Podstawy Informatyki Wykład II Wprowadzenie Wiadomości wstępne cz. II Copyright by Arkadiusz Rzucidło 1
Informatyka nazwa pochodzi od słowa Informatio (łac. objaśnienie, pouczenie) każdy czynnik, który można wykorzystać do sprawnego i celowego działania każdy czynnik zmniejszający niewiedzę odbiorcy (Shannon) czynnik, dzięki któremu człowiek lub urządzenie mogą lepiej działać to co nas zmienia (Gregory Bateson) Wiadomość czynnik, na podstawie którego ludzie, organizmy żywe, urządzenia automatyczne mogą w sposób sprawny przeprowadzać celowe działanie Copyright by Arkadiusz Rzucidło 2
Jest dyscypliną naukową i gałęzią wiedzy Dotyczy przetwarzania informacji przy użyciu środków technicznych (komputery) Obejmuje m.in.: podstawy konstrukcji maszyn cyfrowych, podstawy programowania, teorię języków programowania, teorię systemów operacyjnych, podstawy organizacji banków danych, teorie teleinformatyczne, podstawy użytkowania elektronicznych maszyn cyfrowych. Opiera się na: zasobach pojęć podstawowych i metod zaczerpniętych z logiki formalnej, algebry, lingwistyki matematycznej, teorii procesów przypadkowych, statystyki matematycznej itp. Jest dziedziną działalności gospodarczej związaną z: produkcją komputerów i ich oprogramowania, budową systemów informatycznych i ich zastosowaniami w gospodarce. Informatyka obejmuje coraz częściej sterowanie procesami technologicznymi, transportowymi itp. Copyright by Arkadiusz Rzucidło 3
Informacja Jest przedmiotem Informatyki Informacja Dane To, co jest przetwarzane Programy Sposób przetwarzania danych Numeryczne Tekstowe Multimedialne Binarny (w języku maszynowym) Tekstowe (w języku programowania) Zapisana w postaci binarnej b 0, b 1,..., b 7 = b 0 2 7 + b 1 2 6 +... + b 6 2 1 + b 7 2 0 2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 128 64 32 16 8 4 2 1 Copyright by Arkadiusz Rzucidło 4
Sposób przechowywania informacji Zapis bitowy: 0 lub 1 Nazwa Liczba bajtów Potoczne rozumienie Kilobajt 2 10 = 1024 1000 (tysiąc) Megabajt 2 20 = 1048576 1000000 (milion) Gigabajt 2 30 = 1073741824 1000000000 (miliard) Terabajt 2 40 = 11099511627776 1000000000000 (bilion) Nośniki informacji: Papier dziurka Tranzystor (dioda) napięcie, prąd Element magnetyczny namagnesowanie Element optyczny wypalanie nośnika Copyright by Arkadiusz Rzucidło 5
Zapis informacji liczbowej Zapis stałoprzecinkowy b0, b1,..., b15 cechy: znak 0 0 1 < 0 wartość zapis uzupełnieniowy do dwóch 0 b 1 2 14 + b 2 2 13 +... + b 14 2 1 + b 15 2 0 < 0 prawie przeciwnie + proste, szybkie operacje + zupełna dokładność (w ramach zakresu) - mały zakres 16 bitów [-32 768 32 767] - tylko wartości całkowite (bez części ułamkowej) Np. rok 2003 w postaci liczby binarnej 16 bitowej zapiszemy jako 0000001111101011 Copyright by Arkadiusz Rzucidło 6
Zapis zmienno pozycyjny (zmienno przecinkowy) Każdą liczbę można zapisać w postaci iloczynu ułamka i potęgi liczby 2 Można to uczynić dlatego,że możemy daną liczę podzielić przez potęgę liczby 2 i pomnożyć przez tą samą potęgę liczby 1 1 2 3 = 2 Idea zapisu 3 1 1 = 2 2 = 2 3 1 1 2 = 2 2 3 1 2 4 7 7 1 7 125 125 = 125 2 2 = 125 2 = 2 128 128 b0 b1... b39 b40 b41... b47 ±m 2±c 7 c cecha m mantysa cechy: bit znaku m mantysa c cecha + duży zakres 48 bitów ±1,7 10 38 + także wartości ułamkowe - ograniczona dokładność 48 bitów ±2,9 10-39 (11-12 cyfr dziesiętnych) - skomplikowane, długotrwałe operacje (symulacja lub koprocesor arytmetyczny) Copyright by Arkadiusz Rzucidło 7
