informatika i raČunarske - Почетна se binarni zapis broja a u datoj preciznosti 2. ......
TRANSCRIPT
INFORMATIKA I RAČUNARSKE KOMUNIKACIJE
2017/2018
PREDAVANJA:
Sreten Stojanović
kabinet: 107 (I sprat), 315 (III sprat)
VEŽBE:
Miloš Stevanović
kabinet 315 (III sprat)
SADRŽAJ PREDMETA Predavanja
1. Uvod u računarstvo i informatiku
2. Hardver računara
3. Softver računara
4. Računarske mreže
5. Internet
Vežbe u Laboratoriji za računarsku tehniku
1. EXCEL - Tabelarna izračunavanja
2. MATLAB - Matematičko-tehnička izračunavanja
Fond časova nastave
3 časa nedeljno predavanja
2 časa nedeljno laboratorijske vežbe
Predispitne obaveze studenta i završni ispit
Poeni Minimum
1. Prisustvo na predavanjima 5
2. Prisustvo na vežbama 5
3. Kolokvijum 1 30
4. Kolokvijum 2 30
Ukupno predispitne obaveze (1-4) 70 30
5. Završni ispit 30
Ukupno (1-5) 100 51
Ocene
formiraju se prema sledećoj tabeli
Poeni Ocena
51-60 6
61-70 7
71-80 8
81-90 9
91-100 10
Literatura
- Sreten Stojanović, Informatika i računarske komunikacije, Tehnološki fakultet Leskovac, 2011.
- Prezentacije: www.tf.ni.ac.rs
DIGITALNI RAČUNARI
Digitalni računari su elektronski uređaji koji se koriste za:
- unos podataka,
- obradu podataka,
- skladištenje podataka i
- razmenu podataka.
Osnovne karakteristike digitalnih računara
- realizovani su pomoću elektronskih komponenti (hardver),
- koriste odgovarajuće računarske programe (softver),
- obavljaju operacije nad digitalnim (cifarskim) podacima.
Hardver predstavlja materijalni deo računarskog sistema.
U hardver spadaju:
- elektronski - električni, - magnetni i - mehanički uređaji.
Softver je nematerijalni deo računarskog sistema.
Pod softverom podrazumevamo skup računarskih programa koji izvršavaju određene zadatke.
GENERACIJE RAČUNARA
I GENERACIJA
- elektronske cevi
II GENERACIJA
- tranzistori
III GENERACIJA
- integrisana kola nižeg i srednjeg stepena integracije
IV GENERACIJA
- integrisana kola visokog stepena integracije
V GENERACIJA
- integrisana kola veoma visokog stepena integracije - koriste veštačku inteligenciju
(ekspertni sistemi, neuronske mreže…)
PODELA RAČUNARA PREMA NAMENI
Računari opšte namene
služe za rešavanje različitih problema
- sređivanje teksta, - kreiranje i obradu slika, - multimedije, - inženjerski proračun
Računari za specijalne namene
služe za rešavanje samo određenih problema
- automatski piloti, - računari u procesnoj industriji
PODELA RAČUNARA PREMA BROJU KORISNIKA
jednokorisnički (pesonalni) računari
višekorisnički (serverski) računari
NEKADA
Računar
Terminali
SADA
PODELA RAČUNARA PREMA BROJU INSTRUKCIJA I PODATAKA
Koliko instrukcija se istovremeno izvršava u jednom vremenskom trenutku?
JEDNA
PROGRAMSKA INSTRUKCIJA
VIŠE PROGRAMSKIH
INSTRUKCIJA
Koliko podataka
koristi jedna programska instrukcija?
JEDAN PODATAK SERIJSKI
VIŠE PODATAKA PARALELNI ULTRARAČUNARI
PODELA RAČUNARA PREMA VELIČINI
- personalni računari (mikro računari)
- računari srednjeg nivoa (mini računari)
- superračunari
Personalni računari (mikro računari)
Karakteristike:
- koriste najčešće jedan mikroprocesor - poseduju manje diskove i memorije, - imaju napajanje slabijeg kvaliteta, …
Vrste i namena:
- stoni PC, - notebook, - tablet računari
Računari srednjeg nivoa (mini računari)
Karakteristike:
- više RAM memorije,
- više procesora,
- veći broj hard diskova
- kvalitetnije napajanje
Vrste i namena:
- Serveri (baze podataka, Web, E-mail, …),
- CAD/CAM računari (za projektovanje i proizvodnju u industriji)
CAD – projektovanje uz pomoć računara
CAM – proizvodnja uz pomoć računara
Superračunari
Karakteristike:
- veliki broj ekstremno brzih procesora
- velika količina RAM memorije
- opslužuju veliki broj korisnika
- istovremeno izvršavaju veliki broj aplikacija
Namena:
- za potrebe vojske
- istraživačkih centara
- meteoroloških stanica
- velikih kompanija …
STRUKTURA DIGITALNIH RAČUNARA
Model današnjih računara zasnovan je na Nojman-ovoj arhitekturi.
