TECHNOLOGIE INFORMACYJNE
Historia
Nauka ta ma liczyć źródła. Można do nich zaliczyć nie tylko praktyczne idee dotyczące budowy maszyn liczących i przetwarzających dane, lecz również czysto teoretyczne prace matematyczne, dotyczące algorytmów, języków formalnych, rachunku logicznego i symbolicznego brak teorii informacji.

Z historycznego punktu widzenia trudno jest oddzielić od siebie te dwa aspekty informatyki:

• Rozwój teorii

• Budowa maszyn liczących

Zerowa generacja (Urządzenia analogowe np. suwak, cyfrowe liczydła)
1931 – Budowa arytmometru ósemkowego
Początek projekty 21 komputera na przekaźnikach zbudowanych przez Konrada Zuse,
1936- Alan Turing opisał teoretyczne podstawy procesu obliczenia( maszyna Turinga) twórca teorii automatów. W informatyce automat Turinga jest teoretycznym modelem komputera.

Pierwsza generacja
Komputery na lampach radiowych 1945-59
1945- John Von Neumann opisuje idee maszyny z Princeton, czyli uniwersalnej konstrukcji komputera używanej do dziś.
1946 – powstał ENIAC

Druga generacja
Komputery na tranzystorach 1959-1964
1959- obwód scalony, Jack Kilby, Texas Instruments

Trzecia generacja
Układ scalony wysokiej skali i inteligencji 196570 serii IBM 360
1965- pierwszy mikro komputer (DEP PDP)
1968- powstał Intel
1969- pamięci półprzewodnikowe

Czwarta generacja
1971- układ scalony LSI i VLSI
1971- mikroprocesor stworzony przez Teda Hoffa z firmy Intel
1976- firma Apple i pierwsze udane mikrokomputery
1981- era komputerów osobistych, pierwszy IBM PC

Piąta generacja- sztuczna inteligencja

Szósta generacja- nowe architektury, neuro-komputery, bio-komputery, obliczenia przy pomocy ONA, komputery kwantowe

Najważniejsze daty dla historii rozwoju komputerów w Polsce :
1692- Odra 1002 opracowana w Elwro (Wrocławskie Zakłady Elektroniczne)
1986- początek inwazji komputerów osobistych w Polsce

Informatyka

Informatyka- jest dyscypliną powstałą w połowie lat 60-tych dzięki rozwojowi matematyki i elektroniki.
Największą i najstarszą (założoną w 1947 roku) organizacją skupiającą informatyków jest AMC ang. Association for Computing Machinery ( Stowarzyszenie zajmujące się maszynerią obliczeniową).
Właśnie to stowarzyszenie(ACM) opublikowało w 1968 roku zalecenia dla nowo powstających programów studiów informatycznych dając początek „naukom komputerowym” w USA i „Informatyce” w Europie. ( Kanada: computational science- nauki obliczeniowe)

Algorytmika to fundament informatyki!
Definicja opracowana w 1989 roku przez AMC, mówi:

Informatyka- to systematyczne badanie procesów algorytmicznych, które charakteryzują i przetwarzają informacje, teoria, analiza, projektowanie, badanie efektywności, implementacja i zastosowanie procesów algorytmicznych.

Wyróżnia się w niej dwa działy, dotyczące sprzętu i oprogramowania

Czym zajmuje się informatyka?

Zainteresowania informatyki, jako gałęzi nauki skupiają się wokół rozwiązywania zadań algorytmicznych, czyli takich zadań, dla których można znaleźć jakieś formalne sposoby postępowania, przepisy prowadzące do ich rozwiązania.
Informatyka zajmuje się również:
oceną złożoności obliczeniowej algorytmów oraz ich optymalizacji, poszukiwaniem efektywnych algorytmów oraz testowaniem i dowodzeniem ich poprawności.

Informatyka = informacja + automatyka

Informacja (definicja ogólna) - to taki czynnik, któremu człowiek może przypisać określony sens, znaczenie, aby móc ją wykorzystać do różnych celów.

Informacja (definicja informatyczna) - zbiór danych zebranych w celu ich automatycznego przetwarzania i otrzymywania wyników lub nowych danych.

Teoria automatów skończonych

Teoria automatów skończonych
należy do podstaw informatyki i odpowiada na pytania, jakiego rodzaju problemy można rozwiązać przy pomocy obliczeń, oraz jakie klasy urządzenia są do tego potrzebne.

