Prof. dr hab. Celina M. Olszak

Katedra Informatyki Ekonomicznej

Akademia Ekonomiczna w

Katowicach

ul. Bogucicka 3

Sekretariat: budynek „B”, pokój 202

tel. [phone]

[e-mail]

konsultacje: środa 10.30-11.30

Generacje komputerów

Kryteria decydujące o zaliczeniu
komputera do określonej klasy:

• Technika budowy komputera
• Struktura komputera
• Możliwości użytkowania

Generacja 0

- Technika przekaźnikowa,

- Mark I (lata 1939-1944 na
Uniwersytecie Harwarda przy
wsparciu IBM,
wykonywał do 3 dodawań w
ciągu sekundy),

- Praca w systemie dziesiętnym

Generacja I

• Technika lampowa
• ENIAC (maszyna, która została powszechnie

uznana za komputer

• ENIAC: waga 30 ton, 150 m2)
• Serie maszyn, które miały następujące cechy:
- proces wprowadzania i wyprowadzania danych za

pomocą taśmy perforowanej,

- wykonywanie jednego programu napisanego w

języku wewnętrznym (zerojedynkowym),

- brak systemu operacyjnego,
- zastosowanie do obliczeń naukowo-technicznych,
- szybkość pracy do 10 tys. operacji na sekundę,
- duża awaryjność

GENERACJA II

• Tranzystory

• Polski produkt XYZ, ZAM-2 (Zakłady ELWRO we

Wrocławiu)

• Czas: koniec lat 50-ych

• Cechy maszyn 2 generacji:

- posiadanie pamięci zewnętrznej: bębny, dyski

magnetyczne,

- wieloprogramowość,

- posiadanie systemu operacyjnego,

- programowanie w językach symbolicznych oraz

wykorzystywanie translatorów

- zwiększenie szybkości przetwarzania do około

100 tys. operacji na sekundę

GENERACJA III

• Układy scalone SSI, MSI

• Polski produkt ODRA 1300 (Zakłady ELWRO we Wrocławiu)

• Czas: lata 60 – 70-te

• Cechy maszyn 3 generacji:

- wieloprogramowość i wieloprocesorowość,

- przenośność komputerów,

- rozpowszechnienie pamięci dyskowych,

- stosunkowo duży zestaw oprogramowania systemowego i

narzędziowego,

- możliwość pisania programów w językach wysokiego

poziomu (FORTRAN, ALGOL),

- tworzenie pierwszych sieci komputerowych,

- rozwój urządzeń peryferyjnych ( drukarki, urządzenia

graficzne, czytniki magnetyczne),

- szybkość wykonywania operacji do 10 mln. działań na 1

sek,

- pierwsze zastosowania komputerów w gospodarce.

GENERACJA IV

• Układy scalone VLSI, ULSI,
• Technika mikroprocesorowa,
• Różnorodne oprogramowanie aplikacyjne,
• Cechy 4 generacji:
- Szybkość obliczeniowa liczona w mld operacji

na sek.

- Graficzne i multimedialne interfejsy

ułatwiające obsługę komputerów i aplikacji

- Dostosowane do pracy w sieci komputerowej,

wyposażone w usługi typu: poczta

elektroniczna itp, praca w architekturze klient-

serwer

- Zdolność do obsługi dużych, rozproszonych

baz danych

GENERACJA IV PLUS

• Superkomputery o bardzo dużej mocy

obliczeniowej: japoński NEC,
amerykański CRAY

• Pracują w oparciu o specjalną

organizację procesorów

• Wykorzystywane w prognozowaniu

pogody, poszukiwaniach
geograficznych, nawigacji satelitarnej
itp.

GENERACJA V

Komputery inteligentne, zdolne do:
• wnioskowania i uczenia się,
• przetwarzania języka naturalnego

i mowy,

• rozpoznawania obrazów,
Zintegrowane z robotami,

mikroczipami.

Oparte na strukturach białkowych

(wcześniejsze na krzemowych),

wielowymiarowych.

