PODSTAWY INFORMATYKI

dr J. Deniszczyk

wykład 14 października 2005 r.

bud. A pok. 108 - katedra informatyki

Literatura:

• David Harel: Rzecz o istocie informatyki 1992,

• Włodzisław Duch: fascynujący świat komputerów 1997,

• Witold Sikorski, Mirosława Kopertowska: Funkcje w Excellu 2002,

• Mirosław Drzazga, Tomasz Francuz, Marcin Szeliga: Zagadnienia maturalne z informatyki 2001.

Informatyka zajmuje się całokształtem przechowywania, przesyłania, przetwarzania i interpretowania informacji. Wyróżnia się w niej dwa działy dotyczące sprzętu i oprogramowania.

Nowsza definicja opracowana w 1989 roku przez ACM mówi:

„Informatyka to systematyczne badanie procesów algorytmicznych, które charakteryzują i przetwarza a informacje, teoria, analiza, projektowanie, badanie efektywności, implementację i zastosowanie procesów algorytmicznych”.

Czym zajmuje się informatyka:

ALGORYTMIKA - fundament informatyki, wiedza o sposobach rozwiązywania zagadnień czyli konstruowaniu algorytmów.

ZADANIA ALGORYTMICZNE - zadania, dla których znamy sposób rozwiązania

ALGORYTMY EFEKTYWNE - czyli takie, które dają rozwiązanie przed końcem świata

ZŁOŻONOŚĆ OBLICZENIOWA ALGORYTMÓW - ocena ile trzeba będzie wykonać obliczeń.

TESTOWANIE I DOWODZENIE - poprawność algorytmów.

ALGORYTMY HEURYSTYCZNE - metody bez gwarancji na znalezienie rozwiązania (sztuczna inteligencja)

TEORIA JĘZYKÓW OPROGRAMOWANIA - specyfikacja, procesory, automaty skończone (automaty Turing'a)

ORGANIZACJA I ARCHITEKTURY systemów komputerowych, systemów operacyjnych i sieci komputerowych, teoria bez danych.

Zastosowania komputerów

PROGRAM - algorytm zapisany w języku programowania

INFORMATYKA - termin używany w Europie od 1968 r.

PROGRAM = APLIKACJA

KOMPILATORY (instrukcje w języku angielskim) - przetwarzają dane wprowadzone przez programistę (dalej przetwarza procesor).

Chronologia:

1673 - Gottfried Leibniz, czterodziałowa maszyna mechaniczna, podarowana przez Piotra Wielkiego cesarzowi Chin; system binarny.

1889 - Hollerith patent na maszynę tabulującą

1936 - Allan Tuning, teoretyczny model komputera

1943 - zerowa generacja, MARK 1; przekaźniki; bez pamięci RAM

1945 - J. V. Neumann, uniwersalna konstrukcja, program i dane w RAM

1946 - pierwsza generacja ENIAC, 18.000 lamp elektronowych, 5.000 operacji dodawania/s., 300-500 operacji mnożenia/s., waga - 30 ton, 7x13 m, 180 kW

1957 - 2 generacja, tranzystory

1964 - 3 generacja, obwody scalone, IBM 360; BASIC

1971 - 4 generacja, procesor VLSI, INTEL 4004

1981 - komputer osobisty, IBM PC

Założenia funkcjonowania komputera (John von Neumann 1944)

1. Komputer powinien być wyposażony w magazyn do przechowywania danych (pamięć). Dane w pamięci są zakodowane w postaci ciągu zer i jedynek (zero - nie przewodzi, jedynka - przewodzi)

2. Wszystkie działania arytmetyczne, logiczne i inne są wykonywane przez arytmometr

3. Komputer musi mieć możliwość komunikowania się, czyli pobierania danych i wprowadzania wyników

4. Komputer w czasie swej pracy realizuje algorytm (program) zapisany przez człowieka.

Rodzaje komputerów:

1. komputery sterujące - mikroprocesory wbudowane w urządzenia: telefon, telewizor, pralki...),

2. komputery domowe - Commodore, Atari, Amiga,

3. Komputery osobiste- od 1981 wrqaz z modelem IBM - PC,

4. komputery przenośne - laptop (słabej jakości ekrany, dość ciężkie, Panel Computer - komputer panelowy.

