ΠΑΣΠ Πανεπιστημίου Πειραιά Τμήμα Διεθνών και Ευρωπαϊκών Σπουδών

Transcript

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΡΩΤΗΣΗ: Ποιοι είναι οι τομείς της Πληροφορικής; Καθώς αυξάνεται σε πεδία και ευρύτητα η επιστήμη της πληροφορικής, αυξάνονται και οι κλάδοι στους οποίους υποδιαιρείται αλλά και εφαρμόζεται. Συνεπώς για την πληρέστερη κατανόηση της επιστήμης τα πληροφορικής κρίνεται σκόπιμη η διαίρεση της σε τομείς, ώστε να γίνει δυνατή η ταξινόμηση των επιμέρους περιοχών της. Η παρακάτω διαίρεση είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη στο γερμανόφωνο χώρο. ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ Οργάνωση και αρχιτεκτονική υπολογιστών Συνδυαστικά κυκλώματα Σειριακά κυκλώματα Επεξεργαστές Δίκτυα Υπολογιστών Στοιχεία υλικού μέρους Μικροπρογραμματισμ ός ΠΡΑΚΤΙΚΗ Αλγόριθμοι Μέθοδοι προγραμματισμού Γλώσσες προγραμματισμού και μεταγλωττιστές Δομές δεδομένων Λειτουργικά συστήματα Επικοινωνία ανθρώπου-μηχανής Τεχνολογία λογισμικού ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ Θεωρία προγραμματισμού Ανάλυση αλγορίθμων Θεωρία αυτομάτων Θεωρία τυπικών γλωσσών Θεωρία πολυπλοκότητας Τυπική σημειολογία ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ Τεχνητή νοημοσύνη Γραφικά υπολογιστή Πληροφορικά συστήματα Προσομοίωση και κατασκευή μοντέλων Επεξεργασία κειμένου και αυτοματισμοί γραφείου Ψηφιακή επεξεργασία σημάτων Ειδικές εφαρμογές σε:ιατρική, οικονομία,διοίκηση, θετικές & τεχνολογικές επιστήμες, κοινωνικές επιστήμες, ανθρωπιστικές επιστήμες, Τέχνες ΕΡΩΤΗΣΗ: Ποιες είναι οι ομοιότητες και ποιες οι διαφορές της πληροφορικής με τα μαθηματικά; Ομοιότητες Ευρύτατο πεδίο εφαρμογής Αφαιρετικότητα με πολλά Ακρίβεια και αυστηρή λογική Ποσοτικής μορφής συμπεράσματα Διαφορές Η πληροφορική είναι δυναμική επιστήμη έναντι της στατικότητας των μαθηματικών Η πληροφορική κατασκευάζει αλγόριθμους ενώ τα μαθηματικά χρησιμοποιούν συσχετίσεις μεταξύ μεγεθών και ο ρόλος της απόδειξης είναι κυρίαρχος

2 Στην πληροφορική οι μεταβλητές αποτελούν φορείς τιμών ενώ στα μαθηματικά σύμβολα τιμών Το άπειρο, θετικό ή αρνητικό αποτελούν σημαντικό στοιχείο των μαθηματικών ενώ είναι άγνωστο για την πληροφορική Στην πληροφορική χρησιμοποιούνται καταστάσεις για την περιγραφή της χρονικής μεταβολής ενώ δεν υπάρχουν στα μαθηματικά Τέλος, στην πληροφορική η πολυπλοκότητα των αλγορίθμων παίζει σημαντικό ρόλο ενώ στα μαθηματικά δεν χρησιμοποιείται ως έννοια ΚΕΦΑΛΑΙΟ ο Η ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΣΧΟΛΙΑ:Το κεφάλαιο απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή διότι τα τελευταία χρόνια έχει αποτελέσει μέρος της εξέτασης. Η ιστορία των υπολογιστικών μηχανών μπορεί να χωριστεί σε τρεις μεγάλες περιόδους:. των μηχανικών κατασκευών 2. των αυτόματων υπολογιστικών μηχανών 3. και αυτή των ηλεκτρονικών υπολογιστών αποθηκευμένου προγράμματος Οι δυο πρώτες αποτελούν τις ιστορικές περιόδους ενώ η τρίτη αναφέρεται στην εξέλιξη των υπολογιστών όπως τους γνωρίζουμε σήμερα. ΕΡΩΤΗΣΗ: Τι γνωρίζετε για την «προϊστορική» εποχή; Η ιστορική εξέλιξη των υπολογιστών ξεκινάει από πολύ παλιά γύρω στο 4 π.