Wstęp do informatyki - Katedra Informatyki > Home

Transkrypt

Wstęp do informatyki
Cezary Bolek
[email protected]
Uniwersytet Łódzki
Wydział Zarządzania
Katedra Informatyki
Informacje organizacyjne
Kontakt
dr inŜ. Cezary Bolek
pokój 142, Katedra Informatyki, Wydział Zarządzania
konsultacje:
wtorek 1500- 1545
środa 1130- 1300
email:
materiały:
[email protected]
http://www.ki.uni.lodz.pl/~cbolek
Cezary Bolek <[email protected]>
2
Literatura
1. David Harel,
Rzecz o istocie informatyki - algorytmika,
WNT 2000
2. William Stallings,
Organizacja i architektura systemu
komputerowego,
WNT 2000
3
1
Informatyka jako dyscyplina naukowa
Badanie praw rządzących procesami
kodowania, zapisywania, przetwarzania
i przesyłania informacji.
RóŜnorodność i multidyscyplinarność:
matematyka, fizyka, chemia, biologia,
nauki przyrodnicze, społeczne
oraz humanistyczne
Ścisły związek podstaw teoretycznych
ze sferą aplikacyjną.
4
Oblicza informatyki
Informatyka teoretyczna
teorie obliczalności
metody numeryczne
języki formalne
Informatyka techniczna
architektura sprzętu
telekomunikacja
elektronika
Informatyka
Informatyka stosowana
języki programowania
inŜynieria oprogramowania
systemy informatyczne
Informatyka praktyczna
wykorzystywanie sprzętu i
oprogramowania do realizacji
celów zawodowych
5
Algorytmika
Nauka o formułowaniu szczegółowych przepisów
na rozwiązywanie zagadnień, pod kątem ich
automatycznej realizacji.
Rozwiązywalność zadań:
algorytmy heurystyczne
Efektywność algorytmów:
złoŜoność obliczeniowa
Poprawność algorytmów:
dowodzenie poprawności
6
2
Struktury danych
Abstrakcyjna reprezentacja obiektów świata
rzeczywistego na potrzeby realizacji algorytmu.
Liczby: zakres i dokładność
Tablice, rekordy: wielość w jedności
Stosy, kolejki, listy: liczy się kolejność
Drzewa, grafy: złoŜoność powiązań
7
Zapis algorytmów
Metody graficzne: diagramy, schematy blokowe,
sieci działań
Języki formalne: zestawy symboli i reguł ich
uŜycia (składnia), pozwalające na zapis
algorytmu.
Program: zapis algorytmu w języku formalnym,
który moŜna przetłumaczyć na kod
maszynowy.
8
Proces programowania
Algorytm
Problem
Program
Struktury
danych
Algorytmizacja
Kodowanie
Programowanie
9
3
Matematyka komputerowa
•
•
•
•
•
•
•
metody numeryczne
weryfikacja hipotez poprzez wyjątki
dowodzenie twierdzeń
poszukiwania liczb pierwszych
rachunki symboliczne
fraktale
rachunek Monte Carlo
10
Fizyka komputerowa
•
•
•
•
•
obliczenia symulacyjne
fizyka cząstek elementarnych
fizyka materiałowa
geofizyka, meteorologia
astronomia
11
Chemia komputerowa
• symulacje syntezy chemicznej
• analiza własności materiałów
• projektowanie związków chemicznych
• farmakologia komputerowa
12
4
Biologia i cybernetyka komputerowa
• badanie własności substancji
organicznych
• identyfikacja genomu istot Ŝywych
• modelowanie procesów ewolucyjnych
• modelowanie ekosystemów
• modelowanie zachowań
13
Ekonomia komputerowa
•
•
•
•
•
modelowanie procesów ekonomicznych
analiza rynków finansowych
analiza procesów demograficznych
analiza zuŜycia zasobów naturalnych
prognozowanie tendencji rozwoju rynku
14
Nauki o poznaniu
•
•
•
•
modelowanie procesów poznawczych
systemy ekspertowe i bazy wiedzy
problemy sztucznej inteligencji
problem osobowości
15
5
Komputery w badaniach literackich
• analiza występowania i znaczenia
słów w tekstach literackich
• stylometria: badania stylu
literackiego
16
Historia maszyn liczących
Bardzo krótka
Czasy prehistoryczne
• jeden, dwa mnóstwo: liczebniki
• kamyki, patyczki: narzędzia
3000-500 p.Chr.
• liczydło
17
Historia ...
