Tomasz Bajorek dr inż. e-mail: [email protected]• sem. 1 15w + 15lab • wspólne zaliczenie laboratorium i wykładu tematyka: budowa komputera, struktura oprogramowania SO Windows grafika rastrowa i wektorowa edytory tekstu arkusz kalkulacyjny Internet – strony WWW wstęp do baz danych Kierunek: Mechatronika Przedmiot:Technologie informacyjne
Kierunek: Mechatronika Przedmiot:Technologie informacyjne. Tomasz Bajorek dr inż. e-mail: [email protected]. sem. 115w + 15lab wspólne zaliczenie laboratorium i wykładu. tematyka: budowa komputera, struktura oprogramowania SO Windows grafika rastrowa i wektorowa - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
· abakus - liczydło mechaniczne - 5000 lat temu w Babilonie - rozpowszechnione w Chinach, Japonii, Rzymie, stosowane do dziś w Chinach, Japonii,
· mechaniczny arytmometr - 1623 Wilhelm Schnickard, 1552 Blaise Pascal,· arytmometr z dzieleniem i mnożeniem - Leibnitz· maszyna analityczna - Charles Babbage, Georg Scheutz 1840 - podobna do
współczesnych komputerów - wczytywanie i zapamiętywanie danych, przetwarzanie i zapamiętywanie wyników,
· tabulator Holleritha 1880 - karty dziurkowane - spis w USA (6 tygodni zamiast 6 lat) - Hollerith założył IBM w 1924 r.
· ENIAC - USA - na potrzeby armii - lampy elektronowe - duża powierzchnia 150 m3, 50kW, 10000 operacji /s, lata 1942-48,
· pierwszy seryjny komputer IBM - 1948,· tranzystory w latach 60-tych - 1956 MIT (Massachussets)· układy scalone - LSI (Large Scale of Integration) - kilkadziesiąt elementów w
kostce, - duże maszyny, IBM, Odra, RIAD· mikroelektronika - VLSI (Very Large Scale of Integration), ULSI (Ultra Large...)
- dziesiątki tysięcy tranzystorów (Pentium ponad 4 miliony)
Rozwój komputerów osobistych (Personal Computer) - powszechnego użytku:APPLE - Steve Jobs, Steve Wozniak - pierwszy komputer popularny
współpracujący z domowym telewizorem, cena 900$ZX80, ZX81, ZX Spectrum, Atari - koniec lat 70IBM 1981 - komputer osobisty IBM PC - od tego czasu datuje się standard i nie tylko IBM ale też inne firmy podjęły jego produkcję i rozwój
Rozróżnia się generacje komputerów:· I - lampowe· II - tranzystorowe· III - na układach scalonych· IV - na układach VLSI (ULSI)· V - komputery sztucznej inteligencji
PODSTAWY INFORMATYKI
Pojęcia podstawowe
Nauka o komputerach i metodach ich użytkowania
sprzęt (ang. hardware) oprogramowanie(ang. software)
automat
cyfrowyanalogowy (zegarek tradycyjny)
Inne (optyczne, pneumatyczne, hydrauliczneelektroniczny
Typoszereg komputerów PC
Historia komputera PC związana jest z rozwojem technologii procesora oraz opartych na tym restrukturyzacjach architektury płyty głównej.
• PC XT - procesor Intel 8088 1978/79
• PC AT - procesor Intel 80286 1982• PC 386 (SX, DX, DX2, DX4)procesor Intel 80386 1985• PC 486 (SX, DX, DX2, DX4)- procesor Intel 80486 1989• PC PENTIUM - procesor Intel 80586 1993• Pentium PRO, Pentium II, II, IV, Xeon
1996- ..
W skład komputera PC wchodzą:
• jednostka centralna w obudowie – płyta główna - elektronika (także mechanika np. wentylator, napędy dyskowe), układy zasilania, przetwarzania, przesyłu i gromadzenia informacji
• klawiatura - konsola, urządzenie wejścia• monitor - konsola, urządzenie wyjścia• inne urządzenia zewnętrzne (pamięć zewnętrzna,
drukarka, mysz, modem itp.)
