Wykład 1: Poj ę cia Podstawowe

1

Wykład 1: Pojęcia Podstawowe

Wykładowca:

Prof. Anatolij Saczenko

Technologia Informacyjna

2

Prof. Anatoly Sachenko -Kontakt

Zakład Informatyki i EkonometriiBudynek A, sala 414Instytut Ekonomii i InformatykiWydział Organizacji i Zarządzania

http://dydaktyka.polsl.pl/roz6/asachenko/default.aspx

[email protected] or [email protected]

3

Przegląd Wykładu

Sprzęt, Oprogramowanie, Technologie Informacyjne

Typy komputerów Architektura Komputera

Pojęcia podstawowe Główne części PC Logiczne elementy Komputera

Wydajność Komputera

4

Sprzęt Komputerowy, Oprogramowanie, Informacja Oraz Technologie Inf.

Sprzęt Komputerowy (Hardware) - sprzęt w komputerze (od monitora, przez dysk twardy, CD-ROM, drukarkę, procesor, kości pamięci operacyjnej aż po płytę główną )

Oprogramowanie - zespół programów wykonywanych przez komputer, a także wszystkie sfery związane z projektowaniem programów oraz ich wprowadzeniem

Informacja - dowolne dane o obiektach i zjawiskach środowiska, ich parametrów, cech i stanu, które dopatrują informacyjne systemy (żywe organizmy, sterujące maszyny i inne) w procesie ich funkcjonowania i działalności

Algorytm - jest naprzód ustalonym, jasnym i szczegółowym przepisem, wykonując odpowiednią ilość operacji którego można rozwiązać pewien problem za odpowiednią liczbę kroków

5

Informacja może istnieć w różnych formach: Teksty, rysunki, wizerunki, zdjęcia Świetlny lub dźwiękowy sygnały Fale radiowe Elektryczne i neuronowe impulsy Magnetyczne zapisy Znaki i mimikra Zapach i smakowe uczucia Chromosomy

Sprzęt Komputerowy, Oprogramowanie, Informacja Oraz Technologie Inf. (kont.)

6

Informacja jest przekazywana od źródła informacji do jej odbiornika przez kanał komunikacyjny

Mierzenie Informacji. zaproponowała wykorzystywać jeden bit (dwójkowy) jako jednostkę informacji. Bajt, równy 8 bitom. Są również:

1 kilobajt (KByte) = 1024 bajtów= 210 bajtów 1 megabajt (MByte) = 1024 KByte = 220 bajtów 1 gigabajt (GByte) = 1024 MByte = 230 bajtów 1 terabajt (TByte) = 1024 GByte = 240 bajtów 1 petabajt (PByte) = 1024 TByte = 250 bajtów


7

Informacja może być :

- stworzona - ubiegła

- wykorzystywana -zapamiętywana - akceptowana

- kopiowana - formalizowana - rozproszona

- przerodzona - zjednoczona -obrobiona

- dzielona na części - uproszczona -gromadzona

- utrzymana -poszukiwana -mierzona

- zniszczona -spostrzeżona


8

Cechy informacji:- wiarogodność - pełnia- znaczenie - timeliness- przejrzystość - obecność- ścisłość - i inne- Informacyjne resursy

są idee humanitarności i kierunków dla ich realizacji, zgromadzonej w formie która pozwala na ich reprodukcje

(ciąg dalszy na następnej zwrotce )


9

to – są książki, artykuły, patenty, dysertacje, badania i dokumentacja, techniczne tłumaczenie, informacja o front-rank doświadczenie i inny

w odróżnieniu od wszystkich innych resursów — robocizny, energetyka, górnictwo, i in., rosną tak szybko jak one są wydatkuje

Technologia informacyjna - całokształt metod i urządzeń które wykorzystują ludzi dla informacyjnej obróbki


10

Komputer – jest programowanym elektronicznym przyrządem, sposobnym obrabiać informację i dokonywać obliczeń, a także sposobny wykonywać inne zadania i manipulacje symbolami

Są dwa podstawowe rodzaje komputerów:Komputery cyfrowe, obrabiają informację w

dwójkowym trybieKomputery analogowe, obrabiają ciągle

zmieniające fizyczne wymiary (natężenie elektryczne, czas i in.), które są analogami wyliczanych wymiarów

Rodzaje Komputerów

11

Mikrokomputery - komputery w których centralna jednostka procesorowa jest wykonana jako mikroprocesorWydajność komputera definiuje się nie tylko opisem

stosowanego mikroprocesora ale również i wielkością pamięci operatywnej, rodzaju jednostek peryferyjnych, jakości strukturalnych decyzji i in.

