RAČUNALNIŠKI SISTEMI in KOMUNIKACIJE

1. RAČUNALNIŠKI SISTEMIin KOMUNIKACIJE Univerza v MariboruFakulteta za organizacijske vede dr. Igor Bernik, docentigor.bernik@fov.uni-mb.si kib1.fov.uni-mb.si/RaSK

2. Kaj je računalniški sistem? Računalnik in periferija Programska oprema Računalniški sistem - uvod Računalnik je naprava, ki jo lahko programiramo, da manipulira z simboli. Hitro, natančno in zanesljivo lahko izvaja kompleksne in ponavljajoče se procedure ter hrani in bere velike količine podatkov. Fizične komponente imenujemo strojna oprema – hardver, ki izvajajo programsko opremo – softver. Vhodno izhodne enote dovoljujejo računalnikom komunikacijo z uporabnikom in zunanjim svetom. Računalniški sistemi

3. Ker je računalnik naprava, naj dela kaj koristnega: Pisanje teksta Hranjenje in obdelava podatkov Reševanje matematičnih problemov Igranje iger Primeri: bankomat, referat, borza, ... Kaj je računalnik? Računalniški sistemi

4. Uporabnika Zmogljivosti in omejitve Programerja Želim si računalnik, za katerega lahko napišem čim boljši program Sistemski analitika Računalniki za dobro delovanje aplikacij – pravi sistem za določena opravila Sistemskega administratorja; sistemskega managerja Računalnik, ki omogoča maksimalno učinkovitost celotnega računalniškega sistema (kot rač. samega, kot več rač. na določeni lokaciji ali kot sistem računalnikov na dislociranih lokacijah) Računalniški sistem z vidika: Računalniški sistemi

5. pri izvajanju računalniškega procesiranja podatkov Vhod/Izhod podatkov Osnovna aritmetična in logična preračunavanja Transformacija ali prevajanje podatkov (prevajanje programa, update datotek, ...) Sortiranje podatkov Iskanje ujemajočih podatkov Shranjevanje in branje podatkov Prenos podatkov (prenos datotek) Osnovne operacije Računalniški sistemi

6. Hardver, ki omogoča fizične mehanizme vhoda in izhoda podatkov, manipuliranja z njimi in za elektronsko kontrolo vhoda in izhoda podatkov Softver – sistemski in aplikativni, ki daje inštrukcije hardveru kako in v kakšnem vrstnem redu naj dela. Podatki; numerični, alfanumerični, grafični, zvokovni, ... predstavljeni v obliki, s katerimi softver zna delati Komponente računalniškega sistema Računalniški sistemi

7. Procesor (CPE) Pomnilnik Vhodno/izhodni vmesnik Vhodne enote Izhodne enote Hardverske komponente Računalniški sistemi

8. Aritmetično logična enota; izvajanje aritmetičnih in logičnih kalkulacij. Kontrolna enota; kontrolira procesiranje inštrukcij in gibanje notranjih podatkov procesorja iz enega dela procesorja v drugega. Vmesnik; premika inštrukcije programa in podatke med procesorjem in ostalim hardverom. Centralno procesna enota - procesor Računalniški sistemi

9. bit, byte = 8bit 1KB= 210=1024bytes, 220=MB,230=GB Razločimo različne tipe: RAM (random access memory) ROM (read only memory) Trdi disk, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, tračne enote, luknjane kartice, pomnilne kartice... Pomnilnik Računalniški sistemi

10. ISA Serijski Zaporedni PCMCIA (PcCard) SCSI PCI, PCI-X USB FireWire BlueTooth Vhodno/izhodni vmesnik Računalniški sistemi

11. Luknjana kartica Tipkovnica Miška Grafična tablica Skener (bar-code, ročni, ploski, bobenski, ...) Pero Igralna palica, volan Digitalni foto aparat, video kamera (analogna in digitalna) ... Vhodne enote Računalniški sistemi

12. Zaslon (CRT, LCD, ...) Projektor (LCD, DLP, ...) Tiskalniki (iglični, brizgalni, laserski, specialni) Zvočniki Izhodne enote Računalniški sistemi

