INFORMATIKA I RAČUNARSKE KOMUNIKACIJE

2016/2017

PREDAVANJA:

dr Sreten Stojanović, kab. 107 (I sprat), 315 (III sprat)

VEŽBE:

Miloš Stevanović, kab. 315 (III sprat)

SADRŽAJ PREDMETA Predavanja

1. Uvod u računarstvo i informatiku

2. Hardver računara

3. Softver računara

4. Računarske mreže

5. Internet

Vežbe u Laboratoriji za računarsku tehniku

1. EXCEL - Tabelarna izračunavanja

2. MATLAB - Matematičko-tehnička izračunavanja

Fond časova nastave

3 časa nedeljno predavanja

2 časa nedeljno laboratorijske vežbe

Predispitne obaveze studenta i završni ispit

Poeni Minimum

1. Prisustvo na predavanjima 5

2. Prisustvo na vežbama 5

3. Kolokvijum 1 30

4. Kolokvijum 2 30

Ukupno predispitne obaveze (1-4) 70 30

5. Završni ispit 30

Ukupno (1-5) 100 51

Ocene

formiraju se prema sledećoj tabeli

Poeni Ocena

51-60 6

61-70 7

71-80 8

81-90 9

91-100 10

Literatura

1. Sreten Stojanović, Informatika i računarske komunikacije, Tehnološki fakultet Leskovac, 2011.

2. Prezentacije predavanja i vežbi biće:

- postavljene sajtu fakulteta www.tf.ni.ac.rs - date na laboratorijskim vežbama kao dodatni materijal

DIGITALNI RAČUNARI

Digitalni računari su elektronski uređaji koji se koriste za - unos, - obradu, - skladištenje i - deljenje podataka

Oni:

- obavljaju operacije nad digitalnim (cifarskim) podacima, - koriste odgovarajuće računarske programe (softver).

Hardver je materijalni deo računarskog sistema:

to su mehanički, magnetni, električni i elektronski uređaji

Softver je nematerijalni deo računarskog sistema:

to je skup programa koji obavljaju određene funkcije

GENERACIJE RAČUNARA

I GENERACIJA

elektronske cevi

II GENERACIJA

tranzistori

III GENERACIJA

integrisana kola nižeg i srednjeg stepena integracije

IV GENERACIJA

integrisana kola visokog stepena integracije

V GENERACIJA

integrisana kola veoma visokog stepena integracije

koriste veštačku inteligenciju (ekspertni sistemi, neuronske mreže, …)

PODELA RAČUNARA PREMA NAMENI

Računari opšte namene

za rešavanje različitih problema

- sređivanje teksta, - grafika, - multimedije, - inženjerski proračun

Računari za specijalne namene

za rešavanje samo jednog određenog problema

- automatski piloti, - računari u procesnoj industriji

PODELA RAČUNARA PREMA BROJU KORISNIKA

jednokorisnički (pesonalni) računari

višekorisnički (serverski) računari

NEKADA SADA

PODELA RAČUNARA PREMA BROJU INSTRUKCIJA I PODATAKA

U jednom vremenskom trenutku

izvršava se:

JEDNA

PROGRAMSKA INSTRUKCIJA

VIŠE PROGRAMSKIH

INSTRUKCIJA

U jednoj programskoj

instrukciji koristi se:

JEDAN PODATK SERIJSKI

VIŠE PODATKA PARALELNI ULTRARAČUNARI

PODELA RAČUNARA PREMA VELIČINI

personalni računari (mikro računari)

računari srednjeg nivoa (mini)

superračunari

Personalni računari (mikro računari)

karakteristike:

- koriste najčešće jedan mikroprocesor - manje diskove i memorije, - napajanje slabijeg kvaliteta, …

vrste:

- stoni PC, - notebook, - tablet računari

Računari srednjeg nivoa (mini)

namena:

- Serveri (baze podataka, Web, E-mail, …),

- Računari za projektovanje i proizvodnju u industriji (CAD/CAM)

CAD – projektovanje uz pomoć računara

CAM – proizvodnja uz pomoć računara

karakteristike:

- više RAM memorije,

- više procesora,

- veći broj hard diskova

- kvalitetnije napajanje

Superračunari

Namena:

- za potrebe vojske

- istraživačkih centara

- meteoroloških stanica

- velikih kompanija …

Karakteristike:

- veliki broj ekstremno brzih procesora

- velika količina memorije

- poslužuju veliki broj korisnika

- istovremeno izvršavaju veliki broj aplikacija

STRUKTURA DIGITALNIH RAČUNARA

Model digitalnih računara zasniva se na Nojman-ovoj arhitekturi računarske mašine.

