Wstęp do Informatyki. dr inż. Paweł Pełczyński ppelczynski@swspiz.pl



Podobne dokumenty
Architektura Systemów Komputerowych. Paweł Pełczyński

Wprowadzenie do informatyki i użytkowania komputerów. Kodowanie informacji System komputerowy

Techniki multimedialne

Jednostki informacji. Bajt moŝna podzielić na dwie połówki 4-bitowe nazywane tetradami (ang. nibbles).

Dla człowieka naturalnym sposobem liczenia jest korzystanie z systemu dziesiętnego, dla komputera natomiast korzystanie z zapisu dwójkowego

Urządzenia Techniki. Klasa I TI. System dwójkowy (binarny) -> BIN. Przykład zamiany liczby dziesiętnej na binarną (DEC -> BIN):

Wykład I: Kodowanie liczb w systemach binarnych. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Podstawy Informatyki

Systemy liczenia. 333= 3*100+3*10+3*1

algorytm przepis rozwiązania przedstawionego zadania komputer urządzenie, za pomocą którego wykonywane są algorytmy

SYSTEMY LICZBOWE. SYSTEMY POZYCYJNE: dziesiętny (arabski): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 rzymski: I, II, III, V, C, M

Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 1 WSTĘP DO INFORMATYKI

Technologie Informacyjne

Systemy liczbowe. 1. Przedstawić w postaci sumy wag poszczególnych cyfr liczbę rzeczywistą R = (10).

Podstawy Informatyki dla Nauczyciela

Mikrokontrolery w mechatronice. Wstępne uwagi

System Liczbowe. Szesnastkowy ( heksadecymalny)

Architektura komputerów Historia systemów liczących

Systemy liczbowe używane w technice komputerowej

Podstawy informatyki (2)

Dane, informacja, programy. Kodowanie danych, kompresja stratna i bezstratna

Arytmetyka komputera

Programowanie Niskopoziomowe

Systemy liczbowe. Bibliografia: Urządzenia techniki komputerowej, K. Wojtuszkiewicz

Podstawy działania układów cyfrowych...2 Systemy liczbowe...2 Kodowanie informacji...3 Informacja cyfrowa...4 Bramki logiczne...

INFORMATYKA. Zajęcia organizacyjne. Arytmetyka komputerowa.

Języki i metodyka programowania. Reprezentacja danych w systemach komputerowych

Teoretyczne Podstawy Informatyki

PODSTAWY INFORMATYKI. Informatyka? - definicja

Arytmetyka komputera. Na podstawie podręcznika Urządzenia techniki komputerowej Tomasza Marciniuka. Opracował: Kamil Kowalski klasa III TI

1.1. Pozycyjne systemy liczbowe

Podstawy informatyki (1)

Spis treúci. Księgarnia PWN: Krzysztof Wojtuszkiewicz - Urządzenia techniki komputerowej. Cz. 1. Przedmowa Wstęp... 11

Znaki w tym systemie odpowiadają następującym liczbom: I=1, V=5, X=10, L=50, C=100, D=500, M=1000

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

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Zapis liczb. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

JAKIE IDEE WPŁYNĘŁY NAJSILNIEJ NA ROZWÓJ I EWOLUCJĘ INFORMATYKI?

Dane, informacja, programy. Kodowanie danych, kompresja stratna i bezstratna

L6.1 Systemy liczenia stosowane w informatyce

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 1 WSTĘP DO INFORMATYKI

Kodowanie informacji. Kody liczbowe

Pracownia Komputerowa wykład VI

Cyfrowy zapis informacji. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

Technologie informacyjne (wyk. 1) Podstawowe pojęcia związane z informatyką, zarys historii informatyki, komputerowy zapis informacji

KARTA MODUŁU KSZTAŁCENIA

Systemy zapisu liczb.

Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: EEL s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Spis treœci. Co to jest mikrokontroler? Kody i liczby stosowane w systemach komputerowych. Podstawowe elementy logiczne

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

Wprowadzenie do inżynierii przetwarzania informacji

Krótka wycieczka do wnętrza komputera

Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia stacjonarne Pedagogika Budowa i zasada działania komputera

Wykład II. Reprezentacja danych w technice cyfrowej. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Podstawy Informatyki

Technika Cyfrowa i Mikroprocesorowa

Informatyka. Michał Rad

Stan wysoki (H) i stan niski (L)

Scenariusz lekcji. wymienić najpopularniejsze formaty plików; omówić sposób kodowania znaków drukarskich;

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Wielkość analogowa w danym przedziale swojej zmienności przyjmuje nieskończoną liczbę wartości.

