1

1

Podstawy informatyki

2

Literatura

1. Małecki R., Arendt D., Bryszewski A.,

Krasiukianis R.: Wstęp do Informatyki.
Skrypt P.Ł. Łódź, 1997.

2. Kisielewicz A.: Wprowadzenie do

informatyki. Helion, Gliwice 2002

3. Grębosz J.: Symfonia C++ Standard,

Oficyna Kallimach, Kraków, 2005

3

Podstawowe pojęcia

•

Komputer

• Komputer jest urządzeniem elektronicznym.

Przetwarza sygnały cyfrowe (reprezentujące
ciągi cyfr) na inne sygnały cyfrowe zgodnie
z dowolnie ustalonym sposobem, zwanym
programem.

4

Podstawowe pojęcia

•

Komputer

• Sygnały takie komputer otrzymuje z urządzeń

wejściowych (takich jak klawiatura, mysz, stacja

dyskietek), a także, zgodnie z programem, może je

pobierać

z danych zapisanych wewnątrz

komputera, na dysku twardym. Przetworzone

sygnały sterują

urządzeniami wyjściowymi

(takimi jak monitor, głośniki, drukarka), tworząc

przewidziane przez program efekty. Sygnały

wyjściowe mogą być również skierowane do

zapisania na dysku twardym lub dyskietce.

2

5

Podstawowe pojęcia

•

Procesor i pamięć

• Najważniejsze wewnętrzne części komputera to

procesor (zwany też krótko CPU; ang. Central
Processor Unit), pamięć (wewnętrzna) i dysk

twardy (zwany czasami pamięcią zewnętrzną).

Komputer skonstruowany jest tak, że po

włączeniu, procesor zaczyna pobierać ciągi cyfr z

odpowiednich komórek pamięci wewnętrznej,

interpretuje je jako polecenia i wykonuje

odpowiednie czynności.

6

Podstawowe pojęcia

•

Procesor i pamięć.

• Najpierw pobiera polecenia z części pamięci

wewnętrznej zwanej pamięcią stałą ROM (od ang.
Read Only Memory); są to stałe polecenia

związane z inicjalizacją pracy komputera.

Następnie, stosownie do sygnałów

otrzymywanych z klawiatury i innych urządzeń

wejściowych, pobiera polecenia z różnych

komórek części pamięci zwanej pamięcią

operacyjną RAM (od ang. Random Access
Memory). W zależności od tego, jakie sygnały

otrzyma, wykonuje stosowny program.

7

Podstawowe pojęcia

• Pamięć to układ elektroniczny zdolny do

przechowywania danych w postaci cyfr (a
ściślej, pewnych stanów fizycznych
reprezentujących cyfry). Logicznie pamięć
podzielona jest na komórki, z których każda
oznaczona jest pewną liczbą zwaną jej
adresem.

8

Podstawowe pojęcia

• Pamięć Typowymi czynnościami procesora są:

pobranie zawartości komórki o określonym

adresie, a więc ciągu cyfr, wykonanie na nich

pewnej operacji arytmetyczno-logicznej, i

przesłanie wyniku pod wskazany adres. Zawartość

pamięci ROM jest stała, i służy, jak już

wspomnieliśmy do zainicjowania pracy

komputera. Natomiast zawartość pamięci

operacyjnej może być zmieniana w trakcie pracy

komputera. Schemat ideowy komputera

przedstawiony jest na rysunku 1.1.

3

9

Podstawowe pojęcia

Schemat ideowy komputera

10

Podstawowe pojęcia

•

Nośniki informacji

• Pamięć operacyjna jest w pewnym sensie

pamięcią „roboczą" dla procesora i służy do
tymczasowego przechowywania programów i
danych, do których niezbędny jest szybki dostęp.
Po wyłączeniu komputera dane w tej pamięci
ulegają skasowaniu. Pamięcią do długotrwałego
przechowywania programów i danych jest dysk
twardy.

11

Podstawowe pojęcia

•

Nośniki informacji. Dysk twardy bazuje
na zapisie magnetycznym. Dzięki temu
dane zapisane na nim mogą być
modyfikowane, ale są niezależne od
zasilania. Ma on znacznie większą
pojemność niż pamięć operacyjna, lecz
dostęp do danych jest znacznie wolniejszy.

