Całość notatek w wersji PDF dostępna TUTAJ.
Transkrypt
Całość notatek w wersji PDF dostępna TUTAJ.
Historia i budowa komputerów oraz system binarny. Komputer (z ang. computer od łac. computare – obliczać, dawne nazwy: mózg elektronowy, elektroniczna maszyna cyfrowa, maszyna matematyczna) - urządzenie elektroniczne służące do przetwarzania wszelkich informacji, Pojęcia podstawowe: Sygnał Analogowy: - wszystkie wartości składowe tego sygnału są istotne. Sygnał Cyfrowy: - tylko wartości skrajne (największe i najmniejsze) są istotne. Wady i zalety wykorzystania sygnałów analogowych i cyfrowych w urządzeniach: Analogowe: Wady Zalety 1. łatwo ulegają zakłócaniu, 1. łatwo identyfikować usterki, 2. skomplikowane bloki konstrukcyjne 2. duża szybkość przeważania informacji 3. duża szybkość przesyłania informacji Cyfrowe: Wady Zalety 1. trudno identyfikować usterki, 1. bardzo duża odporność na błędy, 2. małą szybkość przeważania 2. bardzo proste i powtarzalne bloki informacji konstrukcyjne 3. mała szybkość przesyłania informacji Historia Komputerów: Starożytność (urządzenie cyfrowe): Abak Jednym z najstarszych urządzeń do przetwarzania informacji był abak, używany przez starożytnych Egipcjan, Greków i Rzymian. Marmurowe tabliczki do liczenia z ok. IV wieku p.n.e znajdują się w muzeum w Atenach. Okres maszyn Mechanicznych (urządzenie analogowe): • W 1614r. matematyk szkocki John Neper wynalazł logarytmy oraz zastosował pałeczki (od jego nazwiska nazwano pałeczkami Nepera), pozwalające na znaczne przyspieszenie żmudnych obliczeń. • W 1622r matematycy angielscy E. Gunter i W. Oughtred wynaleźli suwak logarytmiczny. • W 1930r. V. Bush skonstruował analogowy analizator równań różniczkowych. Była to najbardziej złożona maszyna mechaniczna, jaka kiedykolwiek działała. (urządzenia cyfrowe): • Pierwszym znanym cyfrowym mechanicznym urządzeniem liczącym była czterodziałaniowa maszyna licząca, zaprojektowana przez niemieckiego astronoma i matematyka W. Schickharda. • W 1643r. Blaise Pascal franuski matematyk zbudował dwudziestodziałaniową maszynę do liczenia. Był to pierwszy krok w kierunku automatyzacji urządzeń liczących. • W 1801 roku Joseph Marie Jacquard użył do sterowania krosnem tkackim kart dziurkowanych z zakodowanym na nich wzorem, który miał być tkany. • • • • W 1882 roku Charles Babbage angielski matematyk zaprojektował i częściowo skonstruował maszynę licząca metodą różnic skończonych. W 1833 opracował projekt maszyny analitycznej działającej na zasadzie zbliżonej do zasady działania współczesnych komputerów, nazwanej "młynkiem arytmetycznym". Miała wykonywać podstawowe działania matematyczne, zapamiętywać dane wejściowe, pośrednie oraz wyniki obliczeń. Wprowadzaniu i wyprowadzaniu danych służyły karty dziurkowane. Projekt nie doczekał się realizacji z powodu niskiego poziomu ówczesnej techniki. Rozwiązania mechaniczne nie pozwoliły na budowę efektywnych urządzeń. Dopiero pomysł wykorzystania przekaźników doprowadził Howarda Aikena do realizacji urządzenia o nazwie MARK I, którego budowę sponsorował koncern IBM. uruchomienie urządzenia nastąpiło 1944r. MARK I wykonywała 3 działania na 1s. Jedno mnożenie na na 6s. A jedno dzielenie 15s. Maszyna mogła zapamiętać 72 liczby dwudziestotrzycyfrowe. 1945 Murray Grace Hopper wykrywa pluskwę (bug) w przekaźniku Mark I, co daje początek terminowi debugging. John von Neumann opisuje architekturę maszyny z oddzielnie zapisywanym programem. Idee von Neumanna stają się podstawą konstrukcji wszystkich maszyn, aż do czasów współczesnych. Rok później John von Neumann konstruuje EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) . W 1946r. w USA zbudowano maszynę liczącą, do której budowy użyto lamp elektronowych. Maszynę nazwano ENIAC skrót od Elektronic Numerical Integrator and Computer. ENIAC był elektronicznym sumatorem i kalkulatorem cyfrowym. Zawierał 18 tysięcy lamp elektronowych. Ważył 30 ton. Pamięć mieściła 20 liczb dwudziestocyfrowych. Maszynę wykorzystywano między innymi do obliczeń balistycznych. ENIAC wykonywał 5000 dodawań na 1s. Architektura wg von Neumann’a: • Procesor • Pamięć operacyjna (RAM, ROM, HDD, CD, DVD, PenDrive itd.) • Urządzenia wejścia/wyjścia (monitor klawiatura mysz skaner drukarka głośniki itd) Język komunikacji podzespołów komputera - System Binarny Wszystkie elementy komputera porozumiewają się wykorzystując system binarny. Każda informacja która jest przedstawiona w tym systemie składa się z ciągu zer i jedynek. Ponieważ tylko te wartości są używane z wewnątrz komputera. Tablica kodów poszczególnych znaków: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 … 62 63 64 65 … 126 127 128 129 … 254 255 256 000000000 000000001 000000010 000000011 000000100 000000101 000000110 000000111 000001000 000001001 000001010 000001011 000001100 000001101 000001110 000001111 000010000 000010001 …. 000011110 000011111 000100000 000100001 …. 001111110 001111111 010000000 010000001 …. 011111110 011111111 100000000 Zadania: 5(10)=X(2) 12(10)=X(2) 132(10)=X(2) 167(10)=X(2) 154(10)=X(2) 321(10)=X(4) 111011(2)=X(10) 1010001(2)=X(10) 1110111011(2)=X(10) 121122101102(3)=X(10) Metoda zamiany systemu dziesiętnego na binarny polega na kolejnym dzieleniu liczby szukanej na 2 z resztą. Np. 83(10)=X(2) 83/2=41 41/2=20 20/2=10 10/2=5 5/2=2 2/2=1 83%2=1 41%2=1 20%2=0 10%2=0 5%2=1 2%2=0 1%2=1 83 41 20 10 5 2 1 1 1 0 0 1 0 1 83(10)=1010011(2) Jak widzimy wynik czyta się z dołu do góry a nie odwrotnie Analogicznie przeliczanie z systemu binarnego na 10 odbywa się poprzez wymnażanie kolejnych wartości prze 2n Np. 1010011(b)=X(10) 1*26+0*25+1*24+0*23+0*22+1*21+1*20= 1*64+0*32+1*16+0*8+0*4+1*2+1*1=83 !!!Uwaga!!! Metoda ta pozwala na zmianę dowolnego systemu na dowolny jeżeli tylko w odpowiednich miejscach pozamieniamy bazy. Zastanów się jak to zrobić. Podpowiedz w systemach o podstawie większej niż 10 dodaje się litery do zastawu znaków aby uzupełnić braki. Począwszy od litery A