Struktura wewnętrzna komputeraJednostka centralna
· płyta główna• mikroprocesor (+radiator+cooler)• chipset - układy wspomagające pracę procesora• magistrala – “tory” przepływu informacji, połączenie procesora pamięci i urządzeń
zewnętrznych• pamięć RAM (elektroniczna, nietrwała – 512 MB lub więcej 1, 2, 4 GB) • pamięć ROM - BIOS• pamięć podręczna - cache• zegar kwarcowy taktujący pracę procesora• gniazda rozszerzeń +karty rozszerzeń (graficzna, dźwiękowa, sieciowa i inne)
· pamięci zewnętrzne (dyski)– trwały zapis– duża ilość informacji– 1000x i więcej wolniejsza od PaO (RAM-u)– przedłużenie PaO (RAM-u)
DYSK TWARDY (hard disk - HDD) jest umieszczony na stałe w obudowie, ma pojemność wielokrotnie większą od dyskietki (obecnie standard ok. 500GB). Zasada zapisu jest podobna jak dla dyskietek, dysk twardy składa się z krążków (cylindrów) pokrytych nośnikiem magnetycznym. Informację odczytują głowice magnetyczne
DYSK OPTYCZNY - laser(CDROM, CDRW, DVD, blue-ray)Pojemność standardowa CD: 800 MBNapędy DVD - umożliwia zapis jeszcze większej ilości danych.W zależności od typu płyty DVD pojemność nośnika wynosi od 5 GB do nawet 18 GB!!!PAMIĘCI FLASH – pendrive – 1 do ok. 16 GB i rośnie
PAMIĘCI ZEWNĘTRZNE – PaZ – TRWAŁY ZAPIS
historia – taśmy papierowe dziurkowane, karty perforowane, taśmy magnetyczne, DYSK ELASTYCZNY - dyskietka magnetyczna (floppy disk drive - FDD) dyskietki 3,5-calowe, wolny, mała pojemność
3,5 " - 1,44 MB pojemności
Monitor – CRT, LCD
urządzenie wyjściowe, które współpracuje z odpowiednią kartą graficzną.
Istotnym parametrem jest rozdzielczość monitora związana z gęstością sieci punktów świetlnych (pixeli) ekranu, z których składa się obraz. Standardy:
800 na 600 punktów
1024 na 768 punktów
.. i więcej – stacje graficzne
Klawiatura
jest urządzeniem wejściowym, posiadającym następujące grupy klawiszy:
blok centralny - klawisze literowe, znaków interpunkcyjnych i specjalnych oraz:
ENTER - klawisz akceptacji, zakończenie wprowadzania danych, powrót kursora i zmiana wiersza,
SPACE - klawisz odstępu, znak pusty,
TAB - klawisz tabulacji, czyli kolumnowania tekstu,
SHIFT, ALT, CTRL - modyfikujące,
CapsLock - zablokowanie wielkich liter BS - (Backspace) - usuwający znak na lewo od kursora,
Esc - zazwyczaj powodujący cofnięcie decyzji lub przerwanie operacji,
F1 do F12 - klawisze funkcyjne o działaniu zależnym od programu.
Klawiatura
strzałki przemieszczania kursora ,Page Up - strona w górę,
Print Screen - wydruk zawartości ekranu na drukarce,
Scroll Lock - zablokowanie przewijania tekstu na ekranie,
Pause - zatrzymanie niektórych programów (np. wyświetlania dłuższego tekstu).
ścieżka nawigacyjna
• zawiera powtórzone klawisze nawigacyjne, cyfry, podstawowe działania arytmetyczne oraz klawisz ENTER - w układzie zbliżonym do kalkulatora - a także klawisz NumLock blokujący znaczenie cyfrowe klawiszy (zapala się dioda kontrolna). Przy zgaszonej diodzie klawisze mają znaczenie nawigacyjne.
Niektóre kombinacje klawiszy mają działanie specjalne:
– CRTL+ALT+Delete – dostęp do kontroli zawieszonych programów, informacji o wydajności
– CTRL+Break - przerywa działanie operacji (wyświetlania tekstów, wykonania programów itp.)
Funkcjonowanie komputera opiera się na działaniach liczbowych przy czym jako układ podstawowy zapisu liczb przyjęto układ binarny (dwójkowy) ze względu na łatwość interpretacji stanu napięciowego elementu elektronicznego (stan jakościowy jest prostszy w detekcji od stanu ilościowego).
• Informacja (liczba) przechowywana jest w rejestrze (komórce pamięci) mikroprocesora lub w komórce pamięci w zapisie binarnym pozycyjnym (dwójkowym), np. z wykorzystaniem 8-miu bitów (lub wielokrotności 8).