ARCHITEKTURA KOMPUTERA

• Jednostka centralna

• Urządzenia do wprowadzania i

wyprowadzania danych (wejścia,

wyjścia/ input, output)

• Urządzenia pamięci zewnętrznej

• Urządzenia transmisji danych

JEDNOSTKA CENTRALNA

• Pamięć wewnętrzna (operacyjna)

-PAO

• Procesor: układ sterowania,

arytmometr, zespół rejestrów (tzw.
pamięć podręczna)

• Kanały wejścia i wyjścia (łączące

jednostkę centralną z urządzeniami
zewnętrznymi)

Zadania jednostki centralnej

• Wykonywanie operacji arytmetyczno-

logicznych na argumentach będących
zawartością komórek pamięci –PAO i
rejestrów

• Automatyczne wykonywanie programów

według ustalonej kolejności

• Inicjowanie komunikacji pomiędzy PAO a

urządzeniami zewnętrznymi

• Koordynowanie czasowe współpracy

układów jednostki centralnej i całego
systemu

SX100 IS

Arytmometr

Wykonuje działania arytmetyczno-

logiczne na liczbach dwójkowych
umieszczonych aktualnie w jego
rejestrach

Układ sterowania

Pobiera z pamięci kolejne rozkazy, dekoduje je,

oblicza adresy komórek pamięci, w których
przechowywane są argumenty operacji,
kontroluje proces wykonywania rozkazów
oraz steruje arytmometrem w celu wykonania
niezbędnych operacji artymetyczno-
logicznych .

Czynności pobierania i wykonywania rozkazu

stanowią tzw. cykl pracy procesora.

Zespól rejestrów (pamięci

podręczna)

Stosowana w celu krótkotrwałego

przechowywania argumentów ostatnio

wykonywanych operacji w celu zmniejszenia

liczby odczytów z pamięci wewnętrznej

Jest to tzw. bufor pomiędzy stosunkowo wolną

pamięcią i szybkim procesorem

(przechowujący najczęściej używane dane)

Efektywność i działanie pamięci podręcznej

mierzona jest tzw. współczynnikiem trafień

(uśredniony stosunek liczby odczytów z

pamięci podręcznej do całkowitej liczby

odczytów)

Pamięć operacyjna - PAO

Przechowuje programy i dane, które są

aktualnie potrzebne do przebiegu procesu
przetwarzania

PAO dzieli się na jednostki zwane

komórkami pamięci, z których każda ma
swój niepowtarzalny adres (numer)

Komórka pamięci to bajt (8 bitów) lub słowo

rozkazowe (wielokrotność 8 bitów tj. 16,
32, 64 itd..)

Pojemność pamięci mierzona w B, KB, MG,

GB

Podział PAO

• ROM (Read Only Memory) – pamięć do odczytu –

BIOS, pamięć wideo, podstawowe sterowniki do

obsługi komputera)

• RAM (Random Access Memory) – pamięć ulotna

Zadania BIOS (Basic Input Output System):
- Przeprowadzanie po uruchomieniu komputera

testów podstawowych układów i urządzeń;

- Inicjowanie pracy systemu komputerowego

poprzez ustawienie poszczególnych

podzespołów w odpowiednich trybach pracy i

zainicjowanie struktur systemowych;

- Zapewnienie podstawowych procedur obsługi

np.. standardowych urządzeń (klawiatura, napęd

dyskowy itp.)

Podstawowe parametry

PAO

• Pojemność - liczba bitów

informacji, jakie można zapisać do
modułu pamięci (B, KB, MB, GB);

• Czas dostępu – określa czas jaki

musi upłynąć od momentu podania
poprawnego adresu odczytywanego
z pamięci do czasu ustalenia
wartości tego słowa na wyjściu
pamięci).

Pamięć zewnętrzna -PAZ

Powody stosowania PAZ:

- PAO niezbyt pojemna,

- PAO droga,

- Większa część PAO jest ulotna
Funkcje PAZ:

- Przechowywanie obszernych, baz danych,

- Przechowywanie programów, plików, które

nie są na stałe potrzebne PAO,

- Pośrednie przechowywanie danych we/wy

gdy PAO jest niewystarczająca.

Podział Pamięci Zewnętrznej

Z uwagi na zastosowany nośnik zapisu
1.

Magnetyczne

-

Dyski magnetyczne

-

Taśmy magnetyczne

-

Bębny magnetyczne

-

Karty magnetyczne

2.

Optyczne

-

CD ROM, CD R

3.

Papierowe

-

Karty i tasiemki preferowane

Z uwagi na sposób dostępu do pamięci
1.