Podstawy informatyki. Reprezentacja danych w systemach cyfrowych

Systemy liczbowe. 1. System liczbowy dziesiętny

Plan wyk ladu. Kodowanie informacji. Systemy addytywne. Definicja i klasyfikacja. Systemy liczbowe. prof. dr hab. inż.

Technika mikroprocesorowa

Podstawy informatyki (2)

12. Wprowadzenie Sygnały techniki cyfrowej Systemy liczbowe. Matematyka: Elektronika:

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

Przykładowe pytania DSP 1

dr hab. Joanna Jędrzejowicz Podstawy informatyki i komputeryzacji Gdańska Wyższa Szkoła Humanistyczna

Wstęp do współczesnej inżynierii EKS i komputery sterowane myślami. Andrzej Materka, listopad 2010

Wykład 2. Informatyka Stosowana. 10 października Informatyka Stosowana Wykład 2 10 października / 42

Logiczny model komputera i działanie procesora. Część 1.

Programowanie sterowników PLC wprowadzenie

Podstawy Automatyki. Wykład 9 - Podstawy matematyczne automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Organizacja typowego mikroprocesora

O LICZBACH NIEOBLICZALNYCH I ICH ZWIĄZKACH Z INFORMATYKĄ

Informacja w perspektywie obliczeniowej. Informacje, liczby i obliczenia

Pracownia Komputerowa wykład IV

Wykład 2. Informatyka Stosowana. 9 października Informatyka Stosowana Wykład 2 9 października / 42

Jednostki miar stosowane w sieciach komputerowych. mgr inż. Krzysztof Szałajko

Uniwersytet w Białymstoku Wydział Ekonomiczno-Informatyczny w Wilnie SYLLABUS na rok akademicki 2010/2011

ARCHITEKTURA SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH

Wstęp do informatyki. Architektura co to jest? Architektura Model komputera. Od układów logicznych do CPU. Automat skończony. Maszyny Turinga (1936)

Pracownia Komputerowa wyk ad VI

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

Wstęp do programowania. Reprezentacje liczb. Liczby naturalne, całkowite i rzeczywiste w układzie binarnym

Zadanie 1. Potęgi (14 pkt)

Komputery. Wersja: 5 z drobnymi modyfikacjami! Wojciech Myszka :08:

Wstęp do informatyki- wykład 1

Wprowadzenie do współczesnej inżynierii. Rozwój komputerów i metod komunikacji człowieka z komputerem

ARCHITEKTURA KOMPUTERÓW Systemy liczbowe

PAMIĘCI. Część 1. Przygotował: Ryszard Kijanka

Kod U2 Opracował: Andrzej Nowak

Kodowanie informacji. Przygotował: Ryszard Kijanka

Pracownia Komputerowa wyk ad VII

SCENARIUSZ LEKCJI. Autorzy scenariusza: Krzysztof Sauter (informatyka), Marzena Wierzchowska (matematyka)

Algorytm. Krótka historia algorytmów

Historia komputera. Lubię to! - podręcznik

Pracownia Komputerowa wyk ad IV

Elementy historii INFORMATYKI

Transkrypt:

Wstęp do Informatyki dr inż. Paweł Pełczyński ppelczynski@swspiz.pl

Literatura 1. Brookshear, J. G. (2003). Informatyka w ogólnym zarysie. WNT, Warszawa. 3. Małecki, R. Arendt D. Bryszewski A. Krasiukianis R (1997). Wstęp do informatyki. Skrypt PŁ, Łódź. Prezentacje wykładowe dostępne na stronie: http://ppelczynski.swspiz.pl/ 2

Definicja pojęcia Informatyka Wikipedia: Informatyka (łac. informatio - "wyobrażenie", "wizerunek", "pomysł ) dziedzina nauki i techniki zajmująca się przetwarzaniem informacji w tym technologiami przetwarzania informacji oraz technologiami wytwarzania systemów przetwarzających informacje. 3

