Technologie informacyjne -III dr inż. A. Matuszak 23 lutego 2013 A. Matuszak (1) Technologie informacyjne -III Po co? Dla inżyniera komputer nie jest ani maszyną do pisania, ani nie służy rozrywce. A. Matuszak (2) Technologie informacyjne -III 1
Kratownica S S H H P P P = S cos 30 o P = S 3/2 S = 2 P/ 3 H + S cos 60 o = 0 H = S/2 A. Matuszak (3) Technologie informacyjne -III Potem wystarczy powtórzyć obliczenia dla każdego węzła kratownicy...... A. Matuszak (4) Technologie informacyjne -III 2
Bardzo wiele (większość?) zadań w inżynierii nie przedstawia dużych trudności teoretycznych ale znalezienie rozwiązania wymaga bardzo żmudnych rachunków. Istnieje zasadnicza różnica między tym, co umiemy teoretycznie opisać a tym, co umiemy efektywnie obliczyć. A. Matuszak (5) Technologie informacyjne -III Komputer Przez stulecia inżynieria była ograniczona wykonalnością żmudnych rachunków. Wprowadzenia kalkulatora elektronicznego stanowiło przełom. Można było łatwo i dokładnie obliczać najbardziej złożone wyrażenia algebraiczne. Do tego jest tak prosty w obsłudze, że nie ma potrzeby uczyć używania kalkulatora. Komputer:??? Komputer to nie jest taki większy kalkulator! A. Matuszak (6) Technologie informacyjne -III 3
Cele przedmiotu Komputer jest pewnym narzędziem. Ma swoje silne i słabe strony. Zrozumienie podstawowych mechanizmów działania komputera jest warunkiem efektywnego wykorzystania. Fundamentalne zasady Przygotowanie do studiowania metod numerycznych i metod komputerowych Częściowe wyrównanie poziomu wiedzy A. Matuszak (7) Technologie informacyjne -III Zakres przedmiotu Podstawy budowy i działania komputera Arytmetyka komputera Algorytmika Elementy programowania w języku Octave/Matlab (laboratorium) Środowisko systemu operacyjnego Unix Sieci komputerowe Kryptografia A. Matuszak (8) Technologie informacyjne -III 4
Studiowanie vs. szkoła Profesorze Einstein, dał pan na egzamin te same zadania, co w ubiegłym roku Tak, ale w tym roku rozwiązania są inne... szkoła ma przekazać pewien zamknięty kanon wiedzy studia mają nauczyć uczyć się samodzielnie... aktualność obszerność A. Matuszak (9) Technologie informacyjne -III Uczelnia Inżynier powinien wiedzieć coś o wszystkim i wszystko o czymś. coś o wszystkim uczelnia wszystko o czymś we własnym zakresie A. Matuszak (10) Technologie informacyjne -III 5
Studiowanie vs. szkoła(2) Kiedy uczysz się ze słuchu i polegasz wyłącznie na pamięci, nie masz odruchu kwestionowania usłyszanego - najważniejsze, by wpierw wiernie zapamiętać przekaz. Nastawienie interpretacyjne i całe instrumentarium nowożytnego myślenia krytycznego powstały dopiero dzięki upowszechnieniu pisma. J. Dukaj Za długie, nie przeczytam... TP 22.08.2010 A. Matuszak (11) Technologie informacyjne -III Zasady Studenci studiują samodzielnie, pod kierunkiem prowadzących Studenci studiują samodzielnie Prowadzący (nie fora!) służą wszelką pomocą studentom w przypadku trudności, wątpliwości, niejasności. Zajęcia (inaczej niż lekcje) jedynie zarysowują zakres przedmiotu i sygnalizują najważniejsze problemy. A. Matuszak (12) Technologie informacyjne -III 6
Technologie informacyjne Od liczenia na palcach do komputera A. Matuszak (13) Technologie informacyjne -III I+VII+IX=? A. Matuszak (14) Technologie informacyjne -III 7