Šema Nojmanove arhitekture računara
CPJ
UJ
Unutrašnja memorija
ALJ
Spoljašnja memorija
Ulazno-izlazni uređaji
CPJ – centralna procesorska jedinica (processor)
UJ – upravljačka jedinica
ALJ – aritmetičko-logička jedinica
Karakteristike Nojman-ove arhitekture
1. Računar poseduje memoriju u kojoj se čuvaju podaci i instrukcije programa.
2. Memoriji se pristupa adresiranjem memorijskih ćelija.
3. Instrukcije se izvršavaju sekvencijalno, sem ukoliko drugačije nije eksplicitno naglašeno (uslovno, iterativno).
adresa sadržaj
Sekvencijalno Uslovno Iterativno
PODACI I INFORMACIJE
Šta su podaci?
Podatak je činjenica ili događaj koji smo spoznali svojim čulima.
Podaci se zapisuje u obliku: 1. slova, brojeva, 2. specijalnih znakova, 3. slika, crteža, 4. zvuka i slično
Podaci (u opštem slučaju) ne moraju da sadrže neko značenje.
Šta je informacija?
Informacija je podatak ili skup podataka koji sadrže neko značenje.
Informatika je naučna disciplina koja se bavi: - proučavanjem tipova i strukture podataka - аutоmаtskоm оbrаdоm podataka kako bi se iz njih izdvojila korisna
informacija.
PREDSTAVLJANJE PODATAKA U RAČUNARU
Digitalni računari svoj rad baziraju na dva diskretna stanja koja se modeluju pomoću cifara 0 i 1.
Podaci se u računaru predstavljaju pomoću niza binarnih cifara.
Kodiranje podataka
konverzija izvornih podataka u odgovarajuće binarne zapise.
Dekodiranje podataka
konverzija binarnih zapisa iz računara u podatke razumljive čoveku.
OSNOVNE ORGANIZACIONE JEDINICE PODATAKA
BIT (bit, b)
- bit je pojedinačni zapis 0 i 1
- bit je najmanja jedinica podataka
- bit se ne može pojedinačno adresirati u memoriji računara
Broj različitih zapisa od n bitova iznosi 2n
Primer.
n=1 n=2 n=3
1 0 0 0 2 0 0 1 3 0 1 0 4 0 1 1 5 1 0 0 6 1 0 1 7 1 1 0 8 1 1 1
1 0 0 2 0 1 3 1 0 4 1 1
1 0 2 1
BAJT (byte, B)
- bajt je grupa od 8 (23) bitova : 1 B = 8 bit
- sa jednim bajtom (B) može realizovati 28 = 256 različitih zapisa.
- Bajt je najmanja količina podataka koja se može adresirati u računaru.
1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1 3 0 0 0 0 0 0 1 0 4 0 0 0 0 0 0 1 1 5 0 0 0 0 0 1 0 0 6 0 0 0 0 0 1 0 1 7 0 0 0 0 0 1 1 0 8 0 0 0 0 0 1 1 1
… … … … … … … …
249 1 1 1 1 1 0 0 0 250 1 1 1 1 1 0 0 1 251 1 1 1 1 1 0 1 0 252 1 1 1 1 1 0 1 1 253 1 1 1 1 1 1 0 0 254 1 1 1 1 1 1 0 1 255 1 1 1 1 1 1 1 0 256 1 1 1 1 1 1 1 1
Veće količine podataka
1 kB = 1024 B = 210B = 1.024×103B
1 MB = 1024 kB = 220B = 1.048×106B
1 GB = 1024 MB = 230B = 1.073×109B
1 TB = 1024 GB = 240B = 1.099×1012B
Osnovne adresabilne jedinice podataka
Naziv formata Dužina u bitovima
Bajt 8
Polureč 16
Reč 32
Dvostruka reč 64
BROJNI SISTEMI
DEKADNI BROJNI SISTEM
Osnova broja: 10r , Cifre broja: 0,1, ,9C
Pozicioni zapis broja:
12 1 0 21 .n n mA a a a a a a a
Sračunavanje vrednosti broja: 1 2 1
1 2
0 1 2
1 2 1 010 10 10 10 10 10 10n n m
n mnA a a a a a a a
Primer. Zapis broja u dekadni brojni sistem
2 1 0 1 2301.09 3 10 0 10 1 10 0 10 9 10
BINARNI BROJNI SISTEM
Osnova broja: 2r , Cifre broja: 0,1C
Pozicioni zapis broja:
12 1 0 21 .n n mA a a a a a a a
Sračunavanje vrednosti broja:
1 2 1 0 1 2
1 2 1 0 1 22 2 2 2 2 2 2 m
m
n n
n nA a a a a a a a
Primer. 2 1 0 1 2101.01 1 2 0 2 1 2 0 2 1 2
KONVERZIJA BROJEVA : BINARNI DEKADNI
Zasniva se na prostom izračunavanju broja u dekadnom brojnom sistemu
1 1 0 1 2
1 1 0 1 2
10
2 2 2 2 2 2
.