13. Firmware (v strojne naprave vgrajen softver) Sistemski softver (BIOS, operacijski sistemi) Aplikativni, uporabniški programi Softverske komponente Računalniški sistemi

14. potrebujemo, ker računalnik dandanes ni več sam Različne omrežne povezave, prek različnih softverskih protokolov preko ožičenj (omrežje, telefonska linija) Brezžično (WiFi, bluetooth, ...) Komunikacijske komponente Računalniški sistemi

15. Tyche Brahe, srednjeveški astronom, je svoje življenje posvetil opazovanju in zapisovanju pozicije planetov. Johannes Kepleranalizira zbrane podatke in predstavi zakone gibanja planetov. Brahe je zbiral podatke – Keplerjevi zakoni so informacije! Podatki, informacije Računalniški sistemi

16. Procesiranje podatkov pojasni njihov pomen. Računalnik je stroj za procesiranje podatkov! Podatkovni tok teče v računalnik kot vhod, informacijski tok iz računalnika je izhod. Procesiranje podatkov v informacije Računalniški sistemi

17. Oba lahko računata. Na kalkulatorju je postopek seštevanja naslednji: Vnesemo prvo število (X) Izberemo operator seštevanja (+) Vnesemo drugo število (Y) Izberemo operator za izračunavanje (=) Zapišemo izračunano število za nadaljnje računanje Kalkulator izračuna vrednost glede na zaporedje pritisnjenih gumbov. Računalnik procesira podatke avtomatsko. Moramo mu podati set inštrukcij (program), ki je shranjen na računalniku (shranjeni program). Računalnik je naprava, ki procesira podatke v informacije pod kontrolo shranjenih programov. Računalnik ali kalkulator - razlika Računalniški sistemi

18. Stored program concept (Koncept shranjenih programov) Podatki, manipulirani v skladu z inštrukcijami programa so shranjeni v spominu medtem, ko se procesirajo. Tudi programske inštrukcije in podatki so shranjeni v spominu medtem ko se procesirajo. Koncept je standardna osnova za računalniško arhitekturo praktično vseh obstoječih računalnikov. John von Neumannov koncept Računalniški sistemi

19. Četrta generacija (1971 – do danes) Centralna procesna enota ima sedaj samostojno enoto – mikroprocesor. L. 1975 se prvi računalnik proda ljubitelju tehnike. L. 1981 IBM proda prvi PC, do konca leta pa že 2 mio. Leta 82 – 5,5 mio. Deset let kasneje pa 65 mio. Trenti so v zmanjševanju velikosti in porabe elektrike – iz namiznih v prenosne in v ročne. Iz leta v letu padajo cene in naraščajo zmogljivosti. Povezujejo se preko lokalnih mrež v Internet. Tako predstavljajo skupno mrežo informacij. Računalniški sistemi

20. Peta generacija (od danes naprej) Peta generacija računalnikov se še razvija. Razlika med 4. in 5. generacijo je v uporabi umetne inteligence, kjer bodo računalniki lahko: • Uporabljali naravni govor • Razumeli deduktivno sklepanje • Se učili iz napak • Videli in razpoznali objekte • Evaluirali na stopnjo novih zahtev. Za to se potrebujejo bistveno zmogljivejši računalniki, ki bodo delovali podobno kot človek. Računalniški sistemi

21. RAČUNALNIŠKI SISTEMI2. Osnovni podsistemi računalnika Univerza v MariboruFakulteta za organizacijske vede dr. Igor Bernik, docent kib1.fov.uni-mb.si/RaSK

22. Osnovne sistemske komponente Računalniški sistem je sestavljen iz centralne enote (računalnika) in različnih perifernih naprav. • Centralna enota vsebuje večino elektronskih sklopov • Periferne naprave so na centralno enoto priključene prek ožičenja (in tudi brezžično) • Von Neumann hardver razbije na 5 osnovnih delov: • CPE (procesor) • Vhod • Izhod • Delovni pomnilnik - RAM • Stalni pomnilnik Računalniški sistemi