Mikrokomputery są instrumentami dla rozwiązania różnego rodzaju skomplikowanych problemów

Mikroprocesory powiększają swoją potęgę i efektywność jednostek peryferyjnych co roku

(ciąg dalszy na następnej zwrotce)

Rodzaje Komputerów (kont.)

12

Zaawansowane modele mikrokomputerów mają kilka mikroprocesorów

Rozmaitością mikrokomputerów są – mikrokontrolery – specjalizowane urządzenia sformowane na bazie systemy zarządzają albo technologicznej linii bazowanej na mikroprocesorach

Osobowe komputery – są mikrokomputerami uniwersalnego użytku, przeznaczone i kierowane przez jednego użytkownika

Duże systemy komputerowe – są przeznaczone dla rozwiązania szerokiej klasy naukowych i techniczny zadań i są skomplikowanymi i bardzo drogimi urządzeniami Są wykorzystane w dużych systemach z 200 — 300

roboczymi miejscami

Rodzaje Komputerów (kont.)

13

Superkomputer - wielokomputerowy system zdolny do wykonywania obliczeń równoległych, zbudowany z wielu komputerów Architektura superkomputerów bazuje się na ideach

równoległego i potokowego przetwarzaniaT tego typu urządzeniach równoległy oznacza że

duża ilość operacji wykonuje się duża liczba operacji (mikroprocesorowee przetwarzanie)Bardzo szybki tryb przetwarzania jest

zabezpieczony nie dła każdego zadania a tylko dla wyznaczonych jako równoległe


Rodzaje Komputerów - Superkomputer

14

Najwięcej rozległe superkomputery – te które stosują systemy paralelizmu masowego One mają dziesięć tysięcy procesorów, które

komunikują się przez skomplikowany hierarchiczny system pamięci

Wyróżniająca cechą superkomputerów są - procesors wektorowe, wyposażone w aparaturę dla równoległego wykonania operacji z wielowymiarowymi dwójkowymi obiektami — wektory i macierzy

Wektorowe registry i równoległy potokowy mechanizm działania


Rodzaje Komputerów – Superkomputer (kont.)

15

Jeśli na zwykłym procesorze - programista wykonuje operacje nad każdym komponentem wektora, a w naszym wypadku - komputer opracuje wszystkie wektory na raz

Superkomputery są stosowane dla skomplikowanych dużych naukowych problemów (meteorologia, hydrodynamika i in.)

Rodzaje Komputerów – Superkomputer (kont.)

16

Superkomputery - 10 najlepszych na 20 czerwca 2011 r.

Pozycja

RmaxRpeak

(Pflops)

NazwaKomputer

Jądra ProcesorówProducent Strona, Kraj, Rok

System Operacyjny

18.162

8.77363K computer

RIKEN68,544×8 SPARC64 VIIIfx processors

Fujitsu RIKEN. Japan, 2011 Linux

22.5664.701

Tianhe-1A

NUDT YH Cluster14,336×6 Xeon + 7168×14 GeForce 400 Series, Arch (Proprietary)

NUDTNational Supercomputing Center of Tianjin. China, 2010

Linux

31.7592.331

JaguarCray XT5224,162 Opteron

CrayOak Ridge National Laboratory. USA, 2009

Linux (CLE)

41.271

2.9843Nebulae

Dawning TC3600 Blade55,680 Xeon + 64,960 Tesla, InfiniBand

Dawning

National Supercomputing Center in Shenzhen (NSCS). China, 2010

Linux

51.192

2.28763TSUBAME 2.0

HP Cluster Platform 3000SL73,278 Xeon, Fermi

NEC/HPGSIC Center, Tokyo Institute of Technology. Japan, 2010

Linux (SLES 11)


17

Superkomputery - 10 najlepszych na 20 czerwca 2011 r. (kont.)

