Informatika in osnove informatike

VON NEWMANNOV MODEL

• CPE (centralna procesna enota – procesor)
• notranji pomnilnik
• vhodno – izhodni sistem

Vse te 3 stvari so povezane z vodili!

CPE = ALE

• izvaja operacije, kakor določa program
• :
  • ALE (aritmetično – logična enota)
  • kontrolna enota – nadzoruje
  • registri – shranjuje ukaze
• delovanje poteka v dveh fazah:
• prevzemna
• izvršitvena

NOTRANJI POMNILNIK

• namenjen shranjevanju podatkov, ki jih pri svojem delovanju potrebuje CPE.
• sestavljajo ga pomnilniške besede
• dolžina besede je št. bitov, ki sestavljajo besedo.

 

VHODNO IZHODNI SISTEM

• izmenjava informacij med zunanjim svetom na eni strani ter CPE in pomnilnikom na drugi strani
• vhodne naprave – tipkovnica, miška, skener, A/D pretvornik
• izhodne – monitor, tiskalnik, risalnik, D/A pretvornik
• vhodno – izhodne enote – zunanje pomnilniške enote, modem

 

VODILA – POVEZUJEJO TE KOMPONENTE

 

Naslovna		Naslov
Podatkovna	CPE	Podatki	POMNILNIK
Kontrolna		Kontrola informacij

 

 

PROCESORJI

• se razlikujejo: INTEL, MOTOROLA, CYRIX
• dolžina procesorske besede (bit) = št. bitov, ki jih procesor lahko obdeluje hkrati (8, 16, 32, 64 bitna). Večja dolžina = hitrejši procesor
• hitrost procesorske ure (MHz, GHz) = koliko urinih impulzov se generira na časovno enoto 1. sekunde. Večja hitrost = hitrejši mikroprocesor
• hitrost izvajanja ukazov (MIPS) = koliko milijonov strojnih ukazov lahko procesor izvede v 1. sekundi. Odvisno od dolžine procesorske besede in hitrosti procesorske ure (500 MIPS in več)

 

PODATEK

Simboličen zapis nekega dejstva, izveden na formaliziran način. Niso organizirani in nimajo specifičnega pomena. Opisujejo dogodke, stvari,…

 

INFORMACIJA

Na ustrezen način obdelani podatki

 

ZNANJE

Iz obdelanih informacij izraža poznavanje, izkušnje za določen problem

 

INTELEGENCA

Sposobnost, da obstoječa pravila spreminjamo, dopolnjujemo in dodajamo nova.

 

 

KODIRANJE

Je princip, ki omogoča, da v digitalnem računalniku predstavimo najrazličnejše vrste podatkov. 2 standardna koda:

• ASCII – v mikroračunalniških sistemih
• BCD – v velikih računalniških sistemih

Formula za izračun dolžine kodne besede n ≥ [log₂ IXI]

ABECEDA = množica simbolov

BESEDA = zaporedje simbolov iz neke abecede

DOLŽINA BESEDE = št. simbolov v neki besedi

KODIRANJE = postopek, pri katerem enolično izrazimo simbole ene abecede z besedami iz druge abecede.

 

MOOROV ZAKON

Vsakih 18 mesecev se zmogljivost mikroprocesorjev podvoji.

 

OPTIČNI DISK – CD

• iz plastične plošče – premer 12cm
• optični princip branja – podatki se berejo z laserskim žarkom.
• več vrst:
• CD – ROM – samo beremo (kapaciteta 650 MB)
• CD – R oz. CD – WORM – enkratno zapisovanje
• CD – RW – brisanje in ponovno zapisovanje
• čas dostopa – 100 ms
• pisanje na CD = s CD zapisovalnikom
• avtomatski izmenjevalec CD – ROM-ov – vstavimo lahko do 100 CD – ROMov, izberemo enega, ki se potem predvaja (juke box)
• DVD = 4,7 GB – 17 GB

 

 

TISKALNIKI

MATRIČNI oz. IGLIČNI TISKALNIK

• znak je sestavljen iz večjega števila pik – udarjanje kladivc (24) preko traku ob papir
• odlika – cena, izpis na neskončni papir, ustrezna hitrost
• slabost – precej glasen, slaba kvaliteta izpisa

BRIZGALNI TISKALNIK

• znak je sestavljen iz pik, ki so posledica brizganja barve iz šob na glavi
• odlika – kvaliteta izpisa (ločljivost v dpi), tišje delovanje, barvno
• slabost – počasnost pri barvnem zapisu

LASERSKI TISKALINIK

• odtis na elektrostatičen način – podobno kot fotokopirni stroj
• odlika – zelo kvaliteten izpis (dpi.), tiho, hitro delovanje
• slabost – visoka cena

TOPLOTNI

 

MONITOR

Glede na tehnologijo:

• monitor s katodno cevjo (CRT)
• s tekočimi kristali (LCD)

Glede na možnost prikazovanja barv:

• enobarvne (monokromatske)
• barvne (RGB)

Grafične kartice = VGA, SVGA

Barvna paleta – monitor lahko prikaže 2ⁿ različnih barv, kjer je n = 4, 8, 15, 16, 24, 32.