χ. παρουσιάζεται ο άβακας (το γνωστό αριθμητήριο με χάντρες) μάλλον στην Κίνα οι πρώτο μηχανισμοί που μοιάζουν με του σύγχρονους υπολογιστές είναι οι αστρολάβοι που χρησιμοποιήθηκαν για την παρατήρηση των αστέρων και τον προσδιορισμό του ύψους τους από τον ορίζοντα.(π.χ.αστρολάβος των Αντικυθήρων ) το 64 ο John Napier επινόησε τους αλγορίθμους ως ένα τρόπο για να απλοποιήσει δύσκολους μαθηματικούς μαθηματικούς υπολογισμούς και 3 χρόνια αργότερα κατασκεύασε μια πρωτόγονη συσκευή που μπορούσε να κάνει απλούς υπολογισμούς που ονομάστηκε ράβδοι του Napier το υπολογιστικό ρολόι του Schickard, που είχε τη δυνατότητα να εκτελέσει τις 4 πράξεις της αριθμητικής το 63 ο Oughtred κατασκεύασε το λογαριθμικό κανόνα, που θεωρείται ο πρώτος αναλογικός υπολογιστής το 642 ο Pascal κατασκεύασε ένα από τους πρώτους μηχανικούς υπολογιστές την πασκαλίνα (Pascaline) το 694 ο Gotifried Leibnitz κατασκεύασε ένα μηχανικό υπολογιστή τον τροχό του Leibnitz, που μπορούσε να κάνει όχι μόνο πρόσθεση και αφαίρεση αλλά και πολλαπλασιασμό και διαίρεση

3 (οι δυο μηχανές του Pascal και του Leibnitz είχαν έλλειψη δύο θεμελιωδών χαρακτηριστικών για να θεωρηθούν υπολογιστές:. δεν είχαν μνήμη 2. δεν ήταν προγραμματίσιμοι) η πρώτη πραγματική υπολογιστική συσκευή που περιλαμβάνει αυτά τα δυο χαρακτηριστικά ήταν ένας αργαλειός που κατασκευάστηκε το 8 από το Γάλλο Joseph Jacquard το 822 ο Charles Babbage κατασκεύασε τη Διαφορική Μηχανή που μπορούσε να κάνει πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασμό και διαίρεση με ακρίβεια 6 δεκαδικών ψηφίων και να λύνει πολυωνυμικές εξισώσεις και άλλα πολύπλοκα μαθηματικά προβλήματα εξίσου καλά. Αργότερα το 83 σχεδίασε την Αναλυτική Μηχανή η οποία μηχανή προέβλεπε:. μνήμη για την αποθήκευση των δεδομένων 2. ένα «μύλο» ικανό να εκτελέσει τις αριθμητικές πράξεις 3. μια μονάδα ελέγχου, η οποία καθοδηγεί τον μύλο 4. μονάδες εισόδου-εξόδου το 847 το επόμενο βήμα έχει να κάνει με τη θωριά. Ο Άγγλος George Boole θεμελιώνει την ομώνυμη άλγεβρα και ο Jevon εφαρμόζει τα συμπεράσματα του Boole στο «λογικό του πιάνου» με το τέλος του 9 ου αιώνα, εξαιτίας της απότομης αύξησης στη μετανάστευση στην Αμερική, οι υπεύθυνη της απογραφής εκτίμησαν ότι θα διαρκούσε έως 2 χρόνια. Τη λύση έδωσε ο Herman Hollerith που είχε την ιδέα να χρησιμοποιήσει τις διάτρητες κάρτες. Λόγω της επιτυχίας τους ο Hollerith ιδρύει το 92 την Εταιρεία Υπολογισμού Ταξινόμησης και Αποθήκευσης. ΕΡΩΤΗΣΗ: Τι γνωρίζετε για την γέννηση των υπολογιστών : 94-95; Οι ανάγκες του πολέμου για πολύπλοκους υπολογισμούς σε προβλήματα βαλλιστικής, μεταφοράς, διοίκησης, και άλλα, κάνουν πιο επιτακτική την ανάγκη κατασκευής μιας ικανής υπολογιστικής μηχανής. Ερευνητικές εργασίες χρηματοδοτήθηκαν από το στρατό για την κατασκευή τέτοιων αυτόματων υπολογιστικών συστημάτων. Το 939, στο Πανεπιστήμιο της Iowa, o καθηγητής John Atanasoff, μαζί