Informacja i dane Informacja - właściwość pewnych obiektów, relacja między elementami zbiorów pewnych obiektów, której istotą jest zmniejszanie niepewności (nieokreśloności). W informatyce nośnikiem informacji są dane. Przetwarzanie informacji sprowadza się do przetwarzania danych. 4

Budowa komputera Wejście Procesor Wyjście Pamięć (program, dane) 5

Zasada działania komputera Każdy problem obliczeniowy można rozwiązać za pomocą sekwencji skończonego zbioru operacji Komputer wykonuje zadanie (rozwiązuje problem) poprzez wykonywanie ciągu prostych operacji Zbiór wszystkich operacji wykonywanych przez komputer jest nazywany listą instrukcji lub listą rozkazów Kolejność operacji jest zakodowana ciągiem instrukcji, nazywanym programem Wikipedia: "Maszyna posiadająca zdolność wykonywania dowolnego programu jest nazywana uniwersalną maszyna Turinga. Praktyczną realizacją uniwersalnej Maszyny Turinga jest komputer" 6

Cechy komputera Zdolność przetwarzania danych (wykonywania obliczeń) Programowalność rodzaj wykonywanego zadania wyznacza program, a nie budowa komputera Uniwersalność przeznaczenie komputera nie musi być znane podczas projektowania jego architektury, a jest definiowane przez wykonywany program Sekwencyjny (szeregowy) sposób pracy w danym momencie jest wykonywana tylko jedna instrukcja (Ta zasada jest prawdziwa jedynie dla prostych komputerów, zbudowanych zgodnie z tzw. architekturą Von Neumanna) 7

Struktura prostego systemu mikroprocesorowego Magistrala danych Mikroprocesor Magistrala adresowa Magistrala sterująca Pamięć Układy wejścia, wyjścia (I/O) 8

Przykładowe zastosowania komputera Obliczenia Wspomaganie projektowania (CAD) Sterowanie procesami i urządzeniami Wspomaganie zarządzania Banki (bazy) danych, wyszukiwanie informacji... Grafika Przetwarzanie sygnałów i obrazów Rozrywka: gry, muzyka, filmy itd... 9

Historia rozwoju komputerów Wraz z powstaniem pasterstwa i rozwojem form wymiany towarów pojawiła się potrzeba liczenia. Dla ułatwienia prowadzenia obliczeń i pamiętania ich wyniku zaczęto stosować różnorodne pomoce, np. kamyki, liczenie na palcach, symbole reprezentujące liczby. Kości z Ishango, ok. 25 000 lat p.n.e. 10

Historia rozwoju komputerów 300 p.n.e. Liczydło (Abakus) ok. 1500 Projekt kalkulatora Leonarda Da Vinci 1623 Wilhelm Schickard buduje pierwszy mechaniczny kalkulator 11

Historia rozwoju komputerów 1804 Programowalne krosno Jacquarda 1820-40 Charles Babbage konstruuje szereg programowalnych, mechanicznych maszyn liczących 12

Historia rozwoju komputerów 1854 George Boole opracowuje algebrę stanowiącą formalizację praw logiki 1936 Alan Turing definiuje maszynę zdolną do realizacji dowolnego algorytmu 1945 John von Neumann opracowuje szeregową architekturę komputera Źródło fotografii: http://pl.wikipedia.org 13

Historia rozwoju komputerów 1948 ENIAC pierwszy komputer elektroniczny (18tys. Lamp elektronowych, 30 ton) Lata 50-te XXw. zastosowanie tranzystorów do budowy komputerów Lata 60-te XXw. zastosowanie układów scalonych 14

Historia rozwoju komputerów 1971 Pierwszy mikroprocesor: Intel4004 (4-bitowy) 1978 Pierwszy mikroprocesor 16-bitowy: Intel8086 (Zastosowany w pierwszych komputerach IMB PC XT) 1995 ENIAC-on-a-chip, 7,4x5,3mm 2000 PENTIUM IV 15

Prawo Moore a Prawo Moore'a - optymalna liczba tranzystorów w układzie scalonym w kolejnych latach posiada trend wykładniczy (podwaja się w niemal równych odcinkach czasu, co ok. 24miesiące). Źródło: http://pl.wikipedia.org/ 16

