Technologie informacyjne. wykład I r 2012/2013 Dr hab. Ireneusz Grabowski, prof. UMK Instytut Fizyki UMK Toruń

Transkrypt

1 Technologie informacyjne wykład I r 2012/2013 Dr hab. Ireneusz Grabowski, prof. UMK Instytut Fizyki UMK Toruń

2 Ireneusz Grabowski Id: brodnica Hasło: Brodnica Materiały do wykładów (?) Tematy prac licencjackich i magisterskich specjalizacji Informatyczne wspomaganie zarządzania

3

4 Luźne uwagi - Wykład nieobowiązkowy. - Egzamin w sesji zimowej pisemny (obowiązkowy!!!). - Prace domowe - Przykładowe pytania i zagadnienia egzaminacyjne w trakcie wykładu. - Tematyka podstawowa, ogólnie znana, dla każdego Plan ogólny - Komputery: budowa, najważniejsze parametry, rodzaje komputerów, system binarny, jednostki używane w informatyce - Systemy operacyjne definicja, zadania, Windows, Linux,... - Wprowadzenie do sieci i Internetu usługi w Internecie, adresacja w Internecie, IP, DNS, DHCP, ,... - Podstawy bezpieczeństwa danych elektronicznych

5 Komputer? KOMPUTER - elektroniczna maszyna licząca [z ang. compute obliczać], urządzenie elektroniczne służące do automatycznego przetwarzania informacji (danych), przedstawionych cyfrowo - najczęściej binarnie (tzn. za pomocą odpowiednio zakodowanych liczb). Jednostka centralna Klawiatura, myszka Zestaw komputerowy Monitor Potocznie i intuicyjnie - współczesny komputer to zespół urządzeń wewnętrznych oraz zewnętrznych złożony w tzw. zestaw komputerowy, gdzie rodzaje zastosowanych urządzeń określają przeznaczenie oraz zdolności operacyjne komputera.

6 Od tyłu

7 Od środka

8 Historia (wycinek) Jeden z pierwszych komputerów: (1946) Electronic Numerical Integrator And Computer (ENIAC) Nie miał pamięci operacyjnej. Programowany był przez przełączanie wtyków kablowych, później za pomocą kart perforowanych. Służył głównie do obliczeń związanych z balistyką, wytwarzaniem broni jądrowej, prognozowaniem pogody, projektowaniem tuneli aerodynamicznych, badaniem promieniowania kosmicznego. Miał wielkie rozmiary: 42 szafy z blachy stalowej - każda miała 3 m wysokości, 60 cm szerokości i 30 cm głębokości lamp elektronowych (kto pamięta lampy elektronowe? ) Ważył 30 ton i pobierał 140 kw mocy. Jego system wentylacyjny miał wbudowane dwa silniki Chryslera o łącznej mocy 24 KM;

9 Część komputera ENIAC

10 ENIAC - Wydajność mógł wykonać 5 tys. operacji dodawania lub 300 operacji mnożenia na sekundę, a także przechować w pamięci 20 liczb dziesięciocyfrowych. ENIAC liczył w układzie dziesiętnym Jego programowanie polegało na ręcznej konstrukcji połączeń na specjalnych tablicach połączeniowych, w przeciwieństwie do późniejszych maszyn, w których konstrukcja fizyczna nie ulega zmianie a zmienia się jedynie wykonywany kod. Bez monitora, klawiatury, myszy!!!

11 Dzisiejsze komputery Wydajność kilka tysięcy TeraFLOP ów Ogromna moc obliczeniowa, pamięć operacyjna i dyskowa Super wydajna i świetnej jakości grafika Komunikacja klawiatura, myszka, tablety, głos, ruch, rozpoznawanie pisma, linii papilarnych,... Miniaturyzacja urządzeń Nowe technologie, komputery biologiczne, kwantowe

12 Zastosowanie komputerów Oddaję głos obecnym na sali Podać 10 przykładów zastosowania komputerów Podać 3 przykłady dziedzin, gdzie komputery nie mają bezpośredniego zastosowania Zaglądamy do środka komputera

13 Budowa komputera jednostka centralna Obudowa komputera typu TOWER Zasilacz Zabudowany w sankach napęd CD, podobnie montowane są napędy CD-RW, DVD, ZIP, FDD itp. Gniazda wtykowe do podłączenia urządzeń zewnętrznych Procesor + chłodzenie Pamięć RAM Karta grafiki Dysk twardy - Napęd HDD Płyta główna komputera Sloty umożliwiające podłączenie innych urządzeń wewnętrznych (karty sieciowe, dźwiękowe)

