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

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

Architektura komputerów Historia systemów liczących

Wstęp do Informatyki. dr inż. Paweł Pełczyński

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

Historia komputera. Lubię to! - podręcznik

Dydaktyka Informatyki budowa i zasady działania komputera

Przeszłość i Przyszłość Informatyki

Historia komputera. Architektura komputera Historia komputera. Historia komputera. Historia komputera. Historia komputera

HISTORIA KOMPUTERÓW 2015/16. Bartosz Klin.

Technika mikroprocesorowa

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

Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O

Architektura komputerów

Podstawy Informatyki JA-L i Pamięci

Algorytmy i struktury danych

Architektura komputerów wer. 7

Architektura Systemów Komputerowych. Paweł Pełczyński

Logiczny model komputera i działanie procesora. Część 1.

Sprzęt komputerowy 2. Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer

Przeszłość i przyszłość informatyki

Elementy historii INFORMATYKI

Architektura systemów komputerowych

Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O

Metody numeryczne Technika obliczeniowa i symulacyjna Sem. 2, EiT, 2014/2015

Pracownia Komputerowa. Wyk ad I Magdalena Posiada a-zezula

Technologie Informacyjne

Algorytmy i struktury danych

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

Technika cyfrowa Inżynieria dyskretna cz. 2

Pamięci półprzewodnikowe w oparciu o książkę : Nowoczesne pamięci. Ptc 2013/

JAKIE IDEE WPŁYNĘŁY NAJSILNIEJ NA ROZWÓJ I EWOLUCJĘ INFORMATYKI?

Podstawy informatyki. Podstawowe pojęcia Historia informatyki

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Architektura komputerów wer. 3

HISTORIA KOMPUTERÓW 2014/15. Bartosz Klin.

Informatyka. Prowadzący: Dr inż. Sławomir Samolej D102 C, tel: , WWW: ssamolej.prz-rzeszow.

Wprowadzenie do inżynierii przetwarzania informacji

Algorytmy i struktury danych

Algorytmy i struktury danych

PRACA ZALICZENIOWA Z WORDA

Elektronika cyfrowa i mikroprocesory. Dr inż. Aleksander Cianciara

Wstęp do architektury komputerów

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

Pamięci półprzewodnikowe

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych. Ćwiczenie 4

PYTANIA BUDOWA KOMPUTERA kartkówki i quizy

Budowa komputera Komputer computer computare

Technologie Informacyjne Wykład 2

Jednostka centralna. dr hab. inż. Krzysztof Patan, prof. PWSZ

Architektura komputerów

Podstawy informatyki. dr inż. Izabela Szczęch

Pamięci półprzewodnikowe na podstawie książki: Nowoczesne pamięci

Wykład pierwszy Rys historyczny rozwoju sprzętu komputerowego

Wprowadzenie do informatyki i użytkowania komputerów. Kodowanie informacji System komputerowy

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

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Cyfrowe układy scalone

Historia komputerów. Szkoła Podstawowa nr 8 im. Jana Wyżykowskiego w Lubinie

Wzmacniacz operacyjny

Klasyfikacja sprzętu i oprogramowania nowoczesnego banku. Informatyka bankowa, AE w Poznaniu, dr Grzegorz Kotliński

Komputery sterowane myślami

Jak liczono dawniej? 1

WPROWADZENIE Mikrosterownik mikrokontrolery

Programowanie sterowników PLC wprowadzenie

Jako pierwszych do liczenia używano palców.

Architektura komputerów

3.Przeglądarchitektur

Sprzęt komputerowy 2. Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer

Komputer i urządzenia z nim współpracujące.

Projektowanie. Projektowanie mikroprocesorów

WOJEWÓDZKI KONKURS INFORMATYCZNY DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW ETAP SZKOLNY BIAŁYSTOK, 22 LISTOPADA 2017 R.

Urządzenia zewnętrzne

Cyfrowe układy scalone

Organizacja typowego mikroprocesora

Architektura komputerów

Architektura mikroprocesorów TEO 2009/2010

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

Podstawy elektroniki cyfrowej dla Inżynierii Nanostruktur. Piotr Fita

3.Przeglądarchitektur

Jerzy Nawrocki, Wprowadzenie do informatyki

Podstawy układów mikroelektronicznych

Układy scalone. wstęp układy hybrydowe

UKŁAD SCALONY. Cyfrowe układy można podzielić ze względu na różne kryteria, na przykład sposób przetwarzania informacji, technologię wykonania.