XVII wiek
1622 - suwak logarytmiczny,
William Oughtred, Anglii
1642 - maszyna do
dodawania (Pascalina),
Blaise Pascal
"Nie jest bowiem rzeczą godną wykształconego człowieka, by tracić godziny pracując jak
niewolnik nad obliczeniami, które wykonać mógłby kaŜdy, gdyby uŜyto w tym celu maszyny".
18
6
Historia ...
XVII wiek
Gottfried Leibniz (1646-1716)
1673 - czterodziałaniowa maszyna licząca
Odkrywa układ dwójkowy (pod wpływem Ying-Yang)
19
Historia ...
XIX wiek
Wejście
(program)
krosna Ŝakardowe —
pierwsza programowalna maszyna
Maszyna
(przetwarzanie)
Wyjście
(tkanina)
20
Historia ...
Maszyny Charlesa Babbage’a:
automatyzacja obliczeń
(maszyna róŜnicowa),
projekt maszyny analitycznej
wykonującej program obliczeń
21
7
Historia ...
XIX wiek
arytmometry mechaniczne z
wykorzystaniem kart perforowanych
XX wiek
złoŜone obliczenia wojskowe:
• balistyka,
• szyfrowanie informacji
(Enigma),
• broń atomowa
22
Historia ...
Alan Turing
• studia nad moŜliwością automatycznego rozwiązywania problemów
matematycznych,
• koncepcja maszyny realizującej algorytm według wczytywanych
symboli i aktualnego stanu: Maszyna Turinga
• koncepcja osobowości jako skomplikowanego algorytmu: Test Turinga
John von Neumann
• koncepcja współczesnego komputera, składającego się z jednostki
centralnej, pamięci i układów peryferyjnych, przetwarzającego
program zapisany w pamięci
23
Historia ...
1944 — Mark I : pierwsza elektromechaniczna maszyna
cyfrowa
•
•
•
•
•
długość 120m , wysokość 2.5m, waga 5 ton, dł.przewodów 700km
760.000 części, głównie przekaźników elektromechanicznych
przeznaczenia: wojskowe obliczenia balistyczne
urządzenie wyjściowe: elektryczna maszyna do pisania
szybkość: mnoŜenie ok. 3s
24
8
Historia ...
1944 — ENIAC (Electrical Numerical Integrator And Calculator):
elektronika lampowa: komputery I generacji (1944-55)
17.468 lamp elektronowych, 70.000 rezystorów, 10.000 kondensatorów,
1.500 przekaźników, 6.000 przełączników ręcznych and 5 millionów połączeń lutowniczych
powierzchnia 167 m2, waga 30 tons, moc 160 kilowatów
(włączenie powodowało przyciemnienie świateł w Filadelfii)
W czasie 1s ENIAC (1000 razy szybsza maszyna licząca od dotychczasowo zbudowanych)
mógł wykonać: 5,000 sumowań, 357 mnoŜeń lub 38 dzieleń.
Programowanie polegało na łączeniu elementów wykonujących poszczególne obliczenia
za pomocą przewodów (hardwired programming) i trwało całe tygodnie.
Maszyna wymagała równieŜ częstych zabiegów konserwacyjnych.
25
Historia ...
1947 — tranzystor
elektronika półprzewodnikowa: komputery II generacji
(1956-1963)
•
•
•
•
Niskie napięcia zasilania,
małe zuŜycie energii,
małe wymiary,
bardzo mała awaryjność.
26
Historia ...
1958 — układ scalony:
komputery III generacji (1964-1972)
Skomplikowany układ elektroniczny na powierzchni płytki krzemowej
(tranzystory, diody, rezystory i połączenia elementów)
wytworzony w jednorazowym procesie produkcyjnym,
ogromny stopień upakowania elementów przy małej mocy układu.
27
9
Historia ...
1971 — mikroprocesor Intel 4004
komputery IV generacji 1973-1977
Intel 4004 o rozmiarach 3mm x 4mm
posiadał 2300 tranzystorów i miał
moc obliczeniową równą
komputerowi ENIAC (18.000 lamp).
W 1972r. sonda Pioneer 10
wykorzystywała juŜ mikroprocesor
Intel4004
Połączenie w jednym układzie scalonym jednostki sterującej,
wykonawczej i rejestrów roboczych. Następne generacje komputerów
róŜnią się jedynie stopniem zagęszczenia elementów w układach
scalonych, ale ogólna koncepcja budowy komputera jest taka sama.
28
Historia ... komputery osobiste
