TECHNOLOGIAINFORMACYJNA

Wydział Transportu PW

dr inż. Ewa Ochmańska

http://www.it.pw.edu.pl/~och

Wykład 1. Wprowadzenie do przedmiotu TI

I. Technologia informacyjna a informatyka Definicje; rys historyczny

II. Sprzęt komputerowy (hardware) Podstawowy schemat komputera;

klasyfikacja komputerów; systemy komputerowe Schemat podstawowych części komputera;

procesory, pamięci i urządzenia zewnętrzneIII. Oprogramowanie (software)

Klasyfikacja oprogramowania; System operacyjny; interfejs graficzny i multimedia Oprogramowanie użytkowe czyli aplikacyjne

Technologia: Wiedza o przetwarzaniu surowców, wytwarzaniu półwyrobów i wyrobów. *) Także metoda ich wytwarzania. **)

I.1.1 Przedmiot i źródłosłów TI

*) Wyrobem (a także jednym z surowców i półwyrobów) jest tu INFORMACJA

**) W tym znaczeniu często w liczbie mnogiej jako zbiór metod, czyli tu „technologie informacyjne”

Technologia informacyjna: Środki wszechstronnego wykorzystania informacji, łączące zastosowania informatyki z innymi technikami pokrewnymi.

? Informacja inform. obiekt abstrakcyjny, który w postaci zakodowanej (tzw. danych) może być przechowywany, przesyłany, przetwarzany i użyty do sterowania

I.1.2 Definicja IT: http://pl.wikipedia.org/

Technologia informacyjna (TI), (ang. IT)(akronim od ang. Information Technology) dziedzina wiedzy obejmująca informatykę (włącznie ze sprzętem komputerowym oraz oprogramowaniem używanym do tworzenia, przesyłania, prezentowania i zabezpieczania informacji), telekomunikację i inne technologie związane z informacją.

Dostarcza ona użytkownikowi narzędzi, za pomocą których może on pozyskiwać informacje, selekcjonować je, analizować, przetwarzać, zarządzać i przekazywać innym ludziom.

I.1.3 Geneza dziedziny IT

Świat globalnej informacji i komunikacji Społeczeństwo informacyjne Nowe formy i źródła informacji – postęp w elektronice, telekomunikacji i informatyce

Elektronika: techniczne możliwości tworzenia, zapisu, przechowywania, przesyłania i przetwarzania informacji

Telekomunikacja: zdalny, powszechny dostęp do informacji Informatyka: środki i metody pracy z informacją

w postaci „elektronicznej”

znaczenieinformacji

rozwój IT+

Informatyka*): dziedzina nauki i techniki zajmująca się metodami przedstawiania, przechowywania, przesyłania i przetwarzania informacji oraz środkami technicznymi służącymi temu celowi **).

I.1.4 Definicja informatyki

*) ang. computer science

**) - komputery ze sprzętem i oprogramowaniem - sieci i systemy informatyczne teleinformatyka

I.2 Rys historyczny informatyki

PREHISTORIA INFORMATYKI 1679 G.W.Leibniz arytmetyka binarna 1854 G.Boole dwuwartościowa algebra logiki

ROZWÓJ TECHNOLOGII, SERYJNA PRODUKCJA 1948 IBM (Eckert) SSEC programy i dane w pamięci 1951 Eckert&Mauchly C.C. UNIVAC I lampowy, seryjny 1959 IBM 7090 komputery tranzystorowe

PIERWSZE PRÓBY 1941 Konrad Zuse Z3 komputery na przekaźnikach 1944 Howard Aiken ASCC (Harvard MARK I) 1ow USA, elektromechaniczny, wymiary 162,5 m, ~5 ton 1943-7 Eckert, Mauchly ENIAC 1oelektroniczny 18000 lamp

Urządzenie automatyczne**) do przechowywania, odszukiwania i przetwarzania danych ***).

