UVOD U INFORMATIKU KAO NAUKU

Šta je informatika?U današnjem svakodnevnom životu neprestano se susrećemo sa pojmom informatike.

Često možemo čuti kako "živimo u eri informatičke revolucije", i slične fraze. Međutim, postavimo li prosječnom sagovorniku pitanje šta je zapravo informatika, dobićemo veoma šarolike i najčešće veoma neprecizne odgovore. Naime, danas se veoma često termini informatike i računarstvo poistovjećuju, mada između njih postoje izvjesne razlike. Informatika je zapravo nastala neovisno od samih računara kao nauka koja se bavi savremenim načinima prikupljanja, memoriranja i obrade informacija. Interesantno je, međutim, da do današnjeg dana ne postoji općeprihvaćeni međunarodni konsenzus o tome šta je zapravo informatika. Na našim prostorima najviše se susreće sljedeća definicija:

Informatika je nauka koja se bavi proučavanjem i razvojem računara kao savremenih sredstava za obradu informacija, te primjenom računara u raznim oblastima ljudske djelatnosti.

Bitno je naglasiti da ova definicija nije općeprihvaćena definicija informatike (kao, uostalom, ni jedna druga definicija). Na primjer, u Sjedinjenim Američkim Državama pravi se stroga razlika između računarstva kao nauke koja se bavi računarom kao složenim tehničkim uređajem, kao i načinom njegove konstrukcije i osnovnim principima rada, i informatike kao nauke koja se bavi prikupljanjem, prenošenjem, obradom i prezentacijom informacija, pri čemu se računar posmatra isključivo kao efikasno sredstvo za obradu informacija.

Bez obzira na to koju definiciju informatike prihvatimo, moramo biti svjesni da je danas informatika jedna kompleksna i multidisciplinarna nauka, koja ima mnoštvo dodirnih tačaka kako sa prirodnim i tehničkim, tako i društvenim naukama. Tako moderna informatika ima dodirnih tačaka sa matematikom, fizikom, elektrotehnikom, automatikom i kibernetikom sa jedne strane, ali i sa ekonomijom, dokumentaristikom, žurnalistikom itd. sa druge strane. Danas informatika ima dodirnih tačaka sa gotovo svim naukama, čak i sa naukama koje bi malo ko mogao povezati sa informatikom (npr. medicinom, filozofijom, psihologijom, sociologijom, itd.).

Podaci i informacijeRiječi informacija i podatak često se susreću u svakodnevnom govoru. Međutim, nije

nimalo lako precizno definirati ove pojmove, vjerovatno zbog njihove elementarnosti i sveprisutnosti (u nauci je oduvijek bilo poznato da je najteže definirati upravo elementarne pojmove). Jasno je da je besmisleno govoriti o informatici kao nauci o obradi informacija ukoliko nismo u stanju definirati pojmove kao što su informacija i podatak. Mada mnogi poistovjećuju pojam informacije i podatka, između njih postoji značajna razlika. Definirajmo prvo pojam podatka, kao elementarniji pojam:

Podatak je bilo kakav zapis (u bilo kakvom obliku) u kojem je zabilježen neki događaj, pojava, činjenica ili zapažanje iz okoline.

Podaci mogu biti zapisani na različite načine. Na primjer, bilo kakav tekst ili slika predstavljaju podatke, mada zapisane na različite načine. Stoga, podatke možemo podijeliti na tekstualne, brojčane, znakovne, slikovne, zvučne, itd.

Bitno je primijetiti da isti podatak može imati različita značenja za različite primaoce (subjekte). Na primjer, istu umjetničku sliku dva posmatrača mogu protumačiti na sasvim različite načine. Rečenicu zapisanu na nekom stranom jeziku različito doživljava onaj ko razumije taj jezik i onaj koji ga ne razumije. Čak običan besmisleni niz znakova, poput XYZZY predstavlja podatak. Neko bi mogao reći da taj podatak ne predstavlja ništa, međutim takav zaključak je preuranjen, jer ne možemo znati da se možda ne radi o nekoj šifrovanoj poruci. Na primjer, upravo besmislena riječ XYZZY ima značenje kao jedna od

1

magičnih riječi u igri "Colosal Cave". Iz navedenog primjera vidimo da o značenju nekog podatka samog za sebe ne možemo govoriti. Moguće je govoriti jedino o tome kakvo značenje neki podatak predstavlja nekom primaocu.

Podaci mogu postojati neovisno od toga da li se koriste ili ne. na primjer, bilo koja knjiga sadrži ogromnu količinu podataka, neovisno od toga da li će je neko pročitati ili ne. Podaci postaju informacije tek ukoliko se koriste, ukoliko podstiču primaoca na neku akciju. Podaci koji se ne koriste nisu informacije. Isto tako, podaci koje primalac ne razumije nisu informacije.

Isti podatak može za jednog primaoca da predstavlja informaciju, a za drugoga ne. na primjer, ma kakva knjiga za nepismenog čovjeka ne predstavlja nikakvu informaciju, za razliku od govorne poruke (koja opet ne predstavlja nikakvu informaciju gluhom čovjeku). Čak i u slučaju da neki podatak predstavlja informaciju za dva različita primaoca, količina prenesene informacije ne mora biti ista. Na primjer, vijest objavljena na televiziji da na Bjelašnici pada snijeg predstavlja informaciju svakome ko je čuo (i razumio) ovu vijest. Međutim, sigurno da ova vijest nudi znatno veću količinu informacija osobi koja je planirala da se uputi na Bjelašnicu na skijanje nego nekome ko je planirao da ostane kod kuće.

Kao ni za samu informatiku kao nauku, ne postoji ni općeprihvaćena definicija informacije. Sve definicije koje su u upotrebi prilično su teške i apstraktne. Ipak, izloženi primjeri pomažu da se shvati jedna od najviše korištenih filozofskih definicija informacije koju je predložio ruski filozof Arkadij Dmitrijevič Ursul, a koja glasi:

Informacija predstavlja preslikavanje stanja jednog subjekta (izvora informacije) u stanje drugog subjekta (primaoca informacije), pri čemu to preslikavanje može biti različito za različite subjekte.

Informacije je moguće vrednovati na razne načine. Da bi od informacije imali koristi, ona mora biti ispravna, potpuna i blagovremena. Značaj ispravnosti i potpunosti informacije je očigledan. Značaj blagovremenosti najbolje možemo uvidjeti iz činjenice da ni najpotpunija i najtačnija informacija nije ni od kakve koristi ukuliko nije primljena u pravo vrijeme (tj. ukoliko je primljena sa zakašnjenjem).

Kao što je teško definirati pojam informacije, tako je teško dati zadovoljavajuću klasifikaciju informacija. Ipak, većina teoretičara slaže se da postoje tri osnovne vrste informacija: činjenice, mišljenja i vjerovanja. Činjenice su informacije za čiju se vjerodostojnost smatra da nije sporna (na primjer, "Zemlja se okreće oko Sunca."). Mišljenja su informacije za koje postoje konkretni pokazatelji koji ukazuju na njihovu vjerodostojnost, mada se mnogi subjekti neće sa njima složiti (na primjer, "Mozartova muzika je kvalitetna."). Vjerovanja su informacije koje izvjesni subjekti prihvataju kao tačne, mada za njih ne postoji nikakav konkretan pokazatelj koji može potvrditi njihovu vjerodostojnost (na primjer, "Bog postoji.").

Najprostije informacije, koje možemo nazvati elementarne informacije, sastoje se od svega tri pokazatelja: pojave, svojstva (ili atributa) i vrijednost. Na primjer, ako kažemo "Trava je zelena.", "trava" je pojava, "boja" je svojstvo, a "zelena" je vrijednost. Složene informacije gradimo grupiranjem elementarnih informacija. Uz pokazatelje pojave, svojstva i vrijednosti potrebno je dodati i faktor vremena, koji je neophodan za obezbjeđivanje blagovremenosti informacije. Na primjer, trava na nekoj livadi može danas biti žuta (jer se sasušila od jakog sunca), iako je bila zelena prije 20 dana.

Da bi informacija uopšte postojala, neophodno je da postoji i nosilac informacije. Veoma je teško definirati šta su tačno nosioci informacija. Spomenimo samo da postoje razni nosioci informacija, poput živih bića, knjiga, sredstava javnog informiranja (novina, radija, televizije), itd. Biolozi će reći da su geni također veoma važni nosioci informacija. Na posve elementarnom nivou, nosiocima informacije možemo smatrati svjetlost, zvuk, miris, itd. Smatra se da nikakva razmjena informacija nije moguća bez razmjene energije, tako da su danas rasprostranjena i materijalistička shvatanja prema kojima je informacija samo jedan od vidova energije, treći vid postojanja materije (pored mase i energije).

