TECHNOLOGIE%20%20%20INFORMACYJNE

1
TECHNOLOGIE INFORMACYJNE
Tydzien 1 Prowadzacy Dr inz. Jerzy Szczygiel
2
Co to jest informatyka
Nauka o przetwarzaniu informacji za pomoca
automatycznych srodków technicznych
INFORMACJA
Wielkosc abstrakcyjna, która moze byc
przechowywana w pewnych obiektach, przesylana
pomiedzy obiektami, przetwarzana w pewnych
obiektach i stosowana do sterowania pewnymi
obiektami, przy czym przez obiekty rozumie sie
organizmy zywe, urzadzenia techniczne oraz
systemy takich obiektów.
3
Definicje - pojecia
Sa to dane o otaczajacej nas rzeczywistosci
INFORMACJA
Jest to dziedzina wiedzy zajmujaca sie
gromadzeniem, przetwarzaniem i wykorzystaniem
informacji
INFORMATYKA
ALGORYTM
Jest to zbiór regul rozwiazania okreslonego
zadania, tj. przetworzenia informacji wejsciowych
(danych) na informacje wyjsciowe (wyniki), w
skonczonej liczbie kroków. (Al-Chorezmi
KOMPUTERY
Sa to urzadzenia, które moga
przetwarzac informacje zgodnie z zadanym zestawem
instrukcji
DANE WEJSCIOWE
ALGORYTM
WYNIKI
4
Ewolucja spoleczenstwa
5
Historia komputerów
Era prehistoryczna 9000 r. p.n.e.

• Palce u rak (dlatego mamy system dziesietny)
• Linie na scianach
• Budowle kamienne

6
Historia komputerów
Pierwszy komputer Liczydlo
Abak - pierwsze starozytne liczydlo (3000 r.
p.n.e.) wynalezione w starozytnym Babilonie.
Udoskonalany przez kolejne cywilizacje Greków,
Rzymian.
Soroban- liczydlo stosowane w Chinach okolo 400
r. p.n.e.
7
Historia komputerów
Wilhelm Schickard(1592-1635)                                   Maszyna liczacaSchickarda
1821
J. M. Jacquard(1752-1834)                                   Maszyna tkacka Jacquarda
Charles Babbage(1792-1871)                                  Maszyna róznicowa pierwszy prawdziwy komputer
8
Historia komputerów
Elektrycznosc, 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 ukladu scalonego (1958)

10
Najwazniejsze daty w historii Informatyki
Shickard jest uznawany za twórce pierwszej
historii mechanicznej maszyny do liczenia. Jego
maszyna miala pomóc Keplerowi w jego
astronomicznych rachunkach. Maszyna ta wymagala
od uzytkownika manualnej pomocy w wielu
czynnosciach zwiazanych z kolejnymi krokami.
Mogla dodawac i odejmowac 6 cyfrowe liczby w
ukladzie dziesietnym.
1623
Francuz Jacquard buduje krosno tkackie, w którym
wzorzec tkaniny byl programowany na swego
rodzajach kartach perforowanych. Proces tkania
byl kontrolowany przez algorytm (czyli przepis)
zakodowany w postaci sekwencji otworów wybitych w
karcie.
1801
Anglik Babbagre buduje maszyne sterowana
programowo. do wyliczania niektórych formul
matematycznych Wykonywala ona obliczenia metoda
róznicowa.
1833
11
Najwazniejsze daty w historii Informatyki (cd)
Pierwsze publiczne uzycie na wielka skale maszyny
bazujacych na kartach perforowanych. Amerykanin
Hollerith uzyl swej maszyny do opracowywania
danych statystycznych w spisie ludnosci.
Przedsiebiorstwo Holleritha przeksztalcilo sie w
1911 r. w International Busines Machines Corp.,
czyli IBM.
1890
1939
MARK I pierwsze urzadzenie na przekaznikach czyli
urzadzenie elektro-mechaniczne. Jest to
praktyczna pelna realizacja maszyny Babbage'a
ENIAC (Elektronie Numerical Integrator and
Computer) - uznawany za pierwszy kalkulator
elektroniczny
1946
1951
Pierwszy komercyjny komputer IBM 704
(architektura neumanowska
12
Generacje komputerów
 Generacja Zerowa
Komputery budowane w oparciu o przekaznikielektro
-magnetyczne. PrzykladMark I (1939)
 Generacja Pierwsza (1946-1958)
Komputery pierwszej generacji budowano
z lamp elektronowych.Przyklad ENIAC (1946)
13
Generacje komputerów
 Generacja Druga (1959-1964)
Komputery budowane w oparciu  o
tranzystory.Przyklad XYZ (1958)
 Generacja Trzecia (1963-1970)
Komputery dzialajace w oparciu o uklady scalone.
Przyklad ODRA 1300
14
Generacje komputerów
 Generacja Czwarta (1971- do dzis)
Komputery budowane na ukladach scalonych wysokiej
skali integralnosci.  Przyklad CRAY X - MP
(1982)
 Generacja Czwarta PLUS
Superkomputery o bardzo duzej mocy obliczeniowej
Przyklad japonski NEC
 Generacja Piata / i dalsze/
technika sztucznej inteligencji, zmiany w
architekturze systemu
15
Budowa komputera
16
Budowa komputera

