Tomasz Bajorek dr inż. e-mail: tbajorek@prz.edu.pl Kierunek: ZiIP dzienne Przedmiot:Technologie informacyjne Tomasz Bajorek dr inż. e-mail: tbajorek@prz.edu.pl sem. 1 30 godzin wykład tematyka: Architektura komputera PC Sieci komputerowe SO Windows Grafika rastrowa i wektorowa Edytory tekstu Arkusz kalkulacyjny Internet – strony WWW Matlab Wstęp do baz danych

Historia rozwoju informatyki Historia rozwoju informatyki. Informacja i jej jednostki oraz zasady jej zapisu. Fizyczna struktura komputera. Definicja, miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego. Klasyfikacja systemów operacyjnych. System operacyjny Windows, UNIX. System plików – operacje plikowe, wyszukiwanie. Programy użytkowe. Grafika komputerowa i metody prezentacji informacji z wykorzystaniem technologii informacyjnej: grafika wektorowa i rastrowa. Programy prezentacyjne. Edytor tekstowy - ogólne zasady pisania i formatowania tekstów. Sieci komputerowe i usługi sieciowe. Podstawowe składniki architektury WWW . Interakcja w środowisku WWW. Tworzenie stron WWW. Arkusze kalkulacyjne: Obliczanie, adresowanie, deklaracja nazw, formatowanie arkusza, zarządzanie danymi w arkuszu, tabele przestawne, sumy pośrednie, filtrowanie danych, graficzna prezentacja danych – wykresy, formuły tablicowe, Solver. Algorytmy i sposoby ich zapisu. Obliczenia naukowe i inżynierskie. Wprowadzenie do programu Matlab. Obliczenia - zmienne i wyrażenia. Wektory i macierze. Wykresy. Równania algebry liniowej. Równania nieliniowe. Całkowanie i różniczkowanie numeryczne. Pisanie plików skryptowych, Obliczenia symboliczne. Baza danych

Podręczniki, skrypty, pomoce dydaktyczne: Sikorski W. Wykład z podstaw informatyki Mikom, Warszawa., 2005 S. Sagman „Po prostu Office XP PL”, Helion, Warszawa 2001 A.Kula „ABC Word 2003 PL”, Helion, Warszawa 2004 I. Szymacha „Ćwiczenia z arkusza kalkulacyjnego EXCEL”, MIKOM, Warszawa 1996 B. Danowski „MS Excel 2002/XP”, ćwiczenia praktyczne, Helion, Warszawa 2001 B. V. Liengme „Microsoft Excel w nauce i technice”, Wydawnictwo RM, M. Groszek „ABC Access 2007 PL”, Helion, Warszawa 2007 Mendrala D., Szeliga M. Access 2003 PL. Ćwiczenia praktyczne Wydanie II., Helion., 2006 Mrozek B. Matlab uniwersalne środowisko do obliczeń naukowo-technicznych Wydaw.PLJ, Warszawa., 1996 Pratap R. Matlab 7 dla naukowców i inżynierów Wydaw.Nauk. PWN., 2007.

Materiały dydaktyczne - dostęp http://tbajorek.prz.edu.pl

Historia komputera abakus - liczydło mechaniczne - 5000 lat temu w Babilonie - rozpowszechnione w Chinach, Japonii, Rzymie, stosowane do dziś w Chinach, Japonii, mechaniczny arytmometr - 1623 Wilhelm Schnickard, 1552 Blaise Pascal, arytmometr z dzieleniem i mnożeniem - Leibnitz maszyna analityczna - Charles Babbage, Georg Scheutz 1840 - podobna do współczesnych komputerów - wczytywanie i zapamiętywanie danych, przetwarzanie i zapamiętywanie wyników, tabulator Holleritha 1880 - karty dziurkowane - spis w USA (6 tygodni zamiast 6 lat) - Hollerith założył IBM w 1924 r. ENIAC - USA - na potrzeby armii - lampy elektronowe - duża powierzchnia 150 m3, 50kW, 10000 operacji /s, lata 1942-48, pierwszy seryjny komputer IBM - 1948, tranzystory w latach 60-tych - 1956 MIT (Massachussets) układy scalone - LSI (Large Scale of Integration) - kilkadziesiąt elementów w kostce, - duże maszyny, IBM, Odra, RIAD mikroelektronika - VLSI (Very Large Scale of Integration), ULSI (Ultra Large...) - dziesiątki tysięcy tranzystorów (Pentium ponad 4 miliony)