2

Za efikasnu upotrebu informacija, neophodno je objedinjavati informacije iz različitih izvora, koji su često razbacani kako prostorno, tako i vremenski. Ovo objedinjavanje nazivamo integracija informacija. Ovaj pojam je prvi puta upotrijebljen 1945. gofine u članku "As We May Think" (autor članka je Vannevar Bush, poznat kao tvorac prvog analognog računara) u kojoj se spominje izmišljena Memex mašina koja omogućava putovanje kroz izmišljeni "prostor informacija" (pedeset godina kasnije, nešto sasvim slično tome dešava se kada "surfamo" po Internetu, koji je postao "prostor informacija" današnjeg vremena). Općenito, pod integracijom informacija podrazumijevamo mogućnost da na jednom mjestu dobijemo aktuelne, potpune i smislene informacije iz raznovrsnih izvora o omome što nas zanima. Prednost integracije informacija je očigledna, jer smatra se da danas oko 70% ukupnih troškova za dobivanje informacija odlazi na potragu za pravim informacijama. Stoga je jedan od osnovnih zadataka razvoja informacionih tehnologija upravo razvoj efikasnih sistema za integraciju informacija.

Obrada informacijaPod obradom podataka možemo smatrati skup aktinosti koje prevode podatke u oblik koji

je upotrebljiv krajnjem korisniku (npr. čovjeku ili grupi ljudi). Obradu informacija možemo poistovjetiti sa obradom podataka, jer ono što je običan podatak za jednog posmatrača, može biti informacija za drugog posmatrača. Informacije koje obrađujemo nazivamo ulazne informacije, dok informacije koje dobijamo kao rezultat obrade nazivamo izlazne informacije. Zajedno sa postupkom obrade informacija, obično se uporedo vrši postupak uskladištavanja (memoriranja) informacija. Stoga, cjelokupan proces obrade informacija možemo šematski prikazati kao na sljedećoj slici:

Mada obrada informacija djeluje kao krajnje složen i apstraktan proces, on je sastavni dio čak i uobičajenih ljudskih aktivnosti. Na primjer, učenik dok čita udžbenik, vrši obradu informacija. Zaista, on prikuplja podatke iz ovog udžbenika, analizira ih, prevodi u njemu prihvatljiv oblik, i pohranjuje (u svom mozgu) za kasniju upotrebu. U ovom slučaju ulogu obrađivača informacija (ili informacionog procesora) preuzima čovjek. Obrada informacija u kojoj čovjek preuzima ulogu informacionog procesora naziva se ručna (manuelna, ljudska) obrada informacija.

Ljudska obrada informacija uključuje ljudsku aktivnost uz upotrebu jednostavnih pomagala poput papira, olovke, bilježnica, arhiva, itd. U ručnu obradu svrstava se i obrada uz pomoć jednostavnijih mehaničkih ili elektroničkih pomagala, poput mašina za pisanje, džepnih kalkulatora itd. Drugim riječima, svaka neautomatizovana obrada informacija, čak i ukoliko uključuje savremena pomagala, svrstava se u ljudsku (ručnu) obradu. Ovaj vid obrade pogodan je za pojedince i organizacije u slučajevima kada je količina informacija koje se obrađuju mala. Rezultati ljudske obrade dobijaju se u jednostavnom i čovjeku pristupačnom obliku pisanih dokumenata, pa je lako izvršiti eventualne ispravke i dopune. Pored toga, ručna obrada podataka je veoma jeftina, ali samo u slučaju relativno male količine podataka koji se obrađuju.

Kako se potrebe za informacijama kao i količina ulaznih podataka neprestano povećavaju, ručna obrada informacija više ne može da zadovolji. Ručna obrada informacija ne može da obradi veliku količinu informacija, spora je i podložna greškama, a pored toga često se oslanja na krajnje monotone i dosadne postupke. Tako se javlja potreba za elektroničkom obradom informacija. Pod elektroničkom obradom informacija smatramo upotrebu računara kao sredstva za automatsku obradu podataka. Dakle, u njoj ulogu

3

informacionog procesora preuzima računar. U skladu s tim, možemo dati općenitu definiciju šta se uopće podrazumijeva pod pojmom računar:

Računar je svaki uređaj koji je sposoban da prima podatke od korisnika, da ih memorira i obrađuje prema zadanim uputama (programu) i da saopći rezultate obrade.

Kako računar može automatski izvršavati programe sačinjene od niza uputa (instrukcija), ljudska intervencija nije više potrebna u procesu obrade. Zbog toga se elektronička obrada podataka još naziva i automatska obrada podataka. Osnovne karakteristike elektroničke obrade podataka su sljedeće: Brzina – Današnji računari su u stanju da izvrše i na stotine miliona instrukcija u sekundi,

tako da za razumno vrijeme mogu da obrade poslove za koje bi timu stručnjaka uz ručnu obradu bio potreban čitav ljudski vijek.

Repetitivnost – Računari su u stanju da bez ikakvog zamora i dosade (te osobine su svojstvene samo živim bićima, a posebno ljudima) obavljaju iste operacije milionima puta. S druge strane čovjek koji mora da obavi isti postupak više desetaka puta počinje da gubi koncentraciju i greške u obradi postaju sve češće.

Tačnost – Računar nikada neće napraviti grešku u obradi podataka, pod uvjetom da su ulazni podaci tačni, i da je program po kojem se vrši obrada tačan. Često se u svakodnevnom govoru čuje fraza "Pogriješio računar.". Međutim, treba biti jasno da nije pogriješio računar, nego programer koji je pisao program za obradu ili, još vjerovatnije, operater koji je unosio podatke u računar. Osnovni princip obrade podataka nazvan GIGO princip (Garbage In, Garbage Out – Smeće ušlo, smeće izašlo) tvrdi da ne možemo očekivati korektne rezultate obrade ukoliko ulazni podaci nisu korektni.

Pouzdanost – Mada su računari, kao i svaki drugi elektronički uređaji, podloženi kvarovima, kvarovi na današnjim računarima su vrlo rijetki, i vrijeme potrebno za popravku u slučaju kvara tipično je kratko (ako zanemarimo ljudski faktor, koji može dovesti do usporenja).

Ekonomičnost – Zahvaljujući današnjim niskim cijenama računara, elektronička obrada podataka postaje isplativija od ručne obrade čak i za relativno malu količinu podataka.Računar je superiorniji od čovjeka u brzini, jasnoći, preciznošću i količini memoriranih

informacija. Ipak, računar ima jednu suštinsku manu u odnosu na čovjeka – teško se snalazi u nepredviđenim situacijama, jer ne posjeduje inteligenciju. Zbog toga, neophodno je razlučiti kada treba, a kada ne treba koristiti računare. Bitno je shvatiti da računar treba biti u službi čovjeka, a ne obrnuto.

Broj informacija se svakodnevno povećava, tako da smo naprosto zasuti raznovrsnim informacijama koje pristižu putem raznih otvorenih medija, a naročito putem Interneta. Time sve više postaje značajno dobivanje kvalitetnih informacija u što kraćem vremenskom periodu, kao i njihova brza obrada. Stoga informatika, kao nauka koja proučava metode i sredstva obrade informacija važnih za čovjeka postoje sve značajnija, a računar kao progamabilno sredstvo koje može automatski da prikuplja, obrađuje, prenosi i uskladištava podatke i informacije, postaje sve neophodnije sredstvo u mnogim oblastima ljudske djelatnosti.

Brojni sistemiČovjek prilikom zapisa brojeva i računanja koristi 10 cifara. Ako malo pažljivije razmislimo

zbog čega se koristi baš deset cifara, shvatićemo da za ovakav izbor nema suštinski nikakvog valjanog razloga. Jedini razlog je zapravo historijski, zbog činjenice da čovjek ima 10 prstiju, i da je shvatio da za brojeve veće od 10 ne može računati više na prste, nego da mora izmisliti neki način zapisa većih brojeva. Međutim, ovakav vid zapisa, iz razloga koji ćemo uvidjeti uskoro, nije pogodan za primjenu u računarima. Pokazaćemo stoga da se svaki broj može zapisati i sa manje od 10 cifara. Za tu svrhu moramo uvesti pojam brojnih (ili numeričkih) sistema.

