O informatyce i jej historii. R. Robert Gajewski omklnx.il.pw.edu.pl/~rgajewski

Transkrypt

1 O informatyce i jej historii R. Robert Gajewski omklnx.il.pw.edu.pl/~rgajewski s-rg@siwy.il.pw.edu.pl

2 Informatyka (1) Informatyka to gałąź wiedzy związana z procesami:! projektowania, konstrukcji, oceny,! wykorzystania i konserwacji w zakresie:! przetwarzania danych,! systemów zapamiętywania i przesyłania danych obejmująca:! sprzęt i oprogramowanie,! aspekty ludzkie i organizacyjne! oraz całą sferę wpływów związanych z działalnością: przemysłowa, komercyjną, społeczną i polityczną , R. Robert Gajewski

3 Informatyka (2) Informatyka to: cały zespół dyscyplin naukowych i technologii związanych z systematycznym podejściem, zwłaszcza komputerowym, do: danych i informacji widzianych jako nośnik wiedzy, z uwzględnieniem ich przechowywania w czasie i rozpowszechniania w przestrzeni. Informatyka to: nauka o przetwarzaniu informacji ze szczególnym uwzględnieniem urządzeń elektronicznych , R. Robert Gajewski

4 Komunikat i informacja Komunikat to: odpowiednio zakodowana wiadomość, zawierająca pewną ilość informacji. [W.M. Turski] Informacją nazywamy wielkość abstrakcyjną, która może być przechowywana w pewnych obiektach, przesyłana między pewnymi obiektami, przetwarzana w pewnych obiektach i stosowana do sterowania pewnymi obiektami, przy czym przez obiekty rozumie się organizmy żywe, urządzenia techniczne oraz systemy takich obiektów , R. Robert Gajewski

5 Teoria informacji Teoria informacji to badanie problemów ilości informacji, sposobów kodowania i przesyłania informacji. Informatyka jest dziedziną wiedzy zajmującą się algorytmami. informacja " algorytm " program " komputer " informacja , R. Robert Gajewski

6 Polskie definicje (1) Informatyka teoretyczna (theoretical informatics)zajmuje się matematycznymi i logicznymi podstawami informatyki. Nauki komputerowe (computer sciences) to praktyczna i techniczna strona informacji obejmująca projektowanie sprzętu komputerowego, oprogramowania systemowego, języków programowania i baz danych w realizacji potrzeb szeroko rozumianych systemów informatycznych , R. Robert Gajewski

7 Polskie definicje (2) Informatyka stosowana (applied informatics) obejmuje budowę, wdrażanie, wykorzystanie i łączenie systemów informatycznych. Stosowane nauki komputerowe (applied computer sciences) zajmują się wykorzystaniem sprzętu komputerowego i oprogramowania systemowego oraz narzędziowego. System rzeczywisty jest częścią rzeczywistości, która ma być kontrolowana przez system informatyczny , R. Robert Gajewski

8 O systemach... System informatyczny składa się z następujących elementów.! sprzętu, to jest komputerów i sieci! zestawów gromadzonych i przetwarzanych! ludzi,! działań realizowanych przez tych ludzi,! modeli matematycznych o różnym stopniu złożoności. Przykładami systemów informatycznych są:! systemy automatyzacji prowadzenia prac biurowych,! biblioteczne systemy wyszukiwania informacji,! systemy wspomagające zarządzanie i planowanie,! zastosowania inżynierskie, techniczne i naukowe , R. Robert Gajewski

9 Czasy prehistoryczne W X wieku p.n.e. do obliczania wyników stosowano układy kamieni. Później nawlekanie kamieni na pręty doprowadziło do stworzenia pierwszego liczydła zwanego abakusem. W wiekach średnich ukształtowało się japońskie liczydło soroban. Euklides w IV w. p.n.e. określił metodę wyznaczania największego wspólnego dzielnika dwóch liczb - znaną jako tzw. algorytm Euklidesa , R. Robert Gajewski

10 Wieki średnie Muhammad al-chorezmi w IX w. opisał pozycyjny system kodowania dziesiętnego i sztukę liczenia w tym systemie, uprzednio Indiach. Stanowiło to początek sztuki wykonywania obliczeń pisanych. Działali wtedy... Algorytmiści - zwolennicy obliczeń pisanych,! kalkulatorzy -wykonujący obliczenia na kamykach,! abacysci -posługujący się liczydłami. Rajmundus Lullus, misjonarz kaledoński, podjął w 1275 roku próbę skonstruowania maszyny, która miała przeprowadzać rozumowanie , R. Robert Gajewski

11 Wiek XVII Wiliam Oughtred stworzył w roku 1622 koncepcję i prototyp, suwaka logarytmicznego, służącego po dziś dzień do wykonywania wielu obliczeń. Gottfried Wilhelm von Leibnitz ( ), jeden z twórców rachunku różniczkowego, stosował system dwójkowy - binarny do zapisu liczb. Był również twórcą maszyny liczącej. Blaise Pascal ( ) i Wilhelm Schickard ( ) to również konstruktorzy maszyn liczących: Pascal dwudziałaniowej, Schickard czterodziałaniowej. Nie były to jeszcze jednak urządzenia w pełni automatyczne , R. Robert Gajewski

12 Wiek XVIII Charles Babbage ( ) był najwybitniejszym twórcą mechanicznych maszyn liczących przed erą elektroniczną. Jego produkt po ustawieniu początkowych parametrów nie wymagał żadnych ingerencji użytkownika poza kręceniem korbą. Marzeniem Babbage'a było stworzenie maszyny analitycznej. Tworząc jej projekt naszkicował wiele pomysłów zrealizowanych dopiero we współczesnych komputerach, takich jak rozdzielenie pamięci od arytmometru. Obie części były sterowane za pomocą kart perforowanych, wynalezionych przez Jacquarda i stosowanych do kodowania tkanego wzoru , R. Robert Gajewski