*) maszyna matematyczna, obliczeniowa, cyfrowa **) zespół urządzeń***)dane: informacja zapisana na fizycznym nośniku

II.1 Komputer*). Podstawowy schemat wg „architektury von Neumanna”

WE

WYPROGRAM

DANE ALU

CU

ALU (Arithmetic Logic Unit) -jednostka arytmetyczno-logicznaCU (Control Unit) -

jednostka sterująca

II.2.1 Generacje komputerów

1945 lampowe (1906 trioda /1919 przerzutnik)

1955 tranzystorowe (1949 tranzystor) 1962 hybrydowe (układy scalone + minitranzystory)

1969 układy scalone LSI (1971 procesor)

milionów instrukcji na sekundę

typ *) SSI MSI LSI VLSIl.tranzystorów 100 1000 10000 >100000 l.operacji/s 50 500 5000 >50000

2007 IBM BlueGene/P System

1 Pflop/s (petaflop/s to biliard czyli1015 obliczeń na sekundę)

? Układy/systemywieloprocesorowe

1998 IBM/390 1000 MIPS

*) small-, middle-, large-, very large scale integration

II.2.2 Rodzaje komputerów

Superkomputery (tysiące procesorów, biliony Flop/s)IBM, Sun, Cray Research, Silicon Graphics Inc., HP, …

Komputery centralne, mainframe IBM(90%), Hitachi, HP… dla dużych firm i administracji publicznej

Minikomputery DEC (Digital Equipment Corporation) (seria PDP) serwery i stacje robocze SUN, HP, IBM...,

Mikrokomputery

komputery osobiste PC (Personal Computer) - IBM, Apple, Dell, HP, Compaq,... biurkowe (desktop) przenośne czyli mobilne (laptop, notebook, netbook) PDA – personal digital assistant: palmtop, palmfon, smartfon itp.) specjalizowane wg przeznaczenia, wbudowane np.w pojazdach

II.3.1 Komputery autonomiczne i systemy wielodostępne

Wielodostęp wykorzystanie mocy obliczeniowej dostęp do zasobów: oprogramowania, danych, urządzeń zewnętrznych

Praca autonomiczna samodzielne urządzenia kiedyś pierwsze komputery teraz : niektóre PC-ty (?)

rozproszone stanowiska pracy

Problemy transmisji danych i komunikacji

II.3.2 Sieci komputerowe

II.4.1 Schemat podstawowych części komputera z magistralą systemową

SZYNA ADRESOWA

SZYNA STERUJĄCA

SZYNA DANYCH

CPUCentral

Processing Unit

ROM

RAM

II.4.2 Procesory

Mikroprocesory – rozwój na przykładzie produktów IntelaSymbol ‘

rok wprowadzeniaCzęstość zegara

Długośćsłowa

Liczba / rozmiar [m] tranzystorów

Maks.pam.operacyjna

8008 ‘72 500 KHz 8 bitów 3,5 tysiąca / 10-5 16 KB

8086 ‘78 10 MHz 16 bitów 29 tysięcy / 310-6 1 MB

80486DX ‘89 50 MHz 32 bity 1,2 miliona / 10-6 4 GB

Pentium Pro‘95 200 MHz 32 bity 5,5 miliona / 4 GB

Pentium III ‘99 600 MHz 32 bity 9,5 miliona / 2,510-

7 4 GB

Pentium D ‘05 3,6 GHz 64 bity / 6,510-8 64 GB Procesory wielordzeniowe: dwu-, czterordzeniowe (Intel Core i7)

II.5.1 Jednostki informacji binarnejl. bitów l. różnych wartości jednostka skrót

1 2 (0/1) 1 bit b 8 256 1 bajt B

16 32 64

65.536 4.294.967.296

1,844674407371e+19

słowo maszynowe -

rozmiar (bajty) jednostka skrót

210 1024 103 1 kilobajt KB 220 1.048.576 106 1 megabajt MB 230 1.073.741.824 109 1 gigabajt GB 240 1.099.511.627.7761012 1 terabajt TB 250 1.125.899.906.842.6201015 1 petabajt PB

II.5.2 Binarna reprezentacja liczb całkowitych w komputerze

Słowo maszynowe ma N pozycji binarnych (bitów) Liczbę reprezentuje ciąg N zer i jedynek, zależny od kodu

liczby naturalne w kodzie NKB (naturalny kod binarny), zakres <0, 2N-1> np. 00101011(NKB) = 43

* dla N=8 (bajt) największa liczba to 11111111 czyli 28-1 czyli 255 * dla N=32 (słowo maszynowe) odpowiednio 232-1 tj. 4.294.967.295 liczby całkowite ze znakiem (format stałoprzecinkowy)

kod ZM (znak-moduł), zakres < -(2N-1-1), 2N-1-1 >

np. 10101011(ZM) = -43 kod U2 (uzupełnienie do dwójki: X(U2) + (-X(U2)) = 2N ), zakres < -2N-1, 2N-1-1 > np. 11010101(U2) = -43