4

Da bismo objasnili šta su uopće numerički sistemi, postavimo prvo pitanje: šta zapravo predstavlja broj zapisan kao 342, i po čemu se on razlikuje od brojeva 423 i 234 koji su sastavljeni od istih cifara? Znamo da svaka cifra ima svoju težinu (koja je stepen broja 10), i da broj 342 predstavlja skraćeno pisanje za izraz:

3 . 102 + 4 . 101 + 2 . 100

U suštini, svaki cijeli broj, zapisan kao aN...a2a1a0 zapravo predstavlja skraćeni zapis za izraz oblika

aN . 10N + ... + a2 . 102 + a1 . 101 + a0 . 100

Kaže se da je baza (ili osnova) ovako zapisanog broja 10. Može se dokazati da se svaki pozitivan broj može na jedinstven način zapisati u obliku

aN . BN + ... + a2 . B2 + a1 . B1 + a0 . B0

gdje je B proizvoljan cijeli broj veći od jedinice, a pri čemu su sve cifre a i u opsegu od 0 do B-1. Drugim riječima, brojeve možemo zapisivati u bilo kojoj bazi B>1. Kad god baza broja nije 10, moramo to posebno naglasiti stavljanjem broja u zagradu i pisanjem baze kao indeksa iza zagrade (osim ukoliko je iz konteksta jasno o kojoj bazi govorimo). Npr. broj (3402)5 je broj zapisan u bazi 5. Sasvim je lako pretvoriti broj iz proizvoljne baze u bazu 10. Na primjer,

(3042)5 = 3 . 53 + 4 . 52 + 0 . 51 + 2 . 50 = 477Slijedi da je (3042)5 = (477)10. Ako ovo sve nekome djeluje čudno i besmisleno, treba se

sjetiti da se u praksi (npr. u mjerenju vremena i uglova) ponekad koriste baze različite od 10. Na primjer, posmatrajmo bro 230 12' 49''. Pretvoreno u ugaone sekunde, ovaj broj iznosi;

23 . 602 + 12 . 601 + 49 . 600 = 83569Ovdje se radi o jednom "3-cifrenom" broju, zapisanom u bazi 60, sa "ciframa" "23", "12" i

"49". Ovdje, naravno, "cifre" mogu biti u rasponu od 0 do 59. Standardni brojni sistem koji koristi bazu 10 nazivamo dekadni (decimalni) sistem.

Može se postaviti pitanje, kako se rješava obrnuti problem, tj. kako bismo npr. broj 477 pretvorili iz baze 10 (dekadni zapis) u zapis u bazi 5? Za tu svrhu postoje različiti metodi, a najelegantniji postupak zasniva se na postupku koji je u matematici poznat pod imenom Hornerova shema. Po ovom postupku, broj se uzastopno dijeli sa željenom bazom, pri čemu se ispod broj piše količnik, a sa desne strane ostatak pri dijeljenju. Postupak se ponavlja sve dok se ne dođe do količnika nula. Ostaci dijeljenja čitani od posljednjeg ka prvom daju upravo tražene cifre broja u željenoj bazi. Pokažimo, na primjer, kako bi izgledalo pretvaranje broja 477 u bazu 5 prema ovom postupku:

Odavde neposredno slijedi:477 = 3 . 53 + 4 . 52 + 0 . 51 + 2 . 50 = (3402)5

Iako je dekadni brojni sistem najviše rasprostranjen u svakodnevnom životu, njegova primjena u digitalnim računarima bila bi uzrok mnogih poteškoća u tehničkoj realizaciji uređaja. Razlog leži u činjenici da bi elektronički sklopovi za predstavljanje 10 različitih cifara morali imati 10 jasno definiranih različitih stanja. To bi dovelo do drastičnog usložnjavanja samog računara. Stoga je sa stanovišta lakše i pouzdanije realizacije digitalnih računara daleko povoljnije da se koristi brojni sistem koji će se moći predstaviti sa samo dva stanja kola, odnosno sa samo dvije cifre. Stoga je za primjenu u informatici od velikog značaja baza 2 koja daje binarni brojni sistem. U binarnom brojnom sistemu javljaju se samo dvije cifre, 0 i

5

1, a toje upravo ono što nam je potrebno. Kao ilustraciju, pretvorimo broj 142 iz dekadnog u binarni brojni sistem:

Dakle broj 142 se u binarnom brojnom sistemu piše kao 10001110. Pogodnost da se koriste samo dvije cifre "plaćena" je time da u binarnom sistemu čak i relativno mali brojevi imaju veliki broj cifara (otprilike 3,3 puta više nego u dekadnom brojnom sistemu). Računaru to, međutim, ne smeta mnogo. Bitno je napomenuti da binarne brojeve uvijek izgovaramo cifru po cifru, tj. binarni broj 10 čitamo isključivo kao "jedan nula" a nipošto "deset" jer to nije broj deset (to je zapravo broj 2). Ilustrirajmo još jednom i obrnutu pretvorbu na primjeru pretvaranja broja 101010011 iz binarnog u dekadni brojni sistem:

(101010011)2 = 28 + 26 + 24 + 21 + 20 = 256 + 64 + 16 + 2 + 1 =339Interesantno je da postoje narodi koji ne koriste bazu 10. Na primjer, neka indijanska

plemena koristili su baze 5 (vjerovatno na osnovu broja prstiju na jednoj ruci) i 20 (oni su vjerovatno brojali i na ruke i na noge). Postoji čak i jedno domorodačko pleme na Novoj Gvineji, za koje možemo reći da brojeve izražava u nečemu što donekle nalikuje na binarni brojni sistem. Oni koriste samo dvije cifre, nazvene uparun i okosa. Broj 1 se kaže uparun, 2 se kaže okosa, 3 se kaže uparun okosa, 4 je okosa okosa, 5 je uparun okosa okosa, 6 je okosa okosa okosa, itd. Glomaznost ovakvog izražavanja ovom plemenu nije prevelik problem, jer nemaju potrebu rada sa velikim brojevima.

Već smo rekli da današnji digitalni računari sve podatke pamte isključivo kao skupinu brojeva, pri čemu se svaki broj čuva u binarnom zapisu. Pri tome se svaka binarna cifra broja (koja se takođe naziva bit od engl. Binary Digit, kao i istoimena jedinica za mjerenje količine informacije ili kapaciteta memorije) čuva u elementarnoj memorijskoj ćeliji računara, koja može zapamtiti samo jedan bit.

Glomaznost zapisa u binarnom sistemu u informatici rješava se uvođenjem heksadekadnog (ili heksadecimalnog brojnog sistema, koji koriste bazu 16, i stoga se u njemu javlja 16 cifara. Pošto su ljudi izmislili znakove samo za deset cifara, nedostajućih šest cifara obično se zapisuju kao slova A, B, C, D, E i F. Razlog za upotrebu heksadekadnog brojnog sistema je u tome što se brojevi u ovom brojnom sistemu zapisuju veoma kompaktno, a pretvaranje iz binarnog u heksadekadni brojni sistem i obrnuto obavlja se veoma jednostavno. Da bismo pretvorili heksadekadni broj u binarni, dovoljno je svaku cifru heksadekadnog broja pretvoriti zasebno u 4-cifreni binarni broj (po potrebi se dodaju nule sa lijeve strane ukoliko pretvoreni binarni broj ima manje od 4 cifre). Na primjer, (C5)16 = (11000101)2, jer je (C)16 = (1100)2 i (5)16 = (101)2. Za obrnuto predstavljanje potrebno je binarni broj podijeliti u grupe po 4 cifre zdesna nalijevo, i svaku grupu zasebno pretvoriti u heksadecimalnu cifru. Ovi postupci se uz malo prakse mogu uvježbati da se brzo vrše čak i napamet, bez ikakvih pomagala (što nije moguće za pretvaranje između binarnog i dekadnog sistema), što nam omogućava da se sažeto izražavamo u heksadekadnom sistemu, a da zapravo mislimo na binarne brojeve. Upravo je ovo osnovni razlog zbog čega je heksadekadni brojni sistem uopće uveden.

6

Binarna aritmetikaVeć smo rekli da digitalni računari sve podatke pamte isključuvo kao brojeve u brinarnom

brojnom sistemu. Da bismo stekli elementarnu predstavu o tome kako računar uopće može išta računati, moramo se prvo spustiti na malo niži nivo i vidjeti kako se izvode osnovne računarske operacije u ovom brojnom sistemu.