Zapis informacji tekstowej Znaki alfanumeryczne graficzne a... z A... Z 0... 9, + -. / * kontrolne koniec tekstu, kasowanie znaku, kasowanie wiersza Każdy znak posiada kod, który jest jego numerem w tablicy znaków Kod ASCII (ISO-7) American Standard Code for Information Interchange 0 31 kontrolne 32 126 alfanumeryczne strona 0, podstawowa 127 kontrolny 128 255 - kod rozszerzony (8-bitowy) strona dodatkowa, np..852 (CE) Copyright by Arkadiusz Rzucidło 8
Tablica znaków kodów ASCII Copyright by Arkadiusz Rzucidło 9
Rozszerzona tablica znaków Tablica kodów ASCII zawiera 128 znaków Jedna litera to w ASCII jeden bajt. Bajt to osiem bitów, czyli liczba między 0 a 255 Tablica ASCII kończy się przed numerem 127 Brak ążśźćęłń... Nawet jeśli pominiemy pierwsze 32 znaki (są tam różne dziwne kody), pozostaje nam jeszcze druga połowa. Niestety, znaki wszystkich alfabetów narodowych nie zmieszczą się tam (tj. między 128 a 255),,za jednym razem' Dlatego dla różnych języków istnieją różne kodowania, czyli numeracje liter spoza ASCII. Dla języka polskiego obowiązującym w Internecie standardem jest ISO 8859-2 Zawiera on litery wystarczające do pisania (poza angielskim) w językach: Albanii, Bośni, Chorwacji, Czech, Finlandii, Węgier, Polski, Rumunii, Serbii, Słowacji i Słowenii. Copyright by Arkadiusz Rzucidło 10
Na początku ok. 10 różnych,,standardów'' kodowania polskich liter. Aktualnie poza ISO 8859-2 spotkać można jeszcze kodowanie używane w produktach firmy Microsoft -- Windows-1250 Aby prawidłowo wyświetlać tekst napisany w języku innym niż angielski, musimy wiedzieć, w jakim standardzie zakodowane są litery spoza ASCII, oraz mieć czcionkę (font) z literami danego języka, umieszczonymi w odpowiednich miejscach Posiadając odpowiednią czcionkę unikniemy podmiany niektórych znaków np. polskich znaków diakrytycznych na inne, których kod odpowiada tym znakom Rozwiązaniem problemu jest nowy standard UNICODE zapis 16-bitowy ok. 65 tys. znaków. Copyright by Arkadiusz Rzucidło 11
Zapis informacji multimedialnej Rysunek (obraz) Dźwięk Jest zbiorem punktów charakteryzowanych: Pozycją punktu na mapie bitowej - nr kodowy zapis binarny Kolorem - nr kodowy zapis binarny Jest identyfikowany za pomocą cech: Ton ( wysokość) nr kodowy zapis binarny Wartość (trwanie) nr kodowy zapis binarny Rytm nr kodowy zapis binarny Barwa nr kodowy zapis binarny Copyright by Arkadiusz Rzucidło 12
Przechowywanie danych elektronicznych Informacja w postaci danych elektronicznych przechowywana jest w postaci plików danych Plik jest ciągiem bajtów stanowiącym całość logiczną, opatrzonym nazwą Pliki przechowywane są w hierarchicznej strukturze katalogowej (drzewo katalogów) utworzonej na nośnikach danych Nośniki danych: Pamięć elektroniczna RAM EPROM Nośniki magnetyczne: Dyski twarde Dyskietki Taśmy magnetyczne Nośniki optyczne CDR, CDRW DVD, DVDRW Copyright by Arkadiusz Rzucidło 13
Systemy plików Różne systemy dla różnych systemów operacyjnych FAT tablica alokacji FAT32 tablica alokacji NTFS logowanie i rejestrowanie transakcji na plikach na podstawie dzienników EXT2, EXT3 I inne Plik (wartość fizyczna) - fizyczne miejsce na dysku Katalog (wartość logiczna) - grupowanie plików według różnych kryteriów Proces formatowania jest przygotowaniem nośnika danych do pracy przez naniesienie systemu plików Każda z partycji dyskowych (woluminów) posiada w systemie operacyjnym unikatowe oznaczenie Windows poszczególne partycje (woluminy) oznaczane są identyfikatorami literowymi wraz z etykietą, np. C - System, D Dane, E CDROM, itp. Linux oznaczenie napędu wraz z etykietą np. /dev/hda1 - Boot, /dev/hda2 Home, itp. Ścieżki dostępu do pliku np.: C:\autoexec.bat Copyright by Arkadiusz Rzucidło 14