14 Schematycznie - Architektura komputera z magistralą PCI i AGP Procesor Monitor Płyta główna Pamięć podręczna (CACHE) Karta graficzna Pamięć lokalna Magistrala AGP Sterowniki układów pamięci (chipset): interfejs magistrali PCI, Interfejs magistrali AGP (IRQ, DMA) Karta dźwiękowa Pamięć RAM Karta telewizyjna Magistrala lokalna PCI Interfejs Magistrali zewnętrznej Karta sieciowa Kontroler dysków Interfejs magistrali SCSI Magistrala ISA, EISA Lub MCA Standardowe Urządzenia wejścia i wyjścia Magistrala SCSI Urządzenia SCSI

15 Elementy komputera PC płyta główna Płyta główna jest podstawowym komponentem komputera. Stanowi podstawę do której podłącza się wszystkie inne części jednostki centralnej (np. procesor, pamięć itp.). Zainstalowane nań urządzenia komunikują się między sobą poprzez tzw. ścieżki. Elementy płyty głównej: BIOS gniazdo procesora gniazda magistrali PCI, ISA itp.. CACHE CHIPSET Gniazda pamięci SIMM, DIMM Złącze EIDE Zegar czasu rzeczywistego Złącze napędu FDD Regulator napięcia Chipset (układy scalone): Kontroler CPU, pamięci i CACHE; Kontrolery DMA i IRQ Kontrolery magistrali ISA, PCI, AGP i innych; Kontrolery napędów FDD, HDD, SCSI itp Kontrolery układów we/wy np. RS232, USB itp. Kontroler klawiatury KBC

16 Procesor, układ scalony będący podstawową częścią komputera. Wykonuje on elementarne instrukcje programów takie jak np. podstawowe instrukcje matematyczne, logiczne, ale także graficzne czy kopiowania danych. Procesor CPU oznacza jednostkę centralną jednostkę wykonawczą, w komputerach osobistych jest to procesor lecz w superkomputerach mogą to być układy wieloprocesorowe Cechy charakterystyczne procesorów: architektura (CISC lub RISC) liczba bitów przetwarzana w jednym takcie np. 32 lub 64 częstotliwość taktowania podawana w MHz lub GHz np. 700 MHz, 2.4 GHz Intel Core Duo, Athlon, Cyrix, AMD... (komputery PC) Prawo Moore'a reguła wywiedziona z obserwacji rynku komputerowego przez Gordona Moore'a, współzałożyciela firmy INTEL głosząca, że moc obliczeniowa układów scalonych podwaja się co półtora roku wraz ze spadkiem ich cen. Ta reguła obowiązuje nie przerwanie do dziś.

17 Pamięć podręczna procesora Cache procesora to podręczna pamięć procesora. Charakteryzuje się wyjątkowo krótkim czasem dostępu. Jest ona używana do przechowywania danych, które będą w niedługim czasie przetwarzane. Pamięć cache znakomicie przyspiesza działanie komputera (inny cache: cache dysku,...) Pierwszego poziomu (Cache L1) zintegrowana z procesorem z którym porozumiewa się z częstotliwością równą częstotliwości wewnętrznej procesora, Tego typu pamięć ma zwykle pojemność od 16 do 64 KB. Drugiego poziomu (Cache L2) znajdująca się zwykle na płycie głównej gdzie z procesorem porozumiewa się z częstotliwością taktowania zewnętrznego. W nowoczesnych komputerach jej pojemność wynosi zwykle 512, a czasem nawet 1024 KB. CPU Pamięć Cache Kontroler Cache Pamięć podręczna wspomaga pamięć główną Pamięć

18 ROM (tylko do odczytu) służy do przechowywania stałych elementów oprogramowania Pamięć ROM i RAM RAM (do odczytu i zapisu) Random Access Memory można w niej zapisywać i odczytywać informacje, wymaga stałego zasilania aby podtrzymywać przechowywane dane. Pamięć operacyjna najważniejsza z pamięci komputera w niej wykonują się programy, przechowywane są dane potrzebne do działania m.innymi procesora. Pamięć operacyjna pozostaje w stałym kontakcie z procesorem, dla którego logicznie przedstawia uporządkowany ciąg zaadresowanych komórek Obecny standard to 2-4GB. Im więcej tym lepiej, ale uwaga, nie każdą pamięć RAM da się wykorzystać.