23. Osnovne sistemske komponente Računalniški sistemi

24. Centralna procesna enota Centralna procesna enota (CPE-procesor) je najpomembnejša komponenta računalnika. Pod kontrolo shranjenega programa, CPE manipulira z podatki in shranjuje rezultate v pomnilnik - RAM! • CPE stalno prejema inštrukcije, ki jih mora izvesti. • Vsaka inštrukcija vsebuje vrstni red procesiranja podatkov. • Delo procesorja je večinoma preračunavanje podatkov in njihov transport. • Podatki prihajajo iz pomnilnika in vhodnih perifernih naprav (pogonov, tipkovnice). • Po procesiranju se podatki pošljejo nazaj v pomnilnik in na izhodne periferne naprave. Računalniški sistemi

25. Pomnilnik in pogoni • Delovni pomnilnik računalnika vsebuje podatke in programe. • Vsi podatki ki jih računalnik potrebuje in dela z njimi v času procesiranja so shranjeni v delovnem pomnilniku. • Podatki, ki se nahajajo na enem izmed pogonov in so potrebni za procesiranje, se morajo najprej prebrati v delovni pomnilnik. Delovni pomnilnik = RAM. Pogoni = mehki, trdi diski, CD, DVD, tračne enote, ... Računalniški sistemi

26. Periferne naprave Periferne naprave so običajno fizično ločene od računalnika – medtem ko procesor in pomnilnik tvorijo glavni del računalnika. Število perifernih naprav je odvisna od opremljenosti računalniškega sistema. V osnovi jih delimo na: • Vhodne naprave – omogočajo vnos podatkov (tipkovnica, miška) • Izhodne naprave – omogočajo prikaz procesiranih podatkov/informacij uporabniku (monitor, tiskalnik) Računalniški sistemi

27. Vodila Vodila so povezave v računalniku, ki povežejo procesor z ostalimi komponentami. Računalniški sistem sprejema in pošilja podatke na vodila, ki jih delimo na: • Sistemsko vodilo, ki povezuje CPE z RAMom. Je centralno vodilo sistema. • V/I vodila, ki povezujejo CPE in ostale komponente. Prenašajo podatke in povezujejo sistemsko vodilo z vsemi V/I napravami. Računalniški sistemi

28. Osnovni računalniški koraki potrebni za izvedbo naloge: 1. Shrani program v pomnilnik. Računalniški sistemi

29. Osnovni računalniški koraki potrebni za izvedbo naloge: 2. Vnesene podatke iz tipkovnice shrani v pomnilnik. Računalniški sistemi

30. Osnovni računalniški koraki potrebni za izvedbo naloge: 3. Procesor procesira podatke na osnovi programa in shrani rezultate v pomnilnik. 4. Rezultati so prikazani na izbrani izhodni napravi. Računalniški sistemi

31. Pomni: hardver, softver, program Hardver imenujemo fizične komponente sistema (CPE, pomnilnik, vodila, naprave). Softver imenujemo programe, ki so elektronski signali in obstajajo zgolj s pomočjo hardvera v pomnilniku. Program je serija inštrukcij, ki izvaja določene naloge. Podatki niso programi!Programi vsebuje inštrukcije za procesiranje podatkov. Programi se izvajajo, podatki se procesirajo. Računalniški sistemi

32. RAČUNALNIŠKI SISTEMI3. Podatki in številčni sistemi Univerza v MariboruFakulteta za organizacijske vede dr. Igor Bernik, docent kib1.fov.uni-mb.si/RaSK

33. Naši računalniki procesirajo podatke. Njihova funkcija je preprosta: procesiranje podatkov. Procesiranje se izvaja znotraj CPE in med ostalimi komponentami. To je seveda preprosto, toda KAJ so podatki in KAKO se procesirajo v računalniku? O podatkih Računalniški sistemi

34. Signali, ki jih pošiljamo drug drugemu so podatki. Naši vsakodnevni podatki so v različnih oblikah: zvok, pisma, številke in drugi znaki (ročno napisani ali tiskani), fotografije, grafika, film, ... Vsi ti podatki so naravni – analogni, kar pomeni, da se razlikujejo v svoji obliki. Podatki v tej obliki so neuporabni za računalniško procesiranje. Računalnik lahko procesira zgolj preproste, natančno določene podatkovne formate, ki jih lahko procesira zelo uspešno. Analogni podatki Računalniški sistemi