12

Podstawowe pojęcia

• Dlatego typowa sesja pracy komputera

polega na załadowaniu (skopiowaniu)
wybranego programu i danych z dysku
twardego do pamięci operacyjnej, pracy z
programem stosownie do jego
przeznaczenia, i zapisaniu ewentualnych
wyników pracy na dysk twardy.

4

13

Podstawowe pojęcia

•

Nośniki informacji

• Na określenie czynności utrwalenia danych na

dysku używa się w języku polskim słowa zapisać

(niektórzy używają

słowa „zachować" lub

„zasejwować" od ang. save). Niezwykle ważnym

osiągnięciem jest wielka łatwość i szybkość

kopiowania danych. Dane z dysku twardego

można wielokrotnie kopiować

do pamięci

operacyjnej lub na inne nośniki informacji i

odwrotnie.

14

Podstawowe pojęcia

• Inne zewnętrzne nośniki informacji
• dyskietki,
• płyty CD-ROM i DVD,
• pamięci USB ( PenDrive, USB Flash Drive,

Flash Disk, FlashDrive, Finger Disk,
Massive Storage Device, Flash Memory
Stick Pen Drive)

15

Podstawowe pojęcia

• Nośniki informacji. Płyty CD-ROM i

DVD zdolne są pomieścić znacznie większe
ilości informacji, niż dyskietki

• Odczytu i zapisu dokonuje się

w

specjalnych kieszeniach komputera
zwanych

napędami

lub

stacjami

(odpowiednio: dyskietek, CD-ROM lub
DVD).

16

Podstawowe pojęcia

• Nośniki informacji
• Kieszenie na dyski twarde
• Dysk twardy może być również używany

jako przenośny nośnik informacji,
konkurując w ten sposób, w pewnych
zakresie, z technologią CD i DVD.

5

17

Podstawowe pojęcia

• Program to zestaw instrukcji dla

komputera

• Instrukcje powodują wykonanie przez

komputer określonego zadania.

• Instrukcje decydują, co uczynić z

otrzymanymi sygnałami w danej sytuacji,

jak je przetworzyć i do jakich urządzeń

skierować sygnały wyjściowe..

18

Podstawowe pojęcia

• Współczesne programy są bardzo

skomplikowane

• Wykorzystanie wcześniej napisanych

podprogramów

19

Podstawowe pojęcia

• Ilość operacji na sekundę
• Ilość komórek operacyjnych
• Komputer może sprawiać wrażenie

inteligentnej maszyny

20

Podstawowe pojęcia

• Reakcja komputera jest mechanicznym

wykonaniem ciągu instrukcji,
przewidzianych przez program

• Należy przewidzieć wszystkie możliwe

sytuacje

6

21

Podstawowe pojęcia

•

Terminologia

• Informacja jest zakodowana w sygnałach

cyfrowych

• Informacje (dane) wejściowe, informacje

(dane) wyjściowe

• Przetwarzanie informacji (przetwarzanie

danych).

22

Podstawowe pojęcia

• Urządzenia I/O (Input i Output)
• Podwójna rola urządzeń

23

Podstawowe pojęcia

• Zadanie komputera – przetwarzanie sygnałów

cyfrowych skąd nazwa urządzenia cyfrowe

• Istota działania komputera - wykonywanie na

informacji cyfrowej operacji logiczno-

matematycznych

• Pochodzenie nazwy komputera - elektroniczna

maszyna licząca,

• Dane wyjściowe - wyniki obliczeń
• Nazwa „komputer" od słowa compute — obliczać.

24

Podstawowe pojęcia

• Wiele programów ma charakter bardziej

logiczny niż obliczeniowy.

• Komplikacja wynika z przetwarzania

złożonych struktur rozgałęziających się
możliwości oraz wykorzystaniu cyfrowo
kodowanej grafiki i olbrzymich zasobów
informacji.