Pozycja

RmaxRpeak

(Pflops)

NazwaKomputer

Jądra ProcesorówProdu-

centStrona, Kraj, Rok

System Operacyjny

61.11

1.36581Cielo

Cray XE6142,272 Opteron

CrayLos Alamos National Laboratory. United States, 2010

Linux (CLE)

71.088

1.31533Pleiades

Altix111,104 Xeon, InfiniBand

SGIAmes Research Center. USA, 2011

Linux

81.054

1.28863Hopper

Cray XE6153,408 Opteron

CrayLawrence Berkeley National Laboratory. USA, 2010

Linux (CLE)

91.05

1.25455Tera 100

Bull Bullx138,368 Xeon, InfiniBand

Bull SACommissariat à l'énergie atomique (CEA). France, 2010

Linux (XBAS)

101.042

1.37578Roadrunner

BladeCenter QS22/LS21122,400 Cell/Opteron

IBMLos Alamos National Laboratory. USA, 2009

Linux (Fedora 9)

18

Przenośne komputery zazwyczaj potrzebne dla menedżerów, uczonych, dziennikarzom, jakim trafiły się pracować poza ofisem - w domu, na prezentacjach lub w czasie podróży

Podstawowe rodzaje przenośnych komputerów : Laptop Notebook Palmtop Personal Digital Assistant

Laptop (od lap – kolano, top - nad, z góry) Po rozmiarach jest podobny do zwykłej teczki Teraz komputery tego typu ustępują miejscem jeszcze

mniejszym modelom Po podstawowej cesze (szybkość reakcji, pamięć)

przybliżnie odpowiada biurkowym osobowym komputerom

Rodzaje Komputerów – Przenośne Komputery

19

Notebook Po rozmiarach jest podobny do książki wielkiego

formatu Waga około 3 kg Dla połączenia z Internetem ma wmontowany modemZazwyczaj są zabezpieczone modułami napędu dysków

CD i dyskietekDużo nowoczesnych komputerów tego typu mają

wymienialne bloki z standardowymi gniazdkamiJest odporny do niepowodzeń w sieci elektrycznej


Rodzaje Komputerów – Przenośne Komputery (kont.)

20

Używa energię od potocznego elektrycznego systemu W razie niepowodzenia on przechodzi na reżym

wyżywienia od akumulatorów


21

Osobowy cyfrowi asystenci (OCA) – jest ręcznym komputerem, ale stawały się więcej wielostronnymi za ostatnie lata

OCA również są wiadome jak kieszonkowe komputery albo palmtop komputery

OCA mają bogate zastosowanie :ObliczeniaWykorzystują jaka zegar i kalendarz Dostęp do Internetu Scanowanie kodu kreskowego



22

Przesyłanie i dostarczenie poczty elektronicznej, dyktafon, redaktorr tekstów

Wykorzystuje adresową księgę, tablicy elektroniczne Nowy OCA również mają jak barwiste ekrany, tak i

głosowe możliwości, niektóre modele są wykorzystywani jak telefony komórkowe (smartphones), przeglądarki internetowe, albo odtwarzacz muzyki

Wiele OCA mają ekran dotykowy



23

Dużo OCA może mieć dostęp do Internetu, dostąp do wewnętrznych albo zewnętrzych sieci przez Wi-Fi, albo Wireless Globalne Siecie (WWANs )


24

Architektura komputera - jego opis jest na niektórym generalnym poziomie, m.in. opis możliwości użytkowników do programowania, komplet instrukcji, sposobów adresacji, organizacja pamięci, i tak dalej

Architektura definiuje zasady działania, informacyjne związki i wzajemne związki bazowych logicznych zestawów komputera: procesor, operatywna pamięć, zewnętrzna pamięć i peryferyjne zasoby

Środowisko różnych architektur komputerów zabezpieczone ich łączeniem z punktu widzenia użytkownika