5. notebooki - wielkość notesu formatu A4, waga 1-5 kg, producenci: Compaq, HP, IBM, Toshiba, Juitau

6. PDA - Personal Digital Assistant (Handhled PC),

7. komputer kieszonkowy - palmtopy, notesy menedżerskie, translatory

8. stacje robocze (workstations) moc obliczeniowa, wbudowana możliwość komunikacji, stosow. np. w pracowniach projektowych,

9. Minikomputery, obsługa wielu terminali, transakcje i dostęp do baz danych, stosowane jako serwery np. IBM, AS400 w firmach średniej wielkości,

10. Mainframes (komputery centralne np. IBM RS/6000 Crasy TD3) duże systemy, wiele urządzeń zewnętrznych stosow. w większych firmach, wieloprocesorowe,

11. Superkomputery - bardzo duża moc obliczeniowa 28-16.000 MB RAM, IBM „Blue Pacific” ponad 8.000 procesorów 2,6 TB RAM, 75 TB twardy dysk, waga 50 ton, stosowane np. do prognozowania pogody.

Informacja - pojęcie abstrakcyjne.

Informacja: maksymalna szybkość samochodu wynosi 160 km/h

Ta sama informacja: 100 mil/h, 44,4 m/sek, zapisana alfabetem arabskim, pismem Brail'a, itd.

Dane - konkretna reprezentacja informacji.

Wybór rekrutacji informacji jest bardzo ważny dla wygody przetwarzania danych (spróbuj podzielić dwie liczby zapisane rzymskimi cyframi)

Typy danych:

• Dane typu logicznego tak lub nie,

• Dane alfanumeryczne alfabet lub liczby,

• Dane numeryczne,

• Dane graficzne,

• Dane alfanumeryczne o ustalonej strukturze rekordy,

• Dane muzyczne.

Bity i bajty:

BIT - binary unit, jednostka dwójkowa (binarna) tak/nie (1 lub 0).

Ciąg bitowy wystarczy by przekazać dowolną wiadomość np. za pomocą tam-tamów czy telegrafu.

Alfabet polski ma 35 liter uwzględniając małe i duże litery + znaki specjalne mamy prawie 100 znaków.

Sekwencję 8 bitów nazywamy bajtem

Kodowanie:

Rozszerzony standard ASCII: 8 bitów

256 znaków ASCII 1-31: znaki specjalne, 48-57: cyfry, 65-90: duże litery alfabetu, 97-122: małe litery alfabetu, kody pozostałe: inne znaki

Od 1992 r. standard UNICODE, 2 bajty/znak. W jednym pliku można zapisać 256² = 65.536 znaków w tym ok. 3.000 znaków definiowanych przez użytkownika.

UNICODE jest używany w systemach operacyjnych Windows NT, Novell Netware, Windows 98 i nowszych wersjach 95, pakietach biurowych od MS Office 97. Widać to po wielkości plików.

Budowa komputera:

• POCESOR: sterowanie pracą systemu komputerowego i przetwarzanie danych,

• PAMIĘĆ WEWNĘTRZNA: przechowywanie i wykonywanie programów, tymczasowe przechowywanie danych,

• PAMIĘĆ ZEWNĘTRZNA: trwałe przechowywanie programów i danych,

• URZĄDZENIA PERYFERYJNE: karta grafiki, karta sieciowa, drukarka, skaner, klawiatura, monitor, mysz) wymiana danych z otoczeniem,

• MAGISTRALE I PORTY: komunikowanie się elementów systemu komputerowego,

• PŁYTA GŁÓWNA: fizyczne połączenie podzespołów z komputerem.