7

25

Podstawowe pojęcia

• Ze względu na to, że współcześnie

większość programów ma taki właśnie
charakter, nazwa „komputer" wydaje się
nietrafna i przestarzała

• Francuska nazwa komputera ordinnateur,

wywodzącą się od słowa ordinner —
porządkować).

26

Podstawowe pojęcia

•

Uniwersalność

• Wczesne komputery – maszyny liczące,

przeznaczone do wykonywania żmudnych i
czasochłonnych obliczeń matematycznych

• Programiści zmieniali fizyczne połączenia

dostosowane do konkretnych obliczeń

27

Podstawowe pojęcia

•

Uniwersalność

• Przełomowa rola idei Johna von Neumanna
• Program obliczeń, podobnie jak dane,

można było wprowadzać do elektronicznej
pamięci

• Łatwość i szybkość zmiany danych i

sposobu obliczeń

28

Podstawowe pojęcia

•

Uniwersalność

• Komputer urządzenie uniwersalne,

wielofunkcyjne

• Czynności zależą od wprowadzanego do

pamięci operacyjnej programu i danych.

8

29

Podstawowe pojęcia

•

Uniwersalność

• W zależności od programu
• Maszyna do pisania
• Gra komputerowa
• Kasa fiskalna
• Rejestr danych, automatyczny pilot, robota

sterującego produkcją itd.

30

Podstawowe pojęcia

•

Uniwersalność

• Podział na
• hardware (fizyczny osprzęt) i
• software (oprogramowanie)

31

Podstawowe pojęcia

•

Sieci i komunikacja

• Wymiana danych między komputerami
• Zapis dane na nośniku zewnętrznym
• Odczyt z nośnika zewnętrznego
• Transmisja danych kablem podłączonym

odpowiednio do obu komputerów.

32

Podstawowe pojęcia

• Możliwość łączenia komputerów w sieci
• Najprostszy pomysł to podłączenie wielu

komputerów do jednego większego „komputera-
matki”

• Odpowiedniego oprogramowanie tak, aby

wszystkie komputery mogły korzystać z
programów i danych komputera głównego, a także
wspólnie korzystać z drukarek i innych urządzeń.

9

33

Podstawowe pojęcia

• Sieci oparte na tej idei nazywają się

sieciami lokalnymi i znajdują zastosowanie
w pracowniach komputerowych, biurach i
zakładach pracy

34

Podstawowe pojęcia

• Schemat sieci lokalnej

35

Podstawowe pojęcia

• Zalety sieci lokalnych
• Oszczędności w sprzęcie i oprogramowaniu
• Nowe możliwości komunikacji i wymiany

informacji.

• Sieć lokalna może łączyć również komputery

znajdujące się w różnych miejscowościach. Taka
sieć wykorzystuje zwykle istniejące już połączenia
telekomunikacyjne.

36

Podstawowe pojęcia

• Zastosowanie modemu w sieci
• Urządzenie I/O przetwarza sygnały cyfrowe

na analogowe i odwrotnie

• Połączenie z innym komputerem poprzez

linie telefoniczne.

10

37

Podstawowe pojęcia

• Sieci rozległe
• Wynik łączenia różnych sieci lokalnych. W

ten sposób zaczęły powstawać

• Decentralizacja i rozproszenie.

38

Podstawowe pojęcia

• Elementy sieci rozległej
• Stanowiska robocze (terminale)
• Rutery (pomosty) — komputery łączące

różne sieci lokalne

• Serwery — komputery, których zadaniem

jest obsługa innych jednostek sieciowych.

39

Podstawowe pojęcia

• Protokół
• Zasady kodowania i przesyłania pakietów

informacji

40

Podstawowe pojęcia

• Większość sieci i podłączonych do nich

komputerów może się dziś ze sobą kontaktować.

• Standardowy sposób przesyłania informacji, tzw.

protokół TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internetwork Protocol, „międzysieciowy
protokół")

• Zbiór wszystkich połączonych sieci - Internet.

11

41

Podstawowe pojęcia

• Internet globalna sieć komputerowa.
• Sposoby

wymiany informacji (usług

internetowych)

• Poczta elektroniczna,
• WWW (World Wide Web)
• Listy dyskusyjne, czaty, telnet, FTP, sklepy

internetowe, gry sieciowe..