19 BIOS, Basic Input-Output System, program zapisany na stałe w pamięci ROM komputera. Jest on uruchamiany jako pierwszy po włączeniu komputera. Jego zadaniem jest testowanie sprzętu, uruchomienie systemu operacyjnego. W BIOSie użytkownik może ustawić parametry systemu takie jak zainstalowany w systemie sprzęt (dyski, pamięć operacyjna itp.), na podstawie których kontrolowane jest przesyłanie danych między poszczególnymi składnikami systemu. Zmienne informacje w pamięci ROM podtrzymywane są za pomocą wewnętrznej baterii czasami trzeba ją wymienić, bo komputer po starcie nie trzyma czasu Dostęp do BIOSu: SETUP przy starcie komputera: del, Ctrl+del,... BIOS

20 Układy scalone Układ scalony (z angielskiego intergrated circuit), chip, zminiaturyzowany półprzewodnikowy układ elektroniczny zawierający od setek do wielu milionów elementów składowych (czynnych - tranzystorów lub diod, oraz biernych - rezystorów lub kondensatorów) powstających równocześnie w jednym cyklu produkcyjnym. Scalony układ może być wykonany z jednego kryształu półprzewodnika (tzw. scalone układy monolityczne) lub naniesiony warstwowo na izolujące podłoże (scalone układy cienkowarstwowe). Przykładami scalonych układów są mikroprocesory i moduły pamięci półprzewodnikowej.

21 Karta graficzna Karta graficzna, jeden z najważniejszych komponentów zestawu komputerowego. Karta graficzna może być zintegrowana z płytą główną komputera, częściej jest to osobna karta rozszerzeń (jak na rys.). Najważniejszymi parametrami karty graficznej są: szybkość pracy, ilość pamięci, rozdzielczość i ilość kolorów wyświetlanego obrazu, rodzaj chipset u i inne. Karta graficzna składa się z czterech podstawowych elementów: płytki drukowanej, głównego procesora, pamięci wideo, układu RAMDAC (który często jest zintegrowany z procesorem w jednej obudowie) Chipset: Radeon, GeForce, Producenci: Asus, Galaxy, Gigabyte,... Gniazdo podłączenia monitora Złącze umożliwiające osadzenie karty na płycie głównej Główne zadanie karty graficznej to przetwarzanie obrazu cyfrowego generowanego przez układy komputera na sygnał zrozumiały dla monitora (może to być sygnał: analogowy lub cyfrowy). Operacje graficzne są bardzo drogie, więc od szybkości ich przetwarzania będzie zależała szybkość i jakość pracy naszego komputera

22 Karta dźwiękowa Karta dźwiękowa, zwana też kartą muzyczną, jest to karta rozszerzeń umożliwiająca pracę z dźwiękiem na komputerze klasy PC. Dzięki nim można zarówno odtwarzać dźwięk, jak i tworzyć pliki dźwiękowe. Do karty dźwiękowej podłącza się takie urządzenia jak głośniki, wzmacniacz czy mikrofon bądź urządzenie MIDI (np. syntezator). Gniazda wejścia i wyjścia sygnałów dźwiękowych Złącze umożliwiające osadzenie karty na płycie głównej Główne zadanie karty dźwiękowej to przetwarzanie sygnałów cyfrowych na analogowe (przy odtwarzaniu dźwięków) lub odwrotnie (przy nagrywaniu dźwięków). Najcześciej kardy dźwiękowe są zintegrowane z płytą główną komputera.

23 Karta sieciowa Karta sieciowa, karta rozszerzeń niezbędna do podłączenia komputera do sieci LAN. Do karty sieciowej można podłączyć kabel koncentryczny lub kabel typu skrętka łączący komputer z siecią. Często karty mają możliwość podłączenia dwóch różnych typów kabla. Najważniejszym parametrem karty sieciowej jest jej prędkość transmisji, może ona wynosić 10, 100 Mbps lub 1Gbps Diody sygnalizacyjne Antena transmisyjna Gniazdo kabla sieciowego Złącze umożliwiające osadzenie karty na płycie głównej Najnowsze karty sieciowe obsługują już nie tylko sieci kablowe ale także sieci radiowe.

24 Dysk twardy Dysk stały, dysk twardy HDD (angielskie hard disk drive), pamięć dyskowa, w której nośnik magnetyczny jest nałożony na bardzo cienką warstwą (kilka µm) na niewymienną, sztywną płytę zwaną talerzem (lub zespół płyt na jednej osi), zamkniętą w hermetycznej obudowie. Pozwala na zapisywanie danych na stałe, bez ich utraty po odłączeniu zasilania. Dysk twardy Obecnie produkuje się dyski o pojemnościach Od kilkuset megabajtów do kilkuset gigabajtów Płyty nośnik danych Głowice magnetyczne Wnętrze dysku twardego Głowice magnetyczne są umieszczone ruchomo nad warstwami nośnika, nie dotykając płyty. Konstrukcja mechaniczna dysku stałego wymaga dużej precyzji, ale zapewnia bardzo dużą pojemność pamięci oraz mały czas dostępu.