CPU

UJ

Unutrašnja memorija

ALJ

Spoljašnja memorija

U/I uređaji

Koncept Nojman-ove arhitekture

1. Računar poseduje memoriju u kojoj se čuvaju podaci i instrukcije programa.

2. Memoriji se pristupa adresiranjem memorijskih ćelija.

3. Instrukcije se izvršavaju sekvencijalno, sem ukoliko drugačije nije eksplicitno naglašeno (uslovno, iterativno).

PODACI I INFORMACIJE

Podatak je činjenica ili događaj koji smo spoznali svojim čulima.

Podaci se zapisuje u obliku 1. slova, brojeva, 2. specijalnih znakova, 3. slika, crteža, 4. zvuka i slično,

Šta je informacija?

Podaci (u opštem slučaju) ne moraju da sadrže informacije.

Informacija je podatak ili skup podataka koji nosi neko značenje.

Informatika se bavi: - tipovima i strukturama podataka - аutоmаtskоm оbrаdоm podataka kako bi se iz njih dobile informacije.

PREDSTAVLJANJE PODATAKA U RAČUNARU

Digitalni računari svoj rad baziraju na dva diskretna stanja opisana sa 0 i 1.

Podaci u računaru se predstavljaju pomoću niza binarnih cifara.

Kodiranje podataka

konverzija podataka u odgovarajuće binarne zapise.

Dekodiranje podataka

konverzija binarnih zapisa iz računara u podatke razumljive čoveku.

OSNOVNE ORGANIZACIONE JEDINICE PODATAKA

BIT (bit, b)

to je pojedinačni zapis nule ili jedinice (0, 1)

najmanja jedinica podataka

1 bit se ne može pojedinačno adresirati u memoriji računara

Broj različitih zapisa od n bitova iznosi 2n

Primer.

n=1 n=2 n=3

1 0 0 0 2 0 0 1 3 0 1 0 4 0 1 1

5 1 0 0 6 1 0 1 7 1 1 0

8 1 1 1

1 0 0 2 0 1

3 1 0 4 1 1

1 0 2 1

BAJT (byte, B)

grupa od 8 (23) bitova : 1 B = 8 bit

sa jednim bajtom (B) može realizovati 28 = 256 različitih zapisa.

1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1

3 0 0 0 0 0 0 1 0

4 0 0 0 0 0 0 1 1

5 0 0 0 0 0 1 0 0

6 0 0 0 0 0 1 0 1

7 0 0 0 0 0 1 1 0

8 0 0 0 0 0 1 1 1

… … … … … … … …

249 1 1 1 1 1 0 0 0

250 1 1 1 1 1 0 0 1

251 1 1 1 1 1 0 1 0

252 1 1 1 1 1 0 1 1

253 1 1 1 1 1 1 0 0

254 1 1 1 1 1 1 0 1

255 1 1 1 1 1 1 1 0 256 1 1 1 1 1 1 1 1

Bajt je najmanja količina podataka koja se može adresirati u računaru.

Veće količine podataka

1 kB = 1024 B = 210B = 1.024×103B

1 MB = 1024 kB = 220B = 1.048×106B

1 GB = 1024 MB = 230B = 1.073×109B

1 TB = 1024 GB = 240B = 1.099×1012B

Osnovne adresibilne jedinice podataka

Naziv formata Dužina u bitovima

Bajt 8

Polureč 16

Reč 32

Dvostruka reč 64

BROJNI SISTEMI

DEKADNI BROJNI SISTEM

Osnova broja: 10r , Cifre broja: 0,1, ,9C

Pozicioni zapis broja:

12 1 0 21 .n n mA a a a a a a a

Sračunavanje vrednosti broja: 1 2 1

1 2

0 1 2

1 2 1 010 10 10 10 10 10 10n n m

n mnA a a a a a a a

Primer. Zapis broja u dekadni brojni system

2 1 0 1 2301.09 3 10 0 10 1 10 0 10 9 10

BINARNI BROJNI SISTEM

Osnova broja: 2r , Cifre broja: 0,1C

Pozicioni zapis broja:

12 1 0 21 .n n mA a a a a a a a

Sračunavanje vrednosti broja:

1 2 1 0 1 2

1 2 1 0 1 22 2 2 2 2 2 2 m

m

n n

n nA a a a a a a a

Primer. 2 1 0 1 2101.01 1 2 0 2 1 2 0 2 1 2

KONVERZIJA BROJEVA : BINARNI DEKADNI

Zasniva se na prostom izračunavanju broja u dekadnom brojnom sistemu

1 1 0 1 2

1 1 0 1 2

10

2 2 2 2 2 2

.

n m

n mA c c c c c c

xxx xx

Primer. 2 1 0 1 2

0

2

1

1 2 0 2 1 2 0 2 1 2

4

101.0

5.2

0 1 0 0.

1

25

5

KONVERZIJA BROJEVA: DEKADNI BINARNI

1. Konverzija celobrojnog dela (SUKCESIVNO DELJENJE)

Primer. 35310 = ????????2

35310=1011000012

Napomena: Postupak se završava kada se za „količnik“ dobije „0“.

celobrojni deo količnik ostatak

353 353:2 = 176 1

176 176:2 = 88 0

88 88:2 = 44 0

44 44:2 = 22 0

22 22:2 = 11 0

11 11:2 = 5 1

5 5:2 = 2 1

2 2:2 = 1 0

1 1:2 = 0 1

2. Konverzija razlomljenog dela (SUKCESIVNO MNOŽENJE)

Primer. 0.20312510 = ?????????2

proizvod celobrojna vrednost

0.203125 x 2 = 0.40625 0

0.40625 x 2 = 0.8125 0

0.8125 x 2 = 1.625 1

0.625 x 2 = 1.25 1

0.25 x 2 = 0.5 0

0.5 x 2 = 1 1

Napomena:

Postupak se završava kada se za „proizvod“ dobije „1“

Dodaje se 0. ispred razlomljenog dela binarnog broja (001101)

0.20312510 = 0. 0011012

3. Konverzija dekadnog broja sa celobrojnim i razlomljenim delom

- Odvojeno se konvertuju celobrojni i razlomljeni deo.

- Između ovih delova se stavi decimalna tačka.

Primer. 353.20312510 = ????????2

Rešenje.

35310=1011000012

0.20312510 = 0. 0011012

353.20312510 = 101100001. 0011012

PREDSTAVLJANJE I SKLADIŠTENJE BROJEVA U RAČUNARU

Vrste brojeva

- celobrojni binarni brojevi - razlomljeni (realni) binarni brojevi

CELI BROJEVI

Pozicioni zapis celog broja:

1 2 1 0n nA a a a a

Sračunavanje vrednosti broja:

11 2 1 0

1 2 1 0

0

2 2 2 2 2n

n n i

n n i

i

A a a a a a

Celi brojevi mogu biti:

neoznaceni (brojevi čiji zapis ne sadrži predznak)

označeni (brojevi čiji zapis sadrži predznak)

CELI NEOZNAČENI BROJEVI

Celi brojevi se skladište kao binarni brojevi u:

1. običnoj preciznosti (32 bita)

0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0

31 30 … 17 16 15 14 … 2 1 0

2. dvostrukoj preciznosti (64 bita)

0 0 0 1 0 0 1 … … … … 1 0 1 0 0 1 1 1 … … 0 0 1 0 1 0 … … 1 0 0

63 62 … 48 47 32 31 30 9 16 15 … 2 1 0

dvostruka reč

viša reč niža reč

reč

viša polureč niža polureč

Primer. Predstaviti binarni zapis neoznačenog celog broja 35 u običnoj i dvostrukoj preciznosti.

Rešenje.

binarni zapis

10 235 100011

obična preciznost

10 2000000000000000 00000 001000 03 005 011

dvostruka preciznost

10 200000000 000000000000000 00000000 00000000 00000000 00000000 0010035 0 011

celobrojni deo količnik ostatak

35 35:2 = 17 1

17 17:2 = 8 1

8 8:2 = 4 0

4 4:2 = 2 0

2 2:2 = 1 0

1 1:2 = 0 1

CELI BROJEVI SA ZNAKOM

Tri načina predstavljanja celih brojeva sa znakom:

znak i apsolutna vrednosti

nepotpuni komplement

potpuni komplement (ovo se koristi)

POTPUNI KOMPLEMENT (PK)

A) Pozicioni zapis broja A u PK: 2 11 0K nnPA a aa a

B) Određivanje potpunog komplementa broja A:

1. Odredi se binarni zapis broja A u datoj preciznosti

2. Za 0 PKAA A , 1 0na

3. Za = komplem0 ent 1PKAA A , 1 1na

Komplement(|A|) dobija se kada se u broju |A| sve „1“ zamene „0“ i obrnuto, sve „0“ zamene „1“.

