Technologia informacyjna Narz dzia i elementy informatyki

Transkrypt

1 Technologia informacyjna Narz dzia i elementy informatyki

2 Cele przedmiotu Przygotowanie studentów do pracy w systemie UNIX, do wydajnego korzystania z sieci komputerowych, pisania tekstów w LaTeX-u i krótkie omówienie podstawowych poj z zakresu informatyki.

3 Zakres przedmiotu 1. Informatyka i jej zakres problemowy (2h) 2. Wprowadzenie do systemu UNIX (6h) 3. U ytkowanie sieci komputerowych (4h) 4. Przygotowywanie i przetwarzanie tekstu matematycznego w LaTeX-u (10h) 5. Podstawowe poj cia informatyczne (8h)

4 Informatyka i jej zakres problemowy Poj cie informacji, struktura logiczna komputera, system operacyjny i jego zadania, typy systemów operacyjnych.

5 Wprowadzenie do systemu UNIX Główne składniki systemu, charakterystyka systemu plików, polecenia dotycz ce plików i katalogów, prawa dost pu, powłoka i j dro, przeadresowanie wej cia/wyj cia, przetwarzanie potokowe, zmienne powłoki, pliki konfiguracyjne, zarz dzanie procesami, komunikacja z innymi serwerami i u ytkownikami

6 U ytkowanie sieci komputerowych Poczta elektroniczna, transfer plików, zdalne uruchamianie aplikacji. Globalna paj czyna (WWW): hipertekst i hipermedia, j zyk opisu dokumentu (HTML). Zdobywanie informacji w sieci. Bezpiecze stwo w sieciach komputerowych.

7 Przygotowywanie i przetwarzanie tekstu matematycznego w LaTeX-u Dozwolone znaki, kroje druku, struktura logiczna dokumentu, formatowanie wzorów matematycznych i referencje do nich, definiowanie nowych komend, numerowanie, tworzenie bibliogafii i cytowanie, osadzanie grafiki, odst py, ramki, tabele.

8 Podstawowe poj cia informatyczne Arytmetyka komputera. Struktury danych - poj cie typu danych, typy proste, typy strukturalne, typy statyczne i dynamiczne. Algorytm - poj cie algorytmu, sposoby zapisu, poziom szczegółowo ci, czynno ci proste i strukturalne. Poj cie procedury i funkcji. Rekurencja - rekurencyjne definiowanie obiektów i algorytmy rekurencyjne, gł boko rekurencji, przej cie z algorytmu iteracyjnego na rekurencyjny i odwrotnie. Algorytmy sortowania - proste (przez wybieranie, wstawianie, zamian ), przez kopcowanie, szybkie sortowanie. Podstawowe poj cia ze zło ono ci obliczeniowej.

9 Literatura 1. P. Silvester; System operacyjny UNIX, WNT, Warszawa, N. Wirth; Algorytmy + struktury danych = programy, WNT, Warszawa, D. Harel, Rzecz o istocie informatyki, WNT, Warszawa, T. Oetiker, H. Partl, I. Hyna, E. Schlegl, Nie za krótkie wprowadzenie do systemu LaTeX, wersja 3.2, wrzesie 1998.

10 Forma zaliczenia na podstawie zrealizowania ustalonych wicze praktycznych na zaj ciach.

11 Informatyka i jej zakres problemowy

12 Informatyka Informatyka to nauka o pozyskiwaniu, przetwarzaniu, przechowywaniu, interpretowaniu, zabezpieczaniu informacji. Podstawow rol w przetwarzaniu informacji odgrywa człowiek. Urz dzenie i oprogramowanie pełni rol pomocnicz. Człowiek formułuje problem, zadanie, przepis na jego rozwi zanie. Istot informatyki jest informacja oraz realizowane nad ni operacje.

13 Podstawowe poj cia Informacja [łac.] - ka dy czynnik zmniejszaj cy stopie niewiedzy o badanym zjawisku, umo liwiaj cy człowiekowi, organizmowi ywemu lub urz dzeniu automatycznemu polepszenie znajomo ci otoczenia i w sprawniejszy sposób przeprowadzenie celowego działania. Informacja to ró nica, która robi ró nic Gregory Bateson

14 Teoria informacji rok 1948 Claude Shannon Ilo informacji zawarta w danym zbiorze jest miar stopnia trudno ci rozpoznania elementów tego zbioru Ilo ci informacji zawartej w zbiorze X={x 1,x 2,...,x N }, gdzie prawdopodobie stwem elementu x i jest liczba p i (p i >0, Σ p i =1), nazywamy liczb : H(X)= - Σ p i log 2 (p i ) Przyklady: {0,1} 1 bit {0..F} 4 bity {0..9} 3.32 bita zbiór liter j zyka ang bita zbiór liter j zyka pol. 5.0 bitów

15 Podstawowe poj cia Zadanie algorytmiczne: - dopuszczalny zestaw danych wej ciowych - specyfikacja wyników jako funkcji danych wej ciowych Algorytm - specyfikacja ci gu elementarnych operacji, które przekształcaj dane wej ciowe na oczekiwane wyniki Komunikatywno

16 Podstawowe poj cia J zyk programowania - zbiór konwencji umo liwiaj cych komunikatywno Program - algorytm wyra ony w j zyku programowania

17 Sposoby zapisu algorytmu werbalny (opis słowny) symboliczny (schemat blokowy) pseudokod j zyk programowania

18 Przykład zapisu algorytmu Problem: równanie kwadratowe Dane: współczynniki A, B, C Wyj cie: pierwiastki X1, X2 lub informacja o ich braku Posta werbalna algorytmu: Maj c dane współczynniki A,B,C oblicz...