Sterowanie komputerem:

SPRZĘT

BIOS/SETUP

PROGRAMY

OBSŁUGI

SYSTEM

OPERACYJNY

PROGRAM

KOMPUTEROWY

PROCESOR (jednostka centralna)

jest odpowiedzialny za wykonywanie poszczególnych instrukcji programu.

Najwięksi producenci mikroprocesorów: Intel, AMI.

Zasada działania procesora:

1. pobierz instrukcję,

2. pobierz dane z pamięci,

3. wykonaj instrukcję,

4. zapisz wynik w pamięci.

Architektury mikroprocesorów:

• CISC (Camples Instruction Set Computer) 200-300 instrukcji np. Intel Pentium

• RISC (Reduced Instruction Set Computer) do 128 instrukcji p. AMD Athlon

Pamięć:

1. Rodzaje pamięci RAM (tłum.: pamięć wolna/przypadkowo dostępna)

2. Pamięć ROM i Flash ROM (nowej generacji, może być przeprojektowywana)

3. Organizacja pamięci CACHE (zapis na dyskach twardych i nośnikach wymiennych):

• HDD - zapisuje operacje magnetyczne (1 lub 0)

• LS 120 - Super Drive

• Zip Drive - 100 MB lub 250 MB działa za pomocą magnesowania

• IOmega

• Pen Drive - łącze USB lub USB 2,0 - urządzenie półprzewodnikowe

• Płyta CD - do 870 MB - zapis za pomocą wiązki światła

• Płyta DVD - do 5,2 GB.

Porty i magistrale:

• Port szeregowy (COM 1, COM 2 itd) 24 kB/s

• Port równoległy (LPT 1, LPT 2, PRN) do 1.000 kB/s

• Port USB (Uniwersal Serial Bus) do 127 urządzeń do 12 MB/s

• Magistrala PCL (Peripheal Component Interconnect) 32 bitowa - 133 MHz i 132 MB/s obsługa max do 10 urządzeń

• Magistrala Dual PCT 64 bitowa do 528 MB/s

• Magistrala AGP (Accelerated Graphic Port) do AGP

• Złącze IDE/EIDE: kontroler HDD i napędów CD, dwa kanały po dwa urządzenia

• Złącze SCSI kontroler, transfer do 80 MB/s (można podłączyć więcej urządzeń - najlepsze do serwerów)

Podział klasterów:

BOOT - pierwsza grupa klasterów przeznaczona pod programy, jądra systemu operacyjnego

FAT - druga grupa klasterów zarezerwowana pod Tablicę Alokacji Plików (folderów)

Struktura zapisu na dyskach twardych:

MS DOS standard FAT 16 bitów

MS WINDOWS 95, MS WINDOWS 98, standard FAT 32 bit

MS WINDOWS NT standard: NTES 32 bitowy

FAT- File Allocation Table (tablica alokacji plików)

• Struktura alokacji pamięci: cylindry, sektory, klastry

• Numeracja klasterów (sposób na adresowanie)

• Wyszukiwanie przez FAT

• FAT - 16 bit: nazewnictwo

Organizacja folderów i ścieżek dostępu:

Plik (file) - jednostka zapisu i przechowywanie danych w pamięci komputera, jest ciągiem bitów danych, opatrzony nazwą (ang. Filename) i atrybutami. Nazwa z reguły składa się z głównej części nazwy i rozszerzenia (oddzielonego kropką). NAZWA.ROZ. np.: podanie.doc

Katalog (folder) - element logicznego podziału dysku twardego lub dyskietki ułatwiający dostęp do danych oraz programu w systemie komputerowym. Katalogi mogą się w sobie zawierać, tworząc drzewo katalogów.

Typy plików w systemie Windows:

Foldery:

• Pliki wykonywalne: COM, EXE

• Dowiązania symboliczne skróty (LNK)

• Pliki systemowe DLL, DRV

• Pliki z danymi.

WYKŁAD II - informatyka 13.11.2005 r.

SOFT WARE

OPROGRAMOWANIE - ogół środków programowych dostępnych w ramach systemu komputerowego, który umożliwia bądź ułatwia przygotowanie i eksploatację systemów komputerowych.