μα τον μεταπτυχιακό φοιτητή Clifford Berry ανέπτυξε τον πρώτο ηλεκτρονικό ψηφιακό υπολογιστή με την ονομασία Atanasoff-Berry Computer (ABC), ο οποίος χρησιμοποιούσε ηλεκτρονικές λυχνίες κενού ως βασικό στοιχείο του και δυαδικό σύστημα αρίθμησης. Ο Konrad Zuse ολοκλήρωσε τον πρώτο προγραμματιζόμενο ψηφιακό υπολογιστή γενικού σκοπού Το 94 ο ίδιος κατασκευάζει για το γερμανικό στρατό μια γενικού σκοπού προγραμματίσιμη ηλεκτρονική υπολογιστική συσκευή, με τον κωδικό όνομα Ζ. Το 943, η ομάδα του Alan Turing και άλλους κατασκεύασαν τον Colossus, ένα γερμανικό ηλεκτρονικό υπολογιστή που έσπαζε κωδικούς με επιτυχία Το 944 κατασκευάστηκε ο Mark I, ένας γενικός ηλεκτρομηχανικός προγραμματιζόμενος υπολογιστής που χρησιμοποιούσε ένα σύνολο διακοπτών, μαγνητών και γραναζιών για την επεξεργασία και την

4 αποθήκευση στοιχείων. Χρησιμοποιούσε ηλεκτρονικές λυχνίες και ηλεκτρικό ρεύμα για να αναπαριστά το δυαδικό σύστημα. Την ίδια χρονική περίοδο κατασκευάστηκε μια πολύ ισχυρότερη μηχανή o ENIAC που αποτελούνταν απο9 τριόδους λυχνίες, κατανάλωνε ενέργεια της τάξης των 2KW, καταλάμβανε ένα χώρο 27 τ.μ. και ζύγιζε 3 τόνους. Ήταν 2 φορές πιο γρήγορος από τον Mark I επιτυγχάνοντας 3 πολλαπλασιασμούς ανά δευτερόλεπτο. Όμως είχε ένα σοβαρό μειονέκτημα:οι εντολές του δεν φυλάσσονται εσωτερικά αλλά υλοποιούνταν με αλλαγές σε εξωτερικές καλωδιώσεις. Μετά τον πόλεμο κατασκευάστηκε ο UNIVAC-, το γενικό εμπορικό υπολογιστή ο οποίος άρχισε να δουλεύει για το τμήμα της απογραφής των ΗΠΑ ΤΟ 95. Ο Von Neumann το 946 προτείνει ένα διαφορετικού σχεδιασμού υπολογιστή βασισμένο σε ένα μοντέλο που ονομάζεται υπολογιστής αποθηκευμένου προγράμματος. Έθεσε τις βάσεις για τον νέο ηλεκτρονικό υπολογιστή τον EDVAC, που ήταν οι εξής :. χρήση μόνο δυαδικής αριθμητικής 2. στη μνήμη αποθηκεύονται τα δεδομένα αλλά και το πρόγραμμα που εκτελείται. ΕΡΩΤΗΣΗ: Τι γνωρίζετε για τις γενιές των υπολογιστών; ΓΕΝΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΒΑΣΙΚΑ ΕΠΙΤΕΥΓΜΑΤΑ ΠΡΩΤΗ πρώτος εμπορικός υπολογιστής πρώτες συμβολικές γλώσσες προγραμματισμού χρήση του δυαδικού συστήματος, λυχνίες για αποθήκευση διάτρητες κάρτες εισόδου / εξόδου ΔΕΥΤΕΡΗ o τρανζίστορ και κύρια μνήμη υπολογιστή o πρώτες δισκέτες για μαζική αποθήκευση o μείωση μεγέθους, αύξηση αξιοπιστίας, χαμηλό κόστος o πρώτες υψηλού επιπέδου γλώσσες προγραμματισμού και προγραμματιστές o πρώτα λειτουργικά συστήματα

5 ΤΡΙΤΗ ολοκληρωμένα κυκλώματα περαιτέρω μείωση στο μέγεθος και στο κόστος, αυξημένη αξιοπιστία πρώτοι μίνι υπολογιστές λειτουργικά συστήματα καταμερισμού χρόνου εμφάνιση της βιομηχανίας λογισμικού πρώτο σύνολο δεδομένων υπολογιστικών χαρακτηριστικών για συμβατότητα μεταξύ συστημάτων ΤΕΤΑΡΤΗ o ολοκληρωμένα κυκλώματα LSI και VLSI o περαιτέρω μείωση σε μέγεθος και κόστος, αυξημένη αξιοπιστία o πρώτοι μικροϋπολογιστές o ανάπτυξη νέων τύπων λογισμικού και της βιομηχανίας λογισμικού o υπολογιστικά δίκτυα o περιβάλλοντα με γραφικά ΠΕΜΠΤΗ 985-σήμερα ολοκληρωμένα κυκλώματα υπερβολικά μεγάλης κλίμακας (ULSI) υπερυπολογιστές και παράλληλοι επεξεργαστές φορητοί σταθμοί εργασίας και υπολογιστές παλάμης ασύρματος υπολογισμός συσκευές αποθήκευσης μεγέθους Terabyte παγκόσμια δίκτυα και κατανομή συστημάτων τεχνητή νοημοσύνη γραφικά υψηλής ποιότητας, εικονική πραγματικότητα πολυμεσικές διασυνδέσεις με το χρήστη