Algorytm – to najprościej mówiąc sposób rozwiązania jakiegoś zadania. Jest to zestaw poleceń, które można wykonać bez zbytniego zastanawiania się.
Algorytm w matematyce i informatyce jest uporządkowanym zbiorem jednoznacznych i wykonywalnych kroków, określających skończony proces.

Schemat blokowy – jeden z najpopularniejszych form przedstawiania algorytmu. Tworzy się go za pomocą umownych symboli zwanych blokami (operacyjnymi) z zaznaczeniem połączeń i kierunków przepływu informacji.

Blok WE/WY (wejścia/ wyjścia) - jest równoległobokiem, w którym umieszcza się dane lub wynik.
Blok operacyjny (instrukcji) - ma kształt prostokąta, w którym umieszcza się instrukcje.
Blok warunkowy (decyzyjny) –jest rombem, w którym umieszcza się warunek decydujący o dalszej kolejności wykonywanej operacji.

Zmienna –jest symbolem oznaczającym określoną strukturę danych.

Trzeba pamiętać, że o ile zasady dotyczące zmiennych i struktur danych są zawsze aktualne, to ich organizacja i sposób zapisu różni się w poszczególnych językach.

Z blokowego zapisu algorytmów tworzy się tzw. pseudokod
Algorytm w pseudokodzie tworzy się z poszczególnych instrukcji.

Struktury sterujące- związane są z warunkowym wykonaniem określonych instrukcji w algorytmie.

• instrukcja warunkowa ( if )

• instrukcja wyboru ( case )

• instrukcja pętli

• pętla for – wykonuje działania dla wskazanego zakresu specjalnej zmiennej sterującej

• pętla while (dopóki) wykonuje działania tak długo dopóki warunek jest spełniany

Programowanie

Programowanie- proces projektowania, tworzenia i poprawiania kodu źródłowego programów komputerowych lub urządzeń mikroprocesorowych.

Generacje języków programowania

• Pierwsza generacja- języki maszynowe specyficzne dla każdej maszyny

• Druga generacja- języki symboliczne, niskiego poziomu (Assembled). Poszczególnym rozkazom maszynowym odpowiadają symbole. Aby program mógł zostać wykorzystany w komputerze konieczne jest przetłumaczenie na język wewnętrzny procesora.

• Trzecia generacja- języki wysokiego poziomu (Fortran Pascal C). Składnia przypomina proste zdania języka naturalnego oraz wyrażenia arytmetyczne.

• Czwarta generacja- platformy programistyczne takie jak Delphi, C++ Builder czy też Visual Basic pozwalające na „budowanie” aplikacji z gotowych elementów

• Piąta generacja- języki używane do tworzenia programów wykorzystujących tzw. Sztuczną inteligencje A.I. (ang. Artificial Intelligence)

W czym programować?

Kompilacja- tłumaczenie całego programu napisanego w języku wysokiego poziomu na program w języku niższego poziomu lub do kodu maszynowego.
Interpretacja – tłumaczenie kolejno instrukcji języka wysokiego poziomu na instrukcje kodu maszynowego.

Kod maszynowy ( język niskiego poziomu )- postać programu komputerowego przeznaczona do bezpośredniego lub prawie bezpośredniego wykonania przez procesor ( 010101010101). Sekwencje sygnałów opracowane zostały w postaci rozkazów zrozumiałych dla procesora.

Assembler- najbliższy kodu maszynowego, wymaga śledzenia zawartości rejestrów np. dodawanie dwóch liczb.

Kod pośredni- do uruchomienia go wymagane jest posiadanie interpretera lub maszyny wirtualnej, takie pliki mogą być uruchomiana na różnych systemach (Java, .NET)

Translatory:
Interpretery : Java, HTML, MatLab, Python
Kompilatory: Fortran, Pascal, C, C++

Pascal
Pierwszy komputer opracowany był w 1974 roku, był za darmo rozpowszechniany w środowiskach uniwersalnych.
LIPS, PROWG i języki sztucznej generacji

• Prowadzenie dialogu w języku naturalnym, programy diagnostyki medycznej, system algebry symbolicznej.

Języki zorientowano obiektowo

• OP rozwija się od 1981, pierwszym językiem OOP był Smallitalk

• Klasa jest pewnym wzorcem rzeczy, działania zjawisku, którego dotyczy program

• Klasa zawiera różne metody , czyli funkcje i procedury które dają się zastosować do danej klasy

Języki specjalne

MATLAB- interakcyjne środowisko i język programowania obliczeń naukowych i inżynierskich, umożliwiające testowanie algorytmów, symulację, modelowanie, analizę i wizualizacje danych sygnałów, obliczeń- używane do projektowania, testowania i prototypowania w inżynierii. Język wysokiego poziomu MATLAB łączy operacje na macierzach i metody numeryczne z grafiką komputerową

System operacyjny
BIOS- pośrednik komunikacyjny
( ang. Basic Input/Output System – podstawowy system wejścia-wyjścia )

Jest zapisany w pamięci trwałej na ROMie lub EPROMIE.