Architektura Komputera

25

Klasyczna architektura (architektura Von Neumann ) składa się z jednostki arytmetyczno-logicznej (Arithmetic Logic Unit - ALU) przez który przechodzi potok danych i jednostki sterowania (CU - Control Unit) przez który przechodzi potok instrukcji – programTo - jednoprocesorowy komputer

Wieloprocesorowa architektura - Są kilka procesorów w komputerze, więc dużo procesów i wątków może być organizowane jednocześnieW takim wypadku kilka fragmentów jednego

zadania mogą wykonywać się jednocześnieWielo jednostkowy komputerowy system - Kilka

procesorów połączonych w komputerowy system, bez wspólnej głównej pamięci lecz każdy ma swoją własną (lokalną)

Architektura Komputera (kont.)

26

Architektura z równoległymi procesorami - Kilka ALU pod zażądaniem jednej jednostki sterowaniaTo oznacza, że wielka ilość info może być

obrobiona jednym programem w jednym potoku instrukcji

Komputerowe zasady (według John Von Neumann)Zasada programowego sterowania. Program

składa się z kompletu instrukcji które jedną po drugiej w pewnej kolejności wykonuje procesor



27

Zasada jednolitej pamięci Programy i info są zachowywani w tej

samej pamięci Komputer nie rozróżnia co zachowuje się

komórce pamięci - numer, tekst albo rozkaz Nad instrukcjami możliwie wykonywać takie

same operacje jak i nad informacją Zasady adresowania

Strukturalnie, podstawowa pamięć składa się z ponumerowanych komórek; dowolna komórka dostępna procesorowi

w dowolny moment czasu


28

Główne części Komputera osobistego (Personal Computer - PC):PamięćCPU – (Central Processing Unit) procesor

komputera, składa się z jednostki arytmetyczno-logicznej ALU (Arithmetic Logic Unit ) i jednostki sterowania CU (Control Unit)

Jednostka wprowadzeniaJednostka wyprowadzeniaPłyta główna Dysk twardy CD-ROM

Urządzenia podłączane przez kanały danych


29

Funkcje pamięci: Otrzymuje informacje od innych urządzeń Zachowanie informacji Wysyłanie informacji innym komputerowym

urządzeniam kiedy jest na to potrzeba Funkcje CPU:

Obróbka danych zgodnie z programem przez wykorzystanie arytmetycznych i logicznych operacji

Programne zarządzanie pracą urządzeń komputera


30

Logiczne Elementy Komputera

Informacja i instrukcje pojawiają się jako dwójkowa kolejność różnej struktury i długości

Istnieją różne fizyczne sposoby kodowania dwójkowej informacji

Logiczna jednostka komputera - część elektronicznego logicznego wykresu,jaka będzie realizować elementarną Logiczną

funkcjęLogiczne Elementy – algebra Bool

31

Logicznymi elementami komputerów są elektronowe schematy I (AND), Albo (OR), Nie (NO), I-NIE (AND-NOT), Albo-Nie (OR—NOT) i inne, i triggers

Tablica prawdziwości - to tablicowe prezentowanie logicznego schematu (operacje), w której wszystkie możliwe istne kombinacje

znaczeń wejściowych sygnałów (operandów) przenoszą się razem z istnymi znaczeniami wyjściowych sygnałów (rezultat operacji) dla każdej z kombinacji

Logiczne Elementy Komputera (kont.)

32

Schemat AND realizuje iloczyn logiczny (koniunkcje) dwóch albo więcej Logicznych znaczeń

Jeden będzie kiedy w schemacie AND będą jedynki na wszystkich wejściach. Jeżeli będzie zero na chociaż jednym z wejść, w konsekwencji będzie zero

Truth table of circuit Andx y x . y0 0 00 1 01 0 01 1 1


33

Schemat OR realizuje alternatywe(suma logiczna) dla dwóch albo więcej Logicznych znaczeń. Gdy jedynka jest na jednym z wejść schematu OR również jedynka będzie jego wyjściu

Truth table for circuit ORx y x v y0 0 00 1 11 0 11 1 1


34

Schemat NOT realizuje operacje zaprzeczenia. Związek między wejściowym x tego schematu i wyjściowym z może być opisany jako korelacja , gdzie x czyta się “nie x” albo “inwersja x”xz