Standardy nazewnictwa plików Każdy plik opatrzony jest nazwą Nazwa pliku musi być unikatowa w skali katalogu (folderu) Standardy nazewnictwa Znaki zastrzeżone: / \ : *? < > Nazwa właściwa: DOS do 8 znaków alfanumerycznych bez znaków i 3 znaki rozszerzenia Windows do 255 znaków wraz z rozszerzeniem, możliwość stosowania w nazwie spacji, kropek i polskich znaków Linux dowolna kombinacja znaków bez znaków zastrzeżonych Rozszerzenie jest elementem nazwy pliku Nie jest konieczne Tworzone jest zwykle z 3 znaków alfanumerycznych Znajduje się w końcu nazwy właściwej pliku, odseparowane jest kropką np. tekst.txt, autoexec.bat, spakowane.tar.gz Informuje system operacyjny i aplikacje o typie danych przechowywanych w pliku Nazwy niektórych katalogów (folderów) są zastrzeżone i nie można ich zmieniać np. Windows, Document and Settings, System32 itp. Copyright by Arkadiusz Rzucidło 15
Cechy plików Każdy plik oprócz nazwy posiada cechy, które określają dodatkowo: Rozmiar danych przechowywanych w pliku Datę utworzenia pliku w formacie daty i czasu Datę ostatniej modyfikacji pliku w formacie daty i czasu Atrybuty pliku Prawa dostępu do plików Ścieżka dostępu do pliku Metryczkę (dane dodatkowe) Wszystkie cechy plików i katalogów udostępniane są za pomocą opcji Właściwości Copyright by Arkadiusz Rzucidło 16
Przykłady różnych typów plików Pliki programów (wykonywalne) - exe, com, bat Pliki systemowe sys Pliki bibliotek programowych dll Pliki tymczasowe tmp Pliki ustawień ini, inf Pliki logów systemowych log Pliki graficzne - bmp, jpg, gif, tif, eps, cdr, wmf, cmx Pliki dźwiękowe wav, mp3 Pliki video mpg, avi, Pliki dokumentów txt, doc, ppt, xls, mdb Odwołania do grupy plików za pomocą wzorca (maski) plików:? - zastępuje jeden dowolny znak, * - zastępuje ciąg (sekwencję) znaków - także pusty, Copyright by Arkadiusz Rzucidło 17
Kompresja plików Kompresja plików jest procesem zmniejszania objętości danych Dane, zwłaszcza tekstowe i graficzne, zawierają zwykle powtarzające się sekwencje identycznych informacji. Kompresja danych polega na zmniejszeniu redundancji danych w pliku stosując algorytmy wyrażające tą samą informację za pomocą mniejszej liczby bitów. Kompresja stratna i bezstratna Kompresowanie plików i katalogów za pomocą aplikacji narzędziowych np. Winzip, Winrar Kompresowanie plików i katalogów za pomocą wbudowanych narzędzi systemowych Windows np. kompresja NTFS, funkcji Foldery skompresowane Przy użyciu kompresji NTFS można kompresować poszczególne pliki i foldery jak również całe dyski NTFS, na skompresowanych plikach NTFS można pracować bez ich dekompresowania, kompresja realizowana jest przez system operacyjny automatycznie Funkcja Foldery skompresowane kompresuje pliki i foldery zarówno na dyskach FAT jak i NTFS Copyright by Arkadiusz Rzucidło 18
Fragmentacja systemu plików Fragmentacja plików jest wynikiem wielokrotnego zapisu tego samego pliku na nośniku danych. Przed zmianą pliku tekst.txt plik1 Tekst.txt plik2 plik2 Po zmianie pliku tekst.txt plik1 Tekst.txt plik2 plik2 Tekst.txt Fragmentacja zmniejsza efektywność działania systemu operacyjnego Proces defragmentacji systemu plików powinien być wykonywany periodycznie i zachowawczo Copyright by Arkadiusz Rzucidło 19