25 CD-ROM, dysk CD, Compact Disk Read- Only Memory, popularny dysk kompaktowy zastosowany w komputerze jako pamięć tylko odczytywalna. Dane na dysku CD- ROM zachowywane są w formacie binarnym jako mikroskopijne wgłębienia w powierzchni dysku, za pomocą bardzo cienkiej wiązki lasera emitowanej przez napęd CD-ROM dane mogą być odczytywane. Na płycie CD może zmieścić się do 700 MB danych. Napęd CD-ROM Napęd CD-ROM CD-RW, Compact Disk Read-Write, jest dyskiem CD umożliwiającym wielokrotny zapis (do 1000x). Do zapisu tego nośnika stosowane są specjalne napędy które obsługują także tradycyjne nośniki Nośnik CD-RW

26 Napęd DVD DVD, Digital Versatile Disc, rodzaj nośnika danych, przypominający płytę CROM. Ilość danych zapisanych na płycie DVD jest jednak dużo większa. Istnieje kilka możliwych sposobów nagrywania płyty DVD różniących się pojemnością płyty. Można na niej nagrać aż do 17 GB danych. Sposób zapisu danych na płycie DVD Napęd DVD przypomina budową CD-ROM Podstawowa różnica pomiędzy CD a DVD polega na tym że DVD zapisane może być po obu stronach przy dodatkowo większej gęstości zapisu. Do odtwarzania DVD (w przeciwieństwie do CD) potrzeba sprzętowego urządzenia do dekodowania informacji zapisanych na nośniku. DVD-RW napędy obsługujące płyty DVD umożliwiają ich nagrywanie Nośnik DVD-RW umożliwiający zapis

27

28 We wnętrzu obudowy komputera można zamontować wiele innych urządzeń realizujących różne zadania np.: Modem telefoniczny (umożliwiający łączenie się z innymi komputerami poprzez łącza telefoniczne) Karty sterujące i pomiarowe mogą przeobrazić komputer w jednostkę zarządzającą np. procesem produkcyjnym. tuner telewizyjny uczyni z komputera PC telewizor Inne urządzenia napędy innych nośników danych (np: stacja dyskietek, streamer, ZIP itp. )

29 Urządzenia zewnętrzne Liczba urządzeń zewnętrznych które mogą współpracować z komputerem jest bardzo duża. Producenci sprzętu peryferyjnego oferują coraz nowe rozwiązania w dużej liczbie typów sprawiając że współczesny użytkownik decydując się np. na zakup monitora komputerowego do wyboru ma dziesiątki marek i setki modeli. Wybrane urządzenia peryferyjne: monitory, CRT oraz LCD, różne przekątne obrazu Klawiatury i myszy: tradycyjne i multimedialne, przewodowe i bezprzewodowe Projektory multimedialne Głośniki komputerowe Skanery: ręczne i stacjonarne

30 Urządzenia zewnętrzne Drukarki komputerowe, ze względu na kolor druku: kolorowe oraz czarno-białe. Ze względu na technologię druku: atramentowe, powszechnie stosowane, tani druk w kolorze w porównaniu do drukarek laserowych. igłowe (stosowane do druku wielokopiowego np. faktury) Laserowe, zastosowanie biurowe. Niski koszt druku czarnych kopii lecz drogi druk w kolorze. Szybkie i ciche Plotery, wielkoformatowe drukarki laserowe lub atramentowe, stosowane np. do druku dokumentacji CAD drukarki termiczne, stosowane np. w kasach fiskalnych drukarki mozaikowe stosowanych w elektronicznych maszynach do pisania.

31 Urządzenia zewnętrzne aparaty cyfrowe UPS awaryjny akumulator podtrzymujący napięcie słuchawki i mikrofony Kamery CCD - internetowe tablety graficzne ułatwią posługiwanie się programami graficznymi także systemami CAD Oraz wiele innych urządzeń takich jak: zewnętrzne napędy nośników danych trackaball (odwrócona myszka) czytniki kodów kreskowych kasy fiskalne urządzenia z dziedziny automatyki itp.. Telefony komórkowe