• procesor (CPU) uklad elektroniczny realizujacy
  przetwarzanie
• informacji
• pamiec przechowywanie informacji.
• uklady wejscia/wyjscia (I/O) komunikacja z
  otoczeniem

17
Procesor
18
Przebieg jednego cyklu rozkazowego mozna opisac
za pomoca nastepujacego algorytmu

•  
• 1.  Zawartosc miejsca pamieci wewnetrznej
  wskazywanego przez licznik rozkazów LR zostaje
  przeslana do ukladów sterujacych procesora.
•  
• W ukladach sterujacych nastepuje rozdzielenie
  otrzymanej informacji na dwa pola pole operacji
  i pole argumentów. Pole operacji zawiera adres
  rozkazu, który nalezy wykonac. Pole argumentów
  zawiera adresy, pod którymi sa przechowywane dane
  oraz adres przeznaczenia wyniku.
•  
• 3.   Na podstawie wyznaczonych adresów nastepuje
  przeslanie z pamieci wewnetrznej argumentów do
  odpowiednich rejestrów, a na podstawie adresu
  rozkazu arytmometr wykonuje odpowiednie dzialanie
  (operacje arytmetyczna lub logiczna) na
  zawartosciach rejestru.
•  
• 4.     Wynik przetwarzania (wynik wykonanej
  operacji) jest wysylany do pamieci wewnetrznej
  pod adres przeznaczenia wyniku.
•  
• 5.    Nastepuje zmiana wartosci licznika rozkazów
  LR tak, aby wskazywal on kolejny rozkaz dla
  procesora

19
Algorytm cyklu rozkazowego
START
Start jest inicjowany przez sygnal RESET
LR0
ODCZYT
Przerywanie jest inicjowane sygnalem INT
WYKONANIE PROCEDURY OBSLUGI PZRERYWANIA
DEKODOWANIE
WYKONANIE
LRLR1
NIE
Czy jest zadana obsl. przeryw.
TAK
ZAPIS
20
Pamiec wewnetrzna
21
Magistrala (szyna)

• Model komputera (szyna systemowa)
• Komunikacja pomiedzy komponentami odbywa sie
  wspóldzielonymi zasobami zwanymi szyna systemowa,
  która sklada sie z
• szyny danych,
• szyny adresowej,
• szyny sterujacej.

CPU (ALU, Registers and Control)
Input and Output (I/O)
Memory
Data Bus Control Bus Adress Bus
System Bus
22
Typowy zestaw komputerowy
Typowy komputer
Jednostka centralna
Monitor
Drukarka
Modem
Klawiatura
Mysz
23
Wnetrze komputera
Zasilacz
Stacja dyskietek
Twarde dyski

