Σμιμα Πλθροφορικισ και Σεχνολογίασ Τπολογιςτϊν ΕΙΑΓΩΓΗ ΣΑ ΤΣΗΜΑΣΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΩΝ

Transcript

1 ΕΙΑΓΩΓΗ ΣΑ ΤΣΗΜΑΣΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΩΝ

2 ΓΕΝΙΚΕ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕ Διδάςκων: Πζτροσ Λάμψασ Μζρεσ και ϊρεσ μακιματοσ: Παραςκευι 10:00-12:00 Επικοινωνία: Ιςτοςελίδα μακιματοσ:

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΣΟ Βαςικζσ ζννοιεσ. Εξζλιξθ των Η/Τ. Αρικμθτικά υςτιματα (δυαδικό, οκταδικό, δεκαεξαδικό). Βαςικζσ αρικμθτικζσ πράξεισ με δυαδικοφσ αρικμοφσ. Κωδικοποίθςθ πλθροφορίασ (κϊδικεσ BCD, κϊδικασ GRAY, κϊδικασ ASCII), διόρκωςθ ςφαλμάτων (άρτια-περιτι ιςοτιμία, κϊδικασ Hamming). Δομι και λειτουργία του Η/Τ. Κφρια μνιμθ. Βοθκθτικι μνιμθ. Μονάδεσ ειςόδου-εξόδου. Η λειτουργία τθσ ΚΜΕ. Επικοινωνίεσ και δίκτυα Η/Τ. Μζκοδοι παρουςίαςθσ αλγορίκμων (διάγραμμα ροισ, ψευδοκϊδικασ). Προγραμματιςμόσ, κατθγορίεσ γλωςςϊν προγραμματιςμοφ.

4 Βαςικζσ Ζννοιεσ Δεδομζνα (data): ακατζργαςτθ μορφι πλθροφορίασ (πρωτογενισ πλθροφορία). Πλθροφορία: Αποτζλεςμα τθσ επεξεργαςίασ δεδομζνων. Επεξεργαςία (processing): Διαδικαςία με τθν οποία τροποποιοφνται, οργανϊνονται, διαμορφϊνονται τα δεδομζνα για τθν παραγωγι τθσ πλθροφορίασ. Ακολουκοφνται ςυγκεκριμζνα βιματα που καλοφνται εντολζσ. Σο ςφνολο των εντολϊν που απαιτοφνται για τθν εκτζλεςθ τθσ επεξεργαςίασ αποτελοφν ζνα πρόγραμμα.

5 Βαςικζσ Ζννοιεσ Πλθροφορικι είναι θ επιςτιμθ και θ τεχνολογία που ζχει ςαν αντικείμενο τθν επεξεργαςία τθσ πλθροφορίασ (με τθ βοικεια θλεκτρονικϊν υπολογιςτικϊν ςυςτθμάτων) με ςκοπό τθ λιψθ αποφάςεων. Ο Ηλεκτρονικόσ Υπολογιςτισ (Η/Υ) είναι ζνα ςφνολο από μθχανιματα (Hardware), θ λειτουργία των οποίων κακορίηεται από ζνα ςφνολο προγραμμάτων (Software). Η/Υ = ΥΛΙΚΟ + ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ

6 Μοντζλο Von Neumann

7 Βαςικζσ Ζννοιεσ Πρόγραμμα: το ςφνολο των εντολϊν που πρζπει να ακολουκιςει ζνασ Η/Τ για τθν εκτζλεςθ μιασ εργαςίασ. Οι εντολζσ είναι γραμμζνεσ ςε κατάλλθλθ γλϊςςα. Προγραμματιςμόσ: διαδικαςία καταςκευισ προγραμμάτων. Προγραμματιςμόσ ςε «γλϊςςα μθχανισ»: οι εντολζσ δίνονται ςε δυαδικι μορφι που κατανοοφνται απευκείασ από τον Η/Τ. Προγραμματιςμόσ ςε «γλϊςςα Assembly»: οι δυαδικζσ εντολζσ αντικακίςτανται από ςφμβολα (μνθμονικά) πιο κατανοθτά από τουσ ανκρϊπουσ. Η Assembly ονομάηεται και «ςυμβολικι» γλϊςςα. Γλϊςςεσ προγραμματιςμοφ «υψθλοφ επιπζδου»: γλϊςςα κατανοιςιμθ από ανκρϊπουσ.