III - na układach scalonych IV - na układach VLSI (ULSI) Rozwój komputerów osobistych (Personal Computer) - powszechnego użytku: APPLE - Steve Jobs, Steve Wozniak - pierwszy komputer popularny współpracujący z domowym telewizorem, cena 900$ ZX80, ZX81, ZX Spectrum, Atari - koniec lat 70 IBM 1981 - komputer osobisty IBM PC - od tego czasu datuje się standard i nie tylko IBM ale też inne firmy podjęły jego produkcję i rozwój Rozróżnia się generacje komputerów: I - lampowe II - tranzystorowe III - na układach scalonych IV - na układach VLSI (ULSI) V - komputery sztucznej inteligencji

INFORMATYKA Pojęcia podstawowe Nauka o komputerach i metodach ich użytkowania sprzęt (ang. hardware) oprogramowanie (ang. software)

Typoszereg komputerów PC Historia komputera PC związana jest z rozwojem technologii procesora oraz opartych na tym restrukturyzacjach architektury płyty głównej. procesory 8-bitowe PC XT, PC AT - procesor Intel 80286 1982 PC 386 (SX, DX, DX2, DX4)procesor Intel 80386 1985 PC 486 (SX, DX, DX2, DX4)- procesor Intel 80486 1989 PC PENTIUM - procesor Intel 80586 1993 Pentium PRO, Pentium II, II, IV, Xeon 1996 wielordzeniowe I3, I5, I7 2005- .. układy wieloprocesorowe

W skład komputera PC wchodzą: jednostka centralna w obudowie – płyta główna - elektronika (także mechanika np. wentylator, napędy dyskowe), układy zasilania, przetwarzania, przesyłu i gromadzenia informacji klawiatura - konsola, urządzenie wejścia monitor - konsola, urządzenie wyjścia inne urządzenia zewnętrzne (pamięć zewnętrzna, drukarka, mysz, modem itp.)

Struktura wewnętrzna komputera Jednostka centralna płyta główna mikroprocesor (+radiator+cooler) chipset - układy wspomagające pracę procesora magistrala – “tory” przepływu informacji, połączenie procesora pamięci i urządzeń zewnętrznych pamięć RAM (elektroniczna, nietrwała – 512 MB lub więcej 1, 2, 4 GB) pamięć ROM - BIOS pamięć podręczna - cache zegar kwarcowy taktujący pracę procesora gniazda rozszerzeń +karty rozszerzeń (graficzna, dźwiękowa, sieciowa i inne) zasilacz + wentylator głośnik obudowa pamięci “zewnętrzne”  stacje dysków elastycznych – już za mała pojemność 1.44MB  dysk twardy  optyczne- płytowe (CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD), flash (pendrive)

Pamięć operacyjna PaO Procesor zegar magistrala drukarka modem monitor dysk dyskietka modem CD-ROM ......... inne pamięci zewnętrzne

MIKROPROCESOR (CPU), serce i mózg komputera - układ scalony wysokiej skali integracji. Podstawowe funkcje mikroprocesora: operacje arytmetyczno-logiczne (ALU) zapamiętywanie informacji - danych, rozkazów, adresów (rejestry) pobieranie i wysyłanie informacji (układy sterowania)

200  800 MIPS (miliony operacji na sec) Mikroprocesor ( chip, JAL, CPU Central Processing Unit) długość słowa komputerowego - 16, 24, 32, 64-bitowe szybkość przetwarzania - częstotliwość taktowania pracy zegar 200 600 800 MHz... 3,3 GHz 200  800 MIPS (miliony operacji na sec)

Słowo komputerowe to ciąg bitów o określonej długości Słowo komputerowe to ciąg bitów o określonej długości. Komputery mogą być 8-bitowe, 16-bitowe (2x8 lub 16), 32-bitowe itd. Słowo komputerowe może mieć różne znaczenia informacyjne - może reprezentować liczbę, znak, rozkaz. Ciągi liczbowe w układzie binarnym są niewygodne i stąd przyjął się ich zapis w postaci przeliczonej na układ szesnastkowy (heksadecymalny) – tylko dla ułatwienia (heksadecymalny). W układzie tym używa się cyfr: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F Np.: 00000011 310 3h 00001010 1010 Ah 00001111 1510 Fh 11111111 25510 FFh 15*16+15*1 1111111111 102410-1 3FFh 1KB-1B 11111111111111111111 1024*102410-1 FFFFFh 1MB-1B Litera "h" po liczbie oznacza układ heksadecymalny.