32 Porty, sprzęgi szybkości, technologie Port: końcowy punkt kanału komunikacyjnego, czyli wyjście na świat. Elektronika do nich dołączona to sprzęgi (interfejsy komunikacyjne, karty I/O (od Input/Output, czyli wejścia/wyjścia). Sprzęg szeregowy RS-232; 115 Kbitów/sek, myszy, modemy, bezpośrednie łączenie komputerów i sterowanie urządzeń TV/Sat. Sprzęg równoległy Centronics, głównie do drukarek. Rozszerzone wersje EPP/ECP (Enhanced Parallel Port/Enhanced Capability Port); sprzęg dwukierunkowy bi-di, dla drukarek/skanerów, a także do napędów Zip), 5 trybów, do 1 MB/sek. Sprzęg szeregowy Firewire (IEEE 1394, i-link): MB/sek, Podłączanie kamkoderów i cyfrowego wideo (DVD) do komputera. Wyprowadzenia sygnału MPEG-2 z cyfrowej TV satelitarnej do komputera. Dyski twarde z tym sprzęgiem. Popierany przez Microsoft, łączy z dyskami, magnetowidami, kamerami cyfrowymi, streamerami. 1394b o szybkości 3.2 Gb/s.

33 Porty, sprzęgi szybkości, technologie Sprzęgi bezprzewodowe na podczerwieni stosowane w notebookach, palmtopach i drukarkach. Standard IrDa 1.0, 115 Kb/sek lub IrDa 1.1 (fast IrDa), 4Mb/sek=0.5 MB/sek. BlueTooth, Wi-Fi (802.11b) Fale radiowe, różne prędkości, rodzaje zastosowania (praca domowa!!!!) Sprzęgi PCMCIA, PC-Card I-III, również urządzenia SCSI dołączane przez karty PC-Card. Sprzęgi USB (Universal Serial Bus), szybkość 1.5 MB/sek (12 Mb/s), zgodne z plug-and-play, można dołączać urządzenia bez restartu; Możliwość łączenia łańcuszka urządzeń: skanery, drukarki, klawiatury, myszy, audio, kamery Internetowe itp. Bardzo wygodne, nie blokują procesora, podłączenie "na gorąco", Huby USB - możliwość przyłączenia wielu urządzeń przez hub (rozdzielacz,koncentrator). Zasilanie: też wędruje przez USB. Dwa rodzaje wtyczek/gniazd + USB-on-go USB 2.0 szybkość 60 MB/sek, (480 Mb/s), zgodne z USB 1.0.

34 Ogólny podział komputerów: Rodzaje komputerów superkomputery stosowane w nauce, przemyśle bardzo duża moc obliczeniowa, GB RAM; Zastosowania: prognozowanie pogody, grafika animowana, dynamika płynów, badania nad energią jądrową, badania geofizyczne, itd. 1999: IBM "Blue Pacific", ponad 8000 procesorów, > 4 TFlops, 2.6 TB RAM, 75 TB dyski, 50 ton, pobór mocy tylko 4 KW. 2005: IBM "Blue Gene", 1 milion procesorów, prędkość ok. Petaflo-pa, czyli operacji/sekundę! Superkomputery zajmują ogromne pomieszczenia, posiadają dziesiątki a nawet setki procesorów.

35 Rodzaje komputerów duże komputery (ang. mainframe) stosowane np. w bankowości, dużych firmach, wiele funkcji, centralne zarządzania, centralna obsługa aplikacji, wiele procesorów minikomputery (najczęściej jako serwery) stosowane do obsługi mniejszych przedsiębiorstw, grup użytkowników, sieci komputerowych - obsługa wielu terminali, transakcje i dostęp do baz danych, stosowane w firmach średniej wielkości. komputery przeznaczone dla pojedynczego użytkownika komputery osobiste - PC IBM ZSieries 990 komputer klasy Mainframe. HP 9000 server do zastosowań sieciowych

36 Rodzaje komputerów Mikrokomputery, komputery osobiste: Laptop, Notebook - przenośny komputer Stacjonarne komputery osobiste: desktop oraz tower UltraPC lekkie stacjonarnoprzenośne komputery osobiste Terminal roboczy pełni funkcję komunikatora pomiędzy użytkownikiem a dużym komputerem (lub superkomputerem) Palmtop komputer mieszczący się w dłoni, pełni funkcję notesu elektronicznego ale o możliwościach komputera PC

37 Komputery sterujące (wbudowanie) Embedded computers mikroprocesory wbudowane w różne urządzenia, np. samochody, pralki, tostery, windy, maszyny do szycia. mikroprocesory w odzieży, np. inteligentne ubranie, buty, Rodzaje komputerów cyborgizacja - elektroniczne dodatki w ciele człowieka, układy monitorujące pracę organizmu, rozruszniki serca... Komputery, które się nosi w zegarkach,... Wypasione telefony komórkowe...