35. Digitalni podatki Računalnik je električna naprava. Torej lahko dela le z podatki, ki jih razume na električnem nivoju. To doseže z uporabo električnih stikal, ki so lahko vključeno ("1") ali izključeno ("0"). Z električnimi stikali lahko pišemo števila 0 in 1 ter pričnemo procesirati naše podatke.Računalniški procesor ima milijone teh stikal v obliki tranzistorjev). Računalniški sistemi

36. Vsako 0 ali 1 imenujemo bit. Bit (BInary digiT). Število imenujemo binarno, saj izhaja iz binarnega številčnega sistema: 0 1 bit 1 1 bit 0110 4 bit 01101011 8 bit Biti Računalniški sistemi

37. Binarni številčni sistem je zgrajen iz števil, enako kot naš običajni desetiški številski sistem (10 številski sistem, števila 0-9), le da uporablja le števili 0 in 1. DESETIŠKI ŠTEVILSKI SISTEM - Desetiška števila so števila z osnovo deset: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 in 9. Primer: 23 BINARNI ŠTEVILSKI SISTEM - Binarna števila so števila z osnovo dva: 0 in 1. Primer: 1012 (0 ko je stikalo izključeno, 1 ko je stikalo vključeno) Binarni številčni sistem Računalniški sistemi

38. Osmiški (octal) in šestnajstiški (hexadecimal) številska sistema omogočata preprosto predstavljanje večbitnih števi lv digitalnem sistemu, saj so njune baze večkratnika števila 2. Osmiški številčni sistem uporablja števila od 0-7. S tremibiti lahko predstavimo vsako izmed števil osmiškega štev. sistema. Šestnajstiški številčni sistem uporablja števila od 0-9 in črke od A-F. S štirimibiti lahko predstavimo vsako izmed števil šestnajstiškega štev. sistema. Dvaintrideset, štiriinšestdeset Osmiški, šestanjstiški, ... štev. sistemi Računalniški sistemi

39. Dvomestna vezja, ki jih imenujemo tudi digitalna ali binarna so neobčutljiva na motnje, preprosta za razvoj in razumevanje in izjemno zanesljiva. Informacije/podatki se preprosto manipulirajo z uporabo preprostih elektronskih vezij – logičnih vezij oz. vrat. Zakaj binarna števila Računalniški sistemi

40. RAČUNALNIŠKI SISTEMI4. Logična vezja Univerza v MariboruFakulteta za organizacijske vede dr. Igor Bernik, docent kib1.fov.uni-mb.si/RaSK

41. V binarni logiki imamo lahko pri odgovoru na vprašanje dva odgovora: True – resnično – da False – neresnično – ne Povezujemo jih z tremi osnovnimi logičnimi povezavami – vrati IN, ALI in NE. Booleanova algebra Računalniški sistemi

42. Logična vrata in CPE Računalniški sistemi

43. Booleanova logika se lahko transformira iz algebraičnega izraza v logični diagram, ki predstavlja IN, ALI in NE vrata. Z implementacijo logičnih diagramov v hardveru dobimo digitalna vezja. Digitalna vezja so komponente hardvera, ki manipulirajo z binarnimi informacijami. Vezja so implementirana z uporabo tranzistorjev v integrirana vezja. Vsakemu osnovnemu vezju tranzistorja pripišemo logična vrata. Logična vrata Računalniški sistemi

44. Logična vrata NE (NOT) Računalniški sistemi

45. Logična vrata IN (AND) Računalniški sistemi

46. Logična vrata ALI (OR) Računalniški sistemi

47. Logična vrata NE IN (NAND) Računalniški sistemi

48. Logična vrata NE ALI (NOR) Računalniški sistemi

49. Logična vrata ekskluzivni ALI (XOR) Računalniški sistemi

50. Log. vrata ekskluzivni NE ALI (XNOR) Računalniški sistemi