Systemy operacyjne III

Budowa Mikrokomputera

Technologie Informacyjne

Podstawy informatyki. Izabela Szczęch. Politechnika Poznańska

Powrót do przeszłości i przyszłości

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

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

Architektura komputera

Podstawy informatyki (1)

Laboratorium KOMPUTEROWE PROJEKTOWANIE UKŁADÓW

Historia komputera. Narzędzia informatyki

Systemy operacyjne i sieci komputerowe Szymon Wilk Superkomputery 1

Cyfrowe układy scalone

Między przeszłością a przyszłością komputerów i informatyki

Architektura systemu komputerowego

Transkrypt:

Politechnika Łódzka Instytut Elektroniki Wstęp do współczesnej inżynierii EKS i komputery sterowane myślami Andrzej Materka, listopad 2010 Jena Meeting, 12-14 December 2008 1/8 Plan wykładu - rozwój urządzeń wspomagających obliczenia - prawo Moore a - budowa i działanie komputera - karty elektroniczne - zastosowania kart na kampusie uczelni, EKS - wprowadzanie danych do komputera - komputer sterowany myślami 2/8

Rozwój komputerów łac. computo zrachować, obliczyć łac. calculus kamyk, rachunek Liczydło III w. pne (?) 3/8 Rozwój komputerów Kipu (Inkowie) Mnożarka (pałeczki) Nepera (1602) http://ww2.tvp.pl/view?cat=1875&id=235297 Suwak logarytmiczny http://www.computerhistory.org/virtualvisiblestorage/entry.html http://www.sliderules.clara.net/ 4/8

Rozwój komputerów Kalkulator Da Vinci (ok. 1500) Kalkulator CURTA (1948-1972) http://www.maxmon.com/history.htm Kalkulator mechaniczny Schickarda (1600) Sumator Pascala (1642) Kalkulator Leibniza (1673) http://www.curta.de/kr31/index.htm 5/8 Rozwój komputerów Maszyna tkacka Jacquarda (1804) http://history.acusd.edu/gen/recording/jacquard1.html Karty perforowane (program) Maszyna analityczna Babbage a (1834) Tabulator Holleritha (1890) 6/8

Rozwój komputerów Komputer elektroniczny (1946) Electronic Numerical Integrator And Calculator Lampy elektronowe (obliczanie trajektorii pocisków artyleryjskich) http://www.library.upenn.edu/exhibits/rbm/mauchly/jwmintro.html 7/8 Rozwój komputerów Komputery elektroniczne I generacja (1946-59) lampy elektronowe II generacja (1959-65) tranzystory III generacja (1965-75) układy scalone IV generacja (od 1975) układy scalone wielkiej skali integracji http://pl.wikipedia.org 8/8

Rozwój komputerów ENIAC (1946) 100 m 3 objętości 30 ton 18 000 lamp próżniowych 10 000 kondensatorów 5 000 instr./s http://www.library.upenn.edu/exhibits/rbm/mauchly/jwm8b.html ENIAC-on-a-Chip (Univ. Pennsylvania 1995) 7,4 mm 5,3 mm 175 000 tranzystorów MOS http://www.ee.upenn.edu/~jan/eniacproj.html 9/8 Rozwój komputerów 1975: IBM mainframe 10 mln instrukcji/s 10 mln USD 1995: gra komputerowa 500 mln instrukcji/s (50:1) 500 USD (1:20 000) http://en.wikipedia.org/wiki/ibm_pc http://en.wikipedia.org/wiki/boeing_727 Dr Amar Gupta (MIT) Gdyby w czasie ostatnich 25 lat samoloty rozwijały się równie szybko jak komputery, to... Boeing 727 kosztowałby 500 USD, okrążałby Ziemię w 20 minut zużywając przy tym 20 l paliwa. 10/8

Rozwój komputerów Układ scalony miliony tranzystorów na wspólnym podłożu. http://www.ee.upenn.edu/~jan/eniac_chip.html http://pl.wikipedia.org/wiki/uk%c5%82ad_scalony duże możliwości obliczeniowe duża szybkość zwiększona niezawodność 11/8 Zastosowania komputerów http://www.sonyericsson.com/ http://www.tomshardware.pl/consumer/20020913/ MP3 http://www.hoopla.pl Telefon DVD/BD http://www.agdrtv.com/dvd/grundig_dvd_p_7000.php Telewizor 12/8

Zastosowania komputerów http://www.hoopla.pl/product_info.php?products_id=3615 http://en.wikipedia.org/wiki/image:microwave.750pix.jpg Pralka Kuchnia mikrofalowa 13/8 Zastosowania komputerów http://www.mazda.de/default.asp http://travel.howstuffworks.com/space-shuttle.htm Samochód osobowy Prom kosmiczny 14/8

Notatka Komputery stają się mniejsze, tańsze, szybsze, wykonują więcej funkcji i wywierają istotny wpływ na nasze życie. Komputery stają się wszechobecne. 15/8 Elementy składowe komputera Program John von Neumann (1903-1957) Jednostka arytmetycznologiczna Im krótszy okres zegara, tym szybciej liczy komputer. Układy wejściowe Jednostka sterująca Układy wyjściowe Pamięć Zegar 0 1 0 1 0 1 0 1 czas Cykl pracy - pobranie instrukcji - rozkodowanie instrukcji - pobranie danych - wykonanie instrukcji - przesłanie wyniku do pamięci 16/8

