dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

1

1

ALGORYTM

ALGORYTM

Algorytm

Algorytm

, dokładny przepis podający sposób

, dokładny przepis podający sposób

rozwiązania określonego zadania w skończonej liczbie

rozwiązania określonego zadania w skończonej liczbie

kroków; zbiór poleceń odnoszących się do pewnych

kroków; zbiór poleceń odnoszących się do pewnych

obiektów, ze wskazaniem porządku, w jakim mają być

obiektów, ze wskazaniem porządku, w jakim mają być

realizowane. Nabrał znaczenia z rozwojem informatyki,

realizowane. Nabrał znaczenia z rozwojem informatyki,

gdzie opisuje logiczny ciąg operacji, które ma wykonać

gdzie opisuje logiczny ciąg operacji, które ma wykonać

program.

program.

Algorytm sposób postępowania

Algorytm sposób postępowania

Algorytm zapisany przy pomocy języka

Algorytm zapisany przy pomocy języka

programowania jest programem.

programowania jest programem.

Wyróżnia się

Wyróżnia się

algorytmy numeryczne

algorytmy numeryczne

, operujące na

, operujące na

liczbach (np. algorytm Euklidesa), i 

liczbach (np. algorytm Euklidesa), i 

nienumeryczne

nienumeryczne

,

,

operujące na obiektach nieliczbowych (np. sortowanie

operujące na obiektach nieliczbowych (np. sortowanie

dokumentów). Istnieje również podział algorytmów na

dokumentów). Istnieje również podział algorytmów na

sekwencyjne

sekwencyjne

(kolejność czynności jest określona

(kolejność czynności jest określona

jednoznacznie) i 

jednoznacznie) i 

niesekwencyjne

niesekwencyjne

(równoległe,

(równoległe,

współbieżne - następstwo między pewnymi operacjami

współbieżne - następstwo między pewnymi operacjami

nie jest określone).

nie jest określone).

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

2

2

Język programowania

Język programowania

Język programowania

Język programowania

, zbiór zasad składni, instrukcji, dzięki którym

, zbiór zasad składni, instrukcji, dzięki którym

powstaje kod źródłowy programu. Procesor jest w stanie wykonywać

powstaje kod źródłowy programu. Procesor jest w stanie wykonywać

program w kodzie maszynowym. Jednakże tworzenie programów

program w kodzie maszynowym. Jednakże tworzenie programów

w tym języku jest praktycznie niemożliwe. Dlatego programista

w tym języku jest praktycznie niemożliwe. Dlatego programista

używa języka zrozumiałego dla człowieka, który następnie jest

używa języka zrozumiałego dla człowieka, który następnie jest

kompilowany bądź interpretowany do postaci maszynowej.

kompilowany bądź interpretowany do postaci maszynowej.

Istnieje wiele rodzajów języków programowania. Można je podzielić

Istnieje wiele rodzajów języków programowania. Można je podzielić

na języki strukturalne i obiektowe. Innym kryterium podziału jest

na języki strukturalne i obiektowe. Innym kryterium podziału jest

zastosowanie języków (innych używa się do tworzenia programów

zastosowanie języków (innych używa się do tworzenia programów

multimedialnych, a innych do obliczeń numerycznych czy np.

multimedialnych, a innych do obliczeń numerycznych czy np.

aplikacji sieciowych). Niektóre z języków są bardziej uniwersalne niż

aplikacji sieciowych). Niektóre z języków są bardziej uniwersalne niż

inne. Do najpopularniejszych obecnie języków programowania należą

inne. Do najpopularniejszych obecnie języków programowania należą

C/C++, Java, Fortran czy Pascal.

C/C++, Java, Fortran czy Pascal.