Zanim zaczniesz swoją prace system operacyjny uruchamia się w BIOS

Co może spowodować uszkodzenie BIOS

1. Uszkodzenie zasilania podczas aktualizacji BIOS

2. Niewłaściwe ustawienia OC

3. Działanie wirusów

4. Uszkodzenia sprzętu

System operacyjny – jest gospodarzem zarządzającym zasobami komputera, decydujący o możliwościach wykorzystania sprzętu. Dzięki niemu programy działają na różnych konfiguracjach sprzętowych.

Warstwy systemu

Zewnętrzna warstwa systemu (shell) – pełni rolę interakcyjną z użytkownikiem, umożliwia uruchomienie aplikacji, do tej części systemu zalicza się standardowe elementy interfejsu np. okienka dialogowe.
W każdym systemie operacyjnym występują mniej lub bardziej wyodrębnione warstwy spełniające różne funkcje. W ogólnym modelu są to:

• Warstwa odpowiedzialna za współprace ze sprzętem

• Jądro systemu realizuje jego funkcje

• Powłoka stanowiąca interfejs użytkownika.

Maszyna wirtualna – to ogólna nazwa dla programów tworzących środowisko uruchomieniowe dla innych programów.
Przykład:
Katalog udostępniony przez sieć aplikacja widzi tak samo, jak znajdujący się na lokalnym dysku. Aplikacja korzystając z takiego katalogu nie zajmuje się obsługą sieci. Aby mogła się tam dostać , system operacyjny udaje, że jest to katalog na lokalnym dysku i udostępnia do aplikacji.

Emulator- jest to program naśladujący pracę swojego pierwowzoru

Architektury systemów operacyjnych

Klient/ Serwer – aplikacje postrzegane są przez system operacyjny jako klienci dostarczających im swoich usług serwerów. Klienci komunikują się z serwerami po przez jądro systemu. Każdy serwer pracuje w własnej, wydzielonej i chronionej przestrzeni adresowej pamięci operacyjnej, dobrze oddzielony od innych procesów.

Pod względem architektury system operacyjny dzieli się na:

• Monolityczny- jedno jądro systemu, tylko w komputerach jednozadaniowych

• Warstwowa- o niehierarchicznej strukturze poleceń systemowych, system może już wykonywać w tym samym czasie kilka poleceń

• Klient/serwer- o bardzo rozbudowanej strukturze, gdzie systemy operacyjne pełnią nadzór nad poprzednimi systemami zainstalowanymi w poszczególnych komputerach sieci

Pod względem sposobu komunikacji z użytkownikiem rozróżniamy (powłoki):

• Systemy tekstowe- komunikujące się za pomocą wykonywanych linii poleceń komend (DOS, CPIM)

• Systemy graficzne- komunikujące się za pomocą graficznych okienek i symboli (ikon)

Serwer- maszyny udzielające mocy obliczeniowej swojego procesora, serwujące pliki lub inne usługi np. dostęp do drukarek sieciowych.

• Wszystkie aplikacje wykorzystywane przez serwer, a wyniki wyświetlane na ekranie klienta

• Serwer dostarcza danych dla aplikacji uruchomionych w komputerze klienta

• Wszystkie komputery współpracujące ze sobą jak równy z równym, korzystają wzajemnie ze swoich zasobów.

Najważniejsze cechy, jakie decydują o użyteczności systemu:

• Łatwość instalacji i użytkowania systemu

• Koegzystencja z innymi systemami

• Zgodność sprzętowa tzn. możliwość instalacji na konkretnym komputerze utrudnia czasem brak odpowiednich sterowników do określonych urządzeń

Zarządzanie pamięcią zewnętrzną

• Organizowanie dostępu do danych i programów przechowywanych w pamięci zewnętrznej (zasady nazw lików, sposób uporządkowania plików)

• Wykonywanie operacji na plikach (kopiowanie, przesuwanie, kasowanie, nadawanie atrybutów itp.)