Občutljiv na dotik = vhodna naprava

Velikost diagonale = 14^“, 15^“, 17″, 21^“

Grafična ločljivost = se podaja z obema številoma, ki povesta, koliko pixlov se nahaja v eni vrstici in v enem stolpcu (800 x 600); največkrat sta potenca št. 2!

 

MIŠKA

Vhodna naprava, optomehanska; s premikom se premika kazalec na zaslonu, 2 – 3 tipke omogočajo še dodatne funkcije.

 

 

TIPKOVNICA

• čez 100 tipk
• osrednja skupina (znakovno – št. dne) – smerniške tipke
• funkcija tipke
• številska

 

POMNILNIK

1. Trajnost zapisane informacije (RAM, ROM)
   • ROM = bralni pomnilnik, vsebine ni mogoče spreminjati; programi za zagon; nadzor na d tipkovnico. Različice: PROM – jih je mogoče programirati; EPROM – brisati in vsebino ponovno napisati »flash«!
   • RAM = bralno – pisalni pomnilnik; dosegljiv, kadar računalnik deluje; po izklopu se vsebina izgubi.
2. Kapaciteta (MB)
   • ROM = nekaj 100 KB
   • RAM = od 128 MB navzgor
3. Čas dostopa (ns)

 

PREDPOMNILNIK

• z njim povečamo hitrost pretoka podatkov in ukazov med procesorjem in pomnilnikom
• značilnosti:
• kratek čas dostopa
• majhna kapaciteta – od 128 – 512 KB
• CPE – predpomnilnik – POMNILNIK

 

ZUNANJI POMNILNIK

• predstavlja razširitev notranjega
• večja kapaciteta
• trajen zapis
• branje je počasnejše
• princip magnetnega zapisa (majhni delci površine se namagnetijo v eno od 2 možnih smeri 0,1)

 

 

TRDI DISK

• sestavljen iz več trdih plošč, nameščenih na isti osi, nepredušno zaprtih v ohišje
• bralno-pisalne glave nad ploščicami se premikajo v radialni smeri in zapisujejo v obliki koncentričnih krogov
• vsak podatek ima svoj naslov
• kapaciteta – nekaj 10GB
• čas dostopa – ms
• RAID – večje št. manjših diskov, na katere se zapisujejo podatki tako, da so porazdeljeni po več diskih. Če se okvari eden, ne bomo izgubili podatkov oz. jih bomo lahko restavrirali.

 

DISKETA

• iz plastične plošče (3,5″), vstavljena v plastično ovojnico, kvadratne oblike
• kapaciteta 1,44MB
• magnetni princip zapisa
• zaščita pred brisanjem

 

OPTIČNI ČITALCI

• omogočajo pretvorbo analogne optične informacije v digitalno
• ločljivost (600 – nekaj 1000dpi)
• barvna globina (24 do 42 – bitna)
• delimo:
  • ročne
  • ploske, namizne
  • čitalce za filme

 

PISANJE PROGRAMA OBSEGA

• opis problema
• analiza
• groba zasnova programa (določitev algoritma)
• podrobna zasnova programa
• pisanje kode
• preskušanje in popravljanje napak
• dokumentiranje

 

MODEM

• omogoča izmenjavo podatkov med računalniki preko telefonskih omrežij
• za prenos digitalnih signalov preko analognih linij je potrebno signal modulirati
• na sprejemni strani modem sprejme le signale in jih demodulira – pretvorbe v digitalno obliko.

 

• razlikujejo se glede:
  • preko kakšne povezave omogočajo prenos podatkov (analogne, ISDN, kabelske)
  • hitrost prenosa (bit/s)

 

PROGRAMSKI JEZIKI

• so osnovno orodje za izdelavo vse sistemske in uporabniške programske opreme
• ukazi in pravila, ki jih omogočajo pisanje programov = programiranje
• poznamo 5 generacij:
  • strojni jezik
  • zbirni jezik
  • postopkovni jezik = program zasnujemo na algoritem
  • nepostopkovni jezik
  • naravni programski jezik
• specialni jeziki:
  • vizualni programski jeziki
  • jezik za pisanje hiperbesedila (HTML)
  • jezik za pisanje aplikacij navidezne resničnosti (VRML)
• ALGORITEM
  • navodilo za reševanje nekega problema. Biti mora nedvoumen in ustavljiv. Podajamo ga besedno ali z diagramom poteka.