Typowe rodzaje danych Liczby (dane liczbowe) Teksty (dane tekstowe) Dane dźwiękowe Sygnały i dane pomiarowe Dane obrazowe Obrazy ruchome - filmy Wiele innych Z punktu widzenia sposobu przechowywania w komputerze programy komputerowe są rodzajem danych. 17

Sposoby reprezentacji liczb Początkowo wystarczało liczenie na palcach, kamyczki, itd. W celu pamiętania dużych liczb zaczęto wymyślać ich symboliczną reprezentację. Wyróżnia się dwa główne systemy liczbowe: - addytywne (np. rzymski) - pozycyjne (np. dziesiętny) 18

Sposoby reprezentacji liczb Przykłady systemów liczbowych: Majowie Skandynawia (średniowiecze) Źródło: http://pl.wikipedia.org/ 19

Sposoby reprezentacji liczb Dziesiętny system liczbowy, zwany też systemem decymalnym lub arabskim, to system pozycyjny. Podstawą pozycji są kolejne potęgi liczby 10. Do zapisu liczb używa się 10 cyfr (symboli): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Przykład: 7625=7*10 3 +6*10 2 +2*10 1 +5*10 0 20

Reprezentacja liczb w komputerze Liczby i inne dane w technice cyfrowej (w komputerach) najłatwiej jest reprezentować za pomocą ciągów symboli zero-jedynkowych. Ograniczenie zbioru symboli do dwóch wynika z łatwości realizacji dwóch wartości napięcia na wyjściu układów cyfrowych: - 0 napięcie bliskie potencjałowi masy - 1 napięcie bliskie napięciu zasilania 21

Reprezentacja liczb w komputerze Pozycyjny system dwójkowy (binarny) dwie cyfry 0 i 1, zasada zapisu jak dla systemu dziesiętnego: 1011=1*2 3 +0*2 2 +1*2 1 +1*2 0 Wadą tego podejścia jest konieczność konwersji liczb dziesiętnych na dwójkowe podczas wprowadzania danych i odwrotnie podczas ich prezentacji. 22

Reprezentacja liczb w komputerze Zalety: Łatwość realizacji operacji arytmetycznych Łatwość pamiętania danych binarnych Sumator jednopozycyjny Pamięć jednej cyfry - przerzutnik typu D Źródło: http://pl.wikipedia.org/ 23

Reprezentacja liczb w komputerze Podstawowa objętość danych, pozwalająca na zapisanie jednej cyfry binarnej to jeden: bit Jednostki pochodne: 1 bajt = 8 bitów 1 kilobajt (1kB) = 2 10 bajtów 1 megabajt (1MB) = 2 10 kb 1 gigabajt (1GB) = 2 10 MB 24

Reprezentacja liczb w komputerze Dla ułatwienia czytania liczb binarnych stosuje się notację heksadecymalną (szesnastkową). Dec 0 1 2 3 4 Bin (NBC) 0000 0001 0010 0011 0100 Hex 0 1 2 3 4 Jedna cyfra szesnastkowa odpowiada czterem cyfrom binarnym (bitom) 10 11 12 13 14 1010 1011 1100 1101 1110 A B C D E 15 1111 F 25

Reprezentacja danych tekstowych w komputerze Tekst jest ciągiem znaków skończonego alfabetu, np. alfabetu łacińskiego. Każdemu znakowi można przypisać wartość liczbową Powstaje kod, pozwalający na pamiętanie tekstów w postaci ciągów liczb, np. kod ASCII Fragment kodu ASCII Przykład: liczba = {108, 105, 99, 122, 98, 97} 26

Reprezentacja dźwięków i innych sygnałów w komputerze Sygnał jest próbkowany i przetwarzany na postać cyfrową (ciąg liczb) 2 1 x(t),y( n ) -1 0 1-1 -2 2 t,n 27

Reprezentacja obrazów w komputerze Obraz cyfrowy jest mozaiką pikseli o jasności reprezentowanej liczbami w tablicy dwuwymiarowej. Każdy piksel obrazu barwnego jest opisany trzema liczbami, określającymi intensywność poszczególnych składowych koloru. 28

Reprezentacja programów w komputerze Program jest ciągiem prostych instrukcji dla mikroprocesora, które można kodować liczbami. 29