Zainstalowanie na naszym komputerze kilku systemów operacyjnych
Aby to zrobić musimy:

• Utworzyć dla każdego z nich oddzielne partycje na dysku twardym

• Posiadać program, który umożliwia uruchomiania systemów z poszczególnych partycji

Boot manager lub Boot loader, stanowią jakby semafor, który daje zielone światło zaraz po uruchomieniu komputera systemowi operacyjnemu, pod którym chcemy pracować.

Bootable Disk- dyskietka systemowa lub dysk systemowy, zwiera informacje wystarczające do inicjacji systemu.

Kodowanie informacji

Przedstawiając liczbę dziesiętną w systemie binarnym bądź heksadecymalnym musimy pamiętać, że w dalszym ciągu jest to ta sama liczba, lecz przedstawiona za pomocą innego zestawu znaków. Możemy, więc mówić o kodzie binarnym lub kodzie heksadecymalnym.

Kod ASCII (ang. American Standard Code for Information Interchange) – powstał w 1956 roku. 7 bitowy kod, 256 znaków alfanumerycznych. Liczby przyporządkowane literom lub innym znakom alfanumerycznym.

Kod UNICODE- komputerowy zestaw znaków mający w zamierzeniu obejmować wszystkie pisma używane na świecie. 16 bitowy kod, co daje możliwość zakodowania 2¹⁶ czyli 65536 znaków.
*liczba 13 w kodzie binarnym – 1101; a w kodzie BCD 0001 0011

Barwa, Monitory, Drukarki

Składanie barw:
Addytywne składanie barw RGB. Model takich barw opisuje dowolny kolor poprzez sumę tych trzech składowych barw podstawowych. Złożenie tych trzech barw, daje barwę białą

Złożenie dwóch podstawowych barw RGB daje jedną barwę podstawową modelu CMY.

Substraktywne składanie barw CMY ( ang. Cyan, Magenta, Yellow)
Dla uzyskanie lepszych efektów do tych kolorów dodaje się czerń.

Za pomocą odpowiednich proporcji czerwonego, zielonego i niebieskiego możliwe jest oddanie całej gamy barw. Wszystkie współczesne technologie wyświetlania bazują na tej zasadzie ( LCD, CRT, plazma, LED)

Balans bieli- problem balansu bieli jest zazwyczaj uważany za defekt czystości kolorów. Faktycznie ma coś wspólnego z kolorami składowymi, a konkretnie jest on wynikiem różnej jasności poszczególnych kolorów.

Zbieżność- oznacza dowolność trzech wiązek elektronów do trafienia w ten sam punkt na ekranie.

75 Hz – minimalna częstotliwość, przy której obraz nie migocze.

Monitor jest tak dobry, jak znajdująca się w nim karta, która steruje wyświetlaczem. Jeśli nie jest ona w stanie sprostać wymaganiom monitora, parametry zostają ograniczone do możliwości karty.
dpi- parametr opisujący drukarki i skanery. Jego miarą jest długość punktów na odległość jednego cala (ok. 2,5cm) im wyższa jest liczba dpi , tym ostrzejszy jest obraz, wyższa jakość barw możliwych od uzyskania i tym lepsza jakość wydruku bądź skanu.

Drukarka igłowa
Drukarka mozaikowa
Drukarka atramentowa
Drukarka laserowa ( Ważnym parametrem jest wielkość pamięci RAM w jaką jest wyposażona i do jakiej można ją rozszerzyć).

Łączenie drukarek z komputerem- dokonuje się najczęściej przez port równoległy typu Centronix, nazywanym wejściem LPT1. Coraz częściej jednak drukarki łączy się przez port USB lub przez port IrDA (zasięg do 2m, kąt pracy 30^o)

PAMIĘĆ

Pojemność pamięci- liczba dostępnych jednostek pamięci (wielokrotność bitów jak B-bajt= 8bitów, kB-kilobajt= 1024 B, MB-megabajt= 1024 kB itd.)

Organizacja pamięci- liczba bajtów jaka może być jednocześnie wyprowadzana na zewnątrz lub sposób grupowania jednostek pamięci (np. na dysk liczba bajtów w sektorze: 512B, 1024B itd.)

Czas dostępu- czas potrzebny do lokalizacji bajtów informacji (np. dla dysków magnetycznych jest to czas potrzebny do lokalizacji ścieżki oraz sektora danych na tej ścieżce)

Rodzaje pamięci

• Pamięć półprzewodnikowa

• Pamięć magnetyczna

• Pamięć optyczna

• Pamięć magneto-optyczna

Parametry

Pojemność : 8 GB = 64 Mbit
16GB = 128 Mbit
32GB = 256 Mbit
64GB = 512 Mbit
128GB = 1024 Mbit
Czas dostępu [ns]

Pamięć do odczytu – ROM (Read Only Memory) –pamięć zaprogramowana jednokrotnie przez producenta podczas wytwarzania.