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΔΥΑΔΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Σχόλιο [D]: ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Το δυαδικό σύστημα είναι ένα αριθμητικό σύστημα με βάση το 2, παρόμοιο με το γνωστό δεκαδικό σύστημα που χρησιμοποιείται καθημερινά. Σε αυτά τα συστήματα, η αξία ενός ψηφίου δεν εξαρτάται μόνον από την από την πραγματική του αξία, αλλά και από τη συγκεκριμένη θέση που είχε μέσα σε ένα αριθμό. Στο δυαδικό σύστημα υπάρχουν δυο ψηφία το και το και η αξία κάθε θέσης σε ένα δυαδικό αριθμό βασίζεται στις δυνάμεις του 2. Κινούμενοι από τα δεξιά στα αριστερά, ο θέσεις αναπαριστούν μονάδες (2º), δυάδες (2¹), τετράδες (2²), οκτάδες(2³), κτλ. Τα δύο ψηφία και αναφέρονται και ως bit. Παράδειγμα: Ο τετραψήφιος δυαδικός αριθμός μετατρέπεται ως εξής: = (*2³)+(*2²)+(*2¹)+(*2º) = = ΠΡΟΣΘΕΣΗ ΔΥΑΔΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ Για να προσθέσουμε δυο τιμές του δυαδικού συστήματος, εφαρμόζουμε τους παρακάτω κανόνες: += += += += ΑΦΑΙΡΕΣΗ ΔΥΑΔΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ Η αφαίρεση δύο τιμών του δυαδικού συστήματος «υπακούει» στους παρακάτω κανόνες : Α Β Α-Β ΚΡΑΤΟΥΜΕΝΟ - = - = - = - = ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΔΥΑΔΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ Ο πολλαπλασιασμός δύο μονοψήφιων δυαδικών αριθμών περιγράφεται στον παρακάτω πίνακα: *= *= *= *=

7 ΛΟΓΙΚΗ ΒOOLE KAI ΠΥΛΕΣ Η κατασκευή υπολογιστικών κυκλωμάτων βασίζεται σε έναν κλάδο της Μαθηματικής και Συμβολικής Λογικής που λέγεται Λογική Boole. Αυτός είναι ο τομέας των μαθηματικών που ασχολείται με κανόνες χειρισμού δύο λογικών τιμών: Αληθής (true) και ψευδής (false).στη Λογική του Boole, οι τελεστές που χρησιμοποιούνται για να χρησιμοποιηθούν λογικές παραστάσεις είναι οι AND, OR, και NOT και μετατρέπουν ένα ζεύγος τιμών σε μια μόνο τιμή. AND ΕΙΣΟΔΟΣ ΕΞΟΔΟΣ a b a AND b ή (a*b) «Αν a και b είναι παραστάσεις Boole, η λογική παράσταση a AND b ή (a*b) είναι αληθής αν και μόνο αν τα a και b έχουν τιμή true, αλλιώς έχει τιμή false» OR ΕΙΣΟΔΟΣ ΕΞΟΔΟΣ a b a OR b ή (a+b) «Αν a και b είναι παραστάσεις Boole, η λογική παράσταση a OR b ή (a+b) είναι αληθής αν η a είναι αληθής, αν η b είναι αληθής, ή αν και οι δυο είναι αληθείς. Σε αντίθετη περίπτωση είναι η a OR b είναι ψευδής.» NOT ΕΙΣΟΔΟΣ a ΕΞΟΔΟΣ NOT a ή ā «Αν a είναι μια λογική παράσταση, η παράσταση NOT a ή ā είναι αληθής αν η a έχει τιμή και ψευδής αν η a έχει τιμή» Από το βιβλίο «ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΣΚΕΨΗ» να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στις σελίδες για τις πύλες και τα λογικά κυκλώματα.

