Informatika Dr. Herdon Miklós Dr. Fazekasné dr. Kis Mária Magó Zsolt Debreceni Egyetem Németh Zoltán Budapesti Corvinus Egyetem CÍMDIA: logók futóláb: hefop, témakör, diaszám Gyakran olyan hallgatóságnak kell szakmai előadást tartani, amely nem ismeri a témát vagy a szakszavakat. Az anyag esetleg összetett és rengeteg adatot tartalmaz. A hatékony előadáshoz alkalmazzuk a Dale Carnegie Training® által kialakított irányelveket.   Vegyük figyelembe a rendelkezésre álló időt és rendszerezzük megfelelően a tananyagot. Szűkítsük le a témakört. Osszuk fel a bemutatót világosan elkülönített részekre. Állítsunk fel logikus sorrendet. Végig egy témára összpontosítsunk. A bemutatót összefoglalással zárjuk, ismételjük meg a fontos lépéseket vagy vonjunk le következtetést. Ne feledkezzünk el a hallgatóságról. Fontos például, hogy az adatok érthetőek és lényegesek legyenek a téma szempontjából. Az adatok és a szakszavak mennyiségét igazítsuk a hallgatósághoz. A fontosabb pontok és lépések magyarázatához használjunk szemléltetőeszközöket. Mindig tartsuk szem előtt a hallgatóság igényeit, és akkor képesebbek lesznek az elhangzottak befogadására. A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg.

Informatika Alapismeretek A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg.

Történelem Előzmények mechanikus elvű számoló berendezések Schickard, Pascal 10-es számrendszerű összeadó-gép Leibnitz az előző továbbfejlesztése mind a 4 alapműveletre Babbage, Hollerith lyukkártyás adattárolás (Babbage: „program”, Hollerith: IBM) elektro-mechanikus eszközök Zuse, Aiken elektronikus számítógépek ENIAC (1946), EDVAC (1949)

Történelem Generációk: elektronikus számítógépek fejlődésének kategorizálása az alkalmazott meghatározó technológia eszköz szerint elektroncső (’50-es évek) tranzisztor (’60-as évek) integrált áramköri elemek (’60-as évek vége) mikroprocesszor (’70-es évek) ?

Generációk jellemzői I.: elektroncső: 40-es évek közepe – 50-es évek második fele 300 művelet/sec elektroncsöves tárak, lyukkártya/lyukszalag, fixpontos műveletvégzés, gépi kód (assembly), kötegelt mód, operátor II: tranzisztor: 50-es évek vége – 1965 200 000 művelet/sec ferritgyűrűs memória, mágnesszalag (mágneslemez), lebegőpontos aritmetika, assembly, magasszintű nyelvek, batch III: IC: 1965 - 70-es évek első fele 2 millió művelet/sec, ferritgyűrűs memória, mágneslemez, operációs rendszer megjelenése, (valódi) magasszintű nyelvek, multiprogramozás, virtuális memória számítógép-kategóriák (mainframe, middleware, minicomputer) IV: mikrochip: 70-es évek 20 millió művelet/sec, félvezető tárak, mágneslemez, optoelektronikus/optikai adathordozók, PC, 4GL, hálózati operációs rendszerek V: jelen? jövő? mesterséges intelligencia?, (valódi) párhuzamos rendszerek?

Fogalmak Adat  információ adat: észlelés  információ: hasznosítás információ: ismeret  adat: tárolt ismeret Információ-technológia = adat (információ) előállítása, tárolása, továbbítása, feldolgozása ICT: info-kommunikációs technológiák ICS: informatikai társadalom Informatika IT rendszerek fejlesztésével és üzemeltetésével foglalkozó tudomány informatika  számítástechnika!

Fogalmak Kommunikáció: Hálózatok Protokoll ICT eszközök által végzett adattovábbítási tevékenység feltételei: összekapcsolhatóság (közeg) kommunikációs képesség: értelmezhetőség (protokollok) egyediség: azonosíthatóság (címek) Hálózatok ICT eszközök valamilyen cél érdekében, alkalmas módon összekapcsolt rendszere Protokoll kommunikációs szabályok (gyűjteményei) IPX/SPX, NetBEUI, TCP/IP http, ftp, telnet, mail, gopher, ... összeköttetés közös nyelv egyedi címek

Fogalmak Algoritmus: Program valamely feladat megoldását eredményező elemi műveleti lépések sorozata, ha pontosan egy egyértelmű kezdete van és csak elemi tevékenységekből álló lépéseket tartalmaz és determinisztikus és véges, akkor formalizálható  Program számítógép által értelmezhető algoritmus

Fogalmak Számítógép = olyan (teljesen) elektronikusan működő berendezés, amely képes adatokat és programokat tárolni és automatikusan végrehajtani. hardver (a számítógépet alkotó technikai eszközök összesége) + szoftver (a számítógép segítségével feldolgozott adatok és a működést meghatározó programok összessége).

Neumann-elvek Szerkezeti elvek Működési elvek teljesen elektronikus működés (logikai áramkörök alkalmazása) felépítés: CPU + ALU + MEM + I/O Működési elvek kettes számrendszer és Boole-algebra soros utasítás-végrehajtás tárolt program elve

Kettes számrendszer alapszám: 2, számjegyek: 0, 1 műveletek: összeadás: 0+0=0, 0+1=, 1+0=1, 1+1 = 10 kivonás: komplementer összeadással 1-es komplemens: X(n)+X(n)K1=11..11(n) technikailag: jegyenként az ellenkező 2-es komplemens: X(n)+X(n)K2=10..00(n+1) technikailag: XK2=XK1+1 A-B  A+BK2 jelentősége: minden művelet visszavezethető összeadásra!

