Przedmiotem informatyki jako samodzielnej dziedziny nauki jest całokształt problematyki związanej z wprowadzaniem, przechowywaniem, przekształcaniem i przetwarzaniem informacji. Główne zadanie informatyki to badanie praw oraz prawidłowości nabytych procesami, jak również dostarczaniem nowoczesnych metod i narzędzi masowego przetwarzania informacji.
Informacja jest pojęciem złożonym i należy do tych wielu powszechnie stosowanych pojęć, które nie doczekały się jednej powszechnej definicji. Często przyjmuje się, że nie jest ona w pełni definiowalna, jest to pojęcie pierwotne nie wymagające definicji, nie może zostać zdefiniowane bez odwoływania się do innych znanych już pojęć.
Informacja określana jest jako odbicie różnorodności cechującej, rozpatrywany obiekt, zdarzenie, proces lub zjawisko. W biologii może być to zbiór sygnałów, w psychologii zbiór bodźców, w fizyce i chemii natomiast jest to struktura materii. Informacja pojawia się tam gdzie zachodzą procesy rozróżniania i wyodrębniania.
GENERACJE KOMPUTEROWE
Pierwsza generacja - (1944-1958) - Charakteryzowała się ona ogromnych zużyciem energii elektrycznej oraz wytwarzaniem dużych ilości ciepła. Komputery pierwszej generacji były bardzo zawodne (12 godzin czasu pracy bez awarii). Do wprowadzania danych wykorzystywano karty dziurkowane oraz taśmy magnetyczne. Były to maszyny jednoprogramowe (bez systemów operacyjnych). Pierwszą tego typu maszyną być komputer ENIAC zbudowany z 18 tysięcy lamp, ważący 30 ton oraz zajmujący powierzchnię 150 metrów kwadratowych, wykonujący zaledwie 5 tysięcy operacji na sekundę. W roku 1950 powstał UNIVAC 1.
Druga generacja - (1959-63) - Czyli generacja maszyn tranzystorowych, jak sama nazwa wskazuje, dzięki wynalezieniu i rozpowszechnieniu tranzystora, udało się zmniejszyć wymiary maszyn, tym samym zwiększając ich wydajność i niezawodność. Zaczęto wykorzystywać pamięć operacyjną (rdzeniową) oraz pierwsze dyski magnetyczne, które zastąpiły karty i taśmy.
Trzecia generacja - (1964-70) - Pojedyncze tranzystory zostały zastąpione przez układy elektroniczne zapisywane na powierzchni płytek krzemowych. Po raz kolejny zmniejszeniu uległy rozmiary komputerów oraz zwiększyła się wydajność obliczeniowa i niezawodność. W znacznym stopniu rozpowszechniły się pamięci dyskowe oraz pojawiła się możliwość jednoczesnej obsługi kilku użytkowników.
Czwarta generacja (1971 - dziś) - Do budowy układów elektronicznych komputerów wykorzystywane są układy scalone o dużym stopniu integracji (LSI) w której jednej kości umieszczone są tysiące tranzystorów. Obecnie maszyny wykonują miliardy operacji na sekundę.
Piąta generacja (przyszłość) - Prawdopodobnie płytki krzemowe zostaną zastąpione przez arsenek galu, definitywnie będą to maszyny wieloprocesorowe.
KLASYFIKACJA KOMPUTERÓW
Mikrokomputery (osobiste) - Pierwsze egzemplarze pojawiły się w 1980 roku. Przeznaczone są dla pojedynczych użytkowników. Charakteryzuje nie stosunkowo niewysoka cena. Bardzo często łączone są w sieci komputerowe. Stanowią podstawowe narzędzie do przetwarzania danych. Są bardzo popularne i stosunkowo nieskomplikowane.
Stacje robocze - Są to zaawansowane technologicznie komputery osobiste, cechujące się wysoką wydajnością, stabilnością oraz bezpieczeństwem. Wykorzystują niezwykle szybkie procesory, ogromne ilośći RAM-u, a także pojemne dyski. Znajdują zastosowanie na uczelniach oraz w firmach graficznych.