Pamięci z dostępem bezpośrednim

-

Dyski magnetyczne

-

Bębny magnetyczne

-

Dyski magnetyczne

-

Dyski optyczne

2.

Pamięci z dostępem sekwencyjnym

-

Taśmy magnetyczne

Z uwagi na sposób zapisu
1. Tylko do odczytu (Cd –ROM)
2. Z zapisem jednokrotnym CD-WO, pamięci papierowe
3. Z zapisem wielokrotnym (magnetyczne i dyski optyczne kasowalne – tech. M

O)

Urządzenia do wprowadzania i

wyprowadzania danych

Urządzenia do wprowadzania danych
• Klawiatura
• Pióra świetlne
• Panele dotykowe
• Myszki
• Joysticki, trackball
• Digitizery
• Skanery
• Cyfrowe aparaty fotograficzne

Urządzenia do

wyprowadzania danych

• Monitory

• Drukarki (igłowe, atramentowe,

laserowe)

• Plotery (pisaki X-Y) – wykorzystywane w

pracach kreślarskich, dające nietypowy
format wydruku i dużą rozdzielczość

Oprogramowanie

Zespół środków programowych

dostępnych w ramach systemu
komputerowego, które umożliwiają
bądź ułatwiają eksploatację
komputera

Podział oprogramowania:
- Systemowe (podstawowe)
- Użytkowe (aplikacyjne)
- Języki programowania

Oprogramowanie systemowe

To zbiór programów pozwalających realizować

podstawowe zadania komputera związane z
zarządzaniem jego zasobami (pamięcią,
zbiorami, folderami, urządzeniami itp.)

System operacyjny

Jest zbiorem programów, które działają jak

pośrednik miedzy użytkownikiem a komputerem.
Zadaniem SO jest tworzenie środowiska, w
którym użytkownik może wykonywać zadania
w sposób wygodny i wydajny.

System operacyjny – zarządca zasobów

komputerowych

Funkcje systemu operacyjnego

- Śledzenie zasobów systemu

komputerowego

- Narzucanie strategii wykorzystania

zasobów

- Przydzielanie zasobów
- Odzyskiwanie zasobów

Pożądane cechy systemu operacyjnego

• Współbieżność – istnienie kilku czynności

wykonywanych jednocześnie lub działań

przebiegających równolegle

• Wspólne korzystanie z zasobów (zarówno

sprzętowych, programowych jak i informacji)

• Pamięć długookresowa – pamięć

przechowująca informacje dłużej niż w czasie

jednej sesji pracy komputera

• Niedeterminizm – reagowanie na zdarzenia

występujące w nieprzewidywalnym porządku

• Wydajność (najczęściej dotyczy szybkości

przeprowadzania działań i operacji przez system)

• Niezawodność – bezbłędne obsługiwanie jak

największej liczby zdarzeń

• Elastyczność – możliwość rozszerzania

systemu i usuwania z niego błędów

• Względnie mały rozmiar

Języki programowania

Aby komputer mógł zrealizować powierzone

mu zadanie, konieczne jest wykonanie

wielu czynności polegających m.in. na:

- Opracowaniu algorytmu rozwiązania

zadania

- Kodowaniu algorytmu w wybranym języku
- Uruchomieniu programu

Zespól wymienionych czynności

określany jest mianem

programowania

ALGORYTM

Algorytm to sposób (przepis) wyliczający

jednoznacznie kroki, które trzeba wykonać

na danych określonego zadania, aby

otrzymać poprawne rozwiązanie (jeśli

istnieje) w skończonym czasie.

Cechy algorytmu:

• Uniwersalność rozwiązania

• Szczegółowość opisu

• Jednoznaczność rozwiązania

• Zbieżność (skończona liczba operacji)

• Odpowiednia struktura (obligatoryjny

początek i koniec)

Formy prezentacji algorytmu

• Opis słowny
• Notacja matematyczna
• Schematy (schemat blokowy,

strukturogram, tablica decyzyjna)

KODOWANIE ALGORYTMU

Aby opisać algorytm na użytek komputera

należy posłużyć się językiem programowania

Język programowania - składa się z notacji i

reguł, według których pisze się programy.
Wiąże się on zwykle ze sztywna składnią
dopuszczającą używanie jedynie
specjalnych kombinacji wybranych symboli
i słów kluczowych