II.5.3 Binarna reprezentacja liczb rzeczywistych w komputerze

Binarna liczba rzeczywista jest przedstawiana ze skończoną dokładnością w postaci m*2c , gdzie m jest mantysą, c jest cechą

Mantysa zawiera cyfry znaczące, cecha jest wykładnikiem potęgi W słowie maszynowym o długości N mantysa i cecha zajmują

odpowiednio M i C pozycji binarnych, przy czym M+C=N Taki zapis nazywa się zmiennoprzecinkowym,

ang. floating-point Według standardu IEEE 754 wartości M i C wynoszą :

24 i 8 dla słów 32-bitowych oraz 53 i 11 dla słów 64-bitowych

II.6.1 Pamięci operacyjne

Pamięci robocze w postaci układów scalonych, o bezpośrednim dostępie (czas dostępu nie zależy od miejsca informacji w pamięci) RAM (Random Access Memory) - pamięć o dostępie swobodnym

operacyjna, do odczytu i zapisu, przechowuje dane i programy jest ulotna: zapomina po wyłączeniu zasilania dwie podstawowe grupy technologii:

DRAM (Dynamic RAM): wolniejsze, pojemniejsze, tańsze SRAM (Static RAM): szybsze, mniej pojemne, droższe

ROM (Read Only Memory) - pamięć tylko do odczytu jest nieulotna: pamięta po wyłączeniu zasilania przechowuje programy inicjujące pracę komputera technologie programowalnych pamięci ROM, np. EEPROM

pamięci archiwalne (dyski magnetyczne i optyczne, taśmy...): zewnętrzne zasoby programów i danych

pamięci magazynujące o dostępie cyklicznym / bezpośrednim pamięci bezpośrednio adresowalne (półprzewodnikowe)

główna pamięć operacyjna RAM (+ pamięć stała ROM z bazowym programem obsługi

wejścia/wyjścia BIOS (Basic Input-Output System )) pamięć podręczna (cache memory)

poziomy L2, L3 (między procesorem a RAM) poziom L1 (wewnętrzna, w układzie mikroprocesora)rejestry procesora

(im bliżej procesora tym mniejsza pojemność i szybszy dostęp, droższe)

II.6.2 Hierarchiczna organizacja pamięci

II.6.3 Pamięci zewnętrzne

Grupa urządzeń zewnętrznych służących do przechowywania zasobów informacji (pamięci masowe) na nośnikach magnetycznych (do odczytu i zapisu)

pamięci dyskowe: dyski twarde (hard) i dyskietki (floppy) pamięci taśmowe (streamery), archiwacja danych

pamięci optyczne, różne technologie: CD ROM, CD-R, CD-RW; DVD-RAM, DVD-R, DVD+R, DVD-RW, HD DVD, Blu-ray pamięci półprzewodnikowe typu flash, np. popularny pen-drive Parametry pamięci

pojemność (kilo-, mega-, giga-, tera-, petabajty...) czas dostępu (mili-, mikro-, nano-, pikosekundy...) szybkość transmisji

II.7 Urządzenia wejścia/wyjścia

Urządzenia wejściowe klawiaturowe – standardowe i specjalizowane wskazujące – myszy, joystiki, ekrany dotykowe, pióra świetlne przetwarzające obraz na zapis binarny – skanery, kamery cyfrowe rozpoznające kody i znaki ... pismo odręczne ... mowę inne – digitajzery, karty magnetyczne, ...

Urządzenia wyjściowe monitory: CRT – kineskopowe (Cathode Ray Tube) do 21 cali;

LCD – ciekłokrystaliczne (Liquid Crystal Display) > 42 cali drukarki: mechaniczne (igłowe, znakowe, wierszowe);

laserowe; atramentowe plotery – urządzenia kreślarskie i tnące urządzenia odtwarzające i syntetyzujące głos ...

