Základy informatiky.

Prezentace na téma: "Základy informatiky."— Transkript prezentace:

1 Základy informatiky

2 Ing. Bohuslav Růžička, CSc.
Ing. Vladimír Beneš vedoucí K-101 MSIT 4. patro, místnost č. 414 Ing. Bohuslav Růžička, CSc. tajemník K-101 MSIT 2. patro, místnost č. 215

3 Základy informatiky pro PA
semestr letní dotace: 2+2 zakončení: Z, Zk

4 Literatura (1) Pecinovský Josef: Začíníme s počítačem (Grada Publishing,2007) Slowik Josef: Nebojte se počítače (Grada Publishing, 200X) Tarabec: Výpočetní technika (kompletní průvodce)

5 Literatura (2) Jaroslav Horák HARDWARE (4.vyd.) Computer Press
Publikace nakladatelství Computer Press a Grada Edice „Snadno a rychle“ Computer Press

6 Sylabus přednášky (1) (pro prezenční studium)
Historie výpočetní techniky Hardware Software Stavba PC Software pro PC Operační systémy Aplikační programy

7 Sylabus přednášky (2) (pro prezenční studium)
Práce s daty Databáze Počítačové sítě Internet Některé služby Internetu Elektronická pošta

8 Sylabus přednášky (3) (pro prezenční studium)
Viry a počítače Grafika a prezentace Multimedia Výukové programy Získávání a šíření programů Ergonomie a práce na počítači

9 ALGORITMUS algoritmus × hardware
Algoritmus je přesný návod či postup, kterým lze vyřešit daný typ úlohy. Determinovanost (jednoznačnost) Rezultativnost (výstup) Hromadnost (obecnost) Konečnost Elementárnost

10 ALGORITMUS Nejstarší algoritmus Euklidův algoritmus Euklides
(hledá největšího společného dělitele dvou daných čísel) Euklides řecký matematik, 3. století před n. l. Euklidova geometrie (axiomy)

11

12 Řešení úlohy na počítači
Formulace úlohy Analýza úlohy Algoritmizace (VD, Strukturogram, Popis pomocí běžného jazyka) Zdrojový text v programovacím jazyce Proces ladění (editace, kompilace, testovací data, editace, …)

13 Historie výpočetní techniky
r. stará kost s zářezy Zdroj: Wikipedia

14 Historie výpočetní techniky
Nejstarší „počítač“ Abakus (počítací mechanická pomůcka, cca let p. n. l.) Zdroj: Wikipedia

15 Historie výpočetní techniky
Nejstarší „počítač“ Pascalina (mechanická sčítačka a odečítačka) Blaise Pascal (1623–1662), francouzský matematik, fyzik, filozof Zdroj: Wikipedia

16 Historie výpočetní techniky
Zdroj: Wikipedia

17 Historie výpočetní techniky
Zdroj: Wikipedia

18 Historie výpočetní techniky
Gottfried Wilhelm von Leibnitz matematik, logik a filozof, spoluautor diferenciálního a integrálního počtu (s Newtonom) Postavil r stroj, který dokázal automaticky násobit a dělit. Zdroj: Wikipedia

19 Výpočetní pomůcky John Napier, skotský matematik „Napierovy kosti“ na násobení, 17 st.

20 Automaty – program 18. století Programové řízení automatů
Válec s čepy spouštěl jednotlivé píšťaly nebo jiné hudební nástroje Hračky, orchestriony.

21 Tkalcovské stroje Joseph Marie Jacquard.
Ovládání tkalcovského stavu děrnými kartami

22 Hollerith Hermann Hollerith r. 1890 sčítaní obyvatel USA
pro každého občana ručně děrovaný štítek. Americký inžinier Hermann Hollerith použil r pri sčítaní obyvateľov USA pre každého občana ručne dierkovaný štítok. Otvor na určenom mieste znamenal ÁNO pri odpovedi na danú otázku a v stroji ohmataním štítkov drôtenými kefkami určoval prechod elektrického prúdu, čo sa prenášalo na panel tabelačného stroja. Stroj umožňoval triedenie dát a jednoduché výpočtové operácie. 43 strojov spracovalo údaje o 62 miliónoch ľuďoch za pár týždňov, predtým ručne 500 pracovníkov po dobu 7 rokov. Holleritova firma Tabulating Machine sa r premenovala na International Bussiness Machines - slávne IBM.

23 Hollerith Americký inžinier Hermann Hollerith použil r pri sčítaní obyvateľov USA pre každého občana ručne dierkovaný štítok. Otvor na určenom mieste znamenal ÁNO pri odpovedi na danú otázku a v stroji ohmataním štítkov drôtenými kefkami určoval prechod elektrického prúdu, čo sa prenášalo na panel tabelačného stroja. Stroj umožňoval triedenie dát a jednoduché výpočtové operácie. 43 strojov spracovalo údaje o 62 miliónoch ľuďoch za pár týždňov, predtým ručne 500 pracovníkov po dobu 7 rokov. Holleritova firma Tabulating Machine sa r premenovala na International Bussiness Machines - slávne IBM.