Za sabiranje brojeva vrijedi ista logika računanja kao za dekadne brojeve osim što sabiranje brojeva 1 i 1 ne daje 2 nego 10 (u binarnom sistemu), tako da nulu pišemo a jedinicu prenosimo. Demonstrirajmo ovu operaciju na jednom primjeru:

1101010+101011001111000011

Dakle, (1101010)2 + (101011001)2 = (111000011)2. Pretvorimo li ove brojeve iz binarnog u dekadni brojni sistem, dobijemo jednakost 106 + 345 = 451, što potvrđuje tačnost računa.

Kod oduzimanja se također koristi sličan postupak, pri čemu kada oduzimamo veću cifru od manje, moramo izvršiti "pozajmicu" koju ćemo vratiti kasnije. Ilustrujmo postupak na sljedećem primjeru. Kako je (1101010)2 + (101011001)2 = (111000011)2 i kako je oduzimanje inverzna operacija sabiranju, tada je jasno da vrijedi (111000011)2 - (1101010)2 = (101011001)2.

Provjerimo ovo neposrednim izračunavanjem:111000011-1101010101011001

Interesantno je da su postupci množenja i dijeljenja binarnih brojeva posebno jednostavni, čemu se može zahvaliti "popularnost" binarnih brojeva u računarskoj tehnici. Na primjer, množenje u binarnom brojnom sistemu je posebno jednostavno u odnosu na dekadni sistem, jer se čitava tablica množenja koju treba zapamtiti svodi na trivijalnu tablicu

0 . 0 = 0 1 . 0 = 0 0 . 1 = 0 1 . 1 = 1

Demostrirajmo kompletan postupak množenja dva binarna broja na jednom primjeru:

1101010 . 11010 0000000 1101010 0000000 1101010+ 1101010 101011000100

Naročito se efikasno u binarnom brojnom sistemu izvodi operacija dijeljenja. Naime, najveći problem pri dijeljenju dekadnih brojeva je određivanje koliko puta djelilac "ide" u neki od dijelova djeljenika. U binarnom sistemu vrijedi ista logika računanja, ali kako svaka cifra količnika može biti samo 0 ili 1, nije potrebno određivati koliko puta djelilac "ide" u traženi dio (ili "ide", kada je cifra 1, ili "ne ide" kada je cifra 0). Mada je u suštini posve jednostavan, ovaj postupak može biti prilično glomazan, pa ga ovdje nećemo ilustrirati.

7

Informacioni sistemiDanašnjim organizacijama i njihovim rukovodiocima neprestano su potrebne informacije

radi njihovog opstanka i napredovanja, što zbog velike količine informacija više nije moguće ostvariti bez upotrebe savremenih informacionih tehnologija, koje se postižu upotrebom računara. Računarski dobivene informacije postale su sastavni dio donošenja odluka u većini organizacija. Karakteristike primjene računara u tom procesu su brzo izvlačenje neophodnih informacija na osnovu velikog broja podataka. Sav taj proces prikupljanja i obrade podataka, prenošenja informacija i donošenja odluka naziva se informacioni sistem. Preciznija definicija informacionog sistema je sljedeća:

Informacioni sistem predstavlja skup ljudi, postupaka i opreme koji po određenoj organizaciji i metodama prikupljaju, zapisuju, obrađuju, memoriraju i prikazuju informacije.

Mada današnji informacioni sistemi obično uključuju računar kao sastavni dio, informacioni sistemi postoje u svim oblastima ljudske djelatnosti, bez obzira da li se za obradu podataka i generiranje informacija koristi računar ili ne. računari ne predstavljaju središnju tačku informacionih sistema. Isto tako, središnja tačka informacionog sistema nisu ni podaci koji se obrađuju. Središnja tačka informacionog sistema je čovjek. Informacioni sistemi postoje zbog ljudi, a ne ljudi zbog informacionih sistema. Pored ljudi, informacioni sistemi sadrže i postupke, podatke, informacije i znanje. Zapravo, smatra se da je prvi informacioni sistem nastao kada je čovjek odlučio da siđe sa grane, jer da nije imao "informacioni sistem", on ne bi znao da će mu na zemlji biti bolje nego na grani, pa bi i ostao na grani.bez obzira na to što su informacioni sistemi stari koliko i čovječanstvo, danas kada kažemo "informacioni sistem" ipak najčešće mislimo na računarski informacioni sistem, iako moramo imati u vidu da to nisu jedini mogući informacioni sistemi.

Računarski bazirani informacioni sistemi ne mogu postojati bez odgovarajuće hardverske, softverske, kadrovske i edukacijske podrške. Mada se pojmovi hardvera i softvera u ovom udžbeniku obrađuju tek kasnije, na ovom mjestu se pretpostavlja da učenici iz osnovne škole posjeuju elementarna znanja o ovim i njima srodnim pojmovima.

U hardversku podršku informacionog sistema spadaju na prvom mjestu računari, prateća oprema i mediji koji su odabrani tako da na najbolji i najjeftiniji načinomoguće efikasno generiranje neohodnih informacija. Jedan računar, sam za sebe, teško da može ispuniti neophodne zahtjeve koje postavljaju suvremeni informacioni sistemi. Za potrebe informacionih sistema gotovo uvijek je neophodno koristiti skupine međusobno povezanih računara koji formiraju ono što se danas obično naziva mreža računara. Mreže koje se koriste u informacionim sistemima obično su zasnovane na tehnologiji klijent/server (ili korisnik/poslužitelj). Kod ove tehnologije korisnik (klijent) koristi se ličnim računarom ili radnom stanicom, koja je preko mreže povezana sa nizom računara poslužitelja (servera) od kojih je svaki zadužen za određenu aplikaciju i održavanje baze podatakavezane za nju. Klijent komunicira sa aplikacijom preko svoje tastature i ekrana, a svrha poziva aplikacije može biti, na primjer, unos podataka ili traženje neke informacije. Server obavlja dio obrade ili cijelu obradu, ažurira datoteku na kojoj je obavljena pomjena, te prikazuje rezultat obrade na korisnikovom ekranu ili štampaču.

U softversku podršku informacionih sistema spadaju svi pohranjeni podaci (baza podataka) kojima raspolaže konkretan informacioni sistem, kao i skupina programa koji omogućavaju pretvaranjeovih podataka u upotrebljive informacije koje omogućavaju donošenje odluka. Neophodne elemente softverske podrškeinformacionih sistema predstavljaju programi za upravljanje bazama podataka, programi za planiranje, formiranje izvještaja, itd. Dalje, softversku podršku sačinjavaju i svi neohodni programski alati koji se koriste prilikom razvoja sistema. U softversku podršku u širem smislu spadaju i utvrđeni postupci, propisi i definirana dokumentacija koji služe kao osnova rada informacionog sistema.

8

Kadrovsku podršku informacionih sistema sačinjavaju korisnici informacionog sistema i računarski specijalisti. Korisnici su osobe u organizaciji čiji će rad biti podržan informacijskim sistemom. Računarski specijalisti prestavljaju kvalicirani kvadar koji je u stanju da prihvati, proektira, programira i realizira neophodne zadatke na računaru. U računarske specijalite spadaju sistemski analitičari, projektanti, programeri, operateri, itd. Sistemski analitičar je osobe koja prikuplja i analizira informacije potrebne za razvoj informacionih sistema. On komucinira sa potencijalnim korisnicima sistema i priprema tehničke specifikacije za izvedbu informacionog sistema. Projekant predvodi zahtjeve sistema koje je pripremio sistematski analitičar u konkretan dizajn sistema i razvija detaljne specifikacije sistema. Programer je specijalista koji obavlja prevođenje tehničkih specifikacija sistema u određeni programski jezik. Programeri također vrše i testiranje napisanih programa koji bi provjerili da li oni rade konkretno. Operateri unose neophodne podatke u računarski sistem i obavljaju druge rutinske poslove vezane za rad sa računarom. Osoba koja u isto vrijeme posjeduje znanja sistematskog analitičara, projekanta i programera najčešće ima ulogu rukovodioca projekta koji nadzire cjelokupni razvoj projekta.