 

PROGRAMSKA OPREMA RAČUNALNIKA – softwere

• označuje vse programe, ki se izvajajo ne glede na njihovo funkcijo. PROGRAM – je zaporedje ukazov, ki povedo, kako naj se obdelajo podatki.

VRSTE PROGRAMSKE OPREME

 

SISTEMSKA –          upravljanje in nadzor vseh enot	UPORABNIŠKA –          reševanje uporabnikov specifičnih problemov
Operacijski sistem –          je skupina programov, ki upravlja računalniške resurse (nadzoruje strojno opremo, upravlja osnovne vhodno izhodne operacije) –          grafični o.s. – uporaba miške in grafičnih simbolov (windows) –          osnovne funkcije – opravljanje s procesorjem, s pomnilnikom, z zunanjimi napravami, z datotekami.	Standardna programska oprema : –          pr. za delo z grafiko (slikar, Power Point) –          za urejanje besedil (Word, Ward Perfect) –          pr. namiznega založništva (Corel Vantura) –          za delo z podatkovnimi bazami (Access) –          za delo s preglednicami (Excel) –          za statistične obdelave (Statistika) –          komunikacijska pr. oprema
Sistemska orodja –          so programi, ki skušajo izboljšati eno izmed funkcij o.s. –          orodja za boljše izkoriščanje notranjega pomnilnika, diska,…	Če uporabnik ne reši problemov s standardno programsko opremo, lahko razvije lastne programe. –          programsko opravilo je avtorsko delo – zaščitena proti razmnoževanju. Z nakupom ne postanemo lastnik, ampak lastnik licence.
Pomožni programi –          omogočajo racionalno izrabo resursov –          uporabnik jih zažene po potrebi –          programi za stiskanje in raztezanje datotek	Določena programska oprema je zastonj in jo je legalno kopirati. To so: –          brezplačni (freewore) –          v javni lasti (public dovrain software) –          preskusni programi (shareware) –          urejevalniki besedil – najbolj razširjeni.

 

IZVORNA KODA

• program v višjem programskem jeziku, ki ga računalnik še ne more izvesti.
• s PREVAJALNIKOM povedemo izvorno kodo v IZVRŠNO, ki se izvaja.

 

DIGITALNA SLIKA

• ločimo:
  • sivinske (monokromatske) = različni nivoji sivine (matrika – pixel)
  • binarne – 2 nivoja
  • barvne (RGB) – 3 komponente
• histogram sivinske slike = frafikon (na x osi – sivinski nivoji; na y osi – frekvenca pixlov)

 

OSNOVNE OPERACIJE NAD DIGITALNIMI SIVINSKIMI SLIKAMI

Dejansko delo z matrikami!

Operacije v prostorski domeni – slikovne operacije  

• točkovne (vrednosti pixla se spremeni neodvisno od vrednosti sosednjih elementov)
  • monadne (nad eno sliko)
    • premik skale
    • logaritmiranje
    • negiranje
    • postavljanje praga
    • izravnavaje histograma

  [wp_ad_camp_1]

  • diadne (dve sliki dasta novo)
    • seštevanje
    • odštevanje
    • množenje
  • lokalne vrednosti (vrednost pixla se spremeni odvisno od vrednosti njegovih sosedov)

Operacije v frekvenčni domeni – osnovne operacije

• spremembe Fourirerjeve transformacije slike:
  • premik – translacija
  • razteg – skaliranje
  • vrtenje – rotiranje

 

 

STISKANJE SLIK

• zmanjšanje količine podatkov:
  • brezizgubne (informacija se ohranja)
  • izgubne (del informacije se izgubi)
• stiskanje izdelamo pred prenosom slik preko omrežij

 

KOMUNIKACIJSKI MODEL (SHANNON, 1948)

• komunikacije so različna obnašanja, procesi in tehnologija, s katerimi se prenašajo sporočila.
• vklučuje:

Ø oddajnik Ø sistem za kodiranje sporočila Ø komunikacijski kanal Ø sistem za dekodiranje Ø sprejemnik

CILJ = da se sporočilo prenese od oddajnika do sprejemnika nespremenjeno (šum iz okolice!)

 

KOMUNIKACIJSKI PROTOKOL

• TCP – transportni protokol zagotavlja:
  • da se podatki med prenosom ne izgubijo
  • da se podatki med prenosom ne spremenijo
  • da se neuspešno preneseni podatki ponovno prenesejo
  • da se dolgo sporočilo pred prenosom razbije na manjše podatke, ki se na sprejemni strani zopet sestavijo v celoto

 

IP – OMREŽNI PROTOKOL:

• določa pot pretoka podatkov
• zagotavlja prepoznavanje vsakega računa v internetu

TELNET – omogoča oddaljen dostop

FTP – omogoča prenos datotek

 

 

SISTEM ZA OBDELAVO DIHITALNIH SLIK

• baza znanja (povratna povezava – feed back)
• zajem slike (nastanek digitalne slike)
• predobdelava (obdelava slik, šum, kontrast)
• segmentacija (izbitje ali izbris okolja)
• reprezentacija (poudari glavne značilnosti)
• interpretacija (razpoznavnim objektom pripiše procesuro)
• rezultat (razvrstimo faze v določeni razred)

 

WWW – POMEN – world wide web

• omrežje vseh omrežij, na katerega je danes priključeno milijarde uporabnikov (računalnikov). Nastanek 1969 (za vojaške namene).

