(Microsoft PowerPoint - Wyk\263ad

Użycie zera

• ok. 600 n.e.

–

Indie, użycie zera jako

rzeczywistej wartości wraz z koncepcją liczb
ujemnych.

• XVIII w.

wielki matematyk szwajcarski

Leonhard Euler  wierzył,  iż liczby  ujemne  są
większe  od  nieskończoności,  a  powszechną
praktyką było ignorowanie wyników ujemnych w
równaniach  przy  założeniu,  że  nie  mają one
ż

adnego znaczenia.

ok. 1614r. – John

Napier

• szkocki matematyk wynalazł

narzędzie nazwane Tabliczkami
Napiera, które były tablicami
mnożeń wyrytymi na pasach z
drewna lub z kości.

• wynalazł również logarytmy.

• W 1621r. angielski matematyk i duchowny William

Oughtred użył logarytmów Napiera jako podstawy działania
suwaka

logarytmicznego.

Suwak

był

wyjątkowo

przydatnym narzędziem pozostającym w powszechnym
użyciu przez ponad trzysta lat.

Maszyna Schickarda

• Niestety nie istnieją żadne oryginalne kopie

maszyny Schickarda,

• Na podstawie jego notatek zbudowano

działające modele, które są w posiadaniu
firmy IBM.

• Mnożenie
• Dodawanie
• Odejmowanie

1642r. – Maszyna Arytmetyczna

• Blaise Pascal
• Maszyna

Arytmetyczna

potrafiła

jedynie

dodawać, odejmowanie wykonywało się przez
użycie technik dopełnieniowych, w których
odejmowana liczba była najpierw zamieniana na
swoje dopełnienie, a dopiero ono było następnie
dodawane do liczby pierwszej.

• Mnożenie i dzielenie

były realizowane za
pomocą serii dodawań
lub odejmowań.

1671r. – Gottfried von Leibnitz

• wstąpił na uniwersytet w wieku lat piętnastu i stopień

magistra otrzymał jako siedemnastoletni młodzieniec

• powiedział :"Marnotrawstwem jest, aby mądry człowiek

tracił godziny jak niewolnicy przy pracach rachunkowych,
które można by bezpiecznie powierzyć komukolwiek o
mniejszym rozumie, gdyby maszyny mogły być używane„

• Rachmistrz Krokowy:

– dodawanie
– odejmowanie
– mnożenie
– dzielenie
– obliczanie pierwiastków

kwadratowych przy
pomocy serii dodawań.

• Leibniz mocno bronił stosowania binarnego systemu

liczbowego, który jest podstawą działania współczesnych

komputerów.

Początek XIXw.

80- kolumnowa karta

perforowana

systemu IBM

• Francuz, Joseph-Marie Jacquard, wynalazł metodę

automatycznego  sterowania  układem  wątku  i
osnowy  nici  na  krosnach  jedwabnych,  która
polegała  na  zapisie  wzorów  dziurek  na  zestawie
specjalnych kart z wybitymi otworami.

• Perforowane karty Jacquarda:

– zapis muzyki (automatyczne pianina)
– przechowywanie programów komputerowych.

1822r. – Charles Babbage

Maszyna Różnicowa - automatycznie wyliczała tablice logarytmów i funkcji
trygonometrycznych.
Ciekawostka: po ponad 150 latach zespół naukowców z Londyńskiego
Muzeum Nauki zbudował, według oryginalnych planów, Maszynę
Różnicową Babbage'a:

• kute żelazo, brąz i stali,
• składała się z 4000 komponentów,
• ważyła 3 tony,
• 10 stóp szerokości,
• 6 stóp wysokości.

Pierwsza seria obliczeń – początek lat
1990 – wyniki z dokładnością do 31
miejsc po przecinku.

1943r. - COLOSSUS

• Maszyna Alana Turinga, zawierała 1800

lamp elektronowych.

• COLOSSUS był jednym z pierwszych na

wiecie działających, programowanych

komputerów cyfrowych.

• Maszyna o specjalnym przeznaczeniu,

która w rzeczywistości nadawała się do
wąskiego zakresu zadań (na przykład nie
potrafiła mnożyć dziesiętnie).

1943 – 1946r. ENIAC

Pierwszy komputer elektroniczny ogólnego
przeznaczenia
• wysokość 10 stóp,
• 1000 stóp kwadratowych podłogi
• ważył 30 ton,
• ponad 70 000 oporników,
• 10 000 kondensatorów,
• 6 000 przełączników
• 18 000 lamp elektronowych.
• 150 kW energii elektrycznej, co wystarczało do
oświetlenia małego miasteczka.