8 ΠΥΛΕΣ ΚΑΙ ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Πύλη είναι μια ηλεκτρονική συσκευή η οποία χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό δυαδικών δεδομένων-εισόδων για να παραγάγει ένα δυαδικό αποτέλεσμα-έξοδο. Μετατρέπει ένα ζεύγος τιμών εισόδου κάποιο συνδυασμό και σε μια μόνον έξοδο- δηλαδή σε ή σύμφωνα με κάποιο συγκεκριμένο κανόνα μετατροπής. Θα ασχοληθούμε με τις 3 λογικές λειτουργίες AND, OR και NOT της άλγεβρας Boole. ΠΥΛΗ AND a a * b b a b a*b ΠΥΛΗ OR a b a + b a b a+b ΠΥΛΗ NOT a ā a ā

9 ΑΣΚΗΣΗ S O S Ένας φοιτητής προσέρχεται στις εξετάσεις τριών μαθημάτων στα οποία αντιστοιχούν οι λογικές μεταβλητές χ, χ2, χ3 όπου χi= όταν έχουμε επιτυχία στο αντίστοιχο μάθημα και χi= όταν έχουμε αποτυχία στο αντίστοιχο μάθημα. Το i παίρνει τις τιμές,2,3. Ο φοιτητής θεωρείται επιτυχών στις εξετάσεις αν έχει επιτυχία υποχρεωτικά στο μάθημα 3 και τουλάχιστον σε ένα από τα άλλα δύο μαθήματα. Να ορίσετε τη λογική συνάρτηση φ(χ,χ2,χ3) επιτυχίας του φοιτητή και να δώσετε μια κανονική μορφή της και το αντίστοιχο λογικό κύκλωμά της. Λ Υ Σ Η : Η λογική συνάρτηση επιτυχίας του φοιτητή είναι: φ(χ,χ2,χ3)=(χ+χ2)*χ3 Ο πίνακας αληθείας της συνάρτησης είναι: χ χ2 χ3 χ+χ2 (χ+χ2)*χ3 Οπότε με βάση την τελευταία στήλη του παραπάνω πίνακα αληθείας, η κανονική μορφή της λογικής συνάρτησης επιτυχίας του φοιτητή είναι: _ φ(χ,χ2,χ3) = χ*χ2*χ3+χ*χ2*χ3+ χ*χ2*χ3 Το αντίστοιχο λογικό κύκλωμα θα είναι : χ χ2 χ3 χ4 PAPEI.GR

10 Η ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ VON NEUMANN Η κατασκευή και η οργάνωση όλων των σύγχρονων υπολογιστών στηρίζεται σε ένα μοναδικό θεωρητικό μοντέλο σχεδιασμού υπολογιστών που ονομάζεται αρχιτεκτονική Von Neumann, που στηρίζεται στα εξής χαρακτηριστικά: Ένας υπολογιστής αποτελείται από τα παρακάτω τέσσερα βασικά υποσυστήματα: μνήμη, μονάδες εισόδου/ εξόδου, αριθμητική / λογική μονάδα(alu) και μονάδα ελέγχου. Σε όλους τους σύγχρονους υπολογιστές, η ALU και η μονάδα ελέγχου έχουν πλήρως συγχωνευθεί σε ένα μόνο συστατικό που ονομάζεται Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU). H CPU περιλαμβάνει επίσης ως αυτόνομες λειτουργικές μονάδες τη μονάδα αποκωδικοποίησης, τη μονάδα διαύλου, και τη μονάδα προσκόμισης εντολών, πράγμα που δε συνέβαινε με βάση την αρχιτεκτονική Von Neumann. Η ιδέα του αποθηκευμένου προγράμματος, σύμφωνα με την οποία οι εντολές που εκτελούνται από τον υπολογιστή παρουσιάζονται ως δυαδικές τιμές και αποθηκεύονται στη μνήμη. Η ακολουθία εντολών. Κάθε φορά μεταφέρεται μία εντολή από τη μνήμη στη μονάδα ελέγχου, όπου αποκωδικοποιείται και εκτελείται. ΕΡΩΤΗΣΗ: Αναφέρετε βασικές μονάδες εισόδου εξόδου (Υπάρχουν 2 βασικοί τύποι εισόδου εξόδου : )αυτές που παρουσιάζουν τις πληροφορίες σε μορφή κατανοητή από τους χρήστες και 2)αυτές που μπορούν να διαβαστούν μόνον από τον