Truth table for circuit NOTxx0110


35

Schemat AND-NOT składa się z elementów AND i NOT i realizuje inwersje rezultatu dla schematu AND. Związek między rezultatem z i wejśćami schematu x i y może być opisany, jak gdzie czyta się jak "inwersja x i y".

yxz yx

Truth table for circuit AND-NOTx y yx0 0 10 1 11 0 11 1 0


36

Schemat OR-NOT składa się z elementów OR i NOT i realizuje inwersje rezultatu dla schematu OR. Związek między rezultatem z i wejśćami schematu x i y może być opisany, jak gdzie czyta się jak "inwersja x or y".

yxz yx

Truth table for circuit OR-NOTx y yx 0 0 10 1 01 0 01 1 0


37

Trigger - elektronowy schemat wyzwalający, szeroko stosowany w registrach komputera dla niezawodnego dwójkowego kodu zapamiętania jednej cyfry

Trigger ma dwa niewywrotnych stany, jeden z odpowiada dwójkowej jedynce, inny — do dwójkowemu zeru

Najwięcej rozpowszechniony trigger - tzw. RS-trigger (S i R oznaczają odpowiednio ustanowić i zrzucić )

RS-Trigger


38

Sumator - elektronowy logiczny schemat, wykorzystywana dla zsumowania dwójkowych numerów


Ci

Cout

CS


39

Dla zsumowania numerów A i B w i-tej cyfrze potrzebne są trzy numery:

Numer ai pierwszego elementu Numer bi drugiego elementu Przeniesienie Pi–1 od młodego znakowego bitu

Rezultatem zsumowania dwóch numerów jest: Numer Ci dla sumy Przeniesienie Pi od danego numeru do

główniejszego


40

Wydajność Komputera

Wydajność komputera jest charakteryzowana ilością wykonanej pracy przez komputerowy system w porównaniu do zużytego ta to czasu oraz resursów

Zależnie od kontekstu, normalna komputerowa wydajność może wymagać jeden albo więcej z listy:

Krótki czas odpowiedzi na dane zadanie Wysoka produktywność (norma procesorowej

obróbki ) Niska utylizacja obliczeniowych resursów Wysoka przydatność obliczeniowych systemów

lub aplikacji

41

Czynniki które mają wpływ na wydajność komputera:

Szybkość CPU (jest mierzona w Megahercach - Mhz i Gigaherc - Ghz)

Ukazuje na ilość operacji która może być wykonana za sekundę

Wtedy większa szybkość - lepsza wydajność Rozmiar operatywnej pamięci

Ukazuje ilość pierwotnej pamięci Czym większy rozmiar tym lepsza wydajność

Liczba wykonujących się aplikacji Czym więcej aplikacji pracuje tym mniej

pierwotnej pamięci i niższa szybkość CPU Aniżeli mniej aplikacji to lepsza wydajność

Wydajność Komputera (kont.)

42

Literatura European Computer Driven Licence, Syllabus version 4.0, 2006. L.Z.Shaucukova. Informatics. Moscow, 2002. – 420 p. (in

Russian) William Stallings. Computer Organization and Architecture:

Designing for Performance (6th edition). Prentice Hall , 2002, 750 p.

Tucker (Editor-in-Chief), R. Cupper, F.P. Deek, and R. Noonan (Editorial advisors), Computer Science Handbook, Second edition, CRC Press, 2004, 2752 p.

Hysa B., Piekoszewska B., Rakowiecka K., Sobota M., Sołtysik-Piorunkiewicz A., Zdonek D., Zdonek I., : Laboratorium z podstaw informatyki w zarządzaniu. Część II. Wprowadzenie do MS Windows. MS Word. Wydawnictwo PŚ. Gliwice 2003. Skrypt nr 2324.

Kowalczyk G.: Word 2000 PL. Ćwiczenia praktyczne. Helion, Gliwice 2000.

J. Glenn Brookshear. Computer science an overview, Sixth edition, Addison Wesley, 2001, 688 p.

Wykład 1: Poj ę cia Podstawowe

Documents

Transcript of Wykład 1: Poj ę cia Podstawowe