8 Αβάκιο Απλι μθχανι για εκτζλεςθ υπολογιςμϊν. Ευρεία διάδοςθ: Βαβυλωνία, Ελλάδα, Ιαπωνία, Κίνα. Αςτρολάβοι (Αρχαία Ελλάδα) Παρατιρθςθ αςτεριϊν και προςδιοριςμόσ του φψουσ τουσ. «Αςτρολάβοσ των Αντικυκιρων»: πολφπλοκθ ςυςκευι που βρζκθκε από δφτεσ ςτο βυκό των Αντικυκιρων. Αποτελοφνταν από οδοντωτοφσ τροχοφσ οι κινιςεισ των οποίων αναπαρίςταναν τισ κινιςεισ του ιλιου και τθσ ςελινθσ. Ζνασ τφποσ «φορθτοφ υπολογιςτι».

9 Pascal (1645): Καταςκεφαςε τθν Pascaline, μια αρικμομθχανι με τροχοφσ που εκτελοφςε προςκζςεισ-αφαιρζςεισ. Thomas de Colmar (1820): καταςκεφαςε αρικμομθχανι που εκτελοφςε και τισ 4 πράξεισ. Babbage: ο πατζρασ των Η/Υ. Δθμιοφργθςε τθ διαφορικι μθχανι που εκτελοφςε πράξεισ ςε πολυϊνυμα μζχρι 2ου βακμοφ. χεδίαςε τθν αναλυτικι μθχανι για τθν επίλυςθ προβλθμάτων. Είχε τα λειτουργικά τμιματα ενόσ υπολογιςτι: είςοδο δεδομζνων, αρικμθτικι μονάδα για υπολογιςμοφσ, μνιμθ, οκόνθ. Η κίνθςθ κα γίνονταν με ατμό και θ ειςαγωγι δεδομζνων με διάτρθτεσ κάρτεσ. Πολφπλοκθ καταςκευι: ξεπερνοφςε τθν τεχνολογία τθσ εποχισ.

10 Ada: θ πρϊτθ προγραμματίςτρια Η/Υ. υνεργάςτθκε με τον Babbage Ζδειξε ότι θ αναλυτικι μθχανι μπορεί να προγραμματιςτεί με διάτρθτεσ κάρτεσ που κακόριηαν τισ ενζργειεσ που ζπρεπε να εκτελεςτοφν και τθ ςειρά εκτζλεςθσ. Hollerith (1890): Καταςκεφαςε μθχανι για τθν αυτόματθ επεξεργαςία δεδομζνων απογραφισ πλθκυςμοφ. Διάτρθτεσ κάρτεσ για ειςαγωγι δεδομζνων. Δθμιοφργθςε τθν ΙΒΜ.

11 Εικοςτόσ Αιϊνασ Μεγάλθ ανάπτυξθ τθσ επιςτιμθσ τθσ Φυςικισ. Αναπτφςςεται ςυνεχϊσ ο τομζασ τθσ θλεκτρονικισ. Ραγδαία εξζλιξθ και εξάπλωςθ των υπολογιςτϊν. Οι εξελίξεισ ςτουσ Η/Τ διακρίνονται ςε πζντε διαφορετικζσ περιόδουσ. Οι Η/Τ που αντιςτοιχοφν ςε κάκε περίοδο ανικουν ςε αντίςτοιχεσ «γενιζσ».

12 Πρϊτθ Γενιά (Δεκαετίεσ 1940 και 1950) Βαςικό χαρακτθριςτικό: Χριςθ (πολλϊν) θλεκτρονικϊν λυχνιϊν ωσ βαςικά εξαρτιματα. Σεράςτιο μζγεκοσ λόγω του μεγάλου αρικμοφ των λυχνιϊν και του μεγζκουσ τουσ. Τψθλι κατανάλωςθ ρεφματοσ, ςυχνζσ βλάβεσ λυχνιϊν, αυξθμζνθ κερμοκραςία, χαμθλι αξιοπιςτία. Προγραμματιςμόσ ςε γλϊςςα μθχανισ. Τψθλότατο κόςτοσ: δεν ιταν εμπορικοί.