Pamięć operacyjna PaO (ang. memory) – organizacja bajtowa cechy: pojemność pamięci – liczba komórek (bajtów 512 MB, 1 GB i więcej) szybkość – czas dostępu [ns – nanosekundy 10-9] St. Wołek Wst. do Inf. podział: ROM (EPROM) - stała RAM - operacyjna (ulotna – zawartość znika po wyłączeniu)

Urządzenia zewnętrzne konsola użytkownika monitor + klawiatura + myszka pamięci zewnętrzne (dyski) trwały zapis duża pojemność  1000x i więcej wolniejsza od pamięci operacyjnej (RAM-u) "przedłużenie" RAM-u

PAMIĘCI ZEWNĘTRZNE – PaZ – TRWAŁY ZAPIS historia – taśmy papierowe dziurkowane, karty perforowane, taśmy magnetyczne, DYSK ELASTYCZNY - dyskietka magnetyczna (floppy disk drive - FDD) dyskietki 3,5-calowe, wolny, mała pojemność 3,5 " - 1,44 MB pojemności MUZEUM! DYSK TWARDY (hard disk - HDD) jest umieszczony na stałe w obudowie, ma pojemność wielokrotnie większą od dyskietki (obecnie standard ok. 500GB). Zasada zapisu jest podobna jak dla dyskietek, dysk twardy składa się z krążków (cylindrów) pokrytych nośnikiem magnetycznym. Informację odczytują głowice magnetyczne DYSK OPTYCZNY - laser (CDROM, CDRW, DVD, blue-ray) Pojemność standardowa CD: 800 MB Napędy DVD - umożliwia zapis jeszcze większej ilości danych. W zależności od typu płyty DVD pojemność nośnika wynosi od 5 GB do nawet 18 GB!!! PAMIĘCI FLASH – pendrive – 8, 16 do ~64 GB

Klawiatura jest urządzeniem wejściowym, posiadającym następujące grupy klawiszy: blok centralny - klawisze literowe, znaków interpunkcyjnych i specjalnych oraz: ENTER - klawisz akceptacji, zakończenie wprowadzania danych, powrót kursora i zmiana wiersza, SPACE - klawisz odstępu, znak pusty, TAB - klawisz tabulacji, czyli kolumnowania tekstu, SHIFT, ALT, CTRL - modyfikujące, CapsLock - zablokowanie wielkich liter BS  - (Backspace) - usuwający znak na lewo od kursora, Esc - zazwyczaj powodujący cofnięcie decyzji lub przerwanie operacji, F1 do F12 - klawisze funkcyjne o działaniu zależnym od programu.

ścieżka nawigacyjna strzałki przemieszczania kursora    , Page Up - strona w górę, Page Down - strona w dół, Home - początek, End - koniec, Insert - wstaw, przełącznik trybu wstawianie  zastępowanie  edytorach tekstu, Delete - kasowanie znaku w miejscu kursora, klawisze specjalne: Print Screen - wydruk zawartości ekranu na drukarce, Scroll Lock - zablokowanie przewijania tekstu na ekranie, Pause - zatrzymanie niektórych programów (np. wyświetlania dłuższego tekstu).

Inne urządzenia zewnętrzne: mysz drukarka – igłowa, atramentowa, laserowa skaner ploter multimedia modem, faxmodem UPS inne - zabawowe (ale nie tylko) joystick, digitizer (touch tablet)

Ogólne zasady działania komputera Układy liczbowe Funkcjonowanie komputera opiera się na działaniach liczbowych przy czym jako układ podstawowy zapisu liczb przyjęto układ binarny (dwójkowy) ze względu na łatwość interpretacji stanu napięciowego elementu elektronicznego (stan jakościowy jest prostszy w detekcji od stanu ilościowego). Informacja (liczba) przechowywana jest w rejestrze (komórce pamięci) mikroprocesora lub w komórce pamięci w zapisie binarnym pozycyjnym (dwójkowym), np. z wykorzystaniem 8-miu bitów (lub wielokrotności 8).