Informacioni sistemi ne bi mogli obavljati svoju svrhu bez odgovarajuće edukacijske podrške. Bitno je shvatiti da ljudi koji razvijaju informacioni sistem nisu isti ljudi koji će taj sistem i koristiti. Krajni korisnici informacionog sistema moraju biti obučeni za upotrebu informacionog sistema, odnosno moraju biti osposobljeni za postavljanje upita putem tastature, unošenje podataka i zadavanje zadataka profesionalnom kadru. Osoba koja razvija program obuke i upravlja realizacijom obuke osoblja informacionih servisa i krajnjih korisnika informacionih sistema naziva se koordinator obuke.

Danas postoje brojne vrste informacionih sistema, međutim najbolje su proučeni i najbolje razrađeni upravljački informacioni sistemi ili MIS sistem (management information system) i sistemi za podršku odlučivanju ili DSS sistemi (decision support system). Upravljački informacioni sistemi predstavljaju informacione sisteme koji osiguravaju informacije potrebne za uspješno donošenje odluka od strane rukovodilaca – menadžera. Oni predstavljaju najstariju vrstu informacionih sistema. Donošenje odluka podrazumijeva izbor jednog od više mogućih rješenja. Pri tome su za uspješno donošenje odluka neophodne informacije o tome šta svako rješenje daje, šta zahtijeva i kako se može realizirati, a to su upravo informacije koje nude upravljački informacioni sistemi. S druge strane, sistemi za podršku odlučivanju su informacioni sistemi koji koriste modele odlučivanja i baze podataka sa ciljem potpomaganja nekih od specifičnih odluka sa kojima se suočavaju menadžeri. Oni ne donose odluke za menadžera, nego ga samo podržavaju u procesu odlučivanja. Stoga se oni bitno razlikuju od upravljačkih informacionih sistema čiji je prvenstveni zadatak bio obezbjeđenje menadžera sa kompletnim struktuiranim informacijama, odmosno izvještajima.

Pored opisanih informacionih sistema, važnu vrstu informacionih sistema predstavljaju i ekspertni sistemi, koji koriste svoje znanje o specifičnim složenim područjima primjene tako da djeluju kao stručni savjetnici (eksperti) krajnjim korisnicima. Ovi sistemi samo obezbjeđuju odgovore na pitanja iz vrlo specifične oblasti primjene, poput čovjeka koji je dobro obučen za neku usko specijaliziranu oblast. Primjeri poznatih ekspertnih sistema su MYCIN, koji je dizajniran da pomogne ljekarima u dijagnozi i liječenju nekih bakterijskih infekcija, PROSPEKTOR koji analizira i tumači geološke podatke kao vodič za istraživanje minerala i XSEL koji pomaže prodavačkom osoblju pri naručivanju računarskih konfiguracija za njihove mušterije. U klasu ekspertnih sistema spadaju i geografski informacioni sistemi (GIS) koji se danas sve više koriste u raznim područjima primijenjene geografije (kartografiji, geologiji, meteorologiji, itd.).

9

Von Neumannova arhitektura računaraNačin na koji je građen računar i na koji se međusobno povezani njegovi dijelovi

nazivamo arhitektura računara. Mada postoje različite arhitekture računara, većina računara koji su danas u upotrebi zasnivaju se na arhitekturi koju je još 1946. godine predložio John von Neumann (ili na neznatnim modifikacijama ove arhitekture), stoga ovu arhitekturu nazivamo Von Neumannova arhitektura. Glavne novosti Von Neumannove arhitekture u odnosu na ranije arhitekture sastoje se u upotrebi iste memorije za pohranjivanje programa i podataka, kao i upotrebi binarnog brojnog sistema, što je dovelo do znatnog pojednostavljenja građe računara. U nastavku ćemo detaljnije opisati Von Neumannov model računara.

Podsjetimo se da danas pod računarom podrazumijevamo svaki uređaj koji je sposoban da prima podatke od korisnika, da ih memorira i obrađuje prema zadanom programu i da saopći korisniku rezultate obrade. Da bi računar mogao da obavlja navedenu funkciju, on očito mora posjedovati barem tri grupe uređaja:

Ulazne jedinice, preko kojih računar prima podatke od korisnika; Izlazne jedinice, preko kojih računar saopćava korisniku rezultate obrade; Centralnu jedinicu, u kojoj se obrađuju podaci, i u koju se smještaju podaci koji se

obrađuju zajedno sa programom po kojem se vrši obrada.Centralnu jedinicu dalje možemo podijeliti na memoriju, koja služi za smještanje

podataka i programa, i centralnu procesnu jedinicu (koja se skraćeno naziva i samo procesna jedinica, ili, još češće, procesor), koja vrši obradu podataka. Centralna procesna jedinica skraćeno se označava sa CPU (Central Processing Unit). Von Neumannov model računara shematski je prikazan na sljedećoj slici:

Ulazne jedinice, centralnu jedinicu i izlazne jedinice zajedničkim imenom nazivamo hardver računara. S druge strane, programi za računar kao i podaci koje ti programi obrađuju čine softver računara. Hardver i softver zajedno sačinjavaju jedinstvenu cjelinu koju nazivamo računarski sistem. Tako, možemo reći da hardver zapravo predstavlja materijalni, opipljivi dio računarskog sistema, dok softver predstavlja, uvjetno rečeno, njegov intelektualni, neopipljivi dio.

U Von Neumannovom modelu, po prvi put su, za razliku od prethodnih modela računara, kako podaci, tako i programi predstavljeni na jedinstven način, i na istim medijima. Po ovom modelu, programi i podaci pohranjeni su u memoriji isključivo kao kombinacije nula i jedinica. Stoga se memorija dijeli na elementarne memorijske ćelije od kojih svaka može da zapamti tačno jednu binarnu cifru 0 ili 1 (tj. jedan bit). Zbog toga se i najmanja jedinica za mjerenje kapaciteta memorije također naziva bit. Jedan bit je ona količina memorije koja može da zapamti tačno jednu binarnu cifru.

Jedine dvije operacije koje se mogu obavljati sa memorijama su čitanje podataka iz memorije i upis podataka u memoriju. Današnje memorije najčešće nisu organizirane na način koji omogućava neovisan pristup svakom bitu u memoriji. Obično se skupine od po 8 bita grupiraju u cjelinu nazvanu bajt. Svakom bajtu u memoriji pridružen je identifikacijski broj nazvan adresa. Dio memorije koji odgovara jednoj adresi nazivamo memorijska lokacija. Iz

10

memorije se sa određene lokacije može pročitati samo čitav bajt. Slično vrijedi i za upis podataka u memoriju. Memorije posjeduju skupinu ulaza nazvanu adresni ulazi, preko kojih se memoriji saopštava (u binarnom zapisu) adresa memorijske lokacije iz koje želimo da pročitamo, odnosno u koju želimo da upišemo podatak, i skupinu ulaza/izlaza nazvanu ulazi/izlazi podataka, preko kojih se čita ili upisuje željeni podatak (također u binarnom zapisu). Pored toga, memorije posjeduju i dva upravljačka uređaja, preko kojih se memoriji saopštava da želimo izvršiti čitanje, odnosno upis podataka.

Može se postaviti pitanje zbog čega bajt ima osam bita. Bajt je zapravo definiran kao ona količina memorije koja je dovoljna da se zapamti jedno slovo, cifra, ili interpunkcijski znak (pri čemu se podrazumijeva standardni engleski alfabet). Da bi se slova, ili općenitije znakovi, mogli predstaviti u memoriji, potrebno ih je prikazati određenom kombinacijom nula i jedinica. Da bi se ustanovilo kojom će se kombinacijom nula i jedinica predstavljati koji znak, uspostavljene su odgovarajuće međunarodno dogovorene šifre koje propisuju kombinacije nula i jedinica kojim se predstavljaju određeni znakovi, i tih dogovora bi se trebali svi pridržavati. Mada postoji više ovakvih standardnih šifri, danas ubjedljivo najviše korištena šifra (kôd) je tzv. ASCII kôd (ASCII – American Standard Codes for International Interchange). Na primjer, znak "A" se prema ASCII standardu predstavlja kao 01000001. Znak "a" predstavlja se kao 01100001, znak "2" kao 00110010, znak "!" kao 0010001, znak " " (prazno mjesto) kao 00100000, itd. Kako se pokazalo da se sa osam nula i jedinica može sastaviti dovoljno kombinacija (28 = 256) da se prikažu sva mala i velika slova engleskog alfabeta, cifre i klasični znaci interpunkcije, usvojeno je da bajt ima 8 bita.