Napedy CD-ROM DVD-ROM
RAM
Karty rozszerzen
Zlacza rozszerzen
Procesor
Plyta glówna
Wnetrze komputera
24
Schemat przeplywu informacji
monitor
klawiatura
dysk twardy
mysz
skaner
Procesor ROM RAM
drukarka
naped dysków
magnetofon
ploter
25
Urzadzenia zewnetrzneKlawiatura
Mysz
urzadzenie wskazujace uzywane podczas pracy z
interfejsem graficznym systemu komputerowego.
Wynaleziona zostala przez Douglasa Engelbarta w
1963 r.
26
Monitor ekranowy

• Obecnie dostepne sa rodzaje monitorów CRT i LCD
• Podstawowe parametry monitora to
• wielkosc przekatnej ekranu podawana w calach np.
  17?, 19?, 21 ?
• rozmiar plamki swietlnej tj. piksela np. 0,25 mm,
  0,26 mm, 0,28 m,
• czestotliwosc odswiezania obrazu np. 85 Hz.

Drukarki
laserowe (z ang. laser jet printers)
iglowe (z ang. dot printers)
atramentowe (z ang. ink jet printers)
27
Skaner
Ploter
Skaner
Skaner przetwarza dowolne obrazy
(fotografie, rysunki, dokumenty) z postaci
analogowej na cyfrowa.
W ploterze kreslenie odbywa sie za pomoca
kolorowych pisaków poruszanych w kierunkach X i Y
przez dwa silniki krokowe.
Napedy dyskowe
Dyski magnetyczne -dyski twarde, -dyski
elastyczne.
Dyski MO
Tasmy magnetyczne
Dyski optyczne -CD, -DVD.
28
Mozliwosci komputerów

• Komputery sa zdolne do
• Analizy niezmiernej ilosci danych
• Sterowania robotami
• Gry w szachy na poziomie mistrzów

• Komputery nie sa w stanie
• Okreslic chocby w przyblizeniu wieku osoby na
  podstawie zdjecia
• Ze sterty galazek ulozyc ptasie gniazdo
• Wygrac z amatorem w szachy przy malej zmianie
  regul

