1

Dr Alina Prątnicka (materiały  dydaktyczne do przedmiotu INFORMATYKA)

Instytut Geodezji

Wydział Geodezji i GP

1.     PODSTAWOWE WIADOMOŚCI O KOMPUTERACH

1.1  Istota informatyki

INFORMATYKA  jest to zespół dyscyplin naukowych i technicznych  zajmujących  się przetwarzaniem  informacji  przy użyciu środków automatycznych .Tymi automatycznymi środkami są maszyny cyfrowe zwane ogólnie komputerami.

Definicja INFORMATYKI opracowana w 1989 roku przez Association for Computing Machinery:

„Informatyka to systematyczne badanie procesów algorytmicznych, które charakteryzują i

przetwarzają informację, teoria,analiza, projektowanie,badanie efektywności ,implementacja i zastosowanie procesów algorytmicznych.

Podstawowe pytanie informatyki to: co można(efektywnie)  zalgorytmizować”.

Z czego wynika pojęcie maszyna cyfrowa?

Przy przekazywaniu informacji maszynie następuje zamiana informacji z postaci zewnętrznej na wewnętrzną.

Typowe postacie informacji zewnętrznej to liczby , znaki tekstowe , obrazy i dźwięki.

Natomiast język wewnętrzny jest językiem kodów liczbowych przedstawionych za pomocą cyfr ,najczęściej systemu dwójkowego (binarnego) .Tymi cyframi  są  0 i 1 .Każda z tych cyfr jest bitem .

Liczbę w systemie dwójkowym (  (L)2 ) możemy zapisać w postaci :

(L)2 = a n 2 n +a n-12 n-1 + ... + a 020   (część całkowita )  

lub

(L)2 = a -12 –1 +a –22 –2 + ...+ a –n 2 –n (część ułamkowa )

gdzie  a i to 0 lub 1.

Jak widać liczby w systemie dwójkowym zapisujemy podobnie jak liczby w systemie 

dziesiętnym , tylko podstawą systemu dwójkowego jest liczba 2 ,

np.

(L)2 =100.01 = 1*22 + 0*21 + 0*20 + 0*2-1 +1*2-2 = 4 +0.25 = (4.25)10

gdzie (L)10 jest liczbą w systemie dziesiętnym.

    System dwójkowy stosowany jest w komputerach najczęściej dlatego , że każdy układ czy przyrząd  pobudzony sygnałem przechodzi z jednego z dwóch możliwych stanów do drugiego. Wiele układów i przyrządów elektronicznych z natury swej są dwustanowe .

Na przykład lampa elektroniczna czy tranzystor mogą się znajdować w dwóch stanach:

przewodzenia i nie przewodzenia  , stanie braku prądu i stanie przepływu prądu .

Realizacja techniczna procedur dwustanowych przy układach elektronicznych jest znacznie

łatwiejsza .

JEDNOSTKI  POJEMNOŚCI  PAMIĘCI

Bit – 0 lub 1

Bajt (B) – ciąg 8 Bitów

Kilobajt (KB) – 1024 B (210 B)

Megabajt (MB) – 1024 KB (210 KB)

Gigabajt (GB) – 1024 MB (210 MB ).

1.2  Historia rozwoju komputeryzacji

Generacje komputerów:

     Generacja 0- przekaźnikowa (1936 – 1945 ).

Komputery z tego okresu można uważać jako szybkie kalkulatory do obliczeń arytmetycznych (np. ZUSE , MARK ).

       Generacja 1 – lampowa ( 1946 – 1958 ).

Jest to okres specjalizacji w zastosowaniach maszyn cyfrowych.. Komputery stosowane są do                   obliczeń numerycznych i przetwarzania danych ekonomicznych . (np. ENIAK ,

UNIVAC,XYZ , IBM –701 , IBM – 650 ,UMC –10).

      Generacja 2 – tranzystorowa ( 1959 –1964 ).

Generację tę charakteryzuje pojawienie się komputerów uniwersalnych , realizujących

dowolne zadania obliczeniowe naukowo – techniczne i przetwarzania ekonomiczne .

( np. IBM – 7090 , CDC – 6600 , MIŃSK – 32 , ODRA – 1304 ) .

      Generacja 3– układy scalone ( 1965-1969 )

   – układy scalone małej skali integracji ( np. IBM 360 ,ODRA 1305 ).

      Generacja 4-układy scalone (1969-1981…)

-          1969 – 1975 - układy scalone średniej skali integracji ( np. AADC ),

-          1976 – 1980 – układy scalone dużej skali integracji (np. IBM 370 ),

-          od 1981 – układy scalone bardzo dużej skali integracji .Generację tę cechuje pojawienie

się sieci komputerowych ,mini – i mikro komputerów  oraz podprogramów wbudowanych

w sprzęt. Zaczęto również stosować technologię baz danych oraz następuje rozwój oprogramowania ułatwiającego wykorzystanie sprzętu komputerowego. Sprzęt zaczyna

być coraz tańszy i bardziej dostępny dla człowieka .

   Analiza rozwoju sprzętu komputerowego pozwala na stwierdzenie , że nowe rozwiązania techniczne pojawiały się co 7 lat. Przynosiły one wzrost pojemności pamięci

oraz blisko 10 – krotne potanienie zestawu komputerowego .

    Generacja 5 – to obecny okres .

           Przewiduje i w zasadzie już umożliwia realizacje obrazów  fonicznych i tekstowych

     oraz kontakt człowieka z komputerem za pomocą języka naturalnego , sztuczna

    inteligencja,nowe architektury,neurokomputery,biokomputery,obliczenia przy pomocy

    DNA,komputery kwantowe.