υπολογιστή.) Πληκτρολόγιο, οθόνη, εκτυπωτής, σαρωτής, χειριστήριο παιχνιδιών, μόντεμ, μονάδες CD-ROM και DVD-ROM, μονάδες δισκετών, μονάδες zip. ΕΡΩΤΗΣΗ: τι γνωρίζετε για την κεντρική μονάδα επεξεργασίας; Σε όλους τους σύγχρονους υπολογιστές, η ALU και η μονάδα ελέγχου έχουν πλήρως συγχωνευθεί σε ένα μόνο συστατικό που ονομάζεται Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU). H CPU περιλαμβάνει επίσης ως αυτόνομες λειτουργικές μονάδες τη μονάδα αποκωδικοποίησης, τη μονάδα διαύλου, και τη μονάδα προσκόμισης εντολών, πράγμα που δε συνέβαινε με βάση την αρχιτεκτονική Von Neumann. Η CPU μαζί με την μνήμη θεωρείται ότι αποτελούν τον πυρήνα του υπολογιστή. Οι σύγχρονες CPU είναι πολύπλοκα σύνολα ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και βρίσκεται μαζί με άλλα chip σε μια πλακέτα που ονομάζεται μητρική κάρτα. Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλά είδη CPU, σημαντικό ρόλο στην επιλογή μας πρέπει να έχουν η συμβατότητα και η ταχύτητα. Η ταχύτητα των διαφόρων επεξεργαστών ποικίλλει και η επιλογή μας πρέπει να εξαρτάται από τις απαιτήσεις των εφαρμογών. ΠΡΟΣΟΧΗ ΕΠΙΣΗΣ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΣΕΛΙΔΕΣ ΤΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ 78-87!!!!

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΚΑ ΠΑΚΕΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ Με τον όρο πακέτα εφαρμογών, εννοούμε όλα εκείνα τα σύνολα προγραμμάτων τα οποία μπορούν να καλύψουν μια ή περισσότερες συγκεκριμένες εφαρμογές ή λειτουργίες. Σήμερα στο εμπόριο κυκλοφορούν πολλά πακέτα εφαρμογών που εξυπηρετούν τις διάφορες ανάγκες των χρηστών. Ωστόσο αν κανένα πακέτο εφαρμογών δεν καλύπτει τις ανάγκες κάποιου χρήστη, εξειδικευμένες εταιρίες ανάπτυξης λογισμικού μπορούν να αναλάβουν τη δημιουργία λογισμικού προσαρμοσμένο στις ανάγκες του. Τα διάφορα πακέτα καλύπτουν στο σύνολό τους ένα ευρύτατο φάσμα εφαρμογών και χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες. Μερικές ενδεικτικές από τις βασικές κατηγορίες πακέτων είναι οι εξής : Αυτοματισμού γραφείου (επεξεργασίας κειμένων, λογιστικών φύλλων, βάσεις δεδομένων, κλπ) Εμπορικά (πελατών, ταμείων, πωλήσεων, τιμολόγησης, κλπ) Επιστημονικά (ιατρικά, μαθηματικά, στατιστικά. Δικηγορικά, κλπ) Τεχνικά (σχεδιαστικά, υπολογιστικά, γραφικών, κλπ) Εξειδικευμένα (απευθύνονται σε ειδικούς τομείς π.χ. ξενοδοχεία, τουριστικά γραφεία, κλπ) Οι τέσσερις βασικές κατηγορίες από τα πακέτα εφαρμογών αυτοματισμού γραφείου είναι οι εξής:. λογισμικό επεξεργασίας κειμένου (κύριος αντιπρόσωπος το Word) 2. λογισμικό λογιστικών φύλλων(κύριος αντιπρόσωπος το Excel) 3. λογισμικό παρουσιάσεων (κύριος αντιπρόσωπος το PowerPoint) 4. λογισμικό διαχείρισης βάσεων δεδομένων (κύριος αντιπρόσωπος το Access) ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ Σχόλιο [D2]: ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Προσομοίωση