38 Przykładowy komputer (to nie reklama)

39 Zapis informacji Systemy liczbowe Bity i bajty Przechowywanie, przetwarzanie i przesyłanie informacji jest możliwe poprzez operację zapisu. Najprostsze informacje zapisuje się przy użyciu pojedynczych znaków tj. cyfr lub liter, złożone w postaci łańcucha znaków. Komputer (maszyna cyfrowa ) zbudowany jest z układów logicznych (elektronicznych), w których sygnały mogą przyjmować tylko dwa stany 0 lub 1,sygnał wysoki, niski, TAK, NIE. Językiem komputera jest zapis zerojedynkowy potrzebne są tylko dwie cyfry, które odpowiednio połączone w ciągi zer i jedynek niosą ze sobą konkretną informację.

40 Systemy liczbowe Systemy liczbowe to sposoby zapisywania i nazywania liczb. Rozróżnia się systemy liczbowe pozycyjne i niepozycyjne (addytywne). W systemach liczbowych pozycyjnych liczbę przedstawia się jako ciąg cyfr. Wartość jej jest zależna od położenia (pozycji) cyfry w liczbie. Do systemów pozycyjnych zaliczamy m.in.: dziesiątkowy, dwójkowy, ósemkowy, szesnastkowy. 3241, 7, 123 Do addytywnych systemów liczbowych zaliczamy m.in.: rzymski, hieroglificzny, alfabetyczny, gdzie wartość liczby jest sumą wartości jej znaków cyfrowych. XXVIII System dziesiątkowy: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 - to wszystkim znane symbole cyfr arabskiego dziesiątkowego, pozycyjnego systemu liczenia. Każdemu z tych symboli przyporządkowana jest pewna wartość. Z tych prostych symboli tworzymy symbole bardziej złożone wpisując cyfry na tzw. pozycje, w uszeregowaniu od prawej do lewej. I tak najbardziej skrajna prawa pozycja, to pozycja zerowa (pozycja jedności), dalej pozycja pierwsza (pozycja dziesiątek), dalej pozycja druga (pozycja setek),... itd.

41 Ponieważ omawiany układ pozycyjny jest również układem dziesiątkowym, oznacza to tyle, że podstawą systemu (jednostką wyższego rzędu) jest dziesięć - symbolem jest 10. Zgodnie z przedstawioną zasadą, każdemu prostemu czy złożonemu symbolowi układu można przyporządkować wartość, zwaną wartością liczbową, krótko liczbą. Symbol Wartość w systemie Liczba 7 7 *10 0 siedem 56 5 * * 10 0 pięćdziesiąt sześć * * * 10 0 trzysta czterdzieści dwa

42 Ogólnie oznaczając przez c n - cyfrę systemu pozycyjnego, zaś przez p - podstawę systemu, wartość reprezentowaną przez symbol liczby zapisujemy jako sumę iloczynów postaci: ( * ) c n * p n c 2 * p 2 + c 1 * p 1 + c 0 * p 0 Podany wzór dotyczy każdego systemu pozycyjnego i jest jednocześnie algorytmem konwersji (zamiany) liczby zapisanej w innym niż dziesiątkowy system liczenia, na system dziesiątkowy. Dla takich zastosowań przyjęto symbol liczby ujmować w nawiasy okrągłe z zaznaczeniem jaka wielkość jest podstawą systemu, np. (34) 8 - liczba trzy cztery systemu pozycyjnego ósemkowego (4013) 5 - liczba cztery zero jeden trzy systemu pozycyjnego piątkowego Systemy inne niż dziesiątkowy, dwójkowy czy szesnastkowy mają znaczenie czysto teoretyczne.

43 Natomiast system dwójkowy, zrewolucjonizował cały świat techniki, dając podstawę rozwoju wiodącej obecnie dziedzinie wiedzy jaką jest elektronika. Cyframi tego systemu są: 0 i 1. Symbolizują one dwa stany tzw. stan niski i stan wysoki. Podstawą systemu jest 2. Układ dwójkowy (binarny). ( ) 2 (11) 2 ( ) 2 Konwersja z systemu dwójkowego na dziesiątkowy dokonywana jest na podstawie wzoru ( *).

44 System dwójkowy -> system dziesiętny ( ) 2 = 1 * * * * * * * * 2 0 = = (221) 10 Pozycja cyfry w szeregu determinuje potęgę (11) 2 =1 * * 2 0 =2+1=3 ( ) 2 =?

45 Odwrotna zamiana przejście od systemu dziesiątkowego na dwójkowy reszta (87) 10 = 87 : 2 = 43 1 = ( ) 2 43 : 2 = : 2 = : 2 = : 2 = : 2 = : 2 = 0 1 Dzielenie kończymy, gdy otrzymamy iloraz równy 0, a reszty spisane od dołu do góry dają liczbę w poszukiwanym systemie.