Napomenimo da je pored ASCII standarda danas sve više u upotrebi i UNICODE standard, pri kojem se za pamćenje jednog znaka koriste 2 bajta (16 bita). Sa 16 nula i jedinica može se predstaviti 216=65536 kombinacija, što je dovoljno za pamćenje svih slova iz svih alfabeta koji se koriste u svijetu (npr. ćirilice, grčkog, arapskog, hebrejskog, kineskog i drugih alfabeta, naših slova poput "č", "š" itd.).

Veće jedinice od bajta su kilobajt (KB), megabajt (MB), gigabajt (GB) i terabajt (TB). Ponekad mada, znatno rjeđe, susreću se i kilobit, megabit, itd. Odnos između ovih jedinica je sljedeći:

1KB=1024bajta, 1MB=1024KB, 1GB=1024MB i 1TB=1024GB.Prisustvo neobičnog broja 1024 umjesto 1000 posljedica je činjenice da stvarne

elektroničke realizacije memorija imaju kapacitete koji kada se izraze u bajtima gotovo uvijek predstavljaju broj koji je stepen dvojke. Kako je broj 1024 stepen dvojke (210=1024), a prilično je blizak broju 1000, uzeto je da odnosi između jedinica budu izraženi sa faktorom 1024 umjesto 1000, čime je postignuto da se kapaciteti memorija izraženi u KB, MB, itd. izražavaju cijelim brojevima.

Već je rečeno da Von Neumannov model predviđa da se programi za računar također nalaze pohranjeni u memoriji u vidu nula i jedinica. Tako zapisan program naziva se mašinski program. Različite kombinacije nula i jedinica (nazvane mašinske instrukcije ili ponekad instrukcijski kodovi) imaju različita značenja. Prilikom rada računara, procesor čita mašinsku instrukaciju sa neke adrese iz memorije, izvršava akciju predviđenu njenim značenjem, zatim čita narednu instrukciju (najčešće sa sljedeće adrese), i tako u nedogled. U tom smislu, svaka instrukcija se izvršava u dvije faze: faza pripreme (odnosno, faza dobavljanja instrukcije) i faza izvršavanja. Za potrebe privremenog čuvanja mašinske

11

instrukcije koja se izvršava i podataka koji se obrađuju, procesor unutar sebe također sadrži male memorijske jedinice, kapaciteta nekoliko desetaka bita, koji se nazivaju registri.

Koje instrukcije procesor zna da izvršava, zavisi od konkretnog procesora, ali tipično se radi o izuzetno primitivnim instrukcijama koje se mogu podijeliti u četiri osnovne skupine: instrukcije za prijenos podataka, aritmetičko-logičke instrukcije, instrukcije za upravljanje tokom programa i ulazno-izlazne instrukcije. Instrukcije za prijenos podataka nalažu procesoru da premjesti neki podatak sa jednog mjsta na drugo, na primjer da pročita sadržaj neke memorijske lokacije u neki od svojih registara, da upiše neku vrijednost ili sadržaj nekog registra na određenu memorijsku lokaciju, ili da prepiše sadržaj jednog registra u neki drugi registar. Aritmetičko-logičke instrukcije nalažu procesoru da izvrši neku od elementarnih računskih operacija nad sadržajima registara ili memorijskih lokacija. Ove operacije mogu biti aritmetičke (poput sabiranja i oduzimanja) ili logičke (poput poređenja, konjukcije, disjunkcije i negacije). Također, operacije koje obavljaju aritmetičko-logičke jedinice mogu se podijeliti i na binarne, koje se obavljaju nad dva operanda (npr. sabiranje, konjukcija itd.) i unarne, koje se obavljaju nad samo jednim operandom (npr. negacija). Instrukcije za upravljanje tokom programa su veoma značajne, jer omogućavaju da se izvođenje programa nastavi od proizvoljne memorijske lokacije. Mogu se podijeliti na bezuvjetne, kod kojih se izvođenje programa bezuvjetno nastavlja od zadane memorijske lokacije, i uvjetne, kod kojih se prelazak na zadanu memorijsku lokaciju izvršava samo pod određenim uvjetom (na primjer, ukoliko je rezultat posljednje aritmetičko-logičke instrukcije bio jednak nuli). Upravo uvjetne instrukcije za upravljanje tokom programa omogućavaju računaru da donosi odluke, tj. da planira buduće ponašanje u ovisnosti od rezultata prethodnih operacija. Konačno, ulazno-izlazne instrukcije slične su instrukcijama za prijenos podataka, samo što ostvaruju komunikaciju između registara procesora i ulaznih odnosno izlaznih jedinica umjesto memorije.

Broj mašinskih instrukcija koje raspoznaju procesori kreće se od nekoliko desetina do nekoliko stotina (ili nekoliko desetina hiljada ukoliko brojimo i sve podvarijante pojedinih instrukcija). Procesori koji raspoznaju svega mali broj sasvim jednostavnih instrukcija nazivaju se RISC procesori (Reduced Instruction Set Computing), dok se CISC procesori ( Complex Instruction Set Computing) prepoznaju veći broj ponekad i prilično složenih instrukcija. Mada na prvi pogled izgleda da su CISC procesori bolji, RICS procesori rade mnogo brže. Interesantno je da je dokazano da je procesor koji zna da obavlja svega dvije (tačno određene) instrukcije teoretski u stanju da njihovom kombinacijom postigne sve što mogu da postignu svi ostali procesori (to naravno ne znači da takve procesore treba praviti).

Na osnovu opisanog rada procesora, vidimo da on neprestano komunicira sa memorijom, kao što je prikazano na sljedećoj slici ( na potpuno isti način procesor komunicira i sa ulaznim i izlaznim jedinicama, samo što se razmjenjuju samo podaci a ne i instrukcije, i što ulazne jedinice nemaju nalog za upis, a izlazne nalog za čitanje).

Da bismo objasnili šta se tačno dešava u komunikaciji između procesora i memorije, pretpostavimo da se u memoriji na adresama 30, 31 i 32 nalaze tri mašinske instrukcije koje redom znače "pribavi sadržaj adrese 100 iz memorije", saberi sadržaj adrese 200 iz memorije na pribavljeni sadržaj" i "smjesti rezultat na adresu 300". Tada se u komunikaciji između procesora i memorije može uočiti sljedeći niz događaja:

12

Procesor šalje memoriji adresu 30 (sve se dešava u binarnom brojnom sistemu) i nalog za čitanje. Memorija šalje procesoru sadržaj adrese 30. procesor prihvata ovaj sadržaj, analizira ga, i zaključuje da se radi o instrukciji koja treba pribaviti sadržaj adrese 100. ovim je obavljena faza pripreme prve instrukcije. Dalje, procesor šalje memoriji adresu 100 i nalog za čitanje. Memorija šalje procesoru sadržaj adrese 100. Procesor ga prihvaća u neki od svojih registara. Ovim je završena i izvršena faza prve instrukcije (tj. prva instrukcija je završena).

Procesor šalje memoriji adresu 31 i nalog za čitanje. Memorija odgovara, procesor prihvata sadržaj, analizira ga i zaključuje da se radi o instrukciji koja treba pribaviti sadržaj adrese 200 i sabrati ga sa prethodno pribavljenim sadržajem. Procesor šalje memoriji adresu 200 i nalog za čitanje. Memorija odgovara, i procesor prihvaća podatak. Nakon toga procesor prosljeđuje prihvaćeni podatak i sadržaj registra u kojem je sačuvao prethodno pročitani podatak na ugrađeni sklop za sabiranje. Ovim je završena i druge instrukcije.

Procesor šalje memoriji adresu 32 i nalog za čitanje. Memorija odgovara, procesor prihvata sadržaj, analizira ga i zaključuje da se radi o instrukciji koja treba upisati rezultat na adresu 300. Procesor šalje memoriji adresu 300 (na njene adresne ulaze), rezultat sabiranja (na njene ulaze podataka) i nalog za upis. Ovim je završena i treća instrukcija.Cijelo vrijeme dok računar radi između memorije i procesora odvija se dijalog poput gore

prikazanog dijaloga. Sve što računar radi svodi se na kraju isključivo na izvršavanje ovakvih primitivnih instrukcija. Međutim, ako pažljivije razmotrimo prikazani dijalog, vidjećemo da priličan dio vremena memorija i procesor provedu u razmjeni informacija poput adresa i instrukcijskih kodova koji nemaju nikakve veze sa samim podacima koji se obrađuju. Ova pojava se naziva Von Neumannovo usko grlo, i predstavlja najveći nedostatak Von Neumannovog modela. Također, primjećujemo da između razmjene mašinskih instrukcija i podataka u suštini nema nikakve razlike. Zbog toga se svaka instrukcija može interpretirati kao podatak, i obrnuto, svaki podatak može se interpretirati kao instrukcija. Ova činjenica smatra se osnovnom karakteristikom Von Neumannovog modela računara.

