Eισ. Στην Πληροφορική ΔΙΑΛΕΞΗ 1 η Πληροφορία και Πληροφορική Bασίλης Στεφανής
Εισαγωγή Ιστότοπος μαθήματος OpenEclass.teimes.gr Aνακοινώσεις Διαφάνειες Επικοινωνία με διδάσκοντα Email: vstefanis@teimes.gr
Περιεχόμενα 1ης διάλεξης Εισαγωγή στα υπολογιστικά συστήματα Αριθμητικά Συστήματα
Πληροφορία & Πληροφοριακά δεδομένα Δεδομένα Πληροφορίες Δεδομένο 1 Δεδομένο 2... Δεδομένο Ν Επεξεργασία δεδομένων: Συλλογή Καταχώρηση Μεταβολή Αποθήκευση Ταξινόμηση... Πληροφορία
Δεδομένα και Πληροφορία Δεδομένα Πληροφορία Αθήνα Πάτρα Κόρινθος 09:00 10:00 11:00 11:45 12:30 13:00 15:00 Δρομολόγια ΚΤΕΛ Αχαϊας Πάτρα Αθήνα Πάτρα Κόρινθος Αθήνα 09:00 11:00 11:45 10:00 12:30 11:00 13:00 15:00
Ορισμός υπολογιστικού συστήματος Υπολογιστικό σύστημα: ένα σύνολο κατάλληλων υποσυστημάτων που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για την υλοποίηση κάποιου έργου Τυπικό παράδειγμα ο ηλεκτρονικός υπολογιστής Η αρχιτεκτονική ενός υπολογιστικού συστήματος στηρίζεται στη θεωρία συστημάτων: Υπολογιστικό σύστημα Είσοδος Επεξεργασία Έξοδος
Ορισμός υπολογιστικού συστήματος (συν.) Είσοδος Επεξεργασία Έξοδος Συλλογή πρωτογενών δεδομένων Διάθεση στο σύστημα Έλεγχος Αποθήκευση Αριθμητικές πράξεις Λογικές συγκρίσεις Απεικόνιση αποτελεσμάτων
Ορισμός υπολογιστικού συστήματος (συν.) Υπολογιστικό Σύστημα Προγράματα συστήματος Προγράμματα εφαρμογών Υλικό (hardware) Λογισμικό (software) Ολοκληρωμένα κυκλώματα Μητρική πλακέτα Εξαρτήματα Περιφερειακά
Παράγοντες «εξέλιξης» υπολογιστικών συστημάτων Τι σημαίνει «εξέλιξη»? Μικρότερο μέγεθος Μεγαλύτερη αποθηκευτική ικανότητα Κυρίως και περιφερειακή μνήμη Υψηλότερες ταχύτητες επεξεργασίας Χαμηλή κατανάλωση Ειδικά για φορητές εφαρμογές
Και αυτά είναι υπολογιστές
Κατηγορίες υπολογιστικών μηχανών Μηχανές μη εγγεγραμμένου προγράμματος Αβάκιο, υπολογιστής Αντικυθήρων Μηχανικά υπολογιστικά συστήματα Αναλογικοί υπολογιστές Μηχανές εγγεγραμμένου προγράμματος Λειτουργία υπό τον έλεγχο αποθηκευμένου προγράμματος Πρόγραμμα: ένα σύνολο εντολών είναι αποθηκευμένο σε κάποιο μέσο
Υπολογιστικές μηχανές εγγεγραμμένου προγράμματος Whirlwind I: η πρώτη προγραμματιζόμενη μηχανή MANUFACTURER MIT TYPE Professional Computer ORIGIN U.S.A. YEAR April 1951 END OF PRODUCTION 1953 BUILT IN LANGUAGE None KEYBOARD Flexowriter typewriting/word processing unit CPU Vacuum tubes SPEED 20 KIPS initially, increased to 40 KIPS with core memory COPROCESSOR None RAM 2K 16-bit words (Williams-Kilburn storage CRT initially, core, 1953) VRAM None ROM Boot loader on toggle panel TEXT MODES None GRAPHIC MODES 256 x 256 COLORS Monochrome SOUND Yes SIZE / WEIGHT Two stories / Several tons I/O PORTS None BUILT IN MEDIA Tape OS None POWER SUPPLY 1 MW PERIPHERALS None PRICE $708,909
Λίγη ιστορία... Μηχανές πρώτης γεννιάς (1951 1958) Χρήση λυχνιών Υψηλές θερμοκρασίες Χαμηλή αξιοπιστία UNIVAC I: η πρώτη μηχανή μαζικής παραγωγής NAME Univac 1 MANUFACTURER TYPE ORIGIN Remington Rand Professional Computer U.S.A. YEAR March 1951 END OF PRODUCTION Unknown BUILT IN LANGUAGE KEYBOARD CPU SPEED RAM SIZE / WEIGHT BUILT IN MEDIA PRICE None Binary, control and ASCII keyboards Vacuum tubes array 1,905 operations per second 1000 words of 72 bits in delay lines 4,25 (W) x 2,45 (D) x 2,60 (H) meters, floor space: 943 cubic feet / 13.1 tons Magnetic tapes $750,000 FOB factory. High-speed line printer: $185,000
Λίγη ιστορία... (συν.) Μηχανές δεύτερης γενιάς (1959 1965) Αντικατάσταση λυχνιών με τραντζίστορ Υψηλότερες ταχύτητες Μικρό μέγεθος Αποδοτικότερη μνήμη Γρήγορη είσοδος/έξοδος Χρήση γλώσσας μηχανής και συμβολικής γλώσσας