24 von Neumannovo schéma počítače
OPERAČNÍ PAMĚT VSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ CPU VÝSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ ŘADIČ ALU

25 von Neumannovo schéma počítače

26 Sálové počítače ENIAC (cca 1940, cca 45.000 elektronek)
Historie výpočetní techniky Sálové počítače ENIAC (cca 1940, cca elektronek) V roce 1944 byl na univerzitě v Pensylvánii uveden do provozu elektronkový počítač ENIAC, který byl prvním počítačem, který pracoval stejně, jako dnešní počítače (Turing-kompletní, na rozdíl od Z3 umožňoval vytvoření smyčky i podmíněné skoky). Byl energeticky velmi náročný, poruchový a jeho provoz byl drahý. Jeho provoz byl ukončen v roce 1955. Zdroj: Wikipedia

27 MARK I Z1 – velmi nepřesný a prakticky nepoužitelný
Mark I dovedl sečíst dvě čísla za 0,3 s, vynásobit je za 6 s a vypočítat např. hodnotu sinus daného úhlu během jedné minuty.

28 Historie výpočetní techniky
Sálové počítače EPOS SAPO URAL TESLA 200 (cca 1974, multiprocessing, I/O spooling) JSEP (EC 1021, …, EC 1027 (DOS 3, DOS 4)) Prvním počítačem vyrobeným v Československu byl SAPO (SAmočinný POčítač), který byl uveden do provozu v roce Obsahoval 7000 relé a 400 elektronek. Měl magnetickou bubnovou paměť o kapacitě 1024 dvaatřicetibitových slov. Pracoval ve dvojkové soustavě s pohyblivou řádovou čárkou. Tento počítač měl dvě zvláštnosti: první bylo, že byl pětiadresový neboli součástí každé instrukce bylo 5 adres (2 operandy, výsledek a adresy skoků v případě kladného a záporného výsledku) a druhou bylo, že se vlastně jednalo o tři shodné počítače, které pracovaly paralelně. Výsledek každé operace z jednotlivých počítačů se mezi sebou porovnal a o výsledku se rozhodovalo hlasováním. Pokud byl shodný alespoň ve dvou případech, byl považován za správný. Pokud se ve všech třech případech lišil, operace se opakovala. Zdroj: Wikipedia

29 Tesla 200 Zdroj: Wikipedia

30 Rozdělení počítačů dle typu
(podle vnitřní interpretace informace) analogové číslicové hybridní Trendy vývoje miniaturizace (relé, elektronky, tranzistory, integrované obvody, procesory, čipy) MEDA Zdroj: Wikipedia

31 Analogový počítač

32 Historie osobních počítačů
Do roku 1977 od poloviny 60. let – integrované obvody TTL, série 7400 V USA „pánské“ počítačové kluby prodej stavebnic rozvoj součástkové základny firma INTEL (µprocesory 4004, 8008) Zdroj: Wikipedia

33 Historie osobních počítačů
Zdroj: Wikipedia

34 Historie osobních počítačů
Zdroj: Wikipedia

35 Historie osobních počítačů
Intel 4004 1971 2300 tranzistorů Frekvence 740 KHz Ve vesmírných lodích Později i v kalkulačkách, mikrovlnkách atd. Zdroj: Computermuseum

36 Historie osobních počítačů
Rok 1973 Intel 8080 Další firmy: Zilog (Z80), Motorola (6800), Mostel (6502) Stavebnice počítače „Altair 8800“, firma MITS (Intel 8080a, sběrnicová architektura S100 – stala se normou) Rok 1975 (asi 30 různých typů počítačů kompatibilních s S100) Zdroj: Computermuseum

37 Historie osobních počítačů
Zdroj: Computermuseum

38 Historie osobních počítačů
Počítačový rok „0“ Rok 1979: Na Westcoast Computer Fair v Kalifornii vystaveny: a) počítač „PET“ (Personal Electronic Transactor) firma Commodore Business Machines b) počítač „APPLE I“ firma Computer Company

39 Historie osobních počítačů
ad a) „PET“ firma MOS-Technology, šéfkonstruktér Chuck Peddle 8 bitový procesor 6502 frekvence 1 MHz RAM 32 KB ROM 14 KB (zde uložen interpret jazyka BASIC) vnější paměť – kazetový magnetofon display monochromatický (úhlopř. 23 cm, textový režim) cena: 795 USD Zdroj: Computermuseum

40 Historie osobních počítačů
Zdroj: Computermuseum

41 Historie osobních počítačů
Zdroj: Computermuseum

42 Historie osobních počítačů
ad b) „APPLE I“ amatéři Steve Wozniak, Stephen Jobs velký ohlas, brzy následoval Apple II parametry jako PET (ale jiné uspořádání !!!) základní deska (matherboard) 8 konektorů (slots) (každý napojen na sběrnici) další funkční desky  otevřená sběrnicová architektura (do dneška) Zdroj: Computermuseum

43 Historie osobních počítačů
Zdroj: Computermuseum

44 Historie osobních počítačů (6)
Zdroj: Computermuseum

45 Historie osobních počítačů
Tehdejší výrobní odhad cca ks od každého typu počítače jenom Commodore 64: 7 miliónů ks (!!!) Zdroj: Computermuseum

46 Historie osobních počítačů
Výroba po r. 1979 firma Intel – 16 bitový procesor 8086 neprofesionální uživatelé hry textové procesory tabulkové kalkulátory databáze Červenec 1980 IBM úkol: vyvinout počítač pro dalších 10 let !!!