13 Η/Υ Πρϊτθσ Γενιάσ Mark I (IBM για Ναυτικό ΗΠΑ) Σεράςτιο μζγεκοσ (μιςό γιπεδο ποδοςφαίρου) και βάροσ (5 τόνουσ). Χρόνοσ για κάκε υπολογιςμό: 3-5 sec. ΕΝΙΑC (Πανεπιςτιμιο Πενςυλβάνια) 1000 φορζσ ταχφτεροσ από τον Mark I. Σεράςτια κατανάλωςθ ιςχφοσ EDSAC: εκτελοφςε αποκθκευμζνο πρόγραμμα. IAS: καταςκευάςτθκε από τον John von Neuman. Tο μοντζλο τθσ ςφγχρονθσ ςχεδίαςθσ υπολογιςτϊν ( Von Neuman μθχανζσ). UNIVAC: ο πρϊτοσ «εμπορικόσ» υπολογιςτισ. Πρωτοεμφανίςτθκαν οι όροι bugs, debugging.

14 Δεφτερθ Γενιά ( ) Βαςικό χαρακτθριςτικό: αντικατάςταςθ τθσ λυχνίασ με τρανηίςτορ. Μικρότερο μζγεκοσ, κόςτοσ. Χαμθλότερθ κατανάλωςθ ρεφματοσ. Μεγαλφτερθ ταχφτθτα. Δυνατότθτα αποκικευςθσ δεδομζνων. Ευκολότεροσ προγραμματιςμόσ: «υψθλοφ επιπζδου» γλϊςςα προγραμματιςμοφ (FORTRAN). Αφξθςθ αρικμοφ καταςκευαςτριϊν εταιρειϊν- ανταγωνιςμόσ καταςκευαςτϊν. Εμπορικό ενδιαφζρον: διείςδυςθ ςτισ επιχειριςεισ και δθμιουργία νζων επαγγελμάτων (προγραμματιςτζσ, μθχανικοί Η/Τ).

15 Τρίτθ Γενιά ( ) Μικροςκοπικά ολοκλθρωμζνα κυκλϊματα. Μείωςθ μεγζκουσ, ζκλυςθσ κερμότθτασ. Αυξθμζνθ ταχφτθτα. Αυξθμζνεσ δυνατότθτεσ ειςόδου/εξόδου, αποκικευςθσ, επεξεργαςίασ. Λειτουργικό ςφςτθμα: ομάδα προγραμμάτων που κακοδθγοφν τον υπολογιςτι ςτθν εκτζλεςθ των εργαςιϊν και επικοινωνία με τισ βοθκθτικζσ ςυςκευζσ και τον χριςτθ.

16 Τζταρτθ Γενιά (1970-) Μικροεπεξεργαςτζσ (microprocessors). Περαιτζρω μείωςθ μεγζκουσ. Αυξθμζνεσ δυνατότθτεσ ειςόδου/εξόδου, αποκικευςθσ, επεξεργαςίασ. Εμφάνιςθ προςωπικοφ υπολογιςτι. Ευρεία διάδοςθ λόγω του χαμθλοφ κόςτουσ. Αφξθςθ αρικμοφ επαγγελματιϊν που αςχολοφνται με υπολογιςτζσ. Δίκτυα υπολογιςτϊν: δυνατότθτα ςφνδεςθσ Η/Τ, διαμοιραςμοφ ςυςκευϊν. Σοπικά δίκτυα, Διαδίκτυο (Internet).

17 Πζμπτθ Γενιά υνεχόμενθ αφξθςθ υπολογιςτικισ ιςχφοσ. Μείωςθ μεγζκουσ (φορθτότθτα) και κόςτουσ. Βελτίωςθ χειριςμοφ Η/Τ: φωνι ωσ είςοδοσ. Εξελιγμζνεσ ικανότθτεσ επίδειξθ «ζξυπνθσ» ςυμπεριφοράσ: δυνατότθτα μάκθςθσ, λιψθσ αποφάςεων.