Minikomputery - Ich ceny osiągają nawet 100 tysięcy USD. Przystosowane są do obsługi kilku tysięcy użytkowników równolegle. Wykorzystują systemy operacyjne typu UNIX. Wykorzystywane są w małych i średnich firmach (np. linie lotnicze, biblioteki).
Mainframe'y - Ich ceny osiągają nawet 5 milionów USD. Wymagają specjalnie przystosowanych pomieszczeń oraz zespołu osób do obsługi. Wykorzystywane są przez średnie i duże firmy (np. linie lotnicze do administracji lotów oraz banki)
Superkomputery- Ich ceny podlegają negocjacji. Oficjalnie na świecie znajduje się 18 tego typu maszyn. Wykorzystywane są na potrzeby wojska oraz ogromnych korporacji. Zajmują się przeprowadzaniem symulacji oraz prognozowaniem pogody.
SYSTEMY KOMPUTEROWE (części mechaniczne + oprogramowanie)
Są to wzajemnie uzupełniające się sprzęt i oprogramowanie. Sprzęt stanowi część materialną, oprogramowanie natomiast jest częścią niematerialną
Mikroprocesor obsługuje pamięć ROM (systemu operacyjnego), pamięć RAM (programów, danych) oraz urządzenia wejścia (np. klawiatura) i wyjścia (np. drukarka). Komputer składa się z pozostałych urządzeń, których funkcją jest przetwarzanie informacji (tj. wprowadzanie, wyprowadzanie, edycja i magazynowanie)
Jednostka centralna komputera (procesor , pamięć operacyjna), obsługuje pamięci zewnętrzne, urządzenia telekomunikacyjne, a także urządzenia wyjścia i wejścia.
Kluczową częścią komputera jest procesor - kierujący pozostałymi częściami komputera.
W jego skład wchodzą:
Układ sterowania
Arytrometr
Zespół rejestru
Magistrale (łączące trzy powyższe elementy)
Układ sterowania - pobiera instrukcje do wykonania z pamięci, dekoduje je oraz koordynuje przepływ danych
Arytrometr - wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne
Rejestry - specjalne komórki we wnętrzu procesora, są w nich przechowywane dane (chwilowo), przed, po i w trakcie przetwarzania przez arytrometr
Magistrale - wiązki przewodzące przez, które przesyłane są sygnały elektryczne. Łączą procesor z innymi częściami komputera.
Z procesorem, współpracuje pamięć operacyjna, zwana również pamięcią główna (Random Access Memory - RAM). Pamięć operacyjna jest zbiorem kondensatorów. Bajt pamięci stanowi najmniejszą adresowalną część pamięci operacyjnej zatem jest on „komórką pamięci”. Czas dostępu do każdej komórki jest taki sam. Dostęp do informacji zawartych w pamięci jest możliwy natomiast po podaniu jego adresu. Informacje te mogą być wykorzystywane przez programy. Pamięć ta, charakteryzuje się wysoką wrażliwością na odcięcie zasilania, dlatego zwana jest również pamięcią ulotna. Aby uniknąć utraty danych stosuje się dodatkowe pamięci zewnętrzne.
W pamięci RAM przechowywany jest:
system operacyjny
aktualnie wybrany, program użytkowy
dane tego programu i wyniki jego działania
RAM pośredniczy pomiędzy procesorem i innymi częściami komputera. Procesor jest w stanie przetworzyć tylko te dane, które znajdują się w pamięci RAM. Instrukcje przesyłane są sekwencyjnie do układu sterowania procesora, który dekoduje instrukcje i określa na jakich danych maja zostać wykonane. Następnie arytrometr wykonuje operacje na pobranych danych z rejestru lub pamięci RAM, po ich ukończeniu, wynik odsyłany jest do rejestru lub pamięci RAM i cała operacja rozpoczyna się od początku. Miliony razy na sekundę.
RAM Procesor
Procesory udoskonalane są na przestrzeni lat. Ich wydajność mierzy się w MIPS (miliony operacji na sekundę) lub MFLOPS (miliony operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę). Zwiększenie wydajności procesora, polega na zwiększeniu szybkości taktowania zegara. Zegary, będące układami synchronizującymi pracę poszczególnych zespołów funkcyjnych procesora. Wydajność procesora zwiększyć można również poprzez poszerzenie magistrali.