Komputer - elektroniczny automat cyfrowy Funkcje: - zapamiętywanie informacji - przetwarzanie informacji Automat uniwersalny (nie specjalistyczny) - wykonuje przetwarzanie różnego rodzaju informacji - gromadzi informacje różnego rodzaju

Rodzaje informacji w komputerze program (sposób przetwarzania danych) dane numeryczne tekstowe multimedialne (graficzne, dźwiękowe) binarny (w języku komputerowym) tekstowy (w języku programowania) postać binarna (cyfrowa) b0, b1, b2, b3....b7 = b0.27+b1.26+ ... + b6.21 + b7.20 Przykładowo zapis liczby w układzie dwójkowym 8-miobitowym: 0 1 0 0 0 1 0 1  26 + 22 + 20 = 64 + 4 + 1 = 6910 7 6 5 4 3 2 1 0

bit - dwie wartości - 0 lub 1 Bit (binary digit) to podstawowa jednostka informacji - stan elementu 0 lub 1. bit - dwie wartości - 0 lub 1 tranzystor (dioda) napięcie – prąd (unie – nie płynie) element optyczny (świeci – nie świeci) element magnetyczny element ferromagnetyczny papier – otwór (jest – nie ma) Każdą liczbę można przedstawić w postaci ciągu bitów. Grupa 8 bitów nazwana bajtem (1 B) daje możliwość zapisu 256 liczb naturalnych bit - 0 lub 1 bajt (B) - 8 bitów !!! kilobajt (KB) - 1024 B megabajt (MB) - 1024 KB gigabajt (GB) - 1024 MB jednostki informacji (wg. rozmiaru):

Znaki alfanumeryczne Graficzne: a...z, A....Z, + - . / \ * spacja, inne znaki Sterujące (kontrolne) :ENTER, BACKSPACE, DELETE Znaki mają przyporządkowane kody według tablicy ASCII (ISO-7) , tzw. strona podstawowa tablicy to 128 znaków o kodach 0‑127, wymienne strony dodatkowe (kody 128-255).

numeracja znaków - tablica kodowa kod ASCII (ISO7) - American Standard Code for Information Interchange 0 31 - kontrolne 32 126 - numeryczne 127 - kontrolny np. A – dec 65 = 41h a – dec 91= 61h kod rozszerzony (8-bitowy) 128 255 strony dodatkowe, np. 852 (CE) semigrafika i unikatowe  ¬      krajowe Ą Ę Ń Á Â Ă Ä Ç É Ë Í Î Đ áâăä ą ę Ą Ę Ż Ź itd greckie      cyrylica Л Е Д Щ Ы

Schemat działania komputera Działanie komputera opiera się na wykonywaniu: kolejnych akcji danego programu, który zapisany jest w postaci tzw. kodu maszynowego. Kod maszynowy to specjalny skomplikowany język, którego zasady zapisane są w ROM BIOS komputera, stałej pamięci (tylko do odczytu). W BIOS znajdują się podstawowe programy sterujące urządzeniami zewnętrznymi.

Złożone akcje programu składają się z operacji elementarnych, do których należą: wysyłanie wartości do komórek pamięci i pobieranie ich zawartości wykonywanie podstawowych operacji arytmetycznych (dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie) wykonywanie operacji testujących wykonywanie skoków programowych zarządzanie adresami komórek pamięci wysyłanie rozkazów do urządzeń zewnętrznych

Podział komputerów ze względu na wielkość i zdolność obliczeniową: Małe komputery osobiste (PC): miniaturyzacja (laptop, notebook, palmtop, pentop, ipad – komputer bez klawiatury) Inne komputery osobiste - Amiga, SUN, MacIntosh Stacje robocze (Workstations) - wysokowydajne procesory w architekturze RISC (zredukowany zbiór rozkazów), praca wielozadaniowa (równoczesne wykonywanie wielu programów), wieloprocesorowe. Duże komputery wielozadaniowe do wyspecjalizowanych zadań naukowych - IBM, Cray