Da bi procesor mogao da obavlja opisanu funkciju, on pored registara mora da sadrži sljedeće uređaje: aritmetičko-logičku jedinicu (skraćeno ALU od engl. Arithmetical Logical Unit) i upravljačku jedinicu. Aritmetičko-logička jedinica je relativno jednostavan uređaj koji izvodi elementarne računske operacije (poput sabiranja u gore navedenom primjeru, dok je upravljačka jedinica znatno složeniji uređaj koji generira adrese koje izlaze iz procesora, naloge za čitanje i upis, prepoznaje i analizira prihvaćene instrukcije, te upravlja radom aritmetičko-logičke jedinice, registara i ostalih dijelova procesora.

Kao što smo vidjeli, svaka mašinska instrukcija izvršava se u nekoliko etapa. Pri tome, izvršavanje svake instrukcije treba da bude rezultat usklađenog rada velikog broja komponenti unutar procesora. Da bi se ostvarila sinhronizacija između pojedinih komponenti, u svakom računaru se nalazi generator taktnih (klok) impulsa, koji se još naziva i sat, ili još češće klok (od engl. clock) da se izbjegne zabuna sa satom koji prikazuje stvarno vrijeme. Generator taktnih impulsa vodi se na procesor (preciznije, na njegovu upravljačku jedinicu). Trenutak nailaska klok impulsa određuje kada će započeti sljedeća faza mašinske instrukcije (između dva klok impulsa procesor uvjetno rečeno miruje). Klok impulsi nailaze velikom brzinom u pravilnim vremenskim razmacima, i možemo ih uporediti sa otkucajima ljudskog srca.

Klok impulsiOčigledno će procesor raditi tim brže što brže dolaze klok impulsi. Broj klok impulsa u

jednoj sekundi naziva se frekvencija kloka i izražava se u hercima (Hz). Kako je herc mala jedinica, obično se koriste veće jedinice megaherc (1MHz=1000000Hz) i gigaherc

13

(1GHz=1000000000Hz). Na primjer, frekvencija kloka od 1GHz označava milijardu klok impulsa u sekundi. Današnji procesori već mogu da rade sa frekvencijama kloka od nekoliko gigaherca. Frekvencija kloka zapravo izražava broj najelementarnijih radnji koje procesor može da obavi u jednoj sekundi. Tako, procesor koji radi na frekvenciji kloka od 2GHz u jednoj sekundi obavlja milijardu elementarnih radnji!

Za procesore koji u jednom koraku mogu da obrade podatke dužine n bita kažemo da predstavljaju n-bitne procesore. Nekada su na tržištu dominirali 8-bitni i 16-bitni procesori, dok se danas najčešće susreću 32-bitni, pa i 64-bitni procesori. Ove činjenice utječu na brzinu rada procesora, pa j tako 32-bitni procesor u prosjeku dvostruko brži od 16-bitnog procesora pri istoj frekvenciji kloka.

14

HARDWARE

Kućište Kutija u kojoj se nalazi sve ono što čini računar (ploča, procesor,

grafička, zvučna kartica itd.). Sadrži napojnu jedinicu koja snadbijeva električnom energijom sve uređaje u kućištu. Od kvaliteta i snage napojne jedinice zavisi stabilnost cijelog sistema. Snaga se izražava u vatima (W) i standard je 300 ili 400W.

Matična ploča Matična ploča je najvažniji dio računara. Na matičnu

ploču su povezani svi uređaji koje posjedujemo (procesor, RAM, modem, DVD itd.). Od tipa matične ploče zavisi koliko brz procesor možemo koristiti u sistemu. Korištenjem kvalitetnijih matičnih ploča, poznatih proizvođača, osiguravamo stabilniji rad sistema.

RAM memorijaMemorija u kojoj se nalaze podaci koje trenutno obrađujemo.

Njen sadržaj se briše kada isključimo ili restartujemo računar. Što više RAM memorije imamo u računaru to će nam se programi brže izvršavati. Trenutno aktuelne vrste memorija su: SDRAM i DDR. Kapacitet memorije se izražava u megabajtima (MB).

Procesor Procesor ili CPU predstavlja mozak računara. Velikom

brzinom obrađuje podatke i kontroliše rad kompletnog računara. Danas postoje dva dominantna proizvođača procesora: Intel i AMD. Brzina procesora se izražava u megahercima (MHz).

KulerDanašnji procesori se pri radu mnogo zagrijavaju. Kuler je uređaj

koji se postavlja na procesor i pomoću ventilatora odvlači toplotu sa

15

njega, sprečavajući pregrijavanje procesora. Brzina okretanja ventilatora kulera se izražava u broju obrtaja u minuti (rpm).

BIOSBIOS je program koji predstavlja vezu između hardvera

računara i operativnog sistema (Windows). Nalazi se snimljen na jednom od čipova matične ploče.

SlotPošto osnovne konfiguracije nisu dovoljne korisnicima, pomoću

slotova mogu da proširuju mogućnosti svog računara. U slotove se postavljaju kartice kao što su modem, TV kartica, mrežna kartica, zvučna itd. Zahvaljujući slotovima svako može sastaviti računar kakav mu je potreban. Neki od tipova slotova su: ISA, PCI, AMR, AGP.

Grafička karticaUređaj koji omogućava prikaz slike na

monitoru. Brzina prikaza slike na monitoru zavisi od same grafičke kartice, te će nam za najzahtjevnije zadatke biti potrebna grafička kartica koje je 3D akcelerator. Danas su sve grafičke kartice i 3D akceleratori, ali raznovrsnog kvaliteta. Aktuelna su dva proizvođača koje se takmiče na tržištu: NVidia i ATi.

Zvučna karticaDa bi smo čuli zvuk koji programi ili igre proizvode,

neophodna nam je zvučna kartica. Ima ih vrlo jednostavnih (dovoljnih za slušanje muzike) i kompleksnih (koje koriste muzičari pri komponovanju).

ModemUređaj za povezivanje dva računara putem

telefonske linije. Najčešće se koristi za povezivanje sa serverom Internet provajdera – odnosno pristup Internetu. Brzina modemske konekcije se izražava u kilobitima u sekundi (Kb)

16

TV karticaOvaj uređaj nam omogućava da pratimo

televizijski program na računaru. Pored gledanja televizije ovu karticu možemo koristiti i za snimanje serija ili filmova na hard disk (umjesto videa i televizora koristimo računar sa TV karticom). Neki od modela u sebi sadrže i radio prijemnik.

Mrežna karticaKada želimo da povežemo više računara, svaki

od njih mora imati mrežnu karticu. Na taj načim možemo štampati na štampaču koji nije povezan direktno na naš računar već na neki drugi ili proslijediti drugom računaru npr. wordov dokument.

I/O priključciOvi priključci se koriste za povezivanje uređaja koji se nalaze

unutar kućišta. Neki od ovih priključaka su serijski, paralelni, USB, PS/2.

Hard diskSluži za skladištenje podataka i

programa. Čuva podatke i kada se računar isključi. Nosi oznaku C. Od kapaciteta hard diska zavisi koliko programa, igara, dokumenata ili mp3 muzike možemo koristiti na računaru. Kapacitet hard diska se izražava u gigabajtima (GB).

17

Disketna jedinicaOvaj uređaj se sve rjeđe koristi. Diskete, koje se

koriste u ovom uređaju za snimanje podataka, za današnje standarde su veoma malog kapaciteta – 1,44MB. Na njih možemo snimiti samo nekoliko slika ili tekstova (čak ni cijelu mp3 pjesmu) i lako ih prenijeti na neki drugi računar koji ima disketnu jedinicu.

Optički uređajiCD-ROM uređaj je uređaj za čitanje CD-a.

Pomoću ovog uređaja možemo instalirati programe, igrice ili slušati muziku.

CDRW uređaj za razliku od CD-ROM uređaja može spremiti podatke na CD.

DVD uređaj pored čitanja CD-a omogućava nam i korištenje DVD-a na računaru.

ŠtampačIzlazni uređaj koji služi za štampanje teksta, crteža i

slika na papir. Štampače dijelimo na matrične, inkdžet i laserske.

