Информатика 2009 Лекция 1 – Въведение Катедра Информационни технологии и комуникации
Информатика
2009
Лекция 1 – Въведение
Катедра Информационни технологии и комуникации
Гл.ас. д-р Моника Цанева
Каб. 2068а
Консултации – сряда 16-18
Email: [email protected]
Icq: 75937390
Skype:monika_tzaneva
Лекция 1 – Въведение
Катедра Информационни технологии и комуникации
Предмет на курса
3
•Какво са данните и как се представят в компютрите•Какво са алгоритмите, програмите за обработка на данни, Езиците за програмиране•Какво представлява Архитектурата на компютрите•Как се съхраняват данните и какво е База от данни•Как се предават данните между компютрите•Какво е операционна система на компютър•Какво е програмно осигуряване •Какви видове информационни технологии най-често се използват•Какво е Информационна система•Какво е Интернет•Какво е Информационна сигурност•Как се проектират Информационни системи•Какво представляват Бизнес приложеният с използване на Интернет
Университетският курс по Информатика в УНСС цели да изясни:
Получавани практически знания и умения
4
По време на практическите занятия, ще се получат знания и умения за създаване и ползване на Информационни системи в икономиката.Всеки ще може да проектира и създава малки информационни системи, използвайки наличните Office продукти на персоналния компютърЩе се извършва работа в колектив по двамаДвата главни продукта, чрез които ще се изграждат тези малки информационни системи ще бъдат
oMS ExceloMS Access
Ще има индивидуална Курсова задача - за по двойка студентиЩе се извършват 2 Контроли работиИзпитът ще се проведе чрез тестКрайната оценка ще бъде резултат от Изпита, Контролните работи и Курсовата задача
Произход на изчислителните машини
5
Начални идеи в древна Гърция и Римската империя – сметало (абак) за събиранеНякои начални идеи за машини
oБлез Паскал (1623-1662) – събирачна машина на базата на зъбни колелаoЧарлс Бейбидж (1792-1871) - събирачна машина , но с отпечатване на хартия; добавя и други аритметични действия; перфориране на командите за изпълнение
Идея за алгоритми – последователност от дупки върху хартияoЖакард (1752-1834) – управление на тъкачен стан
Идея за представяне на данни – чрез дупки върху хартия oХерман Холерит (1860-1929)oТази разработка стана основа за създаването на фирмата IBM
Прилагане на електричество и електроника през 1900-теo1940 – Bell Laboratories – Mark I – релета с електронно управлениеo1937-1941 – Атанасов-Berry – първата машина на електронни лампи в Iowa State CollegeoГолеми ЕИМ (1950-60)oМини ЕИМ (1960-70)oПерсонални компютри (1970-80)
Развитие на алгоритмизацията
6
Алгоритмизацията започва развитие с увеличаване възможностите на компютрите да изпълняват по-големи последователности от командиТеоремите на Gödel за непълнота създават предпоставки да съществуване на няколко вида последователности от команди за едно решение – вариантност на решенията / вариантност на алгоритмитеОформят се два вида науки
oComputer Science – с основа – наука за алгоритмитеoInformation Systems – с основа – наука за създаване на компютърни системи
При алгоритмизацията съществуват следните въпросиoКои проблеми може да се алгоритмизиратoКои проблеми е рационално да се решат с компютърно съставени алгоритмиoКак лесно да открием / създадем алгоритъмoКак да се анализират и оценят алгоритмитеoКак да се обработва информациятаoКак чрез алгоритмите да се осигури интелигентно поведение на компютритеoКак използването на алгоритми влияе на развитието на обществото
Информационни системи
7
•Информационната система е съвкупност от хардуерни и софтуерни елементи, свързани в интегрирана система, извършваща обработка на информацията на дадена организация•Информационната система има за цел да подпомага извършването на бизнеса в организацията, обхващайки хора, документи, технологии за обработка и агрегиране на данните, и процедури за изпълнение на функциите заложени в нея•С оглед подпомагане на цялостните бизнес процеси в организацията, Информационната система използва множество различни Информационни и Комуникационни Технологии (ИКТ)•Съществуват информационни системи, които обслужват само част от бизнес дейността на организацията и тогава тези системи се разглеждат като под-системи на Информационната система, например Счетоводна под-система, Под-система за управление на складовете , Географска информационна под-система, и т.н.•Съществуват организации, имащи специфичен бизнес, за които информационните системи подпомагат само този специфичен аспект на бизнеса. Такива са Банкова информационна система, Застрахователна информационна система, система за проектиране на сгради и т.н.
Application software (Приложно Програмно осигуряване)
System software
(Системно Програмно осигуряване)
Hardware
(Техническо осигуряване)
Компютърна информационна система
8
Бройни системи
9
Система от символи и правила за тяхната употреба, чрез които може да се изобрази всяко числоСимволите – цифри; Положението в записа – разрядНепозиционни (римската) и позиционни (десетичната) бройни системи Преминаване от една бройна система в друга
•Пример за преминаванe на десетичноточисло 121 в двоична бройна система (използвайки цифрите 0 и 1)121:2=60 и остатък 160:2=30 и остатък 030:2=15 и остатък 015:2=7 и остатък 1
7:2=3 и остатък 13:2=1 и остатък 11<2 остава остатък 1
Резултатът е 1111001
Групиране на двоичните данни в ЕИМ
10
•Минимална единица – 1 бит
•Единица за опериране – 1 байт = 8 бита
•Съществуват и побитови операции, но те
рядко се използват
•Дума – 4 байта
•Двойна дума – 8 байта
•Един символ се представя чрез:
oЕдин байт – най-често срещаните
кодови таблици
oДва байта – за покриване на всички
езици, включително китайски и японски
Групиране на двоичните данни в ЕИМ
11
Съществуват няколко международно утвърдени
таблици за съответствие между символ и двоично
съдържание :
oASCII – основните символи се кодират в 7
битови комбинации, като за допълнителните
азбуки (кирилица, скандинавски, европейски
ударения) се използва осмия бит за кодиране.