 

STROJNA OPREMA

• razvoj računalništva
• konceptualna zgradba računalništva
• kategorije računalniških sistemov
• Von Neumannov model računalnika
• Strojna oprema računalnika

Računalnik in druge naprave, ki omogočajo obdelavo podatkov.

 

PREDSTAVITEV PODATKOV

• analogne
• digitalne (razume samo binarno – dvojiško abecedo)
• hibridne

 

ENOTA ZA IZRAŽANJE KOLIČINE INFORMACIJE

• je bit (b)
• 8 bitov (b) = 1 Byte (B) oz. zlog

 

 

RAZVOJ RAČUNALNIŠTVA – GENERACIJE

1. Generacija 1951 – 1959

Prvi računalnik te generacije je bil ENIAC, prvi komercialno dostopen pa VNIVAC, pojavijo se prvi magnetni nosilci za shranjevanje podatkov in programov.

1. Generacija 1959 – 1964

Tehnologija te generacije: polprevodniški elementi zlasti tranzistorji.

• Generacija 1965 – 1974

Tehnologija te generacije: integrirana polprevodniška vezja

1. Generacija

Tehnologija te generacije: polprevodniška vezja visoke integracije, prvi mikroprocesor ter osebni računalnik. Moorov zakon.

1. Generacija

Tehnologija pete je ista kot v četrti generaciji, vendar zasledimo določeno vzporednost v arhitekturi računalniških sistemov, umetno inteligenco.

1. Generacija

Tehnologija računalnikov šeste generacije naj bi bila optika in molekularna elektronika. Naj bi uspešno in hitro reševali probleme razpoznavanja vzorcev – pisave, govora, slik,…

 

KOMUNIKACIJA MED CPE = ALE IN POMNILNIKOM

• izvaja operacije, kakor določa program
• namenjen shranjevanju podatkov, ki jih pri svojem delovanju potrebuje CPE.

 

OPERACIJSKI SISTEM

• je skupina programov, ki upravlja računalniške resurse (nadzoruje strojno opremo, upravlja osnovne vhodno izhodne operacije)
• grafični o.s. – uporaba miške in grafičnih simbolov (windows)
• osnovne funkcije – opravljanje s procesorjem, s pomnilnikom, z zunanjimi napravami, z datotekami

 

ZA KAJ SE UPORABLJA GRAFIČNA KARTICA

Za prikaz slikovnih podatkov na računalniškem ekranu (npr. da lahko gledamo slike)!

 

V KATEREM PROGRAMU LAHKO OBDELUJEMO RTG FILME

Access, Excel

 

 

KATEGORIJE RAČUNALNIŠKIH SISTEMOV

Sisteme razvrščamo glede na njihovo velikost ter računalniško zmogljivost – moč! Kategorije so:

• omrežne računalniške sisteme
• uporabniku ne nudijo polne funkcionalnosti tipičnega namiznega računalniškega sistema, ampak le dostop do omrežja
• lahko shranimo le malo podatkov
• delujejo v smislu kot terminali
• mikroračunalniške sisteme
• osebni računalnik – cenejši in manjši
• enouporabniški sistem
• glede na fizično velikost so to: namizni, prenosni in dlančniki
• delovne postaje
• uporabljajo inženirji, znanstveniki, drugi uporabniki, ki potrebujejo veliko procesorsko moč
• delovna postaja je enouporabniška v RTG npr. CT, MR.
• miniračunalniške sisteme
• v majhnih podjetjih, ustanovah
• so manjši in cenejši
• opravljajo isto funkcijo kot veliki računalniški sistemi, le da v manjšem obsegu
• omogočajo hkratno delo nekaj deset do nekaj sto ljudi
• velike računalniške sisteme
• uporablja v podjetjih, ki lahko vzdržuje in obdeluje veliko količino podatkov
• letalske karte – rezervacija
• omogočajo delo od nekaj 100 do nekaj 100000 ljudem
• superračunalniške sisteme
• imajo od vseh kategorij največjo procesno moč
• uporabljajo se v znanosti, inženiringu, vojaške namene, pri zadevah, ki zahtevajo veliko procesno moč, niso pa vhodno – izhodno zahtevni

 

KATERI PROGRAM BI UPORABILA ZA KNJIŽNICO

Cobbiss