46 System szestnastkowy Wadą systemu dwójkowego jest długość liczby, np. ( ) 2 = = (9125) 10 Między innymi dla uproszczenia zapisu i szybkiego przeliczenia wartości wprowadzono system pozycyjny, którego podstawą jest 2 4, czyli 16 i nazwano systemem szesnastkowym.(hexadecymalny) Cyframi tego systemu są: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Przeliczanie z systemu 16 na dziesiętny jest podobne jak poprzednio: (A10) 16 =10* * *160= =(2576) 10

47 Informacja zapis Informacja - pojęcie abstrakcyjne Informacja: maksymalna szybkość samochodu wynosi 160 km/h. Ta sama informacja: 100 mil/h, 44.4 m/s, zapisana alfabetem arabskim, pismem Brailla itd. Dane: konkretna reprezentacja informacji. Dla informacji ważny jest jej sposób zapisu Wybór reprezentacji informacji jest bardzo ważny dla wygody przetwarzania danych - spróbujcie np. podzielić dwie liczby zapisane rzymskimi cyframi.

48 Zapis danych rózne typy danych Typy danych Dane typu logicznego: tak lub nie Dane alfanumeryczne (alfabet+liczby) Dane numeryczne Dane graficzne Dane alfanumeryczne o ustalonej strukturze (rekordy), Dane muzyczne Proces przetwarzania wymaga uprzedniego wprowadzenia informacji i zapamiętania ich. Informacje są wprowadzane do komputera najczęściej w postaci ciągów znaków którymi są na ogół liczby lub teksty. Zbiór akceptowanych przez komputer znaków można traktować jako szerzej pojęty alfabet. Każdy znak jest w komputerze kodowany, czyli otrzymuje jednoznaczną reprezentację liczbową a ta zapisywana jest

49 Zapis informacji w komputerze Bity i bajty bit = binary unit, czyli jednostka dwójkowa, tak/nie. najmniejsza jednostka informacji Ciąg bitów wystarczy by przekazać dowolną wiadomość: np. za pomocą tamtamów czy telegrafu. Alfabet polski ma 35 liter, uwzględniając małe i duże litery + znaki specjalne mamy prawie 100 znaków. 1 bit: 0, 1, rozróżnia 2 znaki bity: 00, 01, 10, 11, rozróżniają 4 znaki bity: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111, rozróżniają 8 znaków bity: , rozróżniają 16 znaków bitów pozwala odróżnić 2 8 = 16 x 16 = 256 znaków. Ciąg 8 bitów = 1 bajt, wygodna jednostka do pamiętania podstawowych symboli.

50 Bajty Przyjęło się stosowanie jednostki liczącej 8 bitów, nazwanej bajtem. Bajt to podstawowa komputerowa jednostka informacji. Dzisiaj mamy kilobajty, megabajty, gigabajty, terabajty,... Nazwa Liczba bajtów Potoczne rozumienie Kilobajt 2 10 = (tysiąc) Megabajt 2 20 = (milion) Gigabajt 2 30 = (miliard) Terabajt 2 40 = (bilion) Jeden bajt może reprezentować 256 różnych wartości, które mogą oznaczać zapisywane informacje.

51 Jednostki używane w informatyce 2 3 =8b=1B, bajt =8bitów 2 10 =1024B=1KB, kilobajt, typowa strona tekstu kilka KB 2 20 =1024KB=1MB, megabajt, książka bez grafiki lub minuta muzyki; 2 30 =1024MB=1GB, gigabajt, film cyfrowy, sporo grafiki, 2 40 =1024GB=1TB, terabajt, duża biblioteka, szerokoekranowy film w kinie; 2 50 =1024TB=1PB, petabajt, ludzka pamięć;

52 Przesyłanie danych w Internecie przepustowość, szerokość pasma jednostki bity/s - bps Kilobity/s kbps 1kbps=1024 bps Megabity/s Mbps 1Mbps = 1024 kbps Gigabity/s Gbps 1Gbps=1024 Mbps Pasmo miara przepływu informacji między dwoma miejscami w danym czasie jednostka bps Zależne od odległości, kabla, usługi (modemu, urządzeń) Modem analogowy starszy 33 kbps Modem analogowy obecnie 56 kbps ISDN kbps... Neostarda+ 4Mb/512 kbps Ethernet kat5 100Mbps, 1Gbps Przepustowość dotyczy bieżącego, zmierzonego pasma w określonej porze dnia na określonej trasie, podczas ładowania konkretnego pliku. ZNACZNIE MNIEJSZA(!) OD szerokości pasma.