Λίγη ιστορία... (συν.) Μηχανές τρίτης γενιάς (1965 1970) Εισαγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Ορατά μόνο από μικροσκόπιο Τεράστια αύξηση απόδοσης και ευχρηστίας Ενσωμάτωση λειτουργικού συστήματος Εκτέλεση πολλών προγραμμάτων ταυτόχρονα Χρήση γλωσσών υψηλού επιπέδου
Λίγη ιστορία... (συν.) Μηχανές τέταρτης γενιάς (1970 ) Σμίκρυνση των ολοκληρωμένων λογικών κυκλωμάτων Δημιουργία μικροεπεξεργαστή Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα περιέχει ολόκληρη την κεντρική μονάδα επεξεργασίας Χρήση της ιδεατής μνήμης (virtual memory) Εκτέλεση προγραμμάτων με υψηλές απαιτήσεις σε μνήμη Εξελίξεις σε τεχνολογίες εισόδου εξόδου CD-ROMs Εκτυπωτές Ανάλυση γραφικών
... και λίγο από το μέλλον! Μηχανές πέμπτης γενιάς Υψηλή κλίμακα ολοκλήρωσης Υψηλές ταχύτητες Συστήματα πολλαπλών επεξεργαστών Συστήματα με δυνατότητα σκέψης Είσοδος/έξοδος η ανθρώπινη φωνή Ακριβής εντοπισμός της ζητούμενης πληροφορίας Δυνατότητα εκμάθησης και δημιουργίας συμπερασμάτων Κβαντικοί υπολογιστές
PC - imac
Υπερ-υπολογιστές
Τί είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα; Το γνωστό (σε όλους μας) chip Integrated Circuit (IC) Τεμάχιο ημιαγωγού (πυριτίου) μερικών τετραγωνικών χιλιοστών Περιέχει πύλες που σχηματίζουν δυαδικά ηλεκτρονικά κυκλώματα AND, XOR NAND, NOT κ.λ.π. Τοποθετείται σε μεταλλική ή πλαστική συσκευασία Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα χρησιμοποιούνται σε Υπολογιστικά συστήματα Όλες τις ψηφιακές συσκευές Φωτογραφικές μηχανές DVDs..
Κατηγορίες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Μικρής κλίμακας ολοκλήρωσης (small scale integration) 5 έως 10 μεμονωμένες πύλες Μέσης κλίμακας ολοκλήρωσης (medium scale integration) 10 έως 100 πύλες μορφή απλού ψηφιακού κυκλώματος (π.χ. μετρητής) Μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωσης (large scale integration) 100 έως μερικές χιλιάδες πύλες Μορφή σύνθετου ψηφιακού κυκλώματος (π.χ. μικροεπεξεργαστής) Πολύ μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωσης (very large scale integration) Εκατομμύρια πύλες Σύγχρονοι μικροεπεξεργαστές
Κατηγορίες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (συν.) VLSI SSI
Κατηγορίες υπολογιστικών συστημάτων Βασικά χαρακτηριστικά των υπολογιστικών συστημάτων Μέγεθος Ταχύτητα επεξεργασίας κόστος Προσωπικοί υπολογιστές (personal computers) Μίνι υπολογιστές (minicomputers) Μεγάλοι υπολογιστές (mainframes) Υπερ-υπολογιστές (supercomputers)
Προσωπικοί υπολογιστές Εξυπηρετούν ατομικές ανάγκες χρηστών Βασίζονται στους μικροϋπολογιστές Μικρό μέγεθος Notebook Laptop Desktop Tower Workstations Network computer Μικρό κόστος Μέτριες ταχύτητες
Μίνι-υπολογιστές Εξυπηρετούν περισσότερους του ενός χρήστες Κάθε χρήστης έχει ανεξάρτητη εργασία και απαιτήσεις Χρήση σε περιπτώσεις επεξεργασίας πληροφοριών Δημόσιους οργανισμούς Τράπεζες...
Μεγάλοι υπολογιστές Χρήση κυρίως σε εργασιακά περιβάλλοντα Υψηλή επεξεργαστική ισχύς Ταυτόχρονη ικανοποίηση πολλαπλών χρηστών Πολλαπλές, σύνθετες διεργασίες εκτελούνται ταυτόχρονα Υψηλές απαιτήσεις και κόστος Συντήρησης Υποστήριξης Η εγκατάσταση είναι πολύπλοκη Facebook Data Center
Υπερ-υπολογιστές Τα πλέον ταχύτερα υπολογιστικά συστήματα Ικανοποιούν ιδιαίτερα απαιτητικές εφαρμογές Πολύ σύνθετοι υπολογισμοί Υψηλό κόστος Δεν είναι για gamers! Ψύξη Πεδία εφαρμογών Μετεωρολογία Διαστημική τεχνολογία Επίλυση μαθηματικών προβλημάτων http://www.top500.org National Super Computer Center Guangzhou, Κίνα
Κινητές συσκευές Αισθητήρες: Θέση Θερμοκρασία Εικόνα Θόρυβος Ταχύτητα Προσανατολισμός Επιτάχυνση Φως
Αυτά για σήμερα! Καλό απόγευμα!