Pamięć swobodnego dostępu- RAM ( Random Access Memory )- służy nie tylko do przechowywania danych . Jest określana jako ulotna, ponieważ wraz z odcięciem zasilania od komputera taci się całą jej zawartość. Płyty mieszczą 512 MB do 4 GB RAM (powyżej 4 GB konieczna jest architektura 64 bitowa)

Baza danych

Baza danych- uporządkowany zbiór danych z pewnej dziedziny tematycznej, zorganizowany w sposób umożliwiający ich wyszukanie według zadanych kryteriów.

Program lub zestaw programów nazywany jest
„System zarządzania Bazą Danych” SZBD
„Data Base Management System” DBMS

Popularny program do tworzenia bazy danych Microsoft Access (mini bazę danych można stworzyć w Microsoft Excel)

Bazę danych można powielić według struktury danych, których używają.
Najczęściej spotykane to:

• Bazy proste- każda tablica danych jest samodzielnym dokumentem i nie może współpracować z innymi tablicami

• Bazy relacji- tablice danych mogą współpracować ze sobą

Rodzaje spotykane:

• Bazy obiektowe

• Bazy relacyjno- obiektowe

• Strumieniowanie bazy danych

• Temporalne bazy danych

Podstawowe zadania bazy danych:

• Projektowanie rekordów

• Edycja danych

• Dopisywanie

• Poprawianie

• Usuwanie rekordów

• Sortowanie

• Wyszukiwanie i selekcja danych

• Tworzenie zapytań

• Tworzenie raportów

Projektowanie rekordów:

• Nazwa pola

• Długość pola

• Rodzaj pola

Elementami składowymi każdej bazy danych są poszczególne pola pogrupowane w rekordy.

Pola- to min. Nazwisko , imię, adres, itp.

Rekord- jest to zbiór poszczególnych pól opisujących jeden element danych ( jeden wiersz).

Formularz- okienko dialogowe tworzone na podstawie nagłówków pól danych; wygodny sposób wprowadzenia danych.

Innym narzędziem do przeszukiwania rekordów jest auto filtr, do sortowania rekordów można użyć narzędzia „sortuj”.

Cechy bazy kartotekowej:

• Dostęp możliwy tylko z jednego miejsca

• Obsługa (wprowadzanie, aktualizacja, selekcja, usuwanie)

• Niemożliwy jednoczesny dostęp wielu użytkowników do tych samych danych w bazie.

Typy licencji na oprogramowania

Adware- rodzaj licencji i typ oprogramowania rozpowszechnianego za darmo, które zawiera funkcje wyświetlania reklamy.

Postcardware- rodzaj licencji oprogramowania wywodzącego się od Freeware i Shareware. Używany przez autorów, którzy udostępniają swoje programy za darmo: w zamian za to oczekują, że użytkownik przyśle im kartkę pocztową.

Donationware- jest jednym z typów licencji Otherware. Oprogramowanie na tej licencji może być dowolnie modyfikowane, kopiowane i dystrybuowane pod warunkiem, że licencjobiorca zapłaci autorowi symboliczną kwotę.

Licencje:

• Designers – projektanci oprogramowania

• Providers- dostarczający usługi lub elementy aplikacji

• Site license- licencja do instytucji rozproszonej na większym obszarze, np. politechnika

• Run-time license- opłata za użytkowanie fragmentu programu w programie sprzedawanym przez kogoś innego

• Free run-time license- najczęściej spotykana, czyli bez dodatkowych opłat

Upgrade- aktualizacja zakupionego wcześniej programu, nowa wersja.

Wersje testowe:

• Alfa- testowanie składników

• Beta- testowanie całego systemu przez użytkowników, często „final beta” są darmowe, ale niedopracowane

Haker
Haker-jako osoba włamująca się do systemów komputerowych
Haker- jako osoba o wysokich umiejętnościach informatycznych

Cracker
Cracker- osoba, która zakłóca działanie oprogramowania komputera, uzyskuje nieautoryzowany dostęp do jego zasobów lub powoduje awarię systemu.
Cracker- osoba zajmująca się łamaniem zabezpieczeń systemowych

Wyróżnia się dwie główne kategorie działania ckraker’ów

• Łamanie zabezpieczeń zamknięte oprogramowania

• Łamania zabezpieczeń serwerów

Haker jako osoba o wysokich umiejętnościach informatycznych.