemy przedstawić jako następująca sumę: (a n-1...a 1 a 0 ) B = a n-1 *2 (n-1) a 1 *2 1 + a 0 *2 0 = (a n-1...a 1 a 0 ) B = a n-1 *2 (n-1) a 1 *2 1 + a 0 *2 0 = gdzie: i - numer pozycji w liczbie, a i - dowolna z cyfr (0 lub 1), n - ilość cyfr (pozycji) w liczbie Przykład: B = 1* * * * *2 0

38 HEKSADECYMALNY (SZESNASTKOWY) SYSTEM LICZBOWY Do zapisu dowolnej liczby system wykorzystuje szesnaście symboli (cyfr i liter): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Dowolną liczbę w systemie heksadecymalnym możemy przedstawić jako następująca sumę: (a n-1...a 1 a 0 ) H = a n-1 *16 (n-1) a 1 * a 0 *16 0 = gdzie: i - numer pozycji w liczbie, a i - dowolna cyfra heksadecymalna, n - ilość cyfr (pozycji) w liczbie Przykład: 1C2 H = 1* C* *16 0

39 KONWERSJA LICZB B = 1* * * * *2 0 = = 1*16 + 0*8 + 1*4 + 0*2 + 0*1 = 20 D 20:2 = 10 10:2 = 5 5:2 = 2 5:2 = 2 2:2 = 1 2:2 = 1 1:2 = 0 1:2 = 0reszta=0reszta=0reszta=1reszta=0reszta=1 kierunek odczytu wyniku czyli 20 D = B

40 KONWERSJA LICZB C2 H = 1* C* *16 0 = = 1* *16 + 2*1 = 450 D 450:16 = 28 28:16 = 1 1:16 = 0 1:16 = 0reszta=2reszta=Creszta=1 kierunek odczytu wyniku czyli 450 D = 1C2 H reszty zapisujemy w postaci cyfry heksadecymalnej

41 KONWERSJA LICZB Do konwersji zapisu binarnego na heksadecymalny i odwrotnie wykorzystuje się tabelę: cyfra heksadecymalnaliczba binarnaliczba dziesiętna A B C D E F111115

42 Przykład - uzupełnij

43 Przykład – Co tu pisze ? ? ? ? ? ?

44 Dodawanie liczb binarnych Do wykonywania dodawania niezbędna jest znajomość tabliczki dodawania, czyli wyników sumowania każdej cyfry z każdą inną: = = = = = 5(10) 1100 = 12(10) 1010 = 10(10) 1111 = 15(10) = 6(10) = 3(10) = 10(10) = 1(10) 1011 = 11(10) 1111 = 15(10) = 20(10) = 16(10)

45 Dodawanie liczb binarnych - zadanie Zsumować liczby binarne: (2) oraz (2) (2) oraz 1 (2)

46 Dodawanie liczb binarnych – problem: W pamięć komputera liczby binarne przechowywane są w postaci ustalonej ilości bitów (np. 8, 16, 32 bity). Jeśli wynik sumowania np. dwóch liczb 8 bitowych jest większy niż 8 bitów, to najstarszy bit (dziewiąty bit) zostanie utracony. Sytuacja taka nazywa się nadmiarem (ang. overflow) i występuje zawsze, gdy wynik operacji arytmetycznej jest większy niż górny zakres danego formatu liczb binarnych (np. dla 8 bitów wynik większy od , czyli większy od 255): (2) (2) = (2) (255+1=0)

47 Odejmowanie liczb binarnych Przy odejmowaniu korzystamy z tabliczki odejmowania: 0 – 0 = = 1 i pożyczka do następnej pozycji = = 0 Odejmując otrzymujemy wynik 1 i pożyczkę (ang. borrow) do następnej pozycji. Pożyczka oznacza konieczność odjęcia 1 od wyniku odejmowania cyfr w następnej kolumnie. Identycznie postępujemy w systemie dziesiętnym: (2) – 1111 (2) = (2) (110 (10) – 15 (10) = 95 (10) )

48 Odejmowanie liczb binarnych : zadanie Odjąć liczby binarne: (2) (2) = ??? (2) (2) = ???

49 Odejmowanie liczb binarnych – problem: Przy odejmowaniu również może dochodzić do nieprawidłowej sytuacji. Jeśli od liczby mniejszej odejmiemy większą, to wynik będzie ujemny. Jednakże w naturalnym systemie binarnym nie można zapisywać liczb ujemnych. Zobaczymy zatem co się stanie od liczby 0 odejmiemy 1, a wynik ograniczymy do 8 bitów: Otrzymujemy same jedynki, a pożyczka nigdy nie znika. Sytuacja taka nazywa się niedomiarem (z ang. underflow) i występuje zawsze gdy wynik operacji arytmetycznej jest mniejszy od dolnego zakresu formatu liczb binarnych (dla naturalnego kodu dwójkowego wynik jest mniejszy od zera)

50 Konwersja Konwersja dwójkowo-szesnastkowa i szesnastkowo-dwójkowa A1010 B1011 C1100 D1101 E1110 F (2) (2) D 7 B 5 5 D (2) = D7B55D (16) D 7 B 5 5 D D7B55G (16) = (2)


Pobierz ppt "TECHNOLOGIE INFORMACYJNE Tydzień 1 Prowadzący: Dr inż. Jerzy Szczygieł"

Podobne prezentacje


Reklamy Google