PROGRAM - zbiór rozkazów zapisanych w języku zrozumiałym dla maszyny, stanowiący listę instrukcji, które ma wykonać mikroprocesor.

Zespół instrukcji procesora - grupa poleceń rozpoznanych przez dany model procesora.

Język maszyny - stanowi instrukcję charakterystyczną dla danego procesora (Pentium, Power PC) reprezentowanego w kodzie dwójkowym.

Asember - zestaw symboli/słów służących do sterowania mikroprocesora.

GRUPY OPROGRAMOWANIA:

1. oprogramowanie systemowe,

2. oprogramowania narzędziowe,

3. oprogramowania użytkowe (aplikacje).

Ad. 1) oprogramowanie systemowe - grupa programów, które bezpośrednio nie wspomagają użytkowania w realizowaniu jego zadań, organizuje pracę komputera.

System operacyjny - oprogramowanie, które jest niezbędne do uruchomienia komputera i działania systemu komputerowego.

Oprogramowanie układów wielodostępnych i sieci - podstawowym zagadnieniem jest zapewnienie i synchronizacja równoległej pracy wielu użytkowników.

Ad. 2) oprogramowania narzędziowe - służy do przygotowania, obsługi programów, diagnostyki, konfiguracji i napraw systemu.

Środowiska programistyczne - do tworzenia nowego oprogramowania, np. Visual Studio.

System diagnostyki sprzętu komputerowego - niezbędne wyposażenie w trakcie eksploatacji.

Programy pomocnicze i pakiety usługowe - tworzone w celu wspomagania użytkowników w złożonych operacjach (np. manipulacje danymi).

Ad. 3) oprogramowania użytkowe (aplikacje) - zbiór programów, których celem jest realizowanie określonych zadań i wspomaganie użytkowania w różnych pracach, m.in. edytor tekstu.

• Dedykowanie - wykonane na potrzeby konkretnego użytkownika,

• Ogólnego przeznaczenia - np. pakiet biurowy MS Office, Star Office.

SYSTEM OPERACYJNY - CECHY:

• Elastyczność i uniwersalność - umożliwia dostosowanie systemu do różnych warunków i sposobów działania,

• Wielozadaniowość - możliwość wykonywania więcej niż jednego programu (zadania) równocześnie,

• Wielodostęp - możliwość jednoczesnej pracy wielu użytkowników,

• Ochrona danych - stabilność pracy i autoryzacja dostępu do danych,

• Interfejs użytkownika - tekstowy lub graficzny.

PODZIAŁ SYSTEMÓW OPERACYJNYCH:

1. Pod względem architektury:

• monolityczne - o najprostszej strukturze, jednozadaniowe; system może jednocześnie wykonywać tylko jedno zadanie, np. MS DOS,

• warstwowe - system może wykonywać w jednym czasie kilka zadań np. MS Windows `9x, Linux,

• klient-serwer - o bardzo rozbudowanej strukturze; serwer jest to system komputerowy, który umożliwia dostęp do pewnych usług innym komputerom lub programów zwanych klientami np. MS Windows XP, Unix.

2. Pod względem dostępu do systemu:

• systemy jednostanowiskowe - MS DOS, Windows `9x, Windows Millenium,

• systemy wielostanowiskowe - Unix, Windows NT/2002.

3. Pod względem sposobu komunikacji z użytkownikiem:

• systemy tekstowe - komunikujące się za pomocą wydanych z linii poleceń komend, np. MS DOS,

• systemy graficzne - komunikujące się za pomocą graficznych okienek i symboli (ikon) np. Windows '9x/NT/2000 XP, OS Warp.