1976 — pierwszy
mikrokomputer
Apple I
Steven Wozniak,
Steve Jobs
Mikroprocesor: MOS 6502, 1 MHz
Pamięć RAM: 8 KB
Pamięć ROM: 256 bajtów
29
1977 - Apple II
Mikroprocesor: MOS 6502, 1 MHz
Pamięć RAM: 4 KB (do 64KB)
Pamięć ROM: 12 kB
Wbudowany interpreter języka Basic
W róŜnych wersjach produkowany do
1993 r.
1980 - Apple III
Mikroprocesor: MOS 6502A, 2 MHz
Pamięć RAM: 128 KB (do 256KB)
Pamięć ROM: 16 kB
30
10
1982 - Lisa/Lisa 2
Mikroprocesor:
Motorola MC68000, 5MHz
Pamięć RAM:
1 MB
Pamięć ROM:
16 kB
System operacyjny: Lisa OS
1984 - Macintosh
Mikroprocesor:
Motorola MC68000, 7.83MHz
Pamięć RAM:
128 KB (do 512kB)
Pamięć ROM:
64 kB
System operacyjny: Macintosh System 1.0
1987 - Macintosh II
Mikroprocesor:
Motorola MC68020, 15.66MHz
Pamięć RAM:
1MB (do 8MB)
Pamięć ROM:
256 kB
System operacyjny: Macintosh System 4.0
1989 - Macintosh Portable
Mikroprocesor:
Motorola MC68HC000, 16MHz
Pamięć RAM:
1MB (do 9MB)
Pamięć ROM:
256 kB
System operacyjny: MacOS 6.0.4 do 7.5.5
31
Historia ...
1981 — komputer osobisty (PC) - IBM (5150)
• Pierwszy 16 bitowy mikroprocesor Intel
8088 z zegarem 4.77 MHz.
• 16kB pamięci, rozszerzalnej do 256kB,
• stacja dyskietek o pojemności 160kB,
• kolorowy monitor,
• cena 1565$ (równowaŜność 4000$ dziś),
• pierwotnie wyposaŜony w interpreter
języka BASIC w pamięci ROM,
• system operacyjny DOS (nieco później)
Koncepcja „otwartej architektury” — przyczyna ogromnej popularności,
trwającej w zasadzie do dzisiaj.
32
1983 - IBM PC/XT (5160)
Mikroprocesor:
Intel 8088, 4.77MHz
Pamięć RAM:
64-640kB (w zaleŜności od modelu)
Karta graficzna:
CGA (320x200 / 640x200)
System operacyjny:
MS-DOS 2.0
FDD 5.25”, HDD 10,20MB
1983 - IBM PC Junior
Mikroprocesor:
Intel 8088, 4.77MHz
Pamięć RAM:
64 KB (do 640kB)
Karta graficzna:
CGA (320x200 / 640x200)
System operacyjny:
MS-DOS 2.0
Pamięć zewn.: magnetofon, opcja: FDD 5.25”
1984 - IBM PC/AT
Mikroprocesor:
Pamięć RAM:
Karta graficzna:
System operacyjny:
HDD,FDD
Intel 80286, 6MHz
512 KB (do 3MB)
EGA (640x350)
MS-DOS 3.0
1984 - IBM PC Portable (5155)
Mikroprocesor:
Intel 8088, 4.77MHz
Pamięć RAM:
256 KB (do 640kB)
Karta graficzna:
CGA (320x200 / 640x200)
System operacyjny:
PC-DOS 2.1
1x lub 2x FDD 5.25”
33
11
Wykształcenie informatyczne
Uniwersytet – aspekty teoretyczne
informatyka teoretyczna - computer science
Politechnika – aspekty aplikacyjne
informatyka stosowana – computer engineering
Informatyka fizyczna, chemiczna,
ekonomiczna, medyczna, etc.
Poza uczelniami: szeroka edukacja
społeczeństwa w zakresie praktycznych
aspektów informatyki
34
Programowanie
Rzemiosło?
program jako dodatek do sprzętu,
,,najwaŜniejsze, Ŝe działa’’
Nauka?
od rzeczywistości do abstrakcji,
podstawy teoretyczne,
odpowiedniość metod do problemu
Sztuka?
kreatywność
poczucie estetyki i elegancji
dąŜenie do ideału
35
Rewolucja informacyjna
• Łatwość pozyskiwania informacji
• MoŜliwość swobodnej komunikacji
• Nowe dziedziny, usługi i formy pracy
• Zmiana działania urzędów i administracji
• Nowa organizacja państwa
36
12
Informatyka w społeczeństwie
Postrzeganie informatyki jedynie jako
biegłości w posługiwaniu się komputerem
UtoŜsamianie uŜywania oprogramowania
z kreatywnością informatyczną.
UtoŜsamianie programowania z rozwiązywaniem
problemów informatycznych.
37
ZagroŜenia
Szum i śmietnik informacyjny
Forma informacji nad treścią
Telepraca – przymus pracy w domu
Zanik prywatności i anonimowości
Wszechwładza urzędów i słuŜb
Czy naprawdę jesteśmy szczęśliwsi ???
38
13

Wstęp do informatyki - Katedra Informatyki > Home

Transkrypt

Podobne dokumenty