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

3

3

Kod źródłowy, Kod

Kod źródłowy, Kod

maszynowy

maszynowy

Kod

źródłowy,

program

komputerowy

napisany

w języku

Kod

źródłowy,

program

komputerowy

napisany

w języku

programowania. Jest to postać programu, która jest zrozumiała dla

programowania. Jest to postać programu, która jest zrozumiała dla

programisty (bez konieczności jego uruchamiania). Kod źródłowy jest

programisty (bez konieczności jego uruchamiania). Kod źródłowy jest

przekształcany na kod maszynowy w procesie kompilacji programu.

przekształcany na kod maszynowy w procesie kompilacji programu.

Kod maszynowy, język rozumiany przez procesor. Program w kodzie

Kod maszynowy, język rozumiany przez procesor. Program w kodzie

maszynowym składa się z ciągu wartości binarnych, które oznaczają

maszynowym składa się z ciągu wartości binarnych, które oznaczają

zarówno instrukcje jak i dane. Program, który jest napisany

zarówno instrukcje jak i dane. Program, który jest napisany

w pewnym języku programowania, musi zostać skompilowany, aby

w pewnym języku programowania, musi zostać skompilowany, aby

mógł być wykonywany przez komputer. Postać kodu maszynowego

mógł być wykonywany przez komputer. Postać kodu maszynowego

zależy od architektury procesora, na który dany program jest

zależy od architektury procesora, na który dany program jest

przeznaczony. Dlatego program musi zostać skompilowany na

przeznaczony. Dlatego program musi zostać skompilowany na

konkretnej maszynie, ewentualnie na systemie kompatybilnym

konkretnej maszynie, ewentualnie na systemie kompatybilnym

z systemem docelowym.

z systemem docelowym.

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

4

4

TRANSLATOR

TRANSLATOR

Kompilator

Kompilator

, translator języka wysokiego poziomu, którego

, translator języka wysokiego poziomu, którego

programy wynikowe mogą być wprowadzone do pamięci i wykonane

programy wynikowe mogą być wprowadzone do pamięci i wykonane

dopiero

po

zakończeniu tłumaczenia (w

odróżnieniu od

dopiero

po

zakończeniu tłumaczenia (w

odróżnieniu od

interpretatora).

interpretatora).

Programy wynikowe kompilatora mogą być przechowywane, łączone

Programy wynikowe kompilatora mogą być przechowywane, łączone

z innymi programami i wielokrotnie wykonywane znacznie szybciej

z innymi programami i wielokrotnie wykonywane znacznie szybciej

niż programy interpretowane.

niż programy interpretowane.

Interpreter, interpretator

Interpreter, interpretator

(angielskie

(angielskie

interpreter

interpreter

), translator

), translator

przekładający instrukcje programu na kod pośredni, który następnie

przekładający instrukcje programu na kod pośredni, który następnie

interpretuje przy każdym ich wykonaniu. Ponieważ interpreter nie

interpretuje przy każdym ich wykonaniu. Ponieważ interpreter nie

tworzy przekładu w kodzie maszynowym, lecz wykonuje instrukcje,

tworzy przekładu w kodzie maszynowym, lecz wykonuje instrukcje,

tłumacząc je na bieżąco za każdym razem, wykonanie programu

tłumacząc je na bieżąco za każdym razem, wykonanie programu

znacznie się wydłuża. Interpreter nie zmusza z kolei do oczekiwania

znacznie się wydłuża. Interpreter nie zmusza z kolei do oczekiwania

na wykonanie kompilacji po każdej zmianie programu. Typowymi

na wykonanie kompilacji po każdej zmianie programu. Typowymi

interpreterami są systemy programowania Basic, Java, Perl;

interpreterami są systemy programowania Basic, Java, Perl;

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

5

5

Oprogramowanie - software

Oprogramowanie - software

Oprogramowanie

Oprogramowanie

(angielskie

(angielskie

software

software

), program lub zbiór

), program lub zbiór

programów,

umożliwiający

korzystanie

z komputera

oraz

programów,

umożliwiający

korzystanie

z komputera

oraz

ewentualnie ze sprzętu peryferyjnego (modemu, skanera, itp.)

ewentualnie ze sprzętu peryferyjnego (modemu, skanera, itp.)

bądź pozwalający rozwiązywać konkretne problemy użytkownika.

bądź pozwalający rozwiązywać konkretne problemy użytkownika.