29
GRUPY ZASTOSOWAN KOMPUTERÓW
Obliczenia numeryczne, charakteryzujace sie dosc
skomplikowanymi algorytmami i stosunkowo
niewielka iloscia danych. Czasem nazywa sie je
obliczeniami naukowo-technicznymi.
Informacja i zarzadzanie, charakteryzujace sie na
ogól prostymi algorytmami, ale zwykle bardzo duza
iloscia danych. Typowe przyklady takich
zastosowan, to informacja bibliograficzna,
informacja turystyczna, systemy bankowe, systemy
administracji, panstwowej, itp.
Sterowanie procesami, glównie technologicznymi.
Aktualna sytuacja o procesie przekazywana jest do
komputera poprzez system czujników. Komputer w
oparciu o tzw. liste sytuacji i reakcji
analizuje dana sytuacje i w zaleznosci od
potrzeby odpowiednio reaguje. Domyslamy sie ze
komputer musi pracowac w tzw czasie rzeczywistym
(tzn. wystarczajaco szybko, zeby zdazyc z reakcja
w kazdej sytuacji wymagajacej takiej reakcji)
Symulacja. Chodzi tu o takie zastosowania, w
których komputer udaje (symuluje) cos lub
kogos. Naleza tu m.in. Wszelkiego rodzaju gry
(szach, brydz, gry wojenne itd..), w których
komputer wystepuje w charakterze gracza lub kilku
graczy. Do tej grupy naleza takze programy
komponujace muzyke, symulujace zachowanie rynku,
itd.. Zastosowania tego typu naleza do tzw.
sztucznej inteligencji.
30
Spoleczenstwo Informacyjne
31
Kodowanie informacji
Sposób reprezentacji informacji w systemie
Jak to sie dzieje ze w pamieci komputera mozna
przechowywac teksty, obrazy, dzwieki i
liczby? Dzieki kodowaniu informacji. Kodowanie
informacji jest to przedstawienie informacji w
postaci komunikatu zrozumialego przez odbiorce.
Do kodowania uzywamy okreslonego zbioru, np.
cyfr, znaków, impulsów. Kodowanie liczb
Kodowanie znaków alfabetu/grafiki/dzwieku
32
Zapis Informacji
ASCII
American Standart Code for Information
Interchange
KOD STANDARDOWEGO ZESTAWU ZNAKÓW
Cechy
Znaki zapisywane sa w jednym bajcie
Mozna zakodowac 256 róznych znaków
Standard ASCII - 128 znaków (znaki
sterujace i alfanumeryczne)
Extended ASCII - 256 znaków (standard ASCII
symbole naród)
33
Kod ASCII
34
INFORMACJA CYFROWA
Def.1. Informacja cyfrowa nazywamy informacje
przedstawiona w postaci slów cyfrowych
Def.2. Slowem cyfrowym nazywamy dowolny ciag
skladajacy sie z symboli 0 i/lub 1
1b - oznacza 1 bit 1B8b 1B - oznacza 1 bajt
1kB1024B (210) 1MB1024kB 1GB1024MB Przyk
lad 20 MB jest iloscia informacji osmiokrotnie
wieksza niz 20Mb
35
Systemy liczbowe
Przedstawiajac liczbe dziesietna w systemie
binarnym lub heksadecymalnym nalezy pamietac, ze
w dalszym ciagu jest to ta sama liczba lecz
przedstawiona za pomoca innego zestawu
znaków. Mozna wiec mówic o kodzie binarnym czy
tez kodzie heksadecymalnym.
36
DZIESIETNY SYSTEM LICZBOWY
Do zapisu dowolnej liczby system wykorzystuje
dziesiec symboli (cyfr) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8, 9 Dowolna liczbe w systemie dziesietnym mozemy
przedstawic jako nastepujaca sume (an-1...a1a0)D
an-110(n-1) ... a1101 a0100 gdzie i
- numer pozycji w liczbie, ai - dowolna z cyfr
od 0 do 9, n - ilosc cyfr (pozycji) w
liczbie Przyklad 424D 4102 2101
5100
pozycja jedynek (0)
pozycja dziesiatek (1)
pozycja setek (2)
37
DWÓJKOWY SYSTEM LICZBOWY
Do zapisu dowolnej liczby system wykorzystuje dwa
symbole (cyfry) 0, 1 Dowolna liczbe w systemie
dwójkowym mozemy przedstawic jako nastepujaca
sume (an-1...a1a0)B an-12(n-1) ... a121
a020 gdzie i - numer pozycji w
liczbie, ai - dowolna z cyfr (0 lub 1), n -
ilosc cyfr (pozycji) w liczbie Przyklad 10100B
124 023 122 021 020
38
HEKSADECYMALNY (SZESNASTKOWY) SYSTEM LICZBOWY
Do zapisu dowolnej liczby system wykorzystuje
szesnascie symboli (cyfr i liter) 0, 1, 2, 3, 4,
5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Dowolna liczbe w
systemie heksadecymalnym mozemy przedstawic jako
nastepujaca sume (an-1...a1a0)H an-116(n-1)
... a1161 a0160 gdzie i - numer
pozycji w liczbie, ai - dowolna cyfra
heksadecymalna, n - ilosc cyfr (pozycji) w
liczbie Przyklad 1C2H 1162 C161 2160
39
KONWERSJA LICZB
1.
10100B 124 023 122 021 020
116 08 14 02 01 20D
2.
202 10 102 5 52 2 22 1 12 0
reszta0 reszta0 reszta1 reszta0 reszta1
kierunek odczytu wyniku
czyli 20D 10100B
40
KONWERSJA LICZB
1.
1C2H 1162 C161 2160 1256
1216 21 450D
2.
45016 28 2816 1 116 0
reszta2 resztaC reszta1
kierunek odczytu wyniku
reszty zapisujemy w postaci cyfry heksadecymalnej
czyli 450D 1C2H
41
KONWERSJA LICZB
Do konwersji zapisu binarnego na heksadecymalny i
odwrotnie wykorzystuje sie tabele
cyfra heksadecymalna liczba binarna liczba dziesietna
0 0000 0
1 0001 1
2 0010 2
3 0011 3
4 0100 4
5 0101 5
6 0110 6
7 0111 7
8 1000 8
9 1001 9
A 1010 10
B 1011 11
C 1100 12
D 1101 13
E 1110 14
F 1111 15
42
Przyklad - uzupelnij