SkenerTo je uređaj za digitalizaciju. Pomoću njega možemo

fotografiju prevesti u digitalni oblik i kao datoteku poslati putem e-maila ili u kombinaciji sa štampačem fotokopirati dokument.

18

Web kameraPomoću ove kamere i odgovarajućeg programa možemo putem

interneta učestvovati u video konferencijama.

MonitorSlike, animacije i bilo koji drugi prikaz na monitoru

isporučuje grafička kartica. Postoji više veličina monitora koja se izražava u inčima (15, 17, 19, 21). Postoje CRT i LCD monitori.

MišMiš je uređaj pomoću koga pokrećemo strelicu u windowsu i s lakoćom

pokrećemo programe.

TastaturaTastatura je uređaj pomoću kojeg kucamo tekst, igramo

igrice i unosimo informacije u računar. Postoje četiri vrste tastera: alfabetski, numerički, znakovni i kontrolni.

19

SOFTVER (EN. SOFTWARE)

Pojam i podjela

Za razliku od hardvera, koji predstavlja materijalna sredstva, programi, programski jezici i druga programska sredstva o kojima će biti riječi u ovom poglavlju predstavljaju nematerijalnu komponentu računarskog sistema. Bez programa računar bi bio samo jedna sprava koja interesantno izgleda, ali ničemu ne služi. Programi predstavljaju dio računara koji omogućava rješavanje problema i svaki računar se sastoji od hardvera i od niza programa. Programi koji se nalaze na jednom računam ili koji se na njemu mogu koristiti, jednim imenom se nazivaju softver (engl. software).

Iako je teško sagledati sve probleme koji se mogu rješavati pomoću računara i klasificirati ih na određeni način, ipak se softver može podijeliti na dvije osnovne grupe:

sistemski softver je skup programa koji upravljaju radom računara ili pomažu korisniku da na jednostavniji način definira i realizira svoje zahtjeve na računaru,

aplikativni softver je skup programa na jednom računaru namijenjen za realizaciju korisnikovih zahtjeva. Ovi programi mogu bili unaprijed pripremljeni, tako da ih korisnik koristi kao gotove programe, ili ih sam pravi za svoje potrebe. Ovi programi obavljaju poslove u "realnom svijetu". Veliki broj programa iz aplikativnog softvera može se kupiti na tržištu.

Jedinstvo hardvera i softvera predstavlja računarski sistem. Ne može se govoriti da je računar samo ono što vidimo, ili da su to samo njegovi programi. Zahvaljujući softveru, korisnik računar "vidi" kao ravnopravnog partnera u rješavanju problema.

Granice između softvera i hardvera nisu jasno određene. Postoje određena rješenja u upravljanju računarskim sistemom koja se mogu riješiti i kao odgovarajući elektronski sklop, ali i kao program koji će realizirati funkcije tog elektronskog sklopa. Naprimjer, postupak množenja može se realizirati kao program, ali i kao elektronski sklop koji realizira funkciju množenja. Ova razgraničenja obavljaju se u fazi projektiranja računarskog sistema, pa ih korisnik ne vidi.

OPERATIVNI SISTEMI

Postoji grupa programa bez kojih se danas ne može zamisliti rad računara. To su programi koji upravljaju radom računara i svim njegovim komponentama. Ova grupa programa naziva se operativni sistem, a spada u sistemski softver. Operativni sistem omogućava korisniku da aktivira operacije potrebne za realizaciju njegovih zahtjeva. Prvi kontakt korisnika s računarom odvija se upravo preko dijelova, odnosno, programa operativnog sistema.

Operativni sistem upravlja:- procesorom,-memorijom.- ulazno-izlaznim jedinicama,- podacima i- drugim programima.Operativni sistem osigurava korisničko okruženje (engl. User Intcrface) za rad sa

računarom.

20

Zahvaljujući operativnom sistemu korisnik ne mora voditi računa o tome koji mu dio diska pripada za upisivanje podataka, koji dio memorije mu je na raspolaganju za izvođenje programa itd. Sve ove poslove obavlja operativni sistem pomoću odgovarajućih komandi. Ove komande mogu biti sastavni dio korisničkog programa, ili se mogu i samostalno pozivati na izvršenje. Operativni sistem osigurava kompletno okruženje u kojem se korisnik može koncentrisati na sam problem koji rješava, a ne na rad sa računarom. On je veza između korisnika i aplikativnih programa na jednoj strani i hardvera na drugoj strani. Operativni sistem se može definisati kao skup programa koji integrišu hardverske resurse računara i čine ove resurse dostupne korisniku na takav način da je korisnikov pristup računaru najefikasniji mogući. Uporedo sa razvojem računara razvijali su se i operativni sistemi. Najpoznatiji operativni sistemi koji se danas u svijetu koriste su: DOS, Windows, LINUX, UNIX.

APLIKATIVNI SOFTVER

Aplikativni softver je skup programa na jednom računaru namijenjenih za realizaciju korisnikovih zahtjeva. Ovi programi mogu biti unaprijed pripremljeni, tako da ih korisnik koristi kao gotove programe, ili ih sam korisnik pravi za svoje potrebe. Veliki broj programa iz aplikativnog softvera može se kupiti na tržištu.

Unaprijed kreirani programi

Unaprijed pripremljeni programi su namijenjeni širokom krugu korisnika primjenjuju se u najrazličitijim disciplinama. Olakšavaju unos podataka i dobijanje rezultata obrade. Nazivaju se i programskim paketima, i predstavljaju programska sredstva opšte namjene. Njihova osnovna karakteristika je jednostavan način unošenja podataka (prilagođen zahtjevima obrade) i to što korisnik može svojim potrebama prilagoditi oblik izlaznih rezultata. Razvoj ovih sredstava napreduje tako brzo, da se skoro svaki dan pojavi neko novo programsko rješenje. Ovdje ćemo navesti samo najvažnija od njih.

Sistemi za obradu teksta - tekst-procesori su takvi programski paketi koji omogućavaju unošenje teksta u računar kao na pisaćoj mašini, a prilikom, štampanja da se taj tekst oblikuje prema želji korisnika. Korisnik, po želji, bira pismo (fonts), veličinu i oblik stranice, može prenositi prethodne pripremlje dijelove teksta u tekst koji trenutno radi, ubacivati slike i tabele na mjestima gdje je to potrebno, mijenjati veličinu i određivati njihov raspored u tekstu.

Za svaku takvu operaciju postoje mogućnosti u prozoru koje korisnik bira pokazivačkim uređajem.

Sistemi za rad s tabelarnim podacima omogućavaju korisniku da formira tabelu u kojoj se mogu nalaziti podaci ili operacije sa tim podacima. Tabela sastavljena od kolona i redova i svaka kolona i red ima svoju oznaku – redovi se označavaju brojevima od 1 nadalje, a kolone slovima od A pa nadalje. Prostor u tabeli, koji se nalazi na presjeku nekog reda i kolone, naziva se ćelija. Pomoću ovih oznaka korisnik može izabrati svaku ćeliju i u nju zapisati podatak ili operaciju nad podacima koji se nalaze u drugim ćelijama. Time se više ćelija povezuje za obavljanje operacije nad podacima. Ove operacije i veze ustvari definišu postupak obrade podataka navedenih u tabelama.

Sistemi za upravljanje bazama podataka omogućavaju korisniku da na jednostavan način obrađuje brojne podatke, i organizira prema svojim potrebama i

21

zahtjevima. U bazi podataka definiraju se pojave i njihovi atributi, kao i međusobne veze između pojava i njihovih atributa. Obrada podataka vrši putem upita. Upit predstavlja skup pravila koja određuju podatke iz baze potrebne za izvođenje određene obrade. Sistemi baza podataka omogućavaju, istovremeno korišćenje istih podataka od strane više korisnika. Sistemi baza podataka posjeduju i pravila koja omogućavaju da se podaci zaštite ođ nepravilnog ili nedozvoljenog korištenja.

Elektronska pošta služi za komuniciranje korisnika koji se nalaze na udaljenim računarima a povezani su nekom komunikacijskom vezom (telefonom, satelitskom vezom i sl.). Ona radi na principu poštanskog sandučeta. To znači da svaki korisnik elektronske pošte ima na računaru svoju adresu i svi pošiljaoci poruka moraju poznavati tu adresu. Korisnik može u bilo kojem trenutku pregledati prispjelu poštu, odgovoriti na poruke, neke sačuvati, a ostale, beznačajne izbrisati.

22