42

Podstawowe pojęcia

• Dominujący sposób wymiany informacji

poprzez strony WWW (Web Sites),

• Poczta elektroniczna poprzez strony www

43

Podstawowe pojęcia

• Rozwój technologii
• Możliwość korzystania z zasobów

rozrzuconych po sieci

• Zatarcie podziału komputerów na klasy:

mikrokomputery (osobiste, pecety)

• minikomputery (mainframe)
• superkomputery.

44

Podstawowe pojęcia

• Dzisiaj praktycznie każdy komputer

osobisty może pracować w sieci i jest
maszyną wielokrotnie przewyższającą
mocami obliczeniowymi niedawne
superkomputery, a przenośne notebooki
(laptopy) dorównują „pecetom".

12

45

Podstawowe pojęcia

•

Informatyka i technologia informacyjna

• Informatyka - dziedzina nauki, zajmująca się

teorią

komputerów i ich praktycznym

zastosowaniem

• Informatyka teoretyczna ma bardzo silne związki

z matematyką (z takimi dziedzinami jak logika,
algebra, kombinatoryka);

46

Podstawowe pojęcia

• Informatyka teoretyczna w niektórych

klasyfikacjach traktowana jest wręcz jako
gałąź matematyki.

• Działy informatyki stosowanej
• programowanie,
• administracja systemami komputerowymi,
• technologia komputerowa.

47

Podstawowe pojęcia

• Twórcy komputerów i informatyki
• Alan Turing
• John von Neumann
• Alan Turing - współtwórcą idei komputera i

teorii obliczeń,

• Maszyna Turinga - podstawowy

teoretyczny model komputera

48

Podstawowe pojęcia

• John von Neumann zaproponował między

innymi nowy sposób budowy komputera,
eliminujący liczne wady poprzednich
konstrukcji. Ten standardowy dziś sposób
budowy komputera nazywa się
architekturą von neumannowską.

13

49

Podstawowe pojęcia

• Niewątpliwym przełomem w użytkowaniu

komputerów stało się wprowadzenie (do
komunikacji z komputerem) systemów
okienkowych z myszką.

• Idea ta pochodzi od Douglasa Engelbarta,

który już w 1968 roku zaprezentował swój
system NLS, używający „dziwacznego
urządzenia wskazującego".

50

Podstawowe pojęcia

• Rozwój systemów okienkowych (lata 80)
• Windows dla systemów operacyjnych

Microsoftu

• X Window System w przypadku systemów

uniksowych.

51

Podstawowe pojęcia

• Rewolucja internetowa (lata 90)
• Okienkowe przeglądarki
• Powszechnie stosowane narzędzie

zdobywania informacji, rozrywki i
załatwiania interesów.

52

Podstawowe pojęcia

• Tendencja do połączenia różnych sposobów

wymiany informacji i komunikacji —
telefonii, telewizji i Internetu

• W związku z tym mówi się dziś ogólnie o

technologii informacyjnej, o
społeczeństwie informacyjnym i o
informacyjnej rewolucji.

14

53

Podstawowe pojęcia

• Konieczność poznania informatyki
• Umiejętność korzystania informatyki

54

Cyfrowa reprezentacja danych

• Informacja przetwarzana w komputerze

zakodowana jest w cyfrach.

• Wybór systemu binarnego (dwójkowego) ze

względów technicznych

55

Cyfrowa reprezentacja danych

• Przewaga z technologicznego punktu

widzenia systemu binarnego nad
dziesiętnym

• Łatwa realizacja układów dwustanowych
• Niezawodność układów dwustanowych

56

Cyfrowa reprezentacja danych

•

System binarny.

• System dziesiętny: liczby naturalne zapisuje

się jako ciągi cyfr 0,l,...9.

• W systemie binarnym (dwójkowym) są

tylko dwie cyfry, 0 i 1;

• System dziesiętny

0

1

1

1

0

1

1

10

10

10

a

a

a

a

a

a

a

a

n

n

n

n

n

n

+

+

+

+

=

=

−

−

−

K

K

15

57

Cyfrowa reprezentacja danych

• W systemie binarnym, podstawą

reprezentacji są potęgi liczby 2.