Komputer elementy i operacje Założenia - przetwarzane liczby są zapisane dwójkowo (binarnie) - czas wykonania pojedynczej operacji jest bardzo krótki - elementy składowe komputera mają bardzo małe rozmiary Zapis dziesiętny dwójkowy 10 1 8 4 2 1 0 0 1 1 2 1 0 3 1 1 4 1 0 0...... 1 5 1 1 1 1 dekompozycja na proste operacje odporność na zakłócenia 17/8 Komputer elementy i operacje Przykłady obliczeń dwójkowych Reguły dodawania 0 0 1 1 +0 +1 +0 +1 0 1 1 10 6 5: 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 + 1 1 0 1 1 1 1 0 Kodowanie znaków pisma! - 00100001 $ - 00100100 A - 01000001 B - 01000010 Z - 01011010 a - 01100001 m - 01101110 Możliwość przetwarzania danych symbolicznych. 18/8

Okładki Pamięć Komputer elementy i operacje Kondensator płaski A C A d pojemność kondensatora d Izolator + + + + + + + + + + + + Q - - - - - - - - - - - - U 1 bajt pamięci (8 bitów) 0 0 0 1 1 0 0 1 Q CU ładunek napięcie pojemność 16 + 8 + 1 = 25 19/8 Komputer elementy i operacje V DD =5V Inwerter A A Funkcja NIE A A 0 1 1 0 W stanie statycznym układy CMOS nie pobierają energii. V in V o C ŹRÓDŁO (S) BRAMKA (G) DREN (D) V DD =5V W Vin v GSP v GSN S D D S Inwerter CMOS V o C 0,1 µm n + n + podłoże typu p B Si L Tranzystor MOS 20/8

Komputer elementy i operacje A B LUB NIE-LUB 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 A A + B B Funkcja NIE - LUB A B M 1 M 2 V DD X=A+B George Boole (1815-1864) System funkcjonalnie pełny można zbudować używając tylko dwóch operatorów, np. LUB i NIE. A B A + B LUB A NIE A M 3 M 4 Układ NIE - LUB Układy scalone CMOS mogą służyć do budowy komputerów. 21/8 Komputer elementy i operacje Układ scalony - miliony tranzystorów na wspólnym podłożu. - duże możliwości obliczeniowe - duża szybkość - zwiększona niezawodność 22/8

Liczba tranzystorów w układzie scalonym Rozwój komputerów 1.0E+07 1.0E+06 1.0E+05 1.0E+04 1.0E+03 70 75 80 85 90 95 Rok (19XX) Prawo Moore a (1965) Liczba tranzystorów w układzie scalonym podwaja się co 18 miesięcy. Hipoteza Kurzweilla (1999) Prawo Moore a dotyczy możliwości obliczeniowych komputera każdego typu, niezależnie od technologii jego realizacji. 23/8 Rozwój komputerów Układy scalone... - mogą pomieścić setki tysięcy układów LUB i NIE - są coraz szybsze Komputery zbudowane z układów scalonych... - są coraz mniejsze - wykonują coraz więcej złożonych obliczeń - są taktowane coraz szybszymi zegarami 24/8

Karta elektroniczna Ronald Moreno (1974) Patent: Niezależny obiekt elektroniczny z pamięcią oraz identyfikatorem PIN. Innovatron (Francja) - licencja 1976: Honeywell-Bull-Motorola (karty z pamięcią) 1979: karty inteligentne (z procesorem) 1980: pierwsze zastosowania (banki, szpitale, telekomunikacja) 1992: 21 mln kart 1995: 400 mln kart 1999: 3 mld kart 2000 2 biliony kart 25/8 Karta elektroniczna procesor zegar reset m a g i s t r a l a pamięć we/wy Karta elektroniczna zawiera w sobie komputer. J. Zareda, Andrzej J. Oton, Materka, Smartd Cards, WDWI: Artech EKS i komputery House, 1994sterowane myślami, Łódź, listopad 2010 26/8

Karta elektroniczna Czytnik karty bezstykowej Czytnik karty elektronicznej Karta elektroniczna zapewnia większą pojemność większą niezawodność bezpieczeństwo danych 27/8 Karta elektroniczna Telekomunikacja Ochrona zdrowia Finanse Sport, wypoczynek J. Zareda, J. Oton, Smart Cards, Artech House, 1994 Transport Szkoły wyższe 28/8

Karta elektroniczna w szkole wyższej karta biblioteczna legitymacja indeks portmonetka Andrzej MATERKA DM 1999/00 nr alb. 007 Elektroniczna karta studenta (EKS) 29/8 Karta elektroniczna w szkole wyższej Oceny, programy zajęć, komunikaty,... Informacje Bufet, kawiarnia Księgarnia, kiosk, sklep uczelniany Parking Szkoła wyższa Kserokopiarka J. Zareda, J. Oton, Smart Cards, Artech House, 1994 Biblioteka Dziekanat, administracja 30/31

Karta elektroniczna w szkole wyższej 31/31