Ogół programów przyjęto dzielić na oprogramowanie

Ogół programów przyjęto dzielić na oprogramowanie

systemowe

systemowe

i oprogramowanie

i oprogramowanie

użytkowe

użytkowe

. Oprogramowanie jest niezbywalną

. Oprogramowanie jest niezbywalną

częścią systemu komputerowego, dzięki swojej wymienności może

częścią systemu komputerowego, dzięki swojej wymienności może

zmieniać jego przeznaczenie. Ten sam komputer osobisty może

zmieniać jego przeznaczenie. Ten sam komputer osobisty może

być używany jako elektroniczny sekretariat, a w chwilę potem,

być używany jako elektroniczny sekretariat, a w chwilę potem,

dzięki użyciu innego oprogramowania przeistacza się w salon gier

dzięki użyciu innego oprogramowania przeistacza się w salon gier

lub internetową pocztę, telefon i radio, przy czym dzięki

lub internetową pocztę, telefon i radio, przy czym dzięki

wieloprogramowości i środowisku okienkowemu może pełnić

wieloprogramowości i środowisku okienkowemu może pełnić

wszystkie te funkcje jednocześnie.

wszystkie te funkcje jednocześnie.

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

6

6

Programowanie strukturalne

Programowanie strukturalne

, rodzaj programowania w którym

, rodzaj programowania w którym

program podzielony jest na niewielkie moduły - procedury, bądź

program podzielony jest na niewielkie moduły - procedury, bądź

funkcje.

Programowanie

strukturalne

ułatwia

projektowanie,

funkcje.

Programowanie

strukturalne

ułatwia

projektowanie,

testowanie

a także

utrzymanie

kodu

programu.

Do

testowanie

a także

utrzymanie

kodu

programu.

Do

najpopularniejszych języków strukturalnych zalicza się Pascal, C,

najpopularniejszych języków strukturalnych zalicza się Pascal, C,

Modula-2.

Modula-2.

Programowanie obiektowe

Programowanie obiektowe

, rodzaj programowania, w którym dane

, rodzaj programowania, w którym dane

i wykonywane na nich operacje są połączone. Ten formalny zabieg

i wykonywane na nich operacje są połączone. Ten formalny zabieg

umożliwia szybsze pisanie większych programów, przez "składanie

umożliwia szybsze pisanie większych programów, przez "składanie

ich" ze wzajemnie powiązanych obiektów, które odpowiadają za daną

ich" ze wzajemnie powiązanych obiektów, które odpowiadają za daną

funkcję programu (np. przygotowanie danych, wykonanie obliczeń,

funkcję programu (np. przygotowanie danych, wykonanie obliczeń,

zaprezentowanie wyników).

zaprezentowanie wyników).

Projektowanie obiektowe

Projektowanie obiektowe

(angielskie

(angielskie

object-oriented design

object-oriented design

), ogół

), ogół

metod i sposobów rozwiązywania problemów programowania

metod i sposobów rozwiązywania problemów programowania

z zastosowaniem metodologii obiektowej, tj. uwzględnianiem takich

z zastosowaniem metodologii obiektowej, tj. uwzględnianiem takich

aspektów, jak ukrywanie informacji, abstrakcja, dziedziczenie

aspektów, jak ukrywanie informacji, abstrakcja, dziedziczenie

i hierarchizowanie, elastyczność i wykorzystanie wtórne oraz środków

i hierarchizowanie, elastyczność i wykorzystanie wtórne oraz środków

takich, jak typy definiowane przez użytkownika, hierarchie klas, klasy

takich, jak typy definiowane przez użytkownika, hierarchie klas, klasy

abstrakcyjne,

wielopostaciowość.

Diagramy

klas

zastąpiły

abstrakcyjne,

wielopostaciowość.