Oprogramowanie podstawowe Warstwowa struktura oprogramowania System operacyjny Jest podstawowym składnikiem komputera Jest zestawem programów, plików bibliotek, ustawień, rozszerzeń środowiska i wielu innych, które tworzą środowisko systemowe konieczne jako podstawa dla aplikacji użytkowych Pośredniczy pomiędzy aplikacjami użytkownika a sprzętem komputera Budowa: J ądro podstawowa część systemu odpowiedzialna za wszystkie zadania systemu Powłoka specjalny program komunikujący użytkownika z systemem operacyjnym System plików sposób zapisu struktury danych na nośniku Tworzy główny interfejs użytkownika dla komunikacji użytkownika z uruchomionymi procesami Różne systemy plików przeznaczone są dla różnych platform systemowych np. Windows, MAC OS Macintosh Obecne systemy - cecha wielozadaniowości, przełączanie pomiędzy uruchomionymi procesami Copyright by Arkadiusz Rzucidło 20
Oprogramowanie dodatkowe Aplikacje własne systemu operacyjnego Aplikacje narzędziowe Eksplorator Windows Panel sterowania Defragmentator dysku OLE Aplikacje użytkowe Notatnik Kalkulator Internet Explorer Rejestrator dźwięku Aplikacje dodatkowe Komercyjne (MS Office, Corel Graphics) Shareware (programy z ograniczoną możliwością stosowania) Freeware (do użytku wolnego) Copyright by Arkadiusz Rzucidło 21
Komunikacja Komunikacja elektroniczna jest obecnie podstawową usługą we wszystkich systemach operacyjnych dostępnych na rynku. Służy wymianie danych w sieciach komputerowych (lokalnych, globalnych) Poczta elektroniczna Serwisy WWW Transfer plików FTP, Sieci lokalne Usługi czasu rzeczywistego Chat, GG, NetMeeting Możliwa jest wymiana danych np. plików, pomiędzy różnymi systemami operacyjnymi np. Windows - Unix protokoły wymiany danych Może być realizowana za pomocą różnych mediów: Karta sieciowa Łączność radiowa Modem Bezpośrednie połączenie kablowe IRDa Blutooth Komunikacja za pomocą łącz: Stałych Komutowanych Copyright by Arkadiusz Rzucidło 22
Zabezpieczenia komputerów w komunikacji Rozsądna konfiguracja systemu operacyjnego Konta użytkowników Prawa dostępu do danych Wyłączanie zbędnych usług systemowych Programy antywirusowe Monitorowanie na bieżąco procesów systemowych oraz otwieranych plików, pobieranej poczty, itp. Zaplanowane skanowanie całego systemu Aktualizowanie bazy wirusów Systemowe blokady ruchu sieciowego Profesjonalne aplikacje Firewall (np. ZoneAlarm) Rozsądne korzystanie z usług sieciowych Dialery Programy konie trojańskie Copyright by Arkadiusz Rzucidło 23
Administracja plikami Administracja plikami jest czynnością najczęściej wykonywaną podczas pracy z komputerem Wykonywana jest za pomocą programów obsługi systemu plikowego np. Explorator Windows (Mój komputer) program podstawowy Operacje tworzenia i usuwania plików i folderów Wyświetlanie właściwości plików i folderów Operacje edycyjne na pojedynczych plikach i grupie plików Ustalanie sposobów wyświetlania plików Wyszukiwanie plików według kryteriów Podłączanie i odłączanie sieciowych nośników danych (dyski sieciowe) Kompresowanie plików i katalogów Otwieranie dokumentów za pomocą mechanizmu skojarzeniowego Dostępne są również inne programy spełniające funkcje administratora zasobami plikowymi np. Windows Commander, Total Commander, itp. Copyright by Arkadiusz Rzucidło 24
Administracja ustawieniami systemu Pasek zadań systemu operacyjnego Zbiór aplikacji konfiguracyjnych - Panel Sterowania Instalowanie i deinstalowanie sprzętu Instalowanie deinstalowanie aplikacji użytkowych Ustawienia: Dostępnych czcionek Daty, godziny Parametrów sieciowych Itp. Menadżer zadań Windows Grupa aplikacji narzędziowych: Narzędzia systemowe Komunikacja Ustawienia dostępu Aplikacje dodatkowe np. Tweak UI Copyright by Arkadiusz Rzucidło 25
Koniec Wykład III Edytory tekstu cz.i Copyright by Arkadiusz Rzucidło 26