INFORMATIKA IN RAČUNALNIŠTVO - PREGLED TEMATIKE, POVZETEK PREDAVANJ IN VAJ
©Tomaž ŠTEBE,1997/1998 Pripravljeno za pouk na Srednji zdravstveni šoli z namenom bolj smiselnega in lažjega razumevanja in uporabnosti
Opombe:
Še ni nekoliko / bistveno posodobljeno, predvsem z dodatnimi uporabniškimi nasveti, npr.: poimenovanje datotek in map, organizacija / struktura map zaradi preglednosti; praktični ukazi na tipkovnici oz. s kombinacijo tipkovnic; .. ali pa navedba literature.
Niti še ni dodatno lektorirano;
Namen:
Kot primer spoznavanja in usposabljanja osnov in uporabe računalništva za t.i. Digitalni BON '22 (150 EUR), ki je predpogoj za upravičenje za nakup računalniške, komunikacijske opreme za vse rojene pred 1968 (ne želim navajati termina 'starejši' od 55+ let)
Zato: ta zapis v tipkarski obliki