19 Przykład zapisu algorytmu Symboliczny sposób zapisu algorytmu START A,B,C D:=B*B - 4*A*C P:=SQRT(D) T X1:=(-B-P)/(2*A) X2:=(-B+P)/(2*A) D>=0 F X1,X2 BRAK STOP

20 Przykład zapisu algorytmu Zapis algorytmu w j zyku programowania: begin read(a,b,c); d:=b*b-4*a*c; if d>=0 then begin p:=sqrt(d); x1:=(-b+p)/(2*a); x2:=(-b-p)/(2*a); write(x1,x2); end else writeln( BRAK ); end.

21 Struktury steruj ce przebiegiem programu 1) Bezpo rednie nast pstwo 2) Wybór warunkowy 3) Iteracja, iteracja warunkowa 1) 2) 3)

22 Architektura von Neumanna M ALU I/O CU DMA M ALU I/O CU 1/2

23 Architektura von Neumanna DMA M ALU I/O CU CPU DMA M ALU I/O CACHE CU CPU 2/2

24 Hierarchia pami ci I/O -->(pami dodatkowa) M L2cache L1cache -->pami operacyjna (pierwszego poziomu) -->druga cache -->podstawowa cache CPU -->rejestry 2/2

25 Przyspieszenie działania komputera M CPU I/O DMA PAMI Zawsze wolniejsza od procesora. Przyspieszacze: interleaving (przeplot) cache PROCESOR Najszybsza cz komputera. Równoległo : pipeline (przetwarzanie potokwe) superscalar (wielopotokowe) WEJ CIE-WYJ CIE W skie gardło systemu. Wczesne wynalazki: kanały we-wy (DMA) przerwania

26 Przetwarzanie strumienia rozkazów

27 Przerwania Przerwania wewn trzne automatyczne wywołanie procedury inicjowane w sytuacji spowodowanej przez wykonywany program przyczyny: nadmiar i niedomiar zmiennopozycyjny, nadmiar całkowity, naruszenie ochrony, nieokre lony kod operacji, przepełnienie stosu, próba uruchomienia nieistniej cego urz dzenia, próba pobrania słowa o niewła ciwym adresie, dzielenie przez zero Przerwania zewn trzne Zmiany sterowania spowodowane np. operacjami I/O Przezroczysto przerwa zabezpieczanie stanu procesu przerwanego za pomoc stosu Wektory przerwa

28 Architektury komputerów równoległych Klasyfikacja M. Flynna: SISD - pojedynczy strumie rozkazów - pojedynczy strumie danych (klasyczne komputery, komputery pracuj ce w trybie potokowym, wektorowe) SIMD - pojedynczy strumie rozkazów - wielokrotny strumie danych (jedna jednostka steruj ca: komputery macierzowe) MISD - wielokrotny strumie rozkazów - pojedynczy strumie danych (raczej dla kompletno ci klasyfikacji) MIMD - wielokrotny strumie rozkazów - wielokrotny strumie danych (systemy wieloprocesorowe - ze wspóln pami ci, z rozproszon pami ci )

29 Maszyna wielopoziomowa??? generator aplikacji j zyk jeszcze wy szego poziomu j zyk wysokiego poziomu j zyk asemblera system operacyjny kod maszynowy sprz t

30 System operacyjny System operacyjny jest to zbiór procedur (programów) przekształcaj cy maszyn rzeczywist w wirtualn. System operacyjny jest to zorganizowany zespół programów, które pełni rol po rednicz c mi dzy sprz tem, a u ytkownikami, dostarczaj u ytkownikom zestawu rodków ułatwiaj cych projektowanie, kodowanie,uruchamianie i eksploatacj programów oraz w tym samym czasie steruj przydziałem zasobów dla zapewnienia efektywnego działania.

31 System operacyjny Podstawowa funkcja SO to zarz dzanie zasobami. Zasób systemu: sprz t lub program, który mo e by przydzielany systemowi operacyjnemu lub programowi u ytkowemu. Zasoby sprz towe: czas procesora (-ów) pami operacyjna urz dzenia we/wy inne komputery Zasoby programowe: funkcje systemowe dostarczane programowi u ytkownika okre lone obszary pami ci - bufory pami zewn trzna katalogi i pliki translatory, kompilatory

32 Kategorie systemów operacyjnych Tryby pracy: systemy do przetwarzania wsadowego (off-line, batch) systemy z podziałem czasu (on-line) system dla działania w czasie rzeczywistym (real-time)