• Ciąg

0

1

1

1

0

1

1

2

2

2

b

b

b

b

b

b

b

b

n

n

n

n

n

n

+

+

+

+

=

=

−

−

−

K

K

• Zapis 11011 w systemie binarnym oznacza liczbę
• N = 2

4

+ 2

3

+ 2' + 2° = 16 + 8 + 2 + l = 27.

58

Cyfrowa reprezentacja danych

• Każdą liczbę zapisaną w systemie dziesiętnym

można zapisać w systemie binarnym i odwrotnie.

Ostatni przykład pokazuje w istocie rzeczy metodę

przechodzenia od zapisu binarnego do zapisu

dziesiętnego. Przejście od zapisu dziesiętnego do

binarnego jest nieco trudniejsze, bo wymaga

dzielenia z resztą. Działania arytmetyczne,

dodawania, mnożenia i dzielenia, na liczbach

zapisanych w systemie binarnym przeprowadza

się podobnie jak na liczbach zapisanych w

systemie dziesiętnym.

59

Cyfrowa reprezentacja danych

• Istotną rolę w zapisie binarnym odgrywają pewne

dodatkowe działania zwane logicznymi

• Ciąg zer i jedynek mało czytelny dla człowieka
• Powód stosowania zapisu dziesiętnego lub
• Szesnastkowego (w przypadku, gdy istotna jest

zawartość kolejnych bitów)

• W zapisie szesnastkowym (heksadecymalnym)

każda porcja czterech bitów oznaczona jest

osobnym znakiem

60

Cyfrowa reprezentacja danych

144

53

91

=

+

binarnych

liczb

Dodawanie

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

0

1

−

−

−

−

−

−

−

−

+

16

61

Cyfrowa reprezentacja danych

• Bitowy operator logiczny OR

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

|

1

1

0

1

1

0

1

−

−

−

−

−

−

−

62

Cyfrowa reprezentacja danych

• Bitowy operator logiczny AND

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

&

1

1

0

1

1

0

1

−

−

−

−

−

−

−

63

Cyfrowa reprezentacja danych

• Bitowy operator logiczny EX-OR

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

^

1

1

0

1

1

0

1

−

−

−

−

−

−

−

64

Cyfrowa reprezentacja danych

• Negacja bitowa

1

0

1

1

0

0

0

1

0

0

1

1

~

−

−

−

−

−

−

17

65

Cyfrowa reprezentacja danych

• System heksadecymalny

F

E

D

C

B

A

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

66

Cyfrowa reprezentacja danych

•

Jednostki informacji

• Informacja cyfrowa zapisywana jest jako

ciąg zer i jedynek

67

Cyfrowa reprezentacja danych

• Najmniejsza jednostka informacji
• pojedyncza cyfra binarna (ang. binary

digit), w skrócie: bit

• Osiem bitów, czyli ośmiocyfrową liczbę w

zapisie binarnym, przyjęto nazywać bajtem
(ang. by t e)

• Miara ilości informacji

68

Cyfrowa reprezentacja danych

•

1 kB = 1024 B (kB - kilobajt)

•

1 MB = 1024 kB (MB - megabajt)

•

1 GB = 1024 MB (GB - gigabajt)

•

1 TB = 1024 GB (TB - terabajt)

•

1 PB = 1024 TB (PB - petabajt)

18

69

Cyfrowa reprezentacja danych

•

1 EB = 1024 PB (EB - eksabajt)

•

1 ZB = 1024 EB (ZB - zettabajt)

•

1 YB = 1024 ZB (YB - jottabajt)

•

1 BB = więcej niż 1024 YB (jednostka

hipotetyczna o nieustalonej wielkości, BB -
brontobajt)