53 Reprezentacja informacji znakowej Standardy reprezentowania znaków alfanumerycznych: ASCII - American Standard Code for Information Exchange, używa 7 bitów. ANSI - American National Standards Institute. Rozszerzony standard ASCII: 8 bitów. Różne rozszerzenia: DOS: Code Page, czyli strona kodowa 852, zwana Latin 2 Windows 3/95: CP-1250, Central-European encoding Oficjalny standard: ISO , nieco odmienne, stosowany np. w Informacja znakowa w systemie komputerowym jest zapisywana w postaci liczby dwójkowej zajmującej 1 bajt pamięci tj. komórki pamięci o długości 8 bitów. Przyporządkowanie wartości liczby do danego znaku (widocznego lub niewidocznego) określa jednoznacznie tablica kodu ASCII.

54

55 Teksty Znak A (duża litera a) jest reprezentowany przez liczbę dwójkową ( ) (2) ZAWARTOŚĆ 1 BAJTU Dziesiętna wartość kodu ASCII litery A wynosi 65 (10). Plik to zbiór logicznie powiązanych ze sobą informacji przechowywanych w pamięci dyskowej. Plik ASCII to plik zawierający tylko znaki o kodach ASCII (patrz tablica kodów ASCII).

56 Tekst Informacja tekstowa jest zapisywana w postaci plików tekstowych. W przypadku tzw. pliku tekstowego ASCII jest to po prostu plik na dysku. Plik rozumiany jako zbiór znaków pisarskich i znaków specjalnych stanowi zbiór bajtów, których wartości są wyrażone w kodach zgodnych z tablicą ASCII. Ciąg znaków zakończonych znakami LF i CR nazywamy wierszem. Struktura pliku testowego ASCII Wiersz Wiersz Wiersz n znacznik końca pliku 10 - LF (ang. Line Feed ) - przesuń o 1 linię w dół CR (ang. Carriage Return ) - przesuń na początek linii.

57 Unicode Od 1992 roku standard Unicode, 2 bajty/znak. W można zapisać 2562=65536 znaków. Unicode jest używany w systemach operacyjnych Windows NT, Novell Netware, Windows i Linux pakietach od Office'97. Widać to po wielkości plików. Kodowanie - UTF8

58 Zapis cyfrowy Grafikę, dźwięk i wideo również zapisuje się w kodzie binarnym. Odpowiednie kodowanie (umowa co do formatu i sposobu zapisu) Dużo bardziej skomplikowane, ze względu na wielkość danych. Konieczność kompresji (czasami utrata jakości)

59 Fragment pliku binarnego zapisanego w kodzie szesnastkowym

60 Systemy operacyjne Rodzaje oprogramowania: Oprogramowanie systemowe - podstawowe, bez którego komputer nie będzie działał. Oprogramowanie narzędziowe - usprawnia konfigurację lub naprawia system. Oprogramowanie użytkowe aplikacjami. - zwane też aplikacyjnym,

61 System operacyjny - zespół programów zarządzający zasobami komputera (elektroniką, dostępem do dysków, portów), decydujący o możliwościach wykorzystania sprzętu. Pełni on nadzór nad pracą wszystkich uruchomionych programów, oraz wszystkich urządzeń komputera. Dzięki systemowi operacyjnemu możliwe jest uruchamianie innych programów użytkownika. System operacyjny nadzoruje wykonywanie tych programów, udostępnia im zasoby komputera, np. pamięć, czas procesora, drukarki itp. To dzięki systemowi operacyjnemu możliwe jest zapisywanie danych na dyskach, komunikacja z innymi komputerami w sieci itd.

62 Zadania realizowane przez system operacyjny Komunikacja użytkownika z komputerem Systemy operacyjne z uwagi na komunikację z użytkownikiem możemy podzielić na: a) Systemy tekstowe b) Systemy graficzne Okno Ikona Kursor Wiersz poleceń

63 Zadania realizowane przez system operacyjny Zarządzanie zasobami maszyny System operacyjny obsługuje urządzenia wchodzące w skład komputera. Podstawowe zadania w tym zakresie to: Obsługa wewnętrznych i zewnętrznych elementów komputera takich jak: procesor, płyta główna, pamięć lub drukarka, skaner itp. Badanie stanu urządzeń oraz poprawności komunikacji. Udostępnianie urządzeń aplikacjom a tym samym użytkownikowi (np. udostępnienie drukarki w edytorze tekstu, skanera w programie graficznym, itp.), Chwilowe i trwałe odłączanie urządzeń od komputera. Urządzenia widziane przez system MS Windows XP Instalowanie urządzenia polega na pobraniu i zainstalowaniu sterownika danego urządzenia inny system operacyjny - inny sterownik