Ciekawostka. Dane z roku 1952
pokazują, iż tylko w tym jednym roku
musiano wymienić około 19,000 lamp
elektronowych, co daje średnio
50 lamp dziennie!

John Eckert

John Mauchly

1951r. – UNIVAC I

Pierwszy handlowo dostępny uniwersalny, automatyczny
komputer (Universal Automatic Computer - UNIVAC I).

Polska myśl techniczna

Odra

to nazwa serii komputerów produkowanych w

Zakładach

Elektronicznych

Elwro

Wrocławiu

(zlikwidowanych po 1989r).
• Możliwość pracy z oprogramowaniem stworzonym przez

firmy trzecie

• Możliwość podłączenia urządzeń peryferyjnych.

Przedostatnia Odra wyszła z użycia 18 lipca 2003 po 29
latach bezawaryjnej pracy jako główna sterownia dystrybucji
wrocławskiego przedsiębiorstwa Hutmen.

PKP w Ostródzie nadal używa maszyny cyfrowej Odra 1305
(ewenement na skalę całego kraju).

Elwro 800 Junior

• 8-bitowy mikrokomputer domowy produkowany od 1986

r. przez zakłady Elwro dla szkół.

• wbudowany interpreter języka BASIC.
• w jednym z trybów pracy był programowo zgodny z

Sinclair ZX Spectrum.

Budowa:
• procesor: Z80A 3,5 MHz
• RAM 64 Kb, ROM 24 Kb
• grafika: 256 x 192 pikseli
• tekst: 32 (64) x 24 znaków
• kolory: 8 - każdy po dwa tryby jasności
• dźwięk: 1 kanał 10 oktaw

Ciekawostka
• w roku 1975 komputer

mainframe IBM mogący
wykonywać 10.000.000
instrukcji na sekundę
kosztował około 10.000.000 $.

• w roku 1995 gra

komputerowa, zdolna
wykonywać 500.000.000
instrukcji na sekundę, była
dostępna na rynku w cenie
około 500$!

Generacje

• I generacja

– komputery na lampach.

Budowane na skalę przemysłową. Język
maszynowy (lista instrukcji, z których każda jest
serią binarnych liczb):

1010 0101 0000 0000 0000 1111

gdzie

1010 - rozkaz dodawania

0101 - zawartość rejestru 5

0000 0000 0000 1111 - adres miejsca w

pamięci komputera

• w notacji szesnastkowej: A 5 000F

Generacje

• II generacja

– od 1949r. komputery na tranzystorach.

Translatory, assembler, taśmy perforowane.
Skojarzenie kolejnych komponentów instrukcji z symbolami i
nazwami:

1010 0101 0000 0000 0000 1111

może być reprezentowana przez zapis

ADD TAX TOTAL

gdzie

ADD = 1010 - dodawanie

TAX = 0101 - zawartość rejestru 5

TOTAL = 0000 0000 0000 1111 - adres miejsca w

pamięci komputera

– wymaga tzw. asemblera - programu tłumaczącego kod

symboliczny na maszynowy

Generacje

• III generacja

– połowa 60-tych. Układy SSI i MSI.

Zmniejszenie gabarytów, zwiększenie niezawodności, długie
serie.
Instrukcje podobne do fraz i zdań

języka naturalnego

(angielskiego)

if ... else...then; begin...end; while;

– wymaga tzw. kompilatora - programu tłumaczącego kod

ródłowy na maszynowy

lub

– interpretera - programu iteracyjnie pobierającego kolejne

instrukcje, tłumaczącego na kod wykonywalny i natychmiast go
wykonującego

– rozwiązany problem przenaszalności programów (np. standard

ANSI języka C)

Generacje

• IV generacja

– połowa 70-tych. Układy LSI i

VLSI.

Mikroprocesor, DOS, UNIX, Pascal, systemy
oprogramowania pozwalające na interaktywne
tworzenie oprogramowania, systemy CASE

• V

generacja

–

połowa

80-tych.

Superkomputery.

RISC, CISC, rozległe sieci komputerowe, języki
sztucznej

inteligencji

(LISP,

PROLOG)

wbudowanymi mechanizmami wnioskowania

Narzędzia informatyki

Komputery

Maszyna elektroniczna
(urządzenie,

ang.

hardware)  służąca  do
przetwarzania  wszelkich
informacji,  które  da  się
zapisać w  formie  ciągu
cyfr,

albo

sygnału

ciągłego.

