INFORMATIKA IN RAČUNALNIŠTVOlab.fs.uni-lj.si/lnms/LNMS-slo/ir/2015_10_08-1_pred-IR.pdf• najmanjša informacijska enota je dvojiško število imenovano bit (binary digit, [b]),

I&R: P-I/1/42

Laboratorij za numerično modeliranje in simulacije

http://www.fs.uni-lj.si/lnms

INFORMATIKA IN RAČUNALNIŠTVO

1. letnik

visokošolski PA program

Predavatelj: doc.dr. Nikolaj MOLE (soba N-7) e-mail: [email protected]

Asistenti: asist. Kristjan KREBELJ, univ.dipl.inž.

asist. Janez UREVC, univ.dipl.inž.

doc.dr. Alojz SUHADOLNIK

I&R: P-I/2/42

POGOJ ZA OPRAVLJANJE IZPITA

obvezna udeležba na 11 vajah

vaje potekajo na računalnikih v računalniški učilnici I/4 in II/1

urnik vaj je razviden iz fakultetnega urnika za 1. letnik, PA program

I&R: P-I/3/42

DVA NAČINA OPRAVLJANJA IZPITA

1. Način:

Praktični del izpita: 1. kolokvij: urejanje teksta, obdelava številčnih podatkov (27.11. - 3.12. 2015)

2. kolokvij: reševanje matematičnih problemov (4.1. - 8.1. 2016)

Teoretični del izpita: ustni zagovor

2. Način:

Praktični del izpita: urejanje teksta, obdelava številčnih podatkov, reševanje

matematičnih problemov

Teoretični del izpita: ustni zagovor

I&R: P-I/4/42

NAMEN PREDAVANJ IN VAJ

Poenotenje znanja uporabe osnovnih programskih orodij,

ki jih študenti potrebujejo pri študiju strojništva

I&R: P-I/5/42

• kratka seznanitev z zgodovino računalnikov in njihovo zgradbo

• programska oprema računalnikov

• obdelava številčnih podatkov

• urejanje besedil

• slikovna predstavitev informacij

• kombinirana uporaba programskih orodij

• numerično reševanje matematičnih problemov

• izdelava računalniškega programa

• računalniška omrežja in iskanje podatkov po medmrežju

VSEBINA PREDAVANJ IN VAJ

I&R: P-I/6/42

ŠTUDIJSKA LITERATURA

KNJIGE

Jasna Maver: Informacijska tehnologija, BiblioThecaria, ULJ, FF, 2002

Miro Gradišar: Uvod v informatiko, ULJ, EF, 2003

Ljubomir Kostrevc: Računalništvo in informatika, četrta izdaja, Pasadena, 2006

Matej Artač, Borut Batagelj, Matjaž Jogan, Žiga Kranjec, Bojan Kverh, Katarina

Mele, Peter Peer, Miha Peternel, Franc Solina: Uporabniška programska

oprema, ULJ, FRI, 2004

Larry Long, Nancy Long: Computers, Pearson Education, 2005

Ron White: How Computers Work, QUE, 2008

Jože Petrišič: MATLAB za inženirje, 2011

knjige, ki se nanašajo na posamezni računalniški program

I&R: P-I/7/42

ŠTUDIJSKA LITERATURA

INTERNETNE STRANI

http://lab.fs.uni-lj.si/lnms/

http://colos.fri.uni-lj.si/ERI/INFORMATIKA/

http://www2.arnes.si/~bmohor3/Urejanje_Besedila/

http://sl.wikipedia.org/

http://www.whatis.com/

I&R: P-I/8/42

DEFINICIJA RAČUNALNIŠTVA

Računalništvo je veda o zgradbi in delovanju računalnika ter

njegovi uporabi

DEFINICIJA INFORMATIKE

Informatika je veda o informacijah, oblikah njihovega zbiranja,

obdelave, shranjevanja, izmenjave ter oblikovanja v okviru

računalniško podprtih informacijskih sistemov

I&R: P-I/9/42

KJE VSE SE SREČUJEMO

Z INFORMATIKO V STROJNIŠTVU?

pri razvoju produktov (CAD,CAE)

pri vodenju proizvodnje (CAM)

pri nadzoru proizvodnje linije

pri avtomatizaciji proizvodnjega procesa

obdelovalni stroji (CNC)

I&R: P-I/10/42

ZGODOVINA RAČUNALNIKOV

• pripomočki za računanje ( + , - , * , / )

vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Abacus

Abakus (2200 p.n.š.)