47 Historie osobních počítačů
Červenec 1981 otevřená sběrnicová architektura 16 bitový procesor Intel 8080 vnější datová sběrnice 8 bitů RAM 1 MB (pro uživatele 640 KB) ROM s interpretem jazyka BASIC obrazovka v textovém i grafickém režimu BIOS (Basic Input Output System) vnější paměť – disketa 5,25“ (360 KB) možnost doinstal. matemat. koprocesoru Intel 8087 paralelní rozhraní Centronics (pro připojení tiskárny)

48 Historie osobních počítačů
Prodej 1981 – ks 1982 – ks 1983 – ks

49 Historie osobních počítačů

50 Historie osobních počítačů
Rok 1982 až 1987 počítače domácí počítače profesionální stolní přenosné

51 Historie osobních počítačů
Počítače domácí procesory s šířkou sběrnice 8 bitů (Z80, 6502, …) RAM 64 – 128 KB barevný display (25 řádků, 40–80 sloupců, rozlišení max. 320x200 bodů*) rozhraní pákový ovladač pro hry sériové paralelní ________________ * pixelů

52 Historie osobních počítačů
Počítače domácí Standardní programové vybavení – interpret jazyka BASIC (ten plnil i funkci jednoduchého OS (před CP/M)) např.: Commodore 64 Sinclair ZX Spectrum

53 Historie osobních počítačů
Sharp MZ 800 Atari 130 XL Zdroj: Old-computers

54 Historie osobních počítačů
Commodore AMIGA 500 Zdroj: Old-computers

55 Historie osobních počítačů
Počítače profesionální standardem osobní počítač firmy IBM rok 1987 – dva základní modely IBM PC/XT eXtended Technology rozšířená technologie (Intel 8086) IBM PC/AT Advanced Technology pokročilá technologie (Intel 80286)

56 Historie osobních počítačů
IBM PC/XT procesor Intel 8086, frekvence 4.77 MHz RAM 640 KB HDD 20 MB FDD 1 nebo 2 mechaniky 5.25" s kapacitou 360 KB mohl být matem. koprocesor 8087 mohl být další HDD OS = PC DOS cena: 200 – 300 US $

57 Historie osobních počítačů
IBM PC/AT procesor Intel 80286, frekvence 8 MHz datová sběrnice 16 bitů adresní sběrnice 24 bitů RAM KB – 10.5 MB HDD MB FDD “, 1.2 MB rozhraní sériové (RS 232) paralelní (Centronics)

58 Historie osobních počítačů
IBM PC/AT grafický adaptér EGA Enhanced Graphics Adapter zlepšená grafická karta oproti CGA (Color Graphics Adapter) rozlišení 640x350 bodů, 16 barev Operační systém PC DOS Xenix (derivát UNIX) – pod ním víceuživatelský provoz, možno připojit 2 terminály (klávesnice + display)

59 Historie osobních počítačů
Rok 1985 firma Intel procesor tranzistorů Frekvence 16 MHz 1. počítač od firmy Compaq „Deskpro 386“ frekvence max. 20 MHz matematický koprocesor 80387 RAM 1–2 MB ROM 128 KB HDD cca 100 MB FDD 3.5“ (1.44 MB)

60 Historie osobních počítačů
90. léta procesor / 33 resp MHz matematický koprocesor (později integrován na základní desce) RAM do 16 MB HDD do 1 GB FDD MB CD ROM (nízkorychlostní)

61 Historie osobních počítačů

62 Historie osobních počítačů
Pentium II … Pentium IV frekvence cca 2 až 3 GHz RAM 512 MB až 1 GB HDD cca 80 GB ( FDD MB ) CD ROM (např. 50 ti rychlostní) DVD (Digital Video Disk)

63 Historie osobních počítačů

64 Historie osobních počítačů
Dvoujádrové procesory … Typ: Intel Dual-Core E5700 INTEL Core i3-540 AMD Dual-Core Opteron 880

65 Historie osobních počítačů
Čtyřjádrové procesory … Typ: INTEL Core i7-950 INTEL Core i5-760 INTEL Xeon E5620

66 Historie vývoje Období Velikost Technologie Účel Objem výroby 40. léta
Haly Elektronky Vojenské účely Kusy 50. léta Místnosti Tranzistory Hromadné zpracování dat Malosériová výroba 60. léta Skříně Integrované obvody +Vědeckotech. výpočty Sériová výroba 70. léta Malé skříně Vylepšené integrované obvody + Ekonomika Velkosériová výroba 80. léta Krabice Mikroprocesor Všechny oblasti zpracování a komunikace Hromadná velkovýroba 90. léta Formát A4 Vylepšený mikroprocesor + školství, domácnosti nyní Formát A5 Vícejádrové mikroprocesory + 3D zobrazení