είναι η αναπαράσταση φυσικών, τεχνικών, ή άλλων διαδικασιών με τη βοήθεια μαθηματικών ή φυσικών μοντέλων, που επιτρέπει μια ρεαλιστική αν και απλουστευμένη μελέτη του αντικειμένου. Η υπολογιστική προσομοίωση είναι η διαδικασία σχεδιασμού ενός μαθηματικολογικό μοντέλου κάποιου αληθινού συστήματος καθώς και πειραματισμού με αυτό το μοντέλο σε ηλεκτρονικό υπολογιστή. Η χρήση της προσομοίωσης προϋποθέτει ότι μπορούμε να περιγράψουμε ένα σύστημα με τρόπο αποδεκτό για τον υπολογιστή. Ένα σύστημα χαρακτηρίζεται από ένα σύνολο μεταβλητών, κάθε συνδυασμός τιμών των οποίων αντιπροσωπεύει μια μοναδική κατάσταση ή συνθήκη του συστήματος. Η επεξεργασία των τιμών των μεταβλητών προσομοιώνει την κίνηση του συστήματος από κατάσταση σε κατάσταση, επιτρέποντας έτσι την παρατήρηση της δυναμικής συμπεριφοράς του. Τα μοντέλα προσομοίωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τέσσερα επίπεδα:. ως επεξηγηματικά εργαλεία προσδιορισμού ενός συστήματος ή προβλήματος 2. ως μέσα ανάλυσης για τον καθορισμό κριτικών στοιχειών, συνιστωσών και θεμάτων. 3. ως στοιχεία για τη σύνθεση και την εκτίμηση προτεινόμενων λύσεων 4. ως μέσα πρόγνωσης και βοήθειας στο σχεδιασμό μελλοντικών εξελίξεων

12 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Είναι η μόνη προσέγγιση για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων Κοστίζει λιγότερο Απαιτεί λιγότερο χρόνο Είναι πιο απλή Είναι πιο πρακτική Έχει μεγαλύτερη ευαισθησία στο να καταγράφει τις σχέσεις που υπάρχουν μεταξύ των διάφορων εκφάνσεων μιας συγκεκριμένη διεργασίας Γίνεται κατανοητή από τους περισσότερους χρήστες Είναι πιο ασφαλής Δίνει την δυνατότητα επανάληψης ακριβώς του ίδιου φαινομένου, πράγμα ιδιαίτερα δύσκολο σε πραγματικά προβλήματα Δίνει τη δυνατότητα πλήρους ανάλυσης του συστήματος που εξετάζεται από όλες τις πλευρές, πράγμα αδύνατο στην πλειοψηφία των περιπτώσεων στα φυσικά συστήματα ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Οι κυριότεροι περιορισμοί που έχει η προσομοίωση είναι οι εξής: Μπορεί να μην είναι η πιο κατάλληλη μέθοδος επίλυσης του προβλήματος Μπορεί να απαιτεί σημαντικό χρόνο και κόστος σε ορισμένες περιπτώσεις Δεν εγγυάται ότι θα οδηγήσει στην καλύτερη δυνατή λύση Μπορεί να μην αντανακλά με ακρίβεια την υπό μελέτη κατασκευή Βασίζεται καθοριστικά στην τυχαιότητα των τυχαίων αριθμών που χρησιμοποιεί, και μια πιθανή μεροληψία τους οδηγεί σε πλήρως λανθασμένα αποτελέσματα. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7ο ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ 2 Τεχνητή Νοημοσύνη είναι ο τομέας της επιστήμης των υπολογιστών που ασχολείται με το σχεδιασμό και την υλοποίηση προγραμμάτων τα οποία είναι ικανά να μιμηθούν τις ανθρώπινες γνωστικές ικανότητες, εμφανίζοντας έτσι χαρακτηριστικά που αποδίδουμε συνήθως σε ανθρώπινη συμπεριφορά, όπως για παράδειγμα η επίλυση προβλημάτων, η αντίληψη μέσω της όρασης, η μάθηση, η εξαγωγή συμπερασμάτων, η κατανόηση της φυσικής γλώσσας. Οι μεθοδολογίες που αναπτύχθηκαν για την ΤΝ έχουν αποδώσει καρπούς σε πολλές από τις επιμέρους περιοχές αυτής της επιστήμης. Όπως Απόδειξη θεωρημάτων Επεξεργασία φυσικής γλώσσας Τεχνητή όραση Μηχανική μάθηση Σχεδιασμός ενεργειών και χρονοπρογραμματισμός Αυτόνομα ρομπότ Έμπειρα συστήματα και συστήματα γνώσης 2 Προσοχή στις εξής σελίδες του βιβλίου ,

13 ΝΕΥΡΩΝΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΝΕΥΡΩΤΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ Από τη στιγμή που ο κύριος στόχος της ΤΝ είναι να κατασκευάσει μηχανήματα τα οποία να σκέπτονται όπως οι άνθρωποι, είναι λογικό να γίνεται προσπάθεια προσομοίωσης των λειτουργιών του ανθρώπινου εγκεφάλου, και ιδιαίτερα των νευρωνικών κυττάρων και της σύνδεσής τους με τη δομή και τον τρόπο λειτουργίας των μηχανημάτων αυτών. Ένας τυπικός βιολογικός νευρώνας αποτελείται από το σώμα, που αποτελείται από τον πυρήνα του, τους δενδρίτες, μέσω των οποίων λαμβάνει σήματα από γειτονικούς νευρώνες και τον άξονα που είναι η έξοδος του νευρώνα και το μέσο σύνδεσής του με άλλους νευρώνες. Στην άκρη κάθε δενδρίτη υπάρχει ένα πολύ μικρό κενό, το οποίο ονομάζεται σύναψη. Οι συνάψεις μέσω χημικών διαδικασιών επιταχύνουν ή επιβραδύνουν τη ροή ηλεκτρικών φορτίων προς το σώμα του νευρώνα. Η ικανότητα των συνάψεων να μεταβάλλουν την αγωγιμότητα τους είναι εκείνο το στοιχείο στο οποίο οφείλεται τόσο η μνήμη όσο και η ικανότητα μάθησης. Τα ηλεκτρικά σήματα που εισέρχονται στο σώμα μέσω των δενδριτών συνδυάζονται και αν το αποτέλεσμα ξεπερνά κάποια συγκεκριμένη τιμή, το σήμα διαδίδεται με τη βοήθεια του άξονα και σε άλλους νευρώνες. ΤΕΧΝΗΤΑ ΝΕΥΡΩΝΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ Τα Τεχνητά Νευρωτικά Δίκτυα είναι συστήματα επεξεργασίας δεδομένων που αποτελούνται από ένα πλήθος τεχνητών νευρώνων, οργανωμένων σε δομές παρόμοιες με αυτές του ανθρώπινου εγκεφάλου. Οι τεχνητοί νευρώνες είναι οργανωμένοι σε μια σειρά από στρώματα ή επίπεδα. Το πρώτο επίπεδο ονομάζεται επίπεδο εισόδου και χρησιμοποιείται για την εισαγωγή δεδομένων. Στη συνέχεια μπορούν να υπάρχουν ένα ή περισσότερα ενδιάμεσα ή κρυφά επίπεδα. Τέλος ακολουθεί ένα επίπεδο εξόδου. Τα ΤΝΔ πραγματοποιούν δύο βασικές λειτουργίες: τη μάθηση και την ανάκληση. Υπάρχουν τέσσερα χαρακτηριστικά που είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με τα ΤΝΔ: Η ικανότητα να μαθαίνουν μέσω παραδειγμάτων Η δυνατότητα θεώρησης τους ως κατανεμημένης μνήμης και ως μνήμης συσχέτισης Η μεγάλη τους ανοχή σε σφάλματα Η ικανότητα τους για αναγνώριση προτύπων ΤΑ ΡΟΜΠΟΤ ΩΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ ΤΗΣ ΤΝ Το μηχανικό κατοικίδιο Ρομπότ-ρεσεψιόν Ρομπότ που βοηθούν τα συνεργεία διάσωσης Στρατιωτικά ρομπότ στο Αφγανιστάν