I&R: P-I/11/42


• računski stroji

vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Babbage

Diferenčni stroj na parni pogon (izdelal Charles Babbage leta 1822)

I&R: P-I/12/42


vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Herman_Hollerith

Vnos podatkov z uporabo luknjanih kartic (patentiral Herman Hollerith leta1887)


I&R: P-I/13/42


vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Tabulating_machine

Herman Hollerith leta1896 ustanovi podjetje, iz katerega nastane leta 1924 podjetje IBM


I&R: P-I/14/42

• elektro-mehanični računalniki (zasnovani na elektro-mehanskih stikalih)

vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Z3

Z3 - prvi programabilni popolnoma avtomatski računalnik (izdelal Konrad Zuse leta 1941)


I&R: P-I/15/42

• elektro-mehanični računalniki (zasnovani na elektro-mehanskih stikalih)

vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Harvard_Mark_I

IBM Mark I – uporabljena so bila elektro-mehanska stikala (izdelan leta 1944)


I&R: P-I/16/42

• elektronski računalniki

prva generacija (uporaba elektronk in ožičenih povezav)

vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Eniac

ENIAC – za stikala je bilo uporabljeno 18000 elektronk (izdelan leta 1946)


I&R: P-I/17/42

druga generacija (uporaba tranzistorjev in tiskanih vezij)


vir: http://www.computermuseum.li/Testpage/Honeywell400

HONEYWELL 400 (izdelan leta 1959)


I&R: P-I/18/42


tretja generacija (uporaba integriranih vezij)

vir: http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_360

IBM serije 360 (izdelan leta 1964)


I&R: P-I/19/42


četrta generacija (uporaba mikroprocesorjev, visoko razviti programski jeziki)

vir: http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_PC_XT

IBM PC XT (izdelan leta 1983)

prvi mikroprocesor

mikroprocesor

pentium


I&R: P-I/20/42


peta generacija:

vzporedno procesiranje na nekaj 1000 mikroprocesorjih

kvantni računalnik (superpozicija kvantnih stanj)

DNA-računalnik

povezava med komponentami izvedena z optičnimi vlakni


I&R: P-I/21/42

Moorov zakon


število tranzistorjev,

ki jih lahko vgradimo

na enako veliko

površino silicijeve

rezine, se podvoji

vsakih 18 mesecev,

pri čemer se cena

izdelka bistveno ne

spremeni

vir: http://www.extremetech.com/computing/116561-the-death-of-cpu-scaling-from-one-core-

to-many-and-why-were-still-stuck

I&R: P-I/22/42

ZGRADBA ELEKTRONSKEGA RAČUNALNIKA (hardware)

koncept elektronskega računalnika s shranjenim programom je leta 1945

razvil John von Neumann s sodelavci in obsega pet funkcijskih enot:

krmilna enota

računska enota

pomnilnik

vhodna enota

izhodna enota

I&R: P-I/23/42

ZGRADBA ELEKTRONSKEGA RAČUNALNIKA

procesna enota

krmilna enota

aritmetično

logična enota

centralna procesna enota (CPU) notranji pomnilnik

podatkovne povezave

krmilni signali

• model računalnika

bralno-pisalni

pomnilnik

(RAM)

registri

bralni

pomnilnik

(ROM)

izhodna enota

vhodna enota zunanji

pomnilni

medij

I&R: P-I/24/42


ključne značilnosti von Neumann-ovega elektronskega računalnika:

5 funkcijskih enot

zgradba računalnika se ne spreminja od problema do

problema

program se vstavlja v računalniški pomnilnik in se

sestoji iz zaporedja ukazov

v istem pomnilniku se nahajajo program, vhodni

podatki ter vmesni in izhodni rezultati

I&R: P-I/25/42

• namizni računalnik

vir. http://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer_hardware


I&R: P-I/26/42

• notranjost računalnika

vir. http://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer_hardware


I&R: P-I/27/42

bistveni podatki o centralni procesni enoti (CPE):

podnožje procesorja (motherboard chipset)

število jeder (number of cores)

širina podatkovnega vodila (data path width , [b])

delovni takt (core speed, [Hz])

takt podatkovnih vodil (bus speed, [Hz])

velikost predpomnilnika (cache memory, [B])


I&R: P-I/28/42

PROGRAMSKA OPREMA (software)

sistemska programska oprema

programska oprema za uporabnike

programska oprema za razvijanje računalniških programov

I&R: P-I/29/42

PROGRAMSKA OPREMA

sistemska programska oprema:

BIOS (Basis Input Output System)

jedro operacijskega sistema (OS)

programska oprema za komunikacijo

grafični uporabniški vmesnik (GUI)

druga sistemska oprema

I&R: P-I/30/42

PROGRAMSKA OPREMA

bralno-pisalni

pomnilnik (RAM)

krmilna enota

aritmetično

logična enota


procesna enota

vhodna enota

podatkovne povezave

krmilni signali

nalaganje operacijskega sistema

bralni

pomnilnik (ROM)

izhodna enota

zunanji

pomnilni

medij

registri

I&R: P-I/31/42

PROGRAMSKA OPREMA

programska oprema za uporabnike:

urejevalniki besedil

orodja za izdelavo preglednic

orodja za računalniško grafiko

programski paketi za računalniško podprto konstruiranje (CAD)

programski paketi za analizo fizikalnih problemov (CAE)