70

Cyfrowa reprezentacja danych

Prefiks Nazwa Znaczenie SI Znaczenie dwójkowe Różnica

k

kilo

10

3

= 1000

1

2

10

= 1024

1

2.40%

M

mega 10

6

= 1000

2

2

20

= 1024

2

4.86%

G

giga

10

9

= 1000

3

2

30

= 1024

3

7.37%

T

tera

10

12

= 1000

4

2

40

= 1024

4

9.95%

P

peta

10

15

= 1000

5

2

50

= 1024

5

12.59%

E

eksa

10

18

= 1000

6

2

60

= 1024

6

15.29%

71

Cyfrowa reprezentacja danych

•

Kod ASCII

• Reprezentacja cyfrowa tekstu (kodowanie

tekstu za pomocą cyfr)

• (American Standard Code for Information

Interchange),

72

Cyfrowa reprezentacja danych

• Zasadniczo kod ma 7 bitów - 127 znaków
• Litery, cyfry i inne znaki drukowane tworzą

zbiór 95 znaków ASCII o kodach 32-126

• 33 kody (0-31 i 127) to tzw. kody sterujące
• Komputery operują na bajtach (8 bitów)
• Liczba znaków - 256 = 2

8

• Modyfikacja kodów ASCII dla znaków

niestandardowych np. polskich

19

73

Cyfrowa reprezentacja danych

• ISO/IEC 8859 to zestaw standardów

służących do kodowania znaków za pomocą
8 bitów.

• Wszystkie zestawy ISO 8859 mają znaki 0-

127 (hex 00-7F) takie same jak ASCII, zaś
pozycjom 128-159 (hex 80-9F) przypisane
są dodatkowe kody sterujące, tzw. C1
(faktycznie są nieużywane).

74

• ISO 8859-1 (Latin-1) - alfabet łaciński dla

Europy zachodniej

• ISO 8859-2 (Latin-2) - łaciński dla Europy

środkowej i wschodniej,

• ISO 8859-3 (Latin-3) - łaciński dla Europy

południowej

• ISO 8859-4 (Latin-4) - łaciński dla Europy

północnej

75

• ISO 8859-5 (Cyrillic) - dla cyrylicy
• ISO 8859-6 (Arabic) - dla alfabetu arabskiego
• ISO 8859-7 (Greek) - dla alfabetu greckiego
• ISO 8859-8 (Hebrew) - dla alfabetu hebrajskiego
• ISO 8859-9 (Latin-5)
• ISO 8859-10 (Latin-6)
• ISO 8859-11 (Thai) - dla alfabetu tajskiego

76

• ISO 8859-12 - brak
• ISO 8859-13 (Latin-7)
• ISO 8859-14 (Latin-8)
• ISO 8859-15 (Latin-9) - z ISO 8859-1 usunięto

kilka rzadko używanych znaków i wprowadzono

znak euro oraz litery Š, š, Ž, ž, Œ, œ oraz Ÿ

• ISO 8859-16 (Latin-10) - łaciński dla Europy

środkowej - zmodyfikowany ISO 8859-2 ze

znakiem euro i dodatkowymi literami dla kilku

języków

20

77

• Polskie litery są obecne w ISO-8859-2, ISO-8859-

13 i ISO-8859-16.

• ISO-8859-13 i ISO-8859-16 zawierają

prawidłowe cudzysłowy stosowane w języku
polskim zgodnie z normą PN-83/P-55366 („ i ”),
których brak jest w ISO-8859-2. Litery Ą, ą, Ę, i ę
istnieją również w ISO-8859-4 i ISO-8859-10 (w
tym ostatnim obecne są również Ó i ó).

78

• Kody polskich liter ISO 8859-2
• Ą -161 Ć- 198 Ę- 202 Ł- 163 Ń- 209 Ó- 211
• Ś-166 Ź- 172 Ż- 175
• ą- 177 ć- 230 ę- 234 ł- 179 ń- 241 ó- 243
• ś- 182 ź- 188 ż- 191

79

Cyfrowa reprezentacja danych

• Każdy tekst można zapisać jako ciąg bitów i

każdy ciąg bitów można zinterpretować
jako tekst, traktując kolejne bajty (porcje
ośmiu bitów) jako kody ASCII
odpowiednich znaków.

80

Cyfrowa reprezentacja danych

•

Kodowanie obrazu i dźwięku

• Kodowanie obrazu na ekranie oparte jest na

fakcie, że technologicznie ekran składa się z
punktów

świetlnych, tzw. pikseli,

układających się w określoną ilość linii
poziomych i pionowych. Ilość tych linii
nazywa się rozdzielczością ekranu.