Използват се основно в Персоналните
компютри. Има 94 принтируеми символа
oEBCDIC – използват пълно 8-те бита на байта
за кодиране. Използват се главно в големите
ЕИМ
oUnicode – използва 2 байта за кодиране над
100,000 символа
Представяне на числата в ЕИМ
12
Числата в ЕИМ се представят като •Числа с фиксирана запетая•Числа с плаваща запетая•Двоично-десетични числа
Числа с фиксирана запетая
13
Числата с фиксирана запетая са цели, с точно определено място на знака
знакстойност на числото
Числа с плаваща запетая
14
Числата с плаваща запетая имат част в
която е мантисата, част в която е експонентата и част в която е знака
знак порядък мантиса
(397485)
(27)(+)
+0.397485.10 27
Числа в двоично-десетичен код
15
Числата в двоично-десетичен код се представят чрез последователност от тетради (четири двоични цифри), като в една тетрада се записва едно двоично-десетична цифра
01 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0
9 7 2 5
=> 9725
Числа с фиксирана запетая
16
•Числата са цели
•Отрицателните числа се записват в Допълнителен
код
Положително число
0 000 0000 0000 1010 => (+10)
Отрицателно число
1 111 1111 1111 0110 =>(-6)
•Чрез числата в допълнителен код, действието
Изваждане се свежда до действие Събиране
А-Б -> A + (Б)д
Числа с фиксирана запетая
17
Съществуват две системи за представяне на числата, според
това къде е най-голямата цифра (всяка фирма използва свой
избор)
знак стойност на числото
знакстойност на числото
Дължината им е 4 или 8 байта, като в 4 байта се
побират числа +- 2 милиарда
С дясна най-голяма цифра
С лява най-голяма цифра
Числа с плаваща запетая
18
•Числата с плаваща запетая дават предимство пред тези с
фиксирана запетая, че могат да представят нецели числа
•Порядъкът е на основа 16, защото мантисата се третира като
число също в шестнадесетична бройна система
•Знакът на числото с плаваща запетая посочва знакът на
мантисата. За да се преодолее знакът на порядъка, то той се
преобразува да е винаги положителен. За порядък се използват
7 бита (за числа от 0 до 127) и машинният порядък е изместен с
64, т.е. истинският порядъкът може да бъде от -64 до +63.
•Дължината им е 8 или 16 байта, като дължината се отразява
само на мантисата – боят цифри в числото, което се обработва
•Числата с плаваща запетая се използват главно за научни
изчисления
Логически основи на ЕИМ
19
•В ЕИМ информацията е представена в двоичен код и работата на ЕИМ представлява преобразувания в двоичен код
•Променливи величини, които могат да приемат две стойности – 1 и 0, се наричат логически променливи
•Двоична (логическа) функция е която определя стойността на една логическа променлива в зависимост от друга (и)
•Логическите функции се дефинират чрез таблици
Стойност на X Стойност на Y Резултат X & Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Основни логически функции и тяхното реализиране като логически елементи в ЕИМ
20
•Логическо И
•Логическо ИЛИ
•Логическо Изключващо ИЛИ
•Логическо Отрицание
X Y X & Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
X Y X | Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
X Y X ^ Y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
X
YX & Y
(1)
(0)(0)
X
Y
X | Y
(1)
(0)
(1)
X
Y
X ^ Y
(1)
(0)
(0)
X -X (1)
(0)
X -X
0 1
1 0
Градивни единици на компютрите (1 от 4)
21
QR
SQ
•Тригер – запомнящ елемент на логическа променлива
R
S
Q
Тр
Изход
Установяващ вход
Нулиращ вход
Градивни единици на компютрите (2 от 4)
22
•Регистър – запомнящ елемент на единица информационна дължина . Байт, Дума, Двойна дума и т.н.
RS
Q
Тр
RS
Q
Тр
RS
Q
Тр
RS
Q
Тр
RS
Q
Тр
RS
Q
Тр
RS
Q
Тр
RS
Q
Тр
S7
Q7
S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0
Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
Градивни единици на компютрите (3 от 4)
23
•Суматор – изпълнява операцията Аритметично събиране на 2 числа•Суматорът е основна градивна единица за извършване на Събиране, Изваждане (чрез Допълнителен код), Умножение и Деление•Събирането се свежда до n еднотипни действия на суматори
Xi Yi Прi-1 Сi Прi
0 0 0 0 0
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 0 1
1 1 0 0 1
1 1 1 1 1
∑
Xi Yi
Сi
Прi Прi-1
X0Y0
∑
С0
Пр0 ВхПр
∑
С1
Пр1
∑
С2
Пр2
∑
С3
Пр3
X1Y1X2 Y2X3Y3
Градивни единици на компютрите (4 от 4)
24
...
. . .. .
... ...
Xi Yi
СiПрi
Прi-1
•Логическа схема на суматор