Diagramy

klas

zastąpiły

w projektowaniu obiektowym dawniejsze schematy blokowe.

w projektowaniu obiektowym dawniejsze schematy blokowe.

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

7

7

Sprzęt - hardware

Sprzęt - hardware

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

8

8

Hardware

Hardware

Hardware

Hardware

- materialna część komputera. Ogólnie

- materialna część komputera. Ogólnie

hardwarem nazywa się sprzęt komputerowy jako taki i

hardwarem nazywa się sprzęt komputerowy jako taki i

odróżnia się go od software'u - czyli oprogramowania.

odróżnia się go od software'u - czyli oprogramowania.

Podział ten jest nieostry, gdyż współcześnie wiele

Podział ten jest nieostry, gdyż współcześnie wiele

elementów sprzętu komputerowego posiada "wszyte"

elementów sprzętu komputerowego posiada "wszyte"

weń na stałe oprogramowanie, stanowiące jego

weń na stałe oprogramowanie, stanowiące jego

integralną część, bez którego elementy te nie mogłyby

integralną część, bez którego elementy te nie mogłyby

funkcjonować.

funkcjonować.

Np: większość drukarek komputerowych posiada w swojej

Np: większość drukarek komputerowych posiada w swojej

pamięci zestaw komend, przy pomocy których realizuje

pamięci zestaw komend, przy pomocy których realizuje

proces drukowania i których odpowiednik znajduje się

proces drukowania i których odpowiednik znajduje się

w pamięci komputera stanowąc programowy sterownik

w pamięci komputera stanowąc programowy sterownik

tego urządzenia

tego urządzenia

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

9

9

Hardwarem jest np:

Hardwarem jest np:

procesor

procesor

pamięć komputerowa

pamięć komputerowa

twardy dysk

twardy dysk

monitor

monitor

klawiatura

klawiatura

mysz

mysz

dołączony do komputera sprzęt audio-wizualny

dołączony do komputera sprzęt audio-wizualny

drukarka

drukarka

skaner

skaner

modem

modem

itp.

itp.

Źródło: "http://pl.wikipedia.org/wiki/Hardware"

Źródło: "http://pl.wikipedia.org/wiki/Hardware"

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

10

10

Schemat ideowy PC

Schemat ideowy PC

Procesor

Pamięć

Urządzenia zewn.

Urządzenia zewn.

Urządzenia zewn.

Szyny

Magistra

le

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

11

11

PROCESOR

PROCESOR

Procesor

Procesor

(

(

ang.

ang.

processor

processor

) - urządzenie

) - urządzenie

cyfrowe

cyfrowe

sekwencyjne

sekwencyjne

potrafiące pobierać dane z

potrafiące pobierać dane z

pamięci

pamięci

,

,

interpretować je i wykonywać jako

interpretować je i wykonywać jako

rozkazy

rozkazy

.

.

Wykonuje on bardzo szybko ciąg prostych operacji

Wykonuje on bardzo szybko ciąg prostych operacji

(rozkazów)

wybranych

ze

zbioru

operacji

(rozkazów)

wybranych

ze

zbioru

operacji

podstawowych

określonych

zazwyczaj

przez

podstawowych

określonych

zazwyczaj

przez

producenta procesora jako

producenta procesora jako

lista rozkazów procesora

lista rozkazów procesora

.

.