Boole-algebra állításokkal végzett logikai műveletek eredményét rögzíti állítás: egyértelműen eldönthető, hogy IGAZ vagy HAMIS művelet: logikai értékekhez rendel logikai értéket alapműveletek: ÉS (AND), VAGY (OR), NEM (NOT) kizáró vagy (XOR) alkalmazása: logikai kifejezések kiértékelhetők logikai állítások kiértékelésének sorozataként kiértékelés: igazság-táblával, predikátum-kalkulussal alkalmazása: kapuáramkörök

Neumann-elvek CPU: központi vezérlő egység utasítás-értelmezés, végrehajtás, vezérlés egy időben egy tevékenység  soros működés ALU: aritmetikai és logikai egység műveletvégzés kettes számrendszer, logikai alapműveletek (ÉS, VAGY, ...) MEM: memória tárolás azonos méretű sorszámozott részek („rekesz”) egységes szerkezet az adatok és a program-utasítások számára  tárolt program elve I/O: be- és kiviteli eszközök kapcsolattartás a felhasználóval és esetleges további (külső) eszközökkel („perifériák”)

A számítógép felépítése CPU + ALU = (mikro)processzor memória I/O vezérlők + sínrendszer az egyes komponensek közti összeköttetést biztosító vezetékek funkció szerint: belső, memória, külső (rendszer) információ jellege szerint: adat-, cím-, vezérlő- (órajel-generátor, akku, slotok, stb.) alaplap

A számítógép elvi vázlata CPU +ALU MEM I/O CÍMEK ADATOK VEZÉRLŐJELEK

Mértékek bit: bájt: mértékek információ alapegysége két állapot megkülönböztetésére alkalmas jel realizálása: 1, 0 kettes számrendszer 1 helyiértékének tárolására alkalmas bájt: információ-tárolás alapegysége 8 bit mértékek váltószám: 210 (1024) és hatványai: kilo, mega, giga, tera 1 KB (kilobájt) = 1024 bájt 1 MB (megabájt) = 1024 KB = 1024*1024 B...

Ábrázolási rendszerek bináris rendszer: minden információ 2-es számrendszerben fogalmi szint: adattípusok numerikus, szöveges dátum, logikai objektum reprezentáció: bitsorozat

Fixpontos ábrázolás rögzített méretű tárhely 1-2-4 bájt („félszó”, „szó”, „dupla szó”) a tizedespont helye rögzített gyakorlatban csak egész! ábrázolható értékkészlet előjellel vagy előjel nélkül? 1 bájt: 00000000 .. 11111111 (0-255) 2 bájt: 0x0000 ... 0xFFFF (elvileg 0-216, gyakorlatban -215 ... +215)

Fixpontos ábrázolás példa: tfh. méret: 2 bájt, legfelső bit: előjel (0:+, 1:-), alsó 3 bit: tizedes 2004,55 tárolt alakja? 2000 = 11111010100 0,55 = 0,10001 2004,55 = 11111010100,10001 0011 1110 1010 0100 = 3CA4

Lebegőpontos ábrázolás normálalakot tárol f x 2e f: mantissza (bináris tört, 0.111...) e: karakterisztika (kitevő), előjelesen (eltolással!) tárolás: rendelkezésre álló tárterület méretétől függően: egyszeres: 4 bájt (e: 8 bit, f: 23 bit) dupla: 8 bájt (e: 11 bit, f: 52 bit) bővített: 10 bájt (e: 15 bit, f: 64 bit)  e f

Lebegőpontos ábrázolás példa: egyszeres lebegőpontos 2004,55 tárolt alakja ? 2004,55 = 11111010100,10001 = 0,1111101010010001 x 211 f: 1111 1010 1001 0001 0000 000 e: 1011  1000 1011 0 1000 1011 1111 1010 1001 0001 0000 000 0100 0101 1111 1101 0100 1000 1000 0000 45FD4880h

BCD (Binárisan kódolt decimális) számjegyeket tárol, nem értéket! 4 biten a 10-es számrendszerbeli szám jegyei előjel is 4 bit! (A, C, E, F : +; B, D: -) pakolt: fél bájtonként a számjegyek, az utolsó fél bájt előjel zónázott: első bájton az előjel és az első számjegy, a többi számjegy (vezető 0-kal) bájtonként vezérszavas az első bájt írja le a következő bájtok jelentését

BCD ábrázolás példa: 2004,55 tárolt alakja? pakolt BCD: 20 04 C0 zónázott BCD: C2 00 00 04 vezérszavas BCD 7. bit: előjel: + (0) 6-3. bit: számjegyek száma: 6 (0110) 2-0. bit: tizedesek száma: 2 (010) 0011 0010 0010 0000 0000 0100 0101 0101  32 20 04 55

Karakterkódolás:ASCII American Standard Code for Information Interchange PC-k jellemző karakterkódolási rendszere szabvány: 7 biten sorszámozva a szimbólumok, a 8. bit a paritás kiegészítés 00h..7Fh: 128 jel, 80h..FFh: nemzeti karakterek (kódlapok)

ASCII kódtábla A: 65 = 0100 0001 a: 97 = 0110 0001

Kiterjesztett ASCII tábla ö: 148 = 1001 0100 Ö: 153 = 1001 1001 ?

Karakterkódolás: UNICODE (elvileg) 2 bájtos karakterkódolás (elvileg) a világ összes szimbóluma szabvány: 0000h..2000h – hagyományos írásjelek 2001h..3000h – szimbólumok 3001h..E800h – távol-keleti írásjelek (47e!) E801h..FE00h – felhasználói FE01h..FFFFh – fenntartott problémák: többértelműség ( latin „c” = cirill „sz”) eltérő definiálhatóság (á = a+’)