I&R: P-I/32/42

PROGRAMSKA OPREMA

krmilna enota

aritmetično

logična enota


procesna enota

podatkovne povezave

krmilni signali

zagon računalniškega programa

bralno-pisalni

pomnilnik (RAM)

registri

bralni

pomnilnik (ROM)

izhodna enota

vhodna enota zunanji

pomnilni

medij

I&R: P-I/33/42

PROGRAMSKA OPREMA

programska oprema za razvijanje računalniških programov:

programska oprema za programske aplikacije

prevajaniki iz različnih programskih jezikov v strojni jezik

I&R: P-I/34/42

LASTNIŠTVO PROGRAMSKE OPREME

lastniška programska oprema (proprietary software, commercial software)

preizkusna programska oprema (shareware)

demo/beta verzije programske opreme (demo software, beta software)

prosta programska oprema (free software)

odprtokodna programska oprema (open source software)

javna programska oprema (public domain software)

I&R: P-I/35/42

OPERACIJSKI SISTEM

osnovne naloge operacijskega sistema:

upravljanje s procesi, ki tečejo v CPE

upravljanje z notranjim, zunanjim in navideznim pomnilnikom

upravljanje z datotečnimi sistemi

upravljanje z vhodno-izhodnimi napravami (gonilniki naprav)

izvajanje ukazov v CPE

omogočanje omrežnih povezav

I&R: P-I/36/42

OPERACIJSKI SISTEM

uporabniku operacijski sistem omogoča:

zagon in uporabo računalniških programov

zagotavljanje pomnilnika za vse tekoče procese

uporabo vhodno-izhodnih naprav

delo z datotečnimi sistemi

medračunalniško povezovanje

zaščito podatkov

nemoten potek procesov v CPE

I&R: P-I/37/42

GONILNIKI NAPRAV

gonilnik naprave je del sistemske programske opreme, ki omogoča

komunikacijo med napravo in operacijskim sistemom

I&R: P-I/38/42

PODATEK IN INFORMACIJA

razlikovanje med podatkom in informacijo

podatek

• podatek je poljubna predstavitev s pomočjo simbolov ali analognih veličin

(številke, besede, krivulje, slike, npr. s številkami podana izmerjena temperatura)

informacija

• je podatku pripisan pomen (npr. v kakšnih razmerah je bila temperatura izmerjena)

• je znanje, ki podatek naredi uporaben

• podatku dodana enota, ki definira fizikalno veličino

I&R: P-I/39/42

DIGITALNI ZAPIS INFORMACIJE

zvezni (analogni) zapis – diskretni (digitalni) zapis podatka

diskretizacija signala

• časovno spremenljivi zvezni signal vzorčimo v enakih časovnih presledkih

• Shannonov teorem: frekvenca vzorčenja mora biti vsaj dvakrat višja od

frekvence vzorčenega signala

I&R: P-I/40/42


diskretni (digitalni) zapis podatka

digitalizacija diskretnega podatka

• digitalni računalniki so zgrajeni iz komponent, katere lahko

preklapljamo med stanjema zaprt (”1”) ali odprt (”0”)

• najmanjša informacijska enota je dvojiško število imenovano

bit (binary digit, [b]), ki ima lahko samo dve vrednosti 1 ali 0

• količina n -bitov informacije pomeni približno 2n podatkov

• če imamo P enakovrednih podatkov, potem količino

informacije izračunamo z enačbo n = log2P

• digitalni zapis diskretnega podatka je praviloma približek

I&R: P-I/41/42



• elektronika v računalniku je organizirana v skupine po 8 bitov,

kar imenujemo 1 zlog (byte, [B]), več zlogov tvori besede (words)

• pomen predpon kilo [K], mega [M], giga [G], ... v računalništvu:

▫ 1 KB = 210 B = 1.024 B 103 B

▫ 1 MB = 220 B = 1.048.576 B 106 B

▫ 1 GB = 230 B = 1.073.741.824 B 109 B

▫ 1 TB = 240 B = 1.099.511.627.776 B 1012 B


I&R: P-I/42/42



• elektronika v računalniku je organizirana v skupine po 8 bitov,

kar imenujemo 1 zlog (byte, [B]), več zlogov tvori besede (words)

• pomen predpon kilo [K], mega [M], giga [G], ... v računalništvu:

▫ 1 KB = 210 B = 1.024 B 103 B

▫ 1 MB = 220 B = 1.048.576 B 106 B

▫ 1 GB = 230 B = 1.073.741.824 B 109 B

▫ 1 TB = 240 B = 1.099.511.627.776 B 1012 B


Documents

INFORMATIKA IN RAČUNALNIŠTVOlab.fs.uni-lj.si/lnms/LNMS-slo/ir/2015_10_08-1_pred-IR.pdf• najmanjša informacijska enota je dvojiško število imenovano bit (binary digit, [b]),