Aplikacje WWW

III.1 Kategorie oprogramowania

Oprogramowanie systemowe

Protokoły sieciowe Oprogramowanie

pośredniczące (middleware)

Sprzęt

Oprogramowanie użytkowe (aplikacje)

Systemy operacyjne Sterowniki urządzeń Programy narzędziowe

Narzędzia programowania

III.2.1 Funkcje systemu operacyjnego

Przydział zasobów obliczeniowych komputera czasu procesora i pamięci operacyjnej do wykonywanych zadań (programów, wątków, procesów)

Zarządzanie zasobami danych i programów przechowywanych w systemach plików pamięci masowych

Udostępnianie urządzeń zewnętrznych dla potrzeb wykonywanych programów

Komunikacja z użytkownikiem interaktywne wspomaganie go w wykonywaniu programów oraz w użytkowaniu zasobów

III.2.2 System operacyjny Windows

Rozwój: (od MS DOS dla komputerów PC 1980) Nakładki na DOS: wersje latach 1985-1998;

ostatnia Windows ME (Millenium Edition) 2000 Linia Windows NT (New Technology) - od roku 1993; w niej

m.in. popularny Windows XP - od 2001, Windows Vista 2007; Windows Server 2008; Windows 7 22.X.2009

Wersje do systemów wbudowanych oraz urządzeń mobilnych: Windows CE, Windows Mobile

Cechy: + popularność (ponad 90% udziału w rynku systemów

operacyjnych), funkcjonalność, przyjazność, aktualność (bieżące nowości)

zasobożerność (duża zajętość pamięci i czasu procesora), niestabilność, „zamkniętość”

III.3 Graficzny interfejs użytkownika

Graficzne środowisko interaktywnej komunikacji użytkownika z systemem operacyjnym lub aplikacją

GUI (od ang. Graphical User Interface) Firma Apple pionierem GUI (wynalazcą Xerox ‘73) Mac OS od 1984 w mikrokomputerach Macintosh;

nowatorskie rozwiązania Microsoft bystrym naśladowcą

GUI w systemie MS Windows i pakiecie MS Office;ujednolicona postać graficzna elementów interakcyjnych (ikon, dialogów itp.)

III.4 Multimedia

Używanie i rozpowszechnianie tzw. mediów cyfrowych Multimedialne składniki w MS Windows od wersji ME:

np. Media Player, Movie Maker;rozwijane: Microsoft Windows XP Media Center Edition 2005

Konkurencja na rynku technik multimedialnych, np. Intel z AMD (nowe produkty 2005/2006):

MediaWiki: oprogramowanie Open Source do tworzenia multimedialnych zbiorów informacji w Internecie

III.5.1 Rodzaje programów użytkowych

Aplikacje ogólnego przeznaczenia , np.: Arkusze kalkulacyjne, bazy danych Edytory tekstów, popularna grafika komputerowa Programy do tworzenia prezentacji Komunikacja informacyjna - e-mail, przeglądarki WWW

Aplikacje specjalizowane, np.: DTP, profesjonalna grafika wydawnicza programy inżynierskie: projektowanie, modelowanie GIS, systemy informacji geograficznej .....

Systemy informatyczne, np.: zarządzania, bankowe, rezerwacji, sprzedaży,...

Inne zastosowania - specjalistyczne i popularne

III.5.2 Pakiety ogólnego przeznaczenia

Popularne, zintegrowane pakiety „biurowe” : edytor tekstu + arkusz kalkulacyjny + program prezentacyjny + baza danych + ... (organizacja pracy, integracja z Internetem, multimedia...)

Nr 1 - Microsoft Office StarOffice (Sun)/Linux Przegrana konkurencja (ostre współzawodnictwo w 2000 r)

Lotus Development Lotus Smart Suite Corel WordPerfect Office

Program wykładów

1. Wprowadzenie do przedmiotu; Sprzęt i oprogramowanie komputerów

2. Edycja tekstu i praca z dokumentami; Grafika i tworzenie prezentacji

3. Obliczenia i arkusze kalkulacyjne; Aplikacje z bazami danych

4. Sieci komputerowe i Internet; Środowisko WebZaliczenie – testy z materiału wykładów

Literatura

Seria „ECDL” Europejski Certyfikat Umiejętności Informatycznych Wydanie III zmienione.

Sikorski W. „Podstawy technik informatycznych” Nowakowski Z. „Użytkowanie komputerów” Kopertowska M. „Przetwarzanie tekstów” Kopertowska M. „Arkusze kalkulacyjne” Kopertowska M. „Bazy danych” Kopertowska M. „Grafika menedżerska i prezentacyjna” Wojciechowski A. „Usługi w sieciach informatycznych”

Wydawnictwo MIKOM. Warszawa 2006, 2007