Komputer - elektroniczny automat cyfrowy
Funkcje:
- zapamiętywanie informacji- przetwarzanie informacji
Automat uniwersalny (nie specjalistyczny)
- wykonuje przetwarzanie różnego rodzaju informacji- gromadzi informacje różnego rodzaju
Rodzaje informacji w komputerze
dane program(sposób przetwarzania danych)
• numeryczne• tekstowe• multimedialne
(graficzne, dźwiękowe)
• binarny (w języku komputerowym)• tekstowy (w języku programowania)
Każdą liczbę można przedstawić w postaci ciągu bitów. Grupa 8 bitów nazwana bajtem (1 B) daje możliwość zapisu 256 liczb naturalnych
Bit (binary digit) to podstawowa jednostka informacji - stan elementu 0 lub 1.
bit - dwie wartości - 0 lub 1
• tranzystor (dioda) napięcie – prąd (unie – nie płynie)• element optyczny (świeci – nie świeci)• element magnetyczny• element ferromagnetyczny• papier – otwór (jest – nie ma)
Słowo komputerowe to ciąg bitów o określonej długości. Komputery mogą być 8-bitowe, 16-bitowe (2x8 lub 16), 32-bitowe itd. Słowo komputerowe może mieć różne znaczenia informacyjne - może reprezentować liczbę, znak, rozkaz.
Ciągi liczbowe w układzie binarnym są niewygodne i stąd przyjął się ich zapis w postaci przeliczonej na układ szesnastkowy (heksadecymalny). W układzie tym używa się cyfr:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E FNp.:00000011 310 3h
00001010 1010 Ah
00001111 1510 Fh
11111111 25510 FFh 15*16+15*1
1111111111 102410-1 3FFh 1KB-1B
11111111111111111111 1024*102410-1 FFFFFh 1MB-1BLitera “h” po liczbie oznacza układ heksadecymalny.
WARTOŚCI NUMERYCZNE - LICZBY
• zapis stałopozycyjny
b0, b1, b2, b3....b15
znak0 01 < 0
wartość - zapis uzupełnieniowy do dwóch
0 b1.214+b2.213+ ... + b14.21 + b15.20
< 0 inaczej
cechy:
+ proste, szybkie operacje+ zupełna dokładność ( w ramach zakresu)- mały zakres - 16 bitów [-32768 do 32767]- tylko wartości całkowite
•zapis zmiennopozycyjny
b0, b1 ... b7, b8, b9 ... b47
c- cecha m - mantysa
cechy
+ duży zakres 48 bitów 1,7 . 1038
+ także wartości ułamkowe, np.. 1_
2= 1• 2-1
- ograniczona dokładność48 bitów 2,9 10-39
- skomplikowane, długotrwałe operacje(symulacja lub koprocesor arytmetyczny)
czyli używane jest 48 bitów więc 6 bajtów
– Graficzne: a...z, A....Z, + - . / \ * spacja,
inne znaki
– Sterujące (kontrolne) :ENTER, BACKSPACE, DELETE
Znaki alfanumeryczne
Znaki mają przyporządkowane kody według tablicy ASCII (ISO-7) , tzw. strona podstawowa tablicy to 128 znaków o kodach 0‑127, wymienne strony dodatkowe (kody 128-255).
numeracja znaków - tablica kodowa
kod ASCII (ISO7) - American Standard Code for Information Interchange
kod rozszerzony (8-bitowy) 128 255strony dodatkowe, np. 852 (CE)
semigrafika i unikatowe ¬ � krajowe Ą Ę Ń Á Â Ă Ä Ç É Ë Í Î Đ áâăä ą ę Ą Ę Ż Ź itd
greckie cyrylica Л Е Д Щ Ы
np. A – dec 65 = 41h a – dec 91= 61h
Schemat działania komputera
Działanie komputera opiera się na wykonywaniu:
kolejnych akcji danego programu, który zapisany jest w postaci tzw. kodu maszynowego.
Kod maszynowy to specjalny skomplikowany język, którego zasady zapisane są w ROM BIOS komputera, stałej pamięci (tylko do odczytu). W BIOS znajdują się podstawowe programy sterujące urządzeniami zewnętrznymi.
Złożone akcje programu składają sięz operacji elementarnych, do których należą:
• wysyłanie wartości do komórek pamięcii pobieranie ich zawartości
• wykonywanie podstawowych operacji arytmetycznych (dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie)
• wykonywanie operacji testujących• wykonywanie skoków programowych• zarządzanie adresami komórek pamięci• wysyłanie rozkazów do urządzeń zewnętrznych
Podział komputerów ze względu na wielkość i zdolność obliczeniową:
• Małe komputery: miniaturyzacja (laptop, notebook, palmtop, pentop)
• Komputery osobiste typu IBM
• Inne komputery osobiste - Amiga, SUN, MacIntosh
• Stacje robocze (Workstations) - wysokowydajne procesory w architekturze RISC, praca wielozadaniowa (równoczesne wykonywanie wielu programów), wieloprocesorowe.
• Duże komputery wielozadaniowe do wyspecjalizowanych zadań naukowych - IBM, Cray