PROGRAM

Program – to formalny opis algorytmu

nadający się do wykonania przez
komputer

Program składa się z oddzielnych

rozkazów, opisujących dokładnie,
szczegółowo i jednoznacznie wszystkie
czynności, jakie komputer ma
wykonać, aby rozwiązać postawione
zadanie

Rodzaje języków

programowania

1. Wewnętrzne (maszynowe)
2. Symboliczne
3. Wysokiego poziomu
- Numeryczne (Fortran, Algol)
- Masowego przetwarzania danych (Cobol)
- Ogólnego przeznaczenia (Pascal, Basic, C, C++)
- Komunikacji z bazami danych (SQL)
- Opisu zasobow iwedzy (Prolog, Lisp)
- Technologii internetowej i wirtualnej rzeczywistości

(Java, Java Script, HTML, PHP, PERL)

4. Języki 4GL (Delphi) – zintegrowane środowisko

programistyczne, składające się z języka

programowania oraz różnych narzędzi

pomocniczych , pozwalających na szybkie

tworzenie aplikacji komputerowych)

Oprogramowanie użytkowe

Obejmuje zbiór pakietów programowych

lub programów realizujących konkretne

zadania merytoryczne i spełniających

określone potrzeby użytkowników

komputera

Rodzaje oprogramowania

użytkowego:

- Edytory tekstowe
- Arkusze kalkulacyjne
- Systemy zarządzania bazami danych
- Programy graficzne i multimedialne

Funkcje edytora tekstowego

• Swobodna edycja tekstu

• Operowanie na blokach tekstu

• Równoczesna edycja kilku tekstów

• Wprowadzanie do tekstu elementów zewnętrznych

(rysunki, wykresy itp.)

• Wyszukiwanie – fragmentów fraz, wyrazów

spełniających określone warunki

• Możliwość operowania niestandardowymi znakami

(symbole matematyczne, niestandardowe czcionki)

• Możliwość tworzenia dokumentów seryjnych

Arkusze kalkulacyjne

FUNKCEJE: Prowadzenie

wielowariantowych obliczeń i
wielowariantowej analizy,
pozwalającej podjąć próby
optymalizacji pewnych zjawisk i
stanów

• Przeznaczenie: wszelkie prace

planistyczne,

Systemy zarządzania bazami

danych

Baza danych – zbiorów wzajemnie

powiązanych danych, pamiętanych
bez zbędnej redundancji, służących
jednemu lub wielu zastosowaniom w
sposób optymalny.

W bazie danych dane są pamiętane w

taki sposób, że są niezależne od
programów, które z nich korzystają.

System Zarządzania Bazą Danych -

SZBD

• SZBD to pośrednik pomiędzy bazą

danych (traktowaną jaką zbiór
danych), a jej użytkownikiem.

• SZBD to narzędzie umożliwiające

tworzenie bazy danych, dostęp do
danych zawartych w bazie danych
oraz ich aktualizację

Cechy baz danych

• Zmniejszenie redundancji pamiętanych

danych

• Unikniecie niezgodności pamiętanych danych
• Dzielenie zapamiętanych danych pomiędzy

wielu użytkowników

• Wprowadzanie standardów zapisu danych,

wyszukiwania danych itp.. – język SQL

• Wprowadzenie ograniczeń dostępu do

danych

• Zachowanie integralności danych
• Zapewnienie niezależności danych

Języki w SZBD

• Język opisu danych - używany przez administratora

bazy danych do opisu fizycznej bazy danych, nadania
logicznego formatu danych i opisu fizycznych
atrybutów danych, które są pamiętane w bazie danych

• Język manipulacji danymi - stosowany w

programach aplikacyjnych i realizujący operacje
wprowadzania i wyświetlania danych

• Język zapytań – pozwalający użytkownikowi

(wysokiego poziomu) na bezpośredni dostęp do
danych

• Język raportowania - opisując format i zawartość

raportów (wydruków) tworzonych przez programy
aplikacyjne

• Język kontroli danych - realizując sterowanie

dostępem do danych

• W SZBD stosuje się zazwyczaj

relacyjną organizację
pamiętania danych (tzw. model
relacyjny). Ogół danych dzieli się
na względnie jednorodne tablice
(relacje)