Oprogramowanie

Program  komputerowy,  apli-
kacja,  (ang.  software)  to  całość
informacji  w  postaci  zestawu
instrukcji,  zaimplementowanych
interfejsów  i  zintegrowanych
danych  przeznaczonych  dla
komputera

realizacji

wyznaczonych celów.

Cel: przetwarzanie danych w
określonym

przez

twórcę

zakresie.

Typy komputerów

Współcześnie komputery dzieli się na:

• osobiste

- o rozmiarach umożliwiających ich umieszczenie

na biurku, używane zazwyczaj przez pojedyncze osoby

• mainframe

- często o większych rozmiarach, których

zastosowaniem jest przetwarzanie dużych ilości danych na
potrzeby różnego rodzaju instytucji, pełnienie roli serwerów,
itp.

• superkomputery

- największe komputery o ogromnej mocy

obliczeniowej, najczęściej używane do czasochłonnych
obliczeń naukowych i symulacji skomplikowanych systemów.

• wbudowane

(lub

osadzone,

ang.

embedded)

specjalizowane

komputery

służące

sterowania

urządzeniami z gatunku automatyki przemysłowej, elektroniki
użytkowej.

Oprogramowanie

• Oprogramowanie tworzą programiści w

procesie

programowania

• Oprogramowanie jako przejaw twórczości jest

chronione

prawem autorskim

• Twórcy zezwalają na korzystanie z niego na

warunkach określanych w

licencji

Rodzaje licencji

• Shareware

– programy na próbę, rejestracja za opłatą jeśli

się je dłużej używa

• Freeware

– używanie i rozpowszechnianie za darmo. Nie

wolno ich jednak sprzedawać, ani dokonywać w nich zmian,

umieszczając

wewnątrz

np.

własną

reklamę.

• Adware

– programy darmowe, ale pokazujące reklamy (np.

banery reklamowe)

• Demo

– celowo zubożona przez autorów darmowa wersja

programu.

– prezentacja pozwalająca jedynie oglądać

przygotowane przez

autorów możliwosci programu lub komputera,

– wersja interaktywna pozbawiona pewnych funkcji w stosunku do

pełnej wersji oprogramowania,

– wersja pełna, ale o ograniczonym czasie działania (zwykle 7, 30 lub

60 dni).

Rodzaje licencji

• Pełna wersja

–

program komercyjny bez żadnych

ograniczeń. Rozprowadzanie w innych mediach (np. w
internecie)

jest

niezgodne

prawem

• Licencja jednostanowiskowa

(one-site licence) – instalacja

nabytego oprogramowania tylko w jednym komputerze.
Licencja jednostanowiskowa, jak każda, nie zabrania
sporządzenia

kopii

zapasowej

oprogramowania.

• Licencja

grupowa

(site

licence)

–

użytkowanie

oprogramowania w sieci lub w zestawie komputerów: szkoła,
pracownia; określenie maksymalnej liczby stanowisk.

• Firmware

– umieszczone na stale w sprzętowej części

systemu komputerowego.

Rodzaje licencji

• Licencja GPL

(General Public Licence) – zasady licencyjne

określone przez konsorcjum Free Software Foundation,
zakazujące redystrybucji oprogramowania w formie czysto
binarnej;

udostępniane

wraz

postacią

ródłową.

• Licencja typu Public Domain

– licencja dobroczynna

czyniąca z oprogramowania własność ogółu, w myśl której
autor lub autorzy oprogramowania zrzekają się praw do
upowszechniania

oprogramowania

rzecz

ogółu

użytkowników.

• Nieznana licencja

–

program nie posiadający pliku

licencyjnego lub innej formy dokumentu określającego
sposób jego licencjonowania.

Oprogramowanie

Wersje testowe:

• alfa – testowanie składników,

• beta – testowanie całego systemu przez

użytkowników; często "final

beta" są

darmowe, ale z błędami.

Dane

Układ

Wyniki

Sygnały

Obrazy

Teksty

Dźwięk

Dwa sposoby

Specjalizowany

układ cyfrowy

Specjalizowany

układ cyfrowy

Wyniki

System

mikroprocesorowy

System

mikroprocesorowy

Wyniki

Program

Hardware

Software

Przetwarzanie danych

Architektura komputera

• Elementy funkcjonalne wg von Neumann’a
• Modularna budowa komputera klasy PC
• Przegląd standardów podzespołów PC
• Podsystem graficzny komputera PC
• Zarys sposobu działania komputera PC
• Zarys architektury systemów sieciowych

Architektura wg von Neumann’a

• Procesor
• Pamięć operacyjna
• Urządzenia wejścia/wyjścia

Elementy funkcjonalne
komputera:

John von Neumann

Architektura wg von Neumann’a

• Pamięć

jest

uporządkowana

sposób

jednowymiarowy (komórka pamięci ma adres,
wyrażony liczbą).