132

201

206

121

222
43
Przyklad Co tu pisze ?
0 1 0 0 1 0 1 1
?
0 1 0 0 1 1 1 1
?
0 1 0 0 0 0 1 1
?
0 1 0 0 1 0 0 0
?
0 1 0 0 0 0 0 1
?
44
Dodawanie liczb binarnych
Do wykonywania dodawania niezbedna jest znajomosc
tabliczki dodawania, czyli wyników sumowania
kazdej cyfry z kazda inna 0 0 0 0 1
1 1 0 1 1 1 10
0101 5(10) 1100 12(10)
1010 10(10) 1111 15(10) 0110
6(10) 0011 3(10) 1010
10(10) 0001 1(10) 1011 11(10)
1111 15(10) 10100 20(10)
10000 16(10)
45
Dodawanie liczb binarnych - zadanie

• Zsumowac liczby binarne
• 1111001(2) oraz 10010(2)
• 01111111(2) oraz 1(2)

46
Dodawanie liczb binarnych problem
W pamiec komputera liczby binarne przechowywane
sa w postaci ustalonej ilosci bitów (np. 8, 16,
32 bity). Jesli wynik sumowania np. dwóch liczb 8
bitowych jest wiekszy niz 8 bitów, to najstarszy
bit (dziewiaty bit) zostanie utracony. Sytuacja
taka nazywa sie nadmiarem (ang. overflow) i
wystepuje zawsze, gdy wynik operacji
arytmetycznej jest wiekszy niz górny zakres
danego formatu liczb binarnych (np. dla 8 bitów
wynik wiekszy od 28 - 1, czyli wiekszy od
255) 11111111(2) 00000001(2) 1 00000000(2)
(25510)
47
Odejmowanie liczb binarnych
Przy odejmowaniu korzystamy z tabliczki
odejmowania 0 0 0 0 - 1 1 i pozyczka do
nastepnej pozycji 1 - 0 1 1 - 1 0 Odejmujac 0
- 1 otrzymujemy wynik 1 i pozyczke (ang. borrow)
do nastepnej pozycji. Pozyczka oznacza
koniecznosc odjecia 1 od wyniku odejmowania cyfr
w nastepnej kolumnie. Identycznie postepujemy w
systemie dziesietnym 1101110(2) 1111(2)
1011111(2) (110(10) 15(10) 95(10))
1 1101110 - 1111
1
11 1101110 - 1111
11
11111 1101110 - 0001111
1011111
48
Odejmowanie liczb binarnych zadanie
Odjac liczby binarne 10000000(2) -
0000001(2) ??? 10101010(2) - 01010101(2)
???
49
Odejmowanie liczb binarnych problem
Przy odejmowaniu równiez moze dochodzic do
nieprawidlowej sytuacji. Jesli od liczby
mniejszej odejmiemy wieksza, to wynik bedzie
ujemny. Jednakze w naturalnym systemie binarnym
nie mozna zapisywac liczb ujemnych. Zobaczymy
zatem co sie stanie od liczby 0 odejmiemy 1, a
wynik ograniczymy do 8 bitów Otrzymujemy
same jedynki, a pozyczka nigdy nie znika.
Sytuacja taka nazywa sie niedomiarem (z ang.
underflow) i wystepuje zawsze gdy wynik operacji
arytmetycznej jest mniejszy od dolnego zakresu
formatu liczb binarnych (dla naturalnego kodu
dwójkowego wynik jest mniejszy od zera).
11111111 00000000 - 00000001 11111111

50
Konwersja
Konwersja dwójkowo-szesnastkowa i
szesnastkowo-dwójkowa
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
A 1010
B 1011
C 1100
D 1101
E 1110
F 1111

• 110101111011010101011101(2)
• 0111 1011 0101 0101 1101(2)
• 1101 0111 1011 0101 0101 1101
• D 7 B 5 5 D
• 110101111011010101011101(2) D7B55D(16)
• D 7 B 5 5 D
• 1101 0111 1011 0101 0101 1101
• D7B55G(16) 111101010100000001(2)