ROK	NAZWA	PRODUCENT
1978	CP/M (Control Program for Microprocessor)	Desearch
1981	DOS
1990 1993 1995 1998 2000 2001	Windows 3.xx Windows NT Windows `95 Windows `98 Windows 2000 Windows Millenium Windows XP	Microsoft
1991	Mac OS	Apple
1991	Linux (domowy system)	Linus, Torvalds
1970	Unix	AT&T, SUN, DEC, HP
1997	OS/2	IBM
1982	Net Ware	Norell

ARCHITEKTURA SYSTEMU OPERACYJNEGO:

Organizacja systemu komputerowego:

• Proces - program umieszczony w pamięci operacyjnej wraz z danymi, na których operuje np. edytor tekstu razem z edytowanym dokumentem.

• Wątek - oddzielna, niezależnie wykonywana część programu, np. odtwarzana muzyka w czasie gry na komputerze.

• Podział czasu - polega na równomiernym rozłożeniu wykorzystania czasu procesora między zainteresowane procesy (?)

Każdy procesor otrzymuje okresowo małą porcję czasu zwaną kwantem i jeśli nie zakończy działania w ramach przydzielonego kwantu, to zostaje wywłaszczony z procesora.

Sposoby realizacji przetwarzania współbieżnego:

• Zmiana kontekstowa - np. Windows 3.11,

• Wielozadaniowość - np. Windows `9x/2000/XP.

Multimedia - techniki komputerowe umożliwiające łączenie rozmaitych sposobów przekazywania informacji - dźwięku, obrazu, animacji, wideo, słowa mówionego i innych - w jeden przekaz.

Multimedialny system - to taki, w którym do procesorów przetwarzania informacji wykorzystuje się przynajmniej jedno medium ciągłe i jedno dyskretne.

Charakterystyczne elementy:

• grafika,

• dźwięk,

• obraz wideo,

• animacja,

• tekst oraz hipertekst.

Hipertekst /http/ - tekst, w którym niektóre słowa stanowią odsyłacze do innego pliku lub innego miejsca w bieżącym dokumencie, dysku lub sieci komputerowej.

Program służący do rozmów tel. - SKYPE.

WIRUSY KOMPUTEROWE

Wirus - program, który posiada zdolność samodzielnego powielania się i przenoszenia z jednego komputera na drugi bez wiedzy i poza kontrolą użytkownika.

Grupy programów destrukcyjnych:

• Konie trojańskie - programy, które ukrywają swoje prawdziwe przeznaczenie,

• Bomby logiczne - powodują destrukcję, jeżeli zostanie spełniony określony warunek np. data, godzina, hasło,

• Robaki - zazwyczaj nie zawierają funkcji destrukcyjnych, nie niszczą danych, ale utrudniają pracę (Blaster 2003),

• Wirusy - zawierają funkcje destrukcyjne, niszczą dane, utrudniają pracę w zainfekowanym systemie.

Ochrona komputera przed wirusami:

• Instalacja oprogramowania antywirusowego (2 niezależne programy antywirusowe),

• Stałe uaktualnianie bazy danych z sygnaturami wirusów,

• Korzystanie z oprogramowania pochodzącego tylko z pewnych źródeł,

• Sprawdzenie wszystkich dyskietek, aplikacji oraz dokumentów pakietu MS Office pochodzących spoza własnego systemu,

• Zabezpieczenie dyskietek przed zapisem w przypadku korzystania z nich poza własnym systemem,

• Nie otwieranie załączników dołączonych do poczty elektronicznej bez uprzedniego sprawdzenia programem antywirusowym,

• Okresowe skanowanie wszystkich zbiorów na dysku.

Objawy infekcji komputera:

• Dłuższy niż zwykle czas ładowania systemu,

• Zwolnienie pracy systemu,

• Nieuzasadnione zmniejszenie ilości wolnej pamięci operacyjnej,

• „znikające” programy,

• częste zawieszenia systemu lub nieoczekiwany restart komputera,

• zmiany długości lub daty powstania programów,

• ciągła praca twardego dysku mimo zamknięcia wszystkich aplikacji,

• efekty wideo,

• komunikaty wirusa,

• zmiany zwartości BIOS-a,

• nienormalne zachowanie ekranu bądź dziwne dźwięki wydawane przez głośniki,

• niepoprawne komunikaty systemu operacyjnego.