Znak broja se nalazi na poziciji najveće težine 1na .

Prednost PK:

- jedinstveni prikaz nule: 0 0 00000000

- aritmetičke operacije se jednostavno implementiraju u procesoru

Primer. Odrediti PK broja 43A u običnoj tačnosti.

10 10 243 14 010113A

1. A u običnoj tačnosti:

A = 4310 = 00000000 00000000 00000000001010112

2. komplement A :

11111111 11111111 1111111111010100

3. potpuni komplement = komplement A + 1:

PKA = 11111111 11111111 1111111111010101

1 1na

PREDSTAVLJANJE REALNIH BROJEVA

Koristimo dva zapisa realnih brojeva:

nepokretna tačka (fixed point)

416.2918

-0.5194

0.000000000000315

-129486718432734.31

pokretna tačka (floating point)

12.482 ·103,

0.12428 ·105

-1.718 ·10-39,

0.12 ·10109

PREDSTAVLJANJE REALNIH BROJEVA POMOĆU NEPOKRETNE TAČKE

- Razlomljeni broj se kodira koristeći standardno sukcesivno deljenje i množenje.

- Razlomljeni deo se upisuje u prvih m bitova. - Celi deo se upisuje u narednih n-m-1 bita. - Znak se čuva na n-1 poziciji. - Decimalna tačka se ne upisuje u memoriju, već se ona procenjuje na

osnovu dužine n i m!

Skladištenje realnih brojeva pomoću nepokretne tačke

z c – celi deo r – razlomljeni deo

1 n-m-1 ... 0 -1 -2 ... -m

n-1 n-2 m m-1 … 0

n-m-1 bita za celobrojni deo m bita za razlomljeni deo z – znak broja

PREDSTAVLJANJE REALNIH BROJEVA POMOĆU POKRETNE TAČKE

1Z EA rm

m - mantisa - realan broj,

E - eksponent - celobrojna vrednost.

Z - bit znaka, r – osnova brojnog sistema (r = 2 za binarni)

Isti broj se može zapisati na različite načine kao broj sa pokretnom tačkom:

5137.145 0.00137145 10 ,

2137.145 13714.5 10 , …

30.13714137.145 5 10 (normalizovani zapis)

Normalizovani zapis

celobrojni deo je nula,

iza 0. se nalazi cifra ≠ 0

Skladištenje realnih brojeva pomoću pokretne tačke

- Mantisa se predstavlja kao razlomljeni broj sa vodećom nulom.

- Eksponent se predstavlja kao celi broj u kome je kodiran i predznak eksponenta.

- Znak broja se čuva na n-1 poziciji.

z E - eksponent m - mantisa

1 n-m-1 ... 0 m-1 m-2 ... 0

n-1 n-2 m m-1 … 0

n-m-1 bita za eksponent m bita za mantisu

z – znak broja

PREDSTAVLJANJE NENUMERIČKIH PODATAKA

U osnovne nenumeričke podatke spadaju:

slova, cifre (0 ... 9),

specijalni znakovi,

znakovi interpunkcije,

matematički znakovi,

kontrolni i grafički znaci.

Nenumerički podaci se zapisuju pomoću binarnih kodova.

Svaki karakter kodira se nizom binarnih cifara dužine 7, 8 ili 16 (kodne tablice).

KODNE TABLICE

ASCII

- 7-bitni kod kojim se kodira 128 karaktera, - 8 bit se koristi za kontrolu parnosti.

ISO-8

- 8-bitni kod kojim se kodira maksimalno 256 karaktera, - prvih 127 pozicija poklapa se sa ASCII kodom, - pozicije iznad 126 su popunjenje različitim kontrolnim i grafičkim

znacima.

UNICODE

- 16-bitni kod kojim se dozvoljava kodiranje maksimalno 65.536 karaktera.

Primer. U sledećoj tabeli prikazani su ASCII i ISO-8 kodovi određenih karaktera

H = 0100 1000, K = 0100 1011