21

81

Cyfrowa reprezentacja danych

• Od rozdzielczości i wielkości ekranu zależy jakość

obrazu.

• Przykładowo każdy punkt może być wyświetlony,

w 256 różnych kolorach, to dla zapisania stanu
tego punktu wystarcza jeden bajt.

• Dla zapisania wszystkich możliwych stanów

ekranu wystarcza zatem tyle bajtów, ile jest pikseli
na ekranie.

82

Cyfrowa reprezentacja danych

• Duża objętość plików wymaga specjalnego

kodowania

• Kodowanie sąsiadujących punktów o takich

samych cechach w skrócony sposób

83

Cyfrowa reprezentacja danych

• Formaty - standardy kodowania grafiki
• GIF, JPEG, BMP
• Grafikę komputerową dzieli się na grafikę

wektorową i bitmapową (rastrową)

• Różnice

84

Cyfrowa reprezentacja danych

• Kodowanie dźwięku
• MP3 - rodzaj kompresji stratnej sekwencji

dźwiękowych do plików o stosunkowo
niewielkich rozmiarach. Średni stopień
kompresji takiego pliku wynosi 1:11 przy
zachowaniu dość dobrej jakości
zapisywanego dźwięku

22

85

Cyfrowa reprezentacja danych

• Pojemność nośników informacji
• Dyskietka 1.44 MB (np. książka 500 stron)
• Płyta CD 650 MB

86

Cyfrowa reprezentacja danych

Standard

DVD5

DVD9 DVD10

DVD18

Średnica płyty 12 cm

12 cm 12 cm

12 cm

Ilość stron

1

1

2

2

Ilość warstw 1

2

1

2

Pojemność

4,7 GB 8,5 GB 9,4 GB 17,08 GB

Czas trwania filmu video MPEG-2

2 h

4 h

4 h

7 h 15 min

87

• Znaczenie kompresji i kodowania przy

przesyłaniu danych

88

Programowanie

• Ocena realnych możliwości i ograniczeń

komputera

• Działanie komputera (opartego na idei von

Neumanna)

• Zasady programowania

23

89

Programowanie

• Procesor komputera wykonuje podstawowe

operacje na ciągach bitów ustalonej długości,

zwanych słowami komputerowymi

• Operacje te mają określone kody liczbowe
• Pojedyncza instrukcja składa się z kodu operacji i

odpowiedniej dla tej operacji ilości parametrów

liczbowych.

• Program jest ciągiem kodów operacji i

parametrów zapisanych w komórkach pamięci

90

Programowanie

• Procesor pobiera kod kolejnej instrukcji oraz

odpowiednią ilość parametrów (przypisaną danej

instrukcji)

• Dokonuje odpowiadającej temu kodowi operacji
• Kody i parametry pobiera z kolejnych komórek

lub wskazanych przez instrukcję

• Rejestry procesora – przyjmują pobierane liczby
• Komórka przechowująca adres kolejnej instrukcji

(wskaźnik instrukcji).

91

Programowanie

• Praca procesora odbywa się w cyklach
• Pobierz — Dekoduj — Wykonaj
• Podawana wraz z nazwą procesora częstotliwość

wyrażana w MHz (lub GHz) określa, ile milionów
takich cykli na sekundę wykonuje dany procesor

• Zegar - część procesora kontrolującą pracę w

cyklach, której głównym parametrem jest
częstotliwość

92

Programowanie

•

Podstawowe operacje

• Pobieranie informacji liczb z określonego

urządzenia wejściowego lub ze wskazanych

komórek pamięci wewnętrznej komputera

• Wykonania na liczbach znajdujących się w

rejestrach operacji arytmetyczno-logicznych

• Przesłanie wyników do wskazanych komórek

pamięci lub urządzeń wyjściowych

• Jednostka arytmetyczno-logiczną (ALU)