• Instrukcje i dane są przechowywane w pamięci

(w postaci liczb - nierozróżnialne).

• Interpretacja

(znaczenie)

danych

nie

jest

przechowywane wraz z nimi.

• Instrukcje są wykonywane sekwencyjnie.

Założenia logiczne komputera:

Nomenklatura

• Procesor – Central Processing Unit (CPU)

= Arithmetic/Logic Unit (ALU) + Control Unit

• Pamięć operacyjna – Random Access Memory

(RAM)

• Urządzenia wejścia/wyjścia – Input/Output (I/O)

• Płyta główna – Motherboard (MB)
• Układ sterowania – Chipset
• Jednostka zmiennoprzecinkowa – Floating Point

Unit (FPU)

• Pamięć stała (tylko do odczytu) – Read-Only

Memory (ROM)

Modularna budowa komputera PC

• Standaryzacja elementów w oparciu o

publicznie dostępne specyfikacje

• Otwarta architektura urządzeń

wejścia/wyjścia

Modularna budowa komputera PC

• Płyta główna

tablica obwodów drukowanych

łączących wszystkie elementy komputera wraz ze
sterującymi układami elektronicznymi i standardowymi
gniazdami I/O.

• µ

µ-procesor - układ scalony b. wysokiej skali integracji.

• Chipset - układy sterujące połączeniami płyty głównej.

• Pamięć RAM - w postaci modułów dołączanych do

płyty głównej.

• Urządzenia wejścia/wyjścia - np. klawiatura, dysk

twardy (pamięć masowa), karta graficzna, mysz, itp. -
dołączane do płyty głównej poprzez gniazda (porty) I/O.

Płyta główna komputera PC

Rodziny procesorów

• Intel x86 (komputery PC):

– 16 bitowe: 8086/88, 80286
– 32 bitowe: i386, i486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II,

Celeron, Pentium III, Celeron II, Pentium IV, Xeon

– 64 bitowe: Itanium (architektura EPIC)

• AMD (zgodna z x86):

– 32 bitowe: AMD486, 5x86, K5, K6, Athlon, Duron

• Motorola 68k (komputery Apple):

– 68000, 68020 (16-bit), 68030, 68040, 68060 (32-bit)

• architektury RISC (32, 64- bitowe – systemy

UNIX):

– Alpha (DEC/Compaq), MIPS (SGI), SPARC (Sun), PA

(HP), Power (IBM), PowerPC (IBM/Motorola)

(koprocesory FPU:
8087, 80287, 80387)

Chipset-y

• Układy

zarządzające

komunikacją

pomiędzy

procesorem, pamięcią, magistralami dołączającymi
urządzenia I/O

• W znacznym stopniu decydują o funkcjonalności

komputera (możliwościach rozbudowy)

• Zbudowane zwykle z 2 obwodów scalonych zwanych

mostkami (north and south bridge)

• Produkowane przez wielu producentów: Intel, AMD,

VIA, ALI, SIS

Pamięć RAM

• Statyczna – Static RAM (SRAM)

– bardzo szybka, bardzo droga –

służy jako

pamięć buforująca między pamięcią operacyjną
i procesorem

• Dynamiczna – Dynamic RAM (DRAM)

– tania

pamięć

wymagająca

cyklicznego

odświeżania (kondensatory)

• Synchroniczna – SDRAM
• Podwójnej wydajności – Dual Data Rate

(DDR)

• RAMBUS – duża wydajność, wysoka cena

Magistrale wejścia/wyjścia

• ISA (Industry Standard Architecture)

– 16-bitowe złącze do obsługi starszych urządzeń

• PCI (Peripheral Component Interconnect)

– 32-bitowe standardowe złącze stosowane we

współczesnych komputerach (są wersje 64-
bitowe)

• USB (Universal Serial Bus)

– magistrala umożliwiająca łańcuchowe dołączanie

urządzeń zewnętrznych (modemów, drukarek)

• Porty równoległe (Parallel Ports) Centronics
• Porty szeregowe (Serial Ports) RS-232C