1.3 Ogólne zasady działania komputerów

   Komputer składa się z urządzeń do czytania danych , ich przetwarzania i zapisu wyników .

Jego budowa jest modułowa , co oznacza , że konfigurację i związane z tym możliwości można zmieniać i uzupełniać w zależności od potrzeb użytkownika .

Pomimo dużej różnorodności produkowanych komputerów ich schemat funkcjonalny wygląda podobnie .

JEDNOSTKA  CENTRALNA

PAMIĘĆ OPERACYJNA

RAM        ROM

               PROCESOR

JEDNOSTKA  ST.

ARYTMOMETR

K

A

N

A

Ł

K

A

N

A

Ł

URZADZENIAWYJŚCIA

URZĄDZENIA
WEJŚCIA

       KANAŁ

PAMIĘCI

ZEWNĘTRZNE

KOMPUTER = jednostka centralna + urządzenia zewnętrzne ,

JEDNOSTKA CENTRALNA = procesor + pamięć operacyjna + kanały ,

PROCESOR = arytmometr + jednostka sterująca ,

URZĄDZENIA ZEWNĘTRZNE = pamięci zewnętrzne + urządzenia wejścia  + urządzenia      

                                                          wyjścia ,

PAMIĘĆ ZEWNĘTRZNA  :

-  pamięć dyskowa ( dysk twardy , dysk elastyczny , dysk optyczny : np. CD ROM,WORM )

-  pamięć taśmowa (streamer )

URZĄDZENIA WEJŚCIA

-          klawiatura

-          kaseta

-          mysz

-          manipulator kulowy

-          pióro świetlne

-          czytnik optyczny

-          dysk elastyczny

-          dysk optyczny

-          mikrofon

-          digitizer

-          skaner

-          kamera

-          aparat cyfrowy

-          modem

URZĄDZENIA WYJŚCIA

-          monitor

-          drukarka

-          dysk elastyczny

-          dysk optyczny

-          ploter

-          głośnik

PROCESOR – urządzenie  sterujące pracą komputera i kontrolujące poprawność  

                        wykonywania operacji .

ARYTMOMETR – urządzenie realizujące wszystkie operacje arytmetyczne i logiczne .

JEDNOSTKA STERUJĄCA – zespół układów logicznych kierujących wymianą informacji

                                                   pomiędzy poszczególnymi blokami komputera i

                                                   kontrolujących ich działanie .

PAMIĘC OPERACYJNA – ( pamięć wewnętrzna ) służy do przechowywania oraz pobierania

                                              danych ( informacji ) .Pamięć ta przechowuje informacje

                                              sterujące ( programy ) oraz dane podlegające przetwarzaniu .

Istnieją dwa typy pamięci operacyjnej :

-          ROM – pamięć stała (ang. read only memory ) ,martwa .Magazynowane są w niej

                   programy    podstawowe uruchamiające komputer i sterujące urządzeniami

                   wejścia / wyjścia  , które mogą być odczytywane  wielokrotnie  , natomiast nie

                   mogą być modyfikowane . Informacja jest zapisywana trwale .

-          RAM -  pamięć zmienna (ang.random acces memory ), żywa .Zawartość tej pamięci może

                   być modyfikowana na życzenie , może być używana dowolną ilość razy.

Pamięć RAM dzieli się na :

-          pamięć konwencjonalna – pierwsze 640 KB pamięci RAM .System DOS (system

      operacyjny ) używa jej do załadowania uruchamianych przez siebie programów i

      niektórych swoich plików .

-          pamięć górna -  pomiędzy 640 KB i 1 MB .Obsługiwana wyłącznie przez DOS ,

ale  w DOS 5.0 6.0 można tam umieścić sterowniki  urządzeń i niektóre małe programy ,

szczególnie programy rezydentne .

-          pamięć wysoka rozszerzona – powyżej 1MB , możliwa do użycia od chwili pojawienia się

      na  rynku wersji DOS 5.0 .Pierwsze 64 KB to tzw. pamięć wysoka .

       Zaleca się stosowanie pamięci górnej i rozszerzonej . Używając ich uwalnia się pamięć

       konwencjonalną , która dzięki temu może obsługiwać programy szybciej i efektywniej .

       Obecnie stosowane pamięci RAM mają najczęściej wielkości 16 MB i więcej .

       Popularne środowisko Windows wymaga do dobrego działania co najmniej 4 MB.

KANAŁ  - urządzenie przeznaczone do przesyłania danych zwykle między urządzeniami

                  zewnętrznymi komputera a jego pamięcią operacyjną   , niezależnie  od działania

                  innych układów .

URZĄDZENIA  WEJŚCIA  - WYJŚCIA – służą do wprowadzania danych podlegających

                   przetwarzaniu oraz programu pracy komputera i wyprowadzaniu informacji.

Co oznaczają pojęcia komputer , minikomputer , mikrokomputer ?

Komputer – pojęcie ogólne .

Minikomputer – pojawił się w momencie miniaturyzacji  gdy pojawiły się małe komputery ,

                           które mieściły się na biurku .

Mikrokomputer – komputer  ,którego jednostką centralną  jest mikroprocesor.

MIKROPROCESOR – jednostka centralna uniwersalnego komputera wykonana jako układ o

                                     dużym stopniu scalenia .W jednym układzie scalonym umieszczono

                                     większość skomplikowanych układów elektronicznych składających

                                     się na procesor .

           Najpopularniejszym komputerem stosowanym w Polsce jest mikrokomputer typu

...