(Arithmetic Logic Unit) - część procesora

wykonującą operacje arytmetyczno-logiczne

24

93

Programowanie

• Ograniczona liczba operacji
• Wykonanie złożonych operacji na liczbach

za pomocą podstawowych operacji (takich
jak dodawanie, suma logiczna, przesunięcie
cyfr, negacja) oraz instrukcji warunkowej
(„jeśli zawartość danej komórki jest różna
od zera, to wykonaj daną instrukcję")

94

Programowanie

• Istotą działania komputera i programowania

jest redukcja

• Złożone i skomplikowane czynności można

zredukować do wielokrotnego
wykonywania niewielkiej liczby czynności
podstawowych w odpowiedniej kolejności

95

Programowanie

• Programowanie - wieloetapowa redukcja

stosowaną w praktyce

• Programu zapisuje się w ogólnym, ale

możliwie ścisłym schemacie

• Kolejne punkty schematu realizuje się za

pomocą określonego (ograniczonego)

zbioru instrukcji języka programowania

wysokiego poziomu

96

Programowanie

• Każda instrukcja jest przekładana jest na

ciąg bezpośrednich instrukcji dla procesora

• Czynność zautomatyzowana, wykonywana

przez program zwany kompilatorem

25

97

Programowanie

•

Języki programowania i kompilatory

• Cyfrowe kody podstawowych operacji składają się

na język symboliczny język maszynowy

• Ciąg instrukcji do bezpośredniego wykonania

przez procesor pisze się w języku programowania

najniższego poziomu – asemblerze

• Kody instrukcji dla procesora i adresy komórek

pamięci mają literowe symbole, będące zwykle

skrótami nazw odpowiednich czynności

• Kompilator przekłada je na konkretne adresy

liczbowe

98

Programowanie

• Przykład instrukcji asemblera
• MOV AX,DANE
• Nakazuje ona przeniesienie zawartości komórki

pamięci oznaczonej (za pomocą wprowadzonej
przez programistę etykiety DANE) do komórki
oznaczonej AX. AX jest tutaj ustaloną nazwą
jednego z reje-strów procesora. MOV (move –
przesuń)

99

• Użycie języka symbolicznego (zamiast

liczbowego) znacznie ułatwia pracę programisty i
zapobiega prostym pomyłkom.

• Asemblery są ściśle związane z konkretnymi

procesorami

• Oprócz podstawowych instrukcji dla procesora

zawierają instrukcje złożone zastępowane przez
kompilator na ciąg instrukcji podstawowych

100

Programowanie

• Języki programowania wyższego poziomu, takie

jak C lub Pascal, zawierają instrukcje i biblioteki
podprogramów.

• Programy w językach wyższego poziomu pisane

są w zwykłym trybie tekstowym, wiersz po
wierszu. Poszczególne instrukcje składają się ze
słowa kluczowego (identyfikatora) oraz z
przewidzianych dla danej instrukcji parametrów.

26

101

Programowanie

•

Algorytmy

• Algorytm należy do kluczowych pojęć

informatyki..

• Najkrótsza definicja algorytmu brzmi: jest

to ogólna metoda rozwiązywania określonej
klasy zadań.

102

Programowanie

• W ściślejszym ujęciu przez „klasę zadań"

rozumiemy zadanie z parametrami,
niekoniecznie matematyczne, byle
precyzyjnie określoną.

• Precyzyjne określenie powinno wskazywać,

jakie parametry dopuszcza się w zadaniu i
jakie warunki ma spełniać rozwiązanie,
jakie mają być wyniki.

103

Programowanie

• Parametry noszą nazwę danych

wejściowych (input), a rozwiązanie —
danych wyjściowych (output). Takie
zadanie nazywa się problemem
obliczeniowym, a algorytm procedurą
rozwiązywania problemu obliczeniowego

•

104

Programowanie

• Schemat

blokowy

programu

D a n e a , b , c

S T A R T

O b l i c z

d = b

2

- 4 a c

d = 0 ?

B r a k

p i e r w i a s t k ó w

r z e c z y w i s t y c h

d < 0 ?

T A K

N I E

T A K

N I E

x 1 = ( - b - s q r t ( d ) ) / 2 a

x 2 = ( - b + s q r t ( d ) ) / 2 a

x 1 = x 2 = - b / 2 a

K O N I E C