• Inne stosowane organizacje zapisu

danych to: model hierarchiczny,
sieciowy lub obiektowy

Rodzaje SZBD

• Adresowane raczej na pojedyncze komputery

i współpracujące z niewielkimi bazami
danych oraz obsługujące pojedynczych
użytkowników lub niewielkie grupy (MS
Access)

• Systemy zaawansowane technologicznie -

dostosowane do obsługi wielu użytkowników
i dużych baz danych, bazujące na
standardowym języku manipulacji danymi –
SQL (Oracle, SQL Serwer, MySQL, DB2)

Kierunki doskonalenia SZBD

• Tworzenie uniwersalnych baz danych,

pozwalających przechowywać dane obiektowe

i dane multimedialne

• Tworzenie hurtowni danych (data warehouse) –

Hurtownia danych - tematycznie

zorientowany, spójny, uporządkowany w

czasie i niezmienny zbiór danych

utworzony na bazie heterogenicznych baz

danych oraz danych pozyskanych z zewnątrz,

dający przekrojowy obraz działalności

przedsiębiorstwa w celu lepszego

wykorzystania informacji do wspomagania

procesów decyzyjnych

Przegląd procesów technologicznych w

komputerze

(tryby pracy komputera

• Wieloprogramowanie

• Wieloprzetwarzanie (wieloprocesorowość,

wielomaszynowość)

• Wielodostęp

• Podział czasu

• Podział pamięci

• Bezpośredniość

• Natychmiastowość

• Interakcyjność

Wieloprogramowanie

• Tryb działania komputera pozwalający na

przetwarzanie w większym przedziale

czasu więcej niż jedno zadanie

• Kilka zadań może na przemian używać

jednostki centralnej i czekać na

zakończenie operacji wejścia-wyjścia

Efekt: wieloprogramowanie pozwala

podnieść efektywność wykorzystania

komputera – następuje zmniejszenie

przestojów JC, urządzeń we/wy itp.

Wieloprzetwarzanie

Oznacza przetwarzanie danych dzielone pomiędzy

dwie lub więcej JC, które komunikują się między
sobą bezpośrednio lub pośrednio.

Wieloprzetwarzanie pozwala na:
• Zwiększenie mocy obliczeniowej systemu

• Efektywniejsze wykorzystanie zasobów

komputerowych, podział obciążeń i funkcji
komputera

• Zwiększenie niezawodności systemu połączonych

komputerów

Wielodostęp

Oznacza wykorzystanie komputera przez co najmniej

dwóch użytkowników jednocześnie (lub pozornie

jednocześnie – żaden z użytkowników nie jest świadom

postępowania pozostałych)

Cechy wielodostępu:
• Umożliwia wielu użytkownikom komunikację on-line z

komputerem

• Każdemu użytkownikowi przydziela się cyklicznie

9lub na żądanie) na pewien krótki czas środki

techniczne i programowe

• Czas odpowiedzi systemu na żądanie użytkownika jest

taki, że nie odczuwa on faktu istnienia innych

użytkowników korzystających w tym czasie z

systemu

Problemy technologii

wielodostępu

• Określenie kolejności w jakiej mogą być

obsługiwani użytkownicy (ich programy)

• Określenie wielkości czasu liczenia

• Ustalenie zbioru programów, które

powinny być zainstalowane w pamięci,

aby nie występowało zbyt wiele

przesyłań informacji między pamięciami

Podział czasu

Jest to właściwość wykorzystania JC w

systemie wieloprogramowym,
polegająca na nadawaniu tej JC we
władanie kolejno różnym
programom na pewien okres czasu,
po upływie którego obsługa
programu jest przerywana i JC
przydziela kolejny kwant czasu
innemu programowi

Podział pamięci

• Organizacja współpracy z pamięcią, która

chroni znajdujące się w komputerze

programy przed wzajemnym,

nieprzewidywalnym wpływem. Umożliwia

przechowywanie tych programów w

różnych fizycznie elementach pamięci i

organizuje komunikacje między nimi.

Bezpośredniość

i natychmiastowość

• Polega na gotowości JC do

przyjmowania informacji wejściowych
w momentach określonych przez
okoliczność zewnętrzną

• Podstawowym parametrem tej

technologii jest czas reakcji systemu,
tj. czas oczekiwania na odpowiedź
komputera

Interakcyjność

• Bezpośredniość i natychmiastowość

przetwarzania stwarzają możliwość
pracy interakcyjnej człowiek-
maszyna