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

12

12

Procesor wykonywany jest zwykle jako

Procesor wykonywany jest zwykle jako

układ scalony

układ scalony

zamknięty w

zamknięty w

hermetycznej obudowie posiadającej

hermetycznej obudowie posiadającej

złocone

złocone

wyprowadzenia. Złoto jest

wyprowadzenia. Złoto jest

konieczne, aby zmniejszyć

konieczne, aby zmniejszyć

pojemności

pojemności

pasożytnicze połączeń. Jego

pasożytnicze połączeń. Jego

sercem jest

sercem jest

monokryształ

monokryształ

krzemu

krzemu

, na który naniesiono techniką

, na który naniesiono techniką

fotolitografii

fotolitografii

szereg warstw

szereg warstw

półprzewodnikowych

półprzewodnikowych

. Tworzą one sieć od

. Tworzą one sieć od

kilku do kilkudziesięciu milionów

kilku do kilkudziesięciu milionów

tranzystorów

tranzystorów

. Połączenia wykonane są z

. Połączenia wykonane są z

metalu

metalu

(

(

aluminium

aluminium

,

,

miedź

miedź

). Ważnym parametrem procesora jest rozmiar

). Ważnym parametrem procesora jest rozmiar

elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze tym niższe

elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze tym niższe

jest zużycie

jest zużycie

energii

energii

,

,

napięcie

napięcie

pracy oraz wyższa

pracy oraz wyższa

częstotliwość

częstotliwość

pracy.

pracy.

Współczesne procesory wykonywane są w technologii pozwalającej na

Współczesne procesory wykonywane są w technologii pozwalającej na

uzyskanie elementów o rozmiarach mniejszych niż 90

uzyskanie elementów o rozmiarach mniejszych niż 90

nm

nm

pracujących z

pracujących z

częstotliwością 2

częstotliwością 2

GHz

GHz

.

.

W funkcjonalnej strukturze procesora można wyróżnić:

W funkcjonalnej strukturze procesora można wyróżnić:

zespoł

zespoł

rejestrów

rejestrów

do przechowywania danych i wyników, rejestry mogą

do przechowywania danych i wyników, rejestry mogą

być ogólnego przeznaczenia, lub mają specjalne przeznaczenie,

być ogólnego przeznaczenia, lub mają specjalne przeznaczenie,

jednostkę arytmetyczną (

jednostkę arytmetyczną (

arytmometr

arytmometr

) do wykonywania operacji

) do wykonywania operacji

obliczeniowych na danych,

obliczeniowych na danych,

układ sterujący przebiegiem wykonywania programu.

układ sterujący przebiegiem wykonywania programu.

Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów) słowa,

Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów) słowa,

na którym wykonywane są podstawowe operacje obliczeniowe. Jeśli

na którym wykonywane są podstawowe operacje obliczeniowe. Jeśli

słowo ma np. 32 bity, mówimy że procesor jest 32-bitowy. Innym ważnym

słowo ma np. 32 bity, mówimy że procesor jest 32-bitowy. Innym ważnym

parametrem określającym procesor jest szybkość z jaką wykonuje on

parametrem określającym procesor jest szybkość z jaką wykonuje on

program. Szybkość ta w znacznym stopniu zależy od czasu trwania

program. Szybkość ta w znacznym stopniu zależy od czasu trwania

pojedynczego taktu procesora, jest on odwrotnością częstotliwości

pojedynczego taktu procesora, jest on odwrotnością częstotliwości

procesora.

procesora.

dr inż. Tadeusz BURAK

dr inż. Tadeusz BURAK

13

13

Pamięć

Pamięć

Pamięć komputerowa

Pamięć komputerowa

to te części komputera, które

to te części komputera, które

przechowują dane i programy.

przechowują dane i programy.

Pamięci dzieli się ze względu na:

Pamięci dzieli się ze względu na:

możliwości zapisu i odczytu:

możliwości zapisu i odczytu:

ROM read only memory

ROM read only memory

–

tylko do odczytu (zapis odbywa się w fazie produkcji),

tylko do odczytu (zapis odbywa się w fazie produkcji),

–

jednokrotnego zapisu,

jednokrotnego zapisu,

RAM random acces memory

RAM random acces memory

–

wielokrotnego zapisu i odczytu.

wielokrotnego zapisu i odczytu.

ulotność:

ulotność:

–

pamięci ulotne przechowują dane tak długo, jak długo są

pamięci ulotne przechowują dane tak długo, jak długo są

zasilane,

zasilane,

–

pamięci nieulotne zachowują informację po odłączeniu

pamięci nieulotne zachowują informację po odłączeniu

zasilania.

zasilania.