n m
n mA c c c c c c
xxx xx
Primer. 2 1 0 1 2
0
2
1
1 2 0 2 1 2 0 2 1 2
4
101.0
5.2
0 1 0 0.
1
25
5
KONVERZIJA BROJEVA: DEKADNI BINARNI
1. Konverzija celobrojnog dela (SUKCESIVNO DELJENJE)
Primer. 35310 = ????????2
35310=1011000012
Napomena: Postupak se završava kada se za „količnik“ dobije „0“.
celobrojni deo količnik ostatak
353 353:2 = 176 1
176 176:2 = 88 0
88 88:2 = 44 0
44 44:2 = 22 0
22 22:2 = 11 0
11 11:2 = 5 1
5 5:2 = 2 1
2 2:2 = 1 0
1 1:2 = 0 1
2. Konverzija razlomljenog dela (SUKCESIVNO MNOŽENJE)
Primer. 0.20312510 = ?????????2
proizvod celobrojna vrednost
0.203125 x 2 = 0.40625 0
0.40625 x 2 = 0.8125 0
0.8125 x 2 = 1.625 1
0.625 x 2 = 1.25 1
0.25 x 2 = 0.5 0
0.5 x 2 = 1 1
Napomena:
- Postupak se završava kada se za „proizvod“ dobije „1“
- Dodaje se 0. ispred razlomljenog dela binarnog broja (001101)
0.20312510 = 0. 0011012
3. Konverzija dekadnog broja sa celobrojnim i razlomljenim delom
- Odvojeno se konvertuju celobrojni i razlomljeni deo.
- Između ovih delova se stavi decimalna tačka.
Primer. 353.20312510 = ????????2
Rešenje.
35310=1011000012
0.20312510 = 0. 0011012
353.20312510 = 101100001. 0011012
PREDSTAVLJANJE I SKLADIŠTENJE BROJEVA U RAČUNARU
Vrste brojeva
- celobrojni binarni brojevi - razlomljeni (realni) binarni brojevi
CELI BROJEVI
Pozicioni zapis celog broja:
1 2 1 0n nA a a a a
Sračunavanje vrednosti broja:
11 2 1 0
1 2 1 0
0
2 2 2 2 2n
n n i
n n i
i
A a a a a a
Celi brojevi mogu biti:
neoznaceni (brojevi čiji zapis ne sadrži predznak)
označeni (brojevi čiji zapis sadrži predznak)
CELI NEOZNAČENI BROJEVI
Celi brojevi se skladište kao binarni brojevi u:
1. običnoj preciznosti (32 bita)
0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0
31 30 … 17 16 15 14 … 2 1 0
2. dvostrukoj preciznosti (64 bita)
0 0 0 1 0 0 1 … … … … 1 0 1 0 0 1 1 1 … … 0 0 1 0 1 0 … … 1 0 0
63 62 … 48 47 32 31 30 9 16 15 … 2 1 0
dvostruka reč
viša reč niža reč
reč
viša polureč niža polureč
Primer. Predstaviti binarni zapis neoznačenog celog broja 35 u običnoj i dvostrukoj preciznosti.