Oprogramowania antywirusowe:

• Marel Sell - www.mks.com.pl,

• Symantec - www.symantec.com,

• McAfee - www.mcafee.com,

• Kaspersky Lab - www.kaspersky.com,

• www.avast.com (bezpłatny).

SOCIAL ENGINEERING

Social Engineering - termin używany w środowisku zajmującym się łamaniem zabezpieczeń komputerowych, określający techniki manipulowania ludźmi, mające na celu pozyskanie informacji, które umożliwiają nieautoryzowany dostęp do systemu komputerowego.

Typowe metody ataku: telefoniczna, internetowa (www, e-mail, itp.), inna.

WORD

Kartka A4: 21 cm szer., 29,7 cm. wys.

Łam: obszar zadruku

Obszar łam wydzielony jest z kartki poprzez marginesy:

• margines górny, margines dolny,

• margines na oprawę + margines lewy,

• margines prawy.

Wzory na marginesy:

• Margines na oprawę + marg.lewy + szerokość + marg.prawy = 21 cm,

• Margines górny + wysokość + marg.dolny = 29,7 cm.

Plik / Ustawienia strony

Nagłówek - obszar marginesu górnego (można umieścić różne info.),

Stopka - obszar marginesu dolnego (standardowo zawiera numerację strony),

Pozycja stopki - odległość liczona od krawędzi kartki,

Akapit - jest to wydzielona myśl (Format / Akapit),

• Pozycja punktowa - odległość punktu od lewego marginesu,

• Pozycja I linia gdzie rozpoczyna się tekst od punktu,

• Pozycja tekstu - odległość gdzie zaczyna się tekst.

APLIKACJE BIUROWE (MS Office)

Pakiet biurowy - uniwersalny zestaw zintegrowanych ze sobą aplikacji, wspomagających pracę biurową, w skład którego wchodzą:

• Edytor tekstu MS Word,

• Arkusz kalkulacyjny MS Excel,

• Program do tworzenia prezentacji MS Power Point,

• Aplikacja zarządzająca bazami danych MS Access,

• Program komunikacyjny Outlook Express.

Konkurencyjne produkty:

• SUN Star Office - darmowy,

• Lotus Smart Office,

• Corel Word Perfect Office,

• Applix Ware Office Suite,

• MS Works,

• Open Office,

• TEX

Edytor tekstu - program służący do wszechstronnego przetwarzania dokumentów tekstowych, działający w trybie graficznym typu WYSIWYG. Standardowo zapisuje pliki dokumentów z rozszerzeniem DOC (rtf, txt, html).

Widok / Pasek Narzędzi - wybieramy potrzebne

Pasek stanu:

• Numer strony z kursorem,

• Numer sekcji,

• Numer strony (całkowita liczba stron dokumentu),

• Odległość kursora od górnej krawędzi strony,

• Numer wiersza na stronie,

• Numer znaku w wierszu.

INSERT - jedno naciśnięcie powoduje zmianę stanu klawiatury wstawiania tekstu

BACK SPACE - kasuje wyraz na lewo od kursora

DELETE - kasuje znak na prawo od kursora

<CTRL> + DELETE - kasuje wyraz na prawo od kursora

<CTRL> + SHIFT + SPACJA - twarda spacja (słowa traktuje jako całość)

ENTER - zakończenie akapitu

<CTRL> + ENTER - twarde zakończenie strony

<SHIFT> + ENTER - przejście do nowej linii bez zmiany akapitu

7

12

Blok przetwarzania

Blok wejścia i wyjścia

Blok decyzyjny (warunkowy)

Droga przepływu danych

Łącznik stronicowy

Blok początku i końca

dane

program

pamięć

arytmometr

wyniki

Użytkownik USER

Programy narzędziowe

Powłoka SHELL

Programy systemowe

Interfejs Programisty API

Application Programmer's Interface

JĄDRO KERNEL

Sterowniki Programowe PRIVERS

Sprzęt HARDWARE

---