1,2345 1,2345 + 2,3456 x 2,3456 -------- ------------ 3,5801 74070 61725 49380 37035 2,4690 ------------- 2,89564320 S = 2 35, 71/ 3 A. Matuszak (15) Technologie informacyjne -III Wykreślnie S H P = 35, 71 P A. Matuszak (16) Technologie informacyjne -III 8
Komputery dawnych inżynierów...(2) A. Matuszak (17) Technologie informacyjne -III Pierwsze komputery : Colossus (szyfry A. Turing) Rekonstrukcja A. Matuszak (18) Technologie informacyjne -III 9
Pierwsze komputery : ENIAC (tablice artyleryjskie) A. Matuszak (19) Technologie informacyjne -III Pierwsze komputery : Zuse Z3 rekonstrukcja A. Matuszak (20) Technologie informacyjne -III 10
Symulacja rzeczywistości Model: uproszczona rzeczywistość Różne modele odzwierciedlają różne aspekty rzeczywistości i z różną dokładnością Model rozwiązanie modelu bardziej złożony model to trudniejsze rozwiązanie (ale Kopernik vs. Ptolemeusz) Projektowanie konstrukcji: modele numeryczne Budowa i badanie prototypu: jazdy/loty próbne Trudno zbudować i testować prototyp budynku niezbędny znacznie dokładniejszy i trudniejszy do rozwiązania model (ale katedry gotyckie) A. Matuszak (21) Technologie informacyjne -III Przełom technologiczny: układ scalony A. Matuszak (22) Technologie informacyjne -III 11
Kalkulator: wyspecjalizowany układ scalony A. Matuszak (23) Technologie informacyjne -III Procesor: uniwersalny układ scalony CPU Central Processor Unit operacje logiczne operacje dostępu do pamięci instrukcja skoku operacje arytmetyczne, tylko dla typów całkowitych, dla liczb rzeczywistych osobna jednostka FPU (Floating Point Unit) (na PC od 486DX CPU i FPU są w jednym układzie scalonym) A. Matuszak (24) Technologie informacyjne -III 12
Mikrokontroler komputer jednoukładowy pilot winda pralka automatyczna kuchenka mikrofalowa centala alarmu domowego ABS w samochodzie A. Matuszak (25) Technologie informacyjne -III Mainframe do poważnych zastosowań (NASA ok.1960) A. Matuszak (26) Technologie informacyjne -III 13
Parametry IBM PC (A.D.1981) Procesor Intel 8088 16 bitowy: szybkość taktowania: 4.77 MHz pamięc RAM: 16 256 kb dysk twardy: brak grafika CGA 640x200 16 kolorów dźwięk: wbudowany głośnik A. Matuszak (27) Technologie informacyjne -III Koncepcja komputera osobistego ok. 1970-1980, IBM PC 1981 maksymalnie uproszczona budowa jeden użytkownik (personal!) mało wydajny ale 100% mocy należało do właściciela mało wydajny sprzęt konieczność kompromisów zależność od sprzętu (przekleństwo zgodności wstecznej) brak ochrony Koncepcja komputera osobistego kłóci się z dostępem do sieci. jeden użytkownik brak potrzeby zabezpieczeń sieć kolejni użytkownicy np. wirusy, demony (NB. pod unix-em nie ma wirusów) A. Matuszak (28) Technologie informacyjne -III 14
Parametry typowego PC (A.D.2007) Procesor z linii rozwojowej Intel 8086 32 bitowy: Duron (AMD) Athlon(AMD) Celeron (Intel) Pentium 4 (Intel) VIA lub nowe 64bitowe szybkość taktowania: 1-3 GHz, cache 256KB płyta główna: szybkość taktowania 400-800 MHz pamięc RAM: 256MB (max. 4GB) dysk twardy 40-160GB (IDE, SATA, PATA) karta graficzna z własnym procesorem GPU i pamięcią karta muzyczna, sieciowa, port USB, stacja CD-ROM A. Matuszak (29) Technologie informacyjne -III mainframe grupa komputerów powiązanych siecią każdy realizuje fragment zadania superkomputer do obliczeń A. Matuszak (30) Technologie informacyjne -III 15
Superkomputer - IBM Blue Gene A. Matuszak (31) Technologie informacyjne -III Technologie informacyjne Budowa PC A. Matuszak (32) Technologie informacyjne -III 16