13 Nadchodzi wiek XX Ada Augusta, hrabina Loevace, córka Byrona, zafascynowana niezrealizowanym projektem maszyny analitycznej zajęła się sporządzaniem opisów jej działania w konkretnych zadaniach, czyli pisaniem programów. Alan Turing ( ) w 1936 opisał tok myślenia prowadzący od obliczeń wykonywanych ręcznie do obliczeń wykonywanych przez prostą maszynę , R. Robert Gajewski

14 Alan Turing Teza Turinga: na tak zdefiniowanej maszynie można zrealizować każdy algorytm. Obliczenia ręczne Pokratkowana dwuwymiarowa kartka wypełniona skończoną liczbą symboli działań i cyfr. Obliczenia zależą od: danych na kartce, "stanu naszego umysłu". Obliczenia maszynowe Zapis na jednowymiarowej taśmie podzielonej na komórki (kratki). Wykonanie instrukcji zależy od stanu fizycznego urządzenia, tzw. głowicy porusza się ona po taśmie, rozpoznaje symbole i zmienia wartości , R. Robert Gajewski

15 John von Neumann John von Neumann ( ), postać numer jeden w historii współczesnej informatyki, zaproponował architekturę komputera wykorzystywaną do dziś, znaną jako von neumannowska. Jej podstawowe elementy to:! pamięć złożona z elementów przyjmujących stany 0 1! arytmometr zdolny wykonywać działania arytmetyczne i logiczne,! blok odpowiedzialny za sterowanie,! urządzenia wprowadzania danych i wyprowadzania wyników , R. Robert Gajewski

16 Architektura neumannowska Program będący zbiorem reguł (poleceń, przepisów), według których mają się odbywać obliczenia przechowywany jest w pamięci. Kolejne rozkazy pobierane są sekwencyjnie przez jednostkę sterującą,rozpoznawane a następnie wykonywane. Program podczas swego działania może zmienić zawartość dowolnego obszaru pamięci , R. Robert Gajewski

17 Komputer von Neumanna Celem działania komputera von Neumanna jest przejście w takt zegara od początkowego stanu pamięci do stanu końcowego zawierającego wynik. Od tego momentu rozpoczyna się historia urządzenia nazywanego komputer, którego angielska nazwa computer pochodzi od czasownika to compute -obliczać. Polski(?) termin to EMC. Po rosyjsku było to: ЭВМ Электроническая Вычесличесличейная Машина czyli Elektroniczna Maszyna Cyfrowa , R. Robert Gajewski

18 O komputerze... Najprostsza definicja komputera to: Komputer to urządzenie, które przetwarza dane pod kontrolą programu DANE " KOMPUTER PROGRAM " " WYNIKI , R. Robert Gajewski

19 Komputery I generacji - Niemcy Komputery 1 generacji zbudowane na lampach elektronowych! Współczesną ewolucję maszyn cyfrowych sterowanych programem zapoczątkował niemiecki matematyk Konrad Zuse.! W 1932 skonstruował on maszynę o nazwie Z-1, pierwszą maszynę sterowaną programem, będącą rozwiązaniem czysto mechanicznym.! Kolejny model Z-2 był na przekaźnikach, lecz z powodu mechanicznego przenoszenia sygnału działał zbyt wolno.! Kolejny model Z-3, wykonany na zlecenie niemieckiego lotnictwa był pierwszą na świecie funkcjonalną maszyną cyfrowa sterowaną programem, zbudowaną na 2600 przekaźnikach , R. Robert Gajewski

20 I generacja w USA Równolegle, w czasie II Wojny światowej trwały prace w USA. Prowadziły je niezależnie dwa ośrodki:! Bell Telephone, gdzie wybudowano model V oparty na 9000 przekaźnikach,! INM gdzie skonstruowano model Mark-I Rozstrzygający krok naprzód stanowiło przejście od zespołów elektromechanicznych do elektronicznych. Zastosowanie zamiast przekaźników lamp elektronowych spowodowało 1000-krotne zwiększenie prędkości działania , R. Robert Gajewski

21 Komputery II i III generacji Komputery 2 generacji zbudowane są na tranzystorach! Tranzystor wynaleziony w 1947 został zastosowany w komputerach dopiero 11 lat później, w 1958 roku. Już rok później firma Texas Instruments rozpoczęła prace nad stworzeniem układu scalonego, który miał swoją światową premierę w1960 roku. Komputery 3 generacji - na układach scalonych! Pierwszy komputer na układach scalonych powstał w 1968 roku a już w roku 1969 firma Intel wykonała prototyp mikroprocesora, co było zwrotnym momentem w historii komputerów , R. Robert Gajewski

22 Komputery IV generacji Komputery 4 generacji - na mikroprocesorach! W 1976 roku Steve Woźniak i Steve Jobbs założyli firmę Apple Computers i rozpoczęli produkcję mikrokomputera Apple I.! Od roku 1977 datuje się fantastyczny, żywiołowy rozwój mikrokomputerów. Rewolucja komputerowa ostatnich lat to przede wszystkim:! miniaturyzacja sprzętu (mikrokomputery), zwiększanie możliwości obliczeniowych sprzętu (superkomputery),! przetwarzanie równoległe , R. Robert Gajewski

23 , R. Robert Gajewski

24 , R. Robert Gajewski