Komputer INFORMATYKA W ZARZĄDZANIU 2. Plan prezentacji. Jak działa komputer? Komputer. Internet/WWW Cloud Computing.

Transkrypt

1 2 Komputer Zasada działania INFORMATYKA W ZARZĄDZANIU 2 Paweł Boiński Plan prezentacji Jak działa komputer? 3 Komputer Zasady działania Ogólna architektura Superkomputery Internet/WWW Cloud Computing 4 Zacznijmy od układów cyfrowych Stany dyskretne Prostota układów Poziom wysoki Poziom niski Odporność na zakłócenia (transmisja, kody korekcyjne) Łatwość przechowywania danych (pamięć fizyczna) 5 V 2,4 V 0,4 V 0V

2 5 Jak działa komputer? Konsekwencja: Binarny system obliczeń 22:2 = 11 reszta = 0 11:2 = 5 reszta = 1 5:2 = 2 reszta = 1 2:2 = 1 reszta = 0 1:2 = 0 reszta = 1 22 D B Bit najmniejsza ilość informacji 6 ALU Jednostka arytmetyczno-logiczna ang. Arithmetic and Logical Unit Służy do wykonywania podstawowych operacji na jednej lub parze liczb na wejściu Przykład operacja AND WE1 WE2 WY WE1: WE2: WY: Procesor Central Processing Unit (CPU) Ogólny schemat: Dane Instrukcje (rozkazy) CPU Rejestry ALU Moduł sterowania Dane 8 Schemat komputera Urządzenia wejściowe: -klawiatura -skaner -mysz -dysk twardy -itd Jednostka centralna Pamięć Procesor Komunikacja magistrala Urządzenia wyjściowe: -monitor -głośniki -karta graficzna -dysk twardy -itd Procesor zawiera ALU i moduł sterowania Instrukcje i dane we wspólnej pamięci Architektura von Neumanna

3 Co z tymi bitami? 32? 64?! Dwa słowa o pamięci 9 10 Jest to długość tzw. słowa 32 bity -> 2 32 kombinacji zer i jedynek Nowy sprzęt: 64b Limit pamięci Rozmiar rejestrów Kto najwięcej zyskuje? Profesjonaliści Problem kompatybilności Porównanie Pojemność Szybkość Rejestry Bardzo mała Bardzo duża Cena produkcji Bardzo duża Trwałość Ulotna Pamięć RAM Średnia Duża Duża Ulotna Dysk twardy Bardzo duża Mała Mała Trwała Jednostki miar Jednostki miar b bit, B bajt (8 bitów) Przedrostki dziesiętne Przedrostki binarne Nazwa Symbol Mnożnik Nazwa Symbol Mnożnik kilobajt kb 10 3 kibibajt KiB 2 10 megabajt MB 10 6 mebibajt MiB 2 20 gigabajt GB 10 9 gibibajt GiB 2 30 terabajt TB tebibajt TiB 2 40 petabajt PB pebibajt PiB 2 50 eksabajt EB eksbibajt EiB 2 60 zettabajt ZB zebibajt ZiB 2 70 jottabajt YB jobibajt YiB 2 80 Przykład Dysk twardy o pojemności 100 GB Pytanie Ile bajtów można na nim przechować? Odpowiedź Powinno być: 100 * 2 30 = B W praktyce: B Dla komputera to: 93,13 GB Gdzie jest 7%?!

4 13 Prędkość, pojemność Ile zajmuje miejsca? Film DVD 4.3 GB Utwór MP3 kilka MB Zdjęcie średnio od 0.5 do 2MB Tekst znaków prawie 1 MB Jak szybki jest transfer z/do internetu (w Polsce)? Od kilku kb/s do 100 Mb/s Dobra jakość transferu w sieciach komórkowych 14 Kompresja stratna 100% = 38kB 90% = 13kB 80% = 9kB 50% = 5kB 30% = 4kB 10% = 2kB Dysk twardy Nowoczesne dyski 15 FDD Floppy Disc Drive Źródło: wikipedia.pl HDD Hard Disc Drive Urządzenie mechaniczne Duży czas dostępu Problem fragmentacji Mała prędkość odczytu Ograniczenia fizyczne (np. RPM) Mała wytrzymałość Duża pojemność Duży pobór energii 16 SDD - Solid State Disc HDD Źródło: wikipedia.pl SDD

5 Pamięć flash SSD Nowoczesny typ pamięci elektronicznej Zalety: Szybkość (dostęp, transfer) Cicha praca Odporność na czynniki zewnętrzne Mały ciężar Niewielki pobór energii Wady: Cena Mała trwałość Pamięć podręczna, wirtualna Chłodzenie komputera Pamięć podręczna cache Mały rozmiar Szybka Pamięć wirtualna Zwiększa pamięć RAM Wykorzystuje inne rodzaje pamięci Wolna, efekt page swapping Duże zapotrzebowanie na energię (kilkaset W) W przyrodzie nic nie ginie Duża emisja ciepła Zaawansowane systemy chłodzenia Chłodzenie Powietrzem Wodne Źródło: buzzparas.com Źródło:

6 Prawo Moore a Wielordzeniowość 21 Liczba tranzystorów w układzie scalonym podwaja się co 24 miesiące Granice technologiczne nm nm Przestało obowiązywać? Taktowanie Wielordzeniowość 22 ang. multi-core Zalety Energooszczędność Szybka komunikacja (wewnętrzna) Wady Problem licencji na procesor Dwa rdzenie!= 2x szybciej Cena Duże wytwarzanie energii cieplnej Skomplikowane algorytmy (implementacja) parallel computing Dzisiejszy standard to 2 rdzenie (dual-core) GPU Budowa komputera GPU - Graphics Processing Unit GPGPU (ang. General-Purpose Computing on Graphics Processing Units) Procesor Karta graficzna 1) Monitor 2) płyta główna (Main Board/Motherboard) 3) procesor (CPU) 4) pamięć operacyjna (RAM) 5) karta rozszerzenia 6) zasilacz 7) napęd optyczny (DVD) 8) dysk twardy (HDD, SDD) 9) mysz 10) klawiatura 16x

7 Rodzaje komputerów Superkomputery Osobiste Wbudowane (embedded) Mainframe Konsole Serwery Seymour Cray, lata 1960 Wiele procesorów, wiele rdzeni Cel złożone obliczenia np. Łamanie szyfrów Prognoza pogody Obliczenia biologiczne top500.org Ranking superkomputerów FLOPS - FLoating Point Operations Per Second 1FLOP = 1 operacja na sekundę 1 MFLOPS = 1 milion FLOPS-ów 1 GFLOPS = 1 miliard FLOPS-ów 1 TFLOPS = 1 bilion FLOPS-ów 1 PFLOPS = 1 biliard FLOPS-ów Superkomputery Superkomputery Superkomputery dawniej i dziś 27 Aktualny rekordzista (06/2011): K computer Producent: Fujitsu Wydajność: PFLOPS Liczba procesorów: 68544, 8 rdzeni każdy 28 Numerical Wind Tunnel K Computer Rok Liczba rdzeni MW 800K Wydajność 235 GFLOPS GFLOPS K razy więcej Klaster obliczeniowy 80GFLOPS Ok GFLOPS

8 System operacyjny 29 Oprogramowania zarządzające sprzętem komputerowym Główne działania: Kontrola zadań użytkowników Czas procesora Pamięć Ustandaryzowany dostęp do funkcji systemowych (API) Komunikacja z użytkownikiem (środowisko graficzne, tekstowe) 30 Technologie IT Jak działa Internet? Microsoft Windows Linux Mac OS X Ogólna idea Przekazywanie pakietów Sieć składa się z Niezależnych węzłów Połączeń komunikacyjnych Sieć tworzy graf połączeń Każde urządzenie posiada adres IP (Internet Protocol) Adres IPv4 x.y.z.w x, y, z, w to wartości od 0 do 255 przykład Połączenie z punktu A do punktu B odbywa się przez tzw. rutery (urządzenia przekazujące) Trasy nie są ustalone a priori Wiadomość Adres nadawcy Adres odbiorcy Numer części Pakiety

9 Trasowanie Przekazywanie pakietów Komunikacja wykorzystuje pakiety Adres nadawcy Adres odbiorcy Pakiety są przekazywane od nadawcy przez kolejne rutery do obiorcy Trasowanie wyznaczanie kolejnych węzłów na drodze w sieci Specjalistyczne algorytmy Istnieje wiele tras (graf!) Nadawca x z y w a Odbiorca Przekazywanie pakietów AMS-IX 35 Trasowanie powinno być efektywne Najkrótsza czy najszybsza ścieżka? Nie zawsze jest optymalne dla użytkownika Np. połączenie z tego samego miasta między dwoma operatorami telekomunikacyjnymi IXP - Internet EXchange Point Punkt wymiany danych między operatorami 36 AMS-IX 1.2 TBit/s

10 WWW Adresy URL World Wide Web 1990 r. Stworzona dla naukowców Kluczowe elementy adresy URL + DNS protokół HTTP język HTML Tim Berners-Lee Uniform Resource Locator INTERNET!= WWW protokół adres serwera ścieżka dostępu do zasobu DNS System domen Domain Name System Adresy IP trudne dla człowieka Odwzorowanie adresów w nazwy Sieć serwerów Kto nadzoruje? IANA + ICANN Internet Assigned Numbers Authority The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers Wybrane domeny najwyższego poziomu.com komercyjne.edu edukacja, szkolnictwo.gov rządowe, polityczne.net sieciowe.org organizacje.int organizacje międzynarodowe.mil militarne domeny krajowe np..pl,.it, Przykład wsjo.pl Domena krajowa:.pl Domena drugiego poziomu: wsjo

11 41 System domen DOMAIN NAME: wsjo.pl registrant type: organization nameservers: dns.wsjo.pl. [ ] dns2.wsjo.pl. [ ] created: :00:00 last modified: :42:02 REGISTRAR: Domainmaker sp. z o.o. ul. Gdanska Bydgoszcz Polska/Poland ww.domainmaker.pl W Polsce głównym zarządcą jest NASK Domeny są dzierżawione 42 HTTP HyperText Transfer Protocol Sposób przesyłania danych przez Internet Żądanie: Odpowiedź: strona Żądanie: wsjo.pl Odpowiedź: strona wsjo.pl Protokół bezstanowy każde żądanie niezależne 43 Ciasteczka Cookies Pliki tekstowe przechowywane po stronie użytkownika Wysyłane wraz z żądaniem do serwera Podstawa identyfikacji użytkowników Przykłady licznik unikalnych odwiedzin śledzenie użytkownika automatyczne logowanie Adresy IP nie muszą być statyczne! 44 Ciasteczka

12 HTML HTML HyperText Markup Language Język opisu strony internetowej struktura wygląd Wizualizowany przez przeglądarkę internetową Problem kompatybilności Dynamiczne WWW WEB Dodanie tzw. języków skryptowych np. JavaScript Technologie Flash, Silverlight, JavaFX itd Dodanie dynamicznej modyfikacji AJAX Zalety Lepsza funkcjonalność Mniejszy transfer danych Wady Bardziej skomplikowane (droższe) Podatność na błędy Początkowe założenia Specjaliści twórcami treści Strony statyczne (pliki na dysku) Rozwój Treść umieszczana w bazie danych Personalizacja stron (konta) Efekt Odbiorcy i wytwórcy treści to ta sama grupa użytkowników

13 49 WEB 2.0 Przykłady stron typu web 2.0 wykop.pl nk.pl facebook.com twitter.com Największy sukces serwisy społecznościowe 50 Nowoczesne technologie Cloud Computing E=mc 2 51 CC - Definicja Cloud Computing (CC) Obliczenia w chmurze Chmura obliczeniowa Nowy termin stara koncepcja Definicja IBM Cloud Computing jest nowym modelem wykorzystania IT i stylem przetwarzania, w którym procesy biznesowe, aplikacje, dane i zasoby IT są dostarczane do użytkowników w formie usług Wiele, bardzo różnych definicji 52 Przykład Uruchamiamy stronę internetową wsjo.pl Programista WWW (webdeveloper) Gdzie umieszczony jest serwer? Kto kupuje serwer? Kto utrzymuje serwer? (aktualizacje, kopie bezpieczeństwa itp.) Serwer Internet Użytkownicy

14 Wykorzystanie zasobów Wykorzystanie zasobów Źródło: microsoft.pl, ibngr.pl, Cloud Computing - wpływ na konkurencyjność przedsiębiorstw i gospodarkę Polski Źródło: microsoft.pl, ibngr.pl, Cloud Computing - wpływ na konkurencyjność przedsiębiorstw i gospodarkę Polski Przykład analiza Przykłady CC Gdzie jest umieszczony serwer? Infrastruktura Wymogi bezpieczeństwa (np. przepisy) Jak wydajny serwer? Krzywa obciążenia Czy serwer dla jednej usługi? Koordynator usług Priorytety usług Bezpieczeństwo Poczta elektroniczna Wirtualne stacje robocze (terminale) Aplikacje przez przeglądarkę Portale do współdzielenia mediów Środowiska programistyczne

15 Dlaczego chmura? Usługi IT dawniej i dziś Jest czymś naturalnym, nieograniczonym Jest wszędzie dostępna Nie widzimy wnętrza Daje podobne efekty I nie jest nam to potrzebne! Dawniej Dziś Odbiorca Indywidualny Masowy Infrastruktura Dla konkretnego odbiorcy Uniwersalna, współdzielona Powszechność Mała Duża Obsługa Trudna Łatwa, ustandaryzowana Zdalny dostęp Ograniczony Nieograniczony Typy usług CC Modele CC IaaS Infrastructure as a Service Wirtualny serwer (określone zasoby) PaaS Platform as a Service Rozwój, instalacja aplikacji zdalny system operacyjny SaaS Software as a Service Pełny system np. do obsługi dziekanatu BPaaS Business as a Service Określony proces biznesowy np. help desk Stopień kontroli dostawcy Private Cloud W ramach tej samej organizacji Tylko dla dużych podmiotów Public Cloud Wielu odbiorców Community Cloud Ściśle określona grupa odbiorców Hybrid Cloud Połączenie wielu modeli CC Efektywność ekonomiczna a kontrola zasobów

16 Cechy CC Cechy CC 61 Skalowalność nieograniczony dostęp do zasobów Dostępność zwiększona mobilność uniezależnienie od fizycznej lokalizacji Mierzalność płacimy za wykorzystane zasoby (procesor, pamięć, miejsce na dysku, liczbę operacji) abonament, pre-paid Osiągalna dla wszystkich małych i dużych 62 Wydajność Bezpieczeństwo danych Kopie zapasowe (ang. backup) Aktualizacje zabezpieczeń (patche) Transparente naprawy Oszczędność Serwerownie (np. chłodzenie, akumulatory) Dzierżawa łączy Elastyczne licencje Problemy Oczekiwania Słaba sieć informatyczna Prędkość Zawodność Kompatybilność systemów Przepisy prawne np. Ustawa o ochronie danych osobowych Brak zaufania Niższe koszty (54%) Skalowalność (49%) Wydajność (39%) Sprawna administracja (36%) Niezawodność (31%) Większa wydajność (18%) Ekologia (15%) Zabezpieczenia (12%) Źródło: mimecast.com, 2010 r.

17 65 Najwięksi dostawcy Amazon EC2 (IaaS) 66 Najwięksi dostawcy Microsoft Windows Azure (PaaS) 68 Oko za oko 67 Nowoczesna wojna Czyli o patentach słów kilka Czyli patent za patent Trole patentowe

18 Oko za oko Jeszcze o Wytwarzaniu oprogramowania, czyli dlaczego to tyle kosztuje i nigdy się nie kończy Wytwarzanie oprogramowania Wytwarzanie oprogramowania 71 72

19 Koniec 73 Pytania?