Rešenje.
binarni zapis
10 235 100011
obična preciznost
10 2000000000000000 00000 001000 03 005 011
dvostruka preciznost
10 200000000 000000000000000 00000000 00000000 00000000 00000000 0010035 0 011
celobrojni deo količnik ostatak
35 35:2 = 17 1
17 17:2 = 8 1
8 8:2 = 4 0
4 4:2 = 2 0
2 2:2 = 1 0
1 1:2 = 0 1
CELI BROJEVI SA ZNAKOM
Tri načina predstavljanja celih brojeva sa znakom:
znak i apsolutna vrednosti
nepotpuni komplement
potpuni komplement (ovo se koristi)
POTPUNI KOMPLEMENT (PK)
Pozicioni zapis broja A u PK: 2 11 0K nnPA a aa a
Određivanje potpunog komplementa broja A:
1. Odredi se binarni zapis broja A u datoj preciznosti
2. Za 0 PKAA A , 1 0na
3. Za = komplem0 ent 1PKAA A , 1 1na
Komplement(|A|) dobija se kada se u broju |A| sve „1“ zamene „0“ i obrnuto, sve „0“ zamene „1“.
Znak broja se nalazi na poziciji najveće težine 1na .
Prednost PK:
- jedinstveni prikaz nule: 0 0 00000000
- aritmetičke operacije se jednostavno implementiraju u procesoru
Primer. Odrediti PK broja 43A u običnoj tačnosti.
10 10 243 14 010113A
A u običnoj tačnosti:
A = 4310 = 00000000 00000000 00000000001010112
PKA u običnoj tačnosti: 1PK NKA A
NKA = 11111111 11111111 1111111111010100
___ +1
PKA = 11111111 11111111 1111111111010101
1 1na
PREDSTAVLJANJE REALNIH BROJEVA
Koristimo dva zapisa realnih brojeva:
nepokretna tačka (fixed point)
416.2918
-0.5194
0.000000000000315
-129486718432734.31
pokretna tačka (floating point)
12.482 ·103,
0.12428 ·105
-1.718 ·10-39,
0.12 ·10109
PREDSTAVLJANJE REALNIH BROJEVA POMOĆU NEPOKRETNE TAČKE
- Razlomljeni broj se kodira koristeći standardno sukcesivno deljenje i množenje.
- Razlomljeni deo se upisuje u prvih m bitova.
- Celi deo se upisuje u narednih n-m-1 bita.
- Znak se čuva na n-1 poziciji.
- Decimalna tačka se ne upisuje u memoriju, već se ona procenjuje na osnovu dužine n i m!
Skladištenje realnih brojeva pomoću nepokretne tačke
z celi deo razlomljeni deo
n-1 n-2 m m-1 … 0
(n-m-1) bita za celobrojni deo (m) bita za razlomljeni deo
z – znak broja
PREDSTAVLJANJE REALNIH BROJEVA POMOĆU POKRETNE TAČKE
1Z EA rm
m - mantisa - realan broj,
E - eksponent - celobrojna vrednost.
Z - bit znaka, 0 0, 1 0z A z A
r – osnova brojnog sistema (r = 2 za binarni broj)
Isti broj se može zapisati na različite načine kao broj sa pokretnom tačkom:
5137.145 0.00137145 10 ,
2137.145 13714.5 10 , …
30.13714137.145 5 10 (normalizovani zapis)
Normalizovani zapis
celobrojni deo je nula,
iza 0. se nalazi cifra ≠ 0
Skladištenje realnih brojeva pomoću pokretne tačke
1 2Z EA m
- Mantisa se predstavlja kao razlomljeni broj.
- Eksponent se predstavlja kao celi broj sa znakom.
- Znak broja se čuva na n-1 poziciji.
z E - eksponent m - mantisa
n-1 n-2 m m-1 … 0
(n-m-1) bita za eksponent (m) bita za mantisu
z – znak broja
PREDSTAVLJANJE NENUMERIČKIH PODATAKA
U osnovne nenumeričke podatke spadaju:
- slova, cifre (0 ... 9),
- specijalni znakovi,
- znakovi interpunkcije,
- matematički znakovi,
- kontrolni i grafički znaci.
Nenumerički podaci se zapisuju pomoću binarnih kodova.
Svaki karakter kodira se nizom binarnih cifara fiksne dužine u zavisnosti od izabrane kodne tablice:
Razlikujemo kodne tablice sa 7, 8 ili 16 bitova.
KODNE TABLICE
ASCII
- 7-bitni kod kojim se kodira 128 karaktera, - 8 bit se koristi za kontrolu parnosti.
ISO-8
- 8-bitni kod kojim se kodira maksimalno 256 karaktera, - prvih 127 pozicija poklapa se sa ASCII kodom, - pozicije iznad 126 su popunjenje različitim kontrolnim i grafičkim
znacima.
UNICODE
- 16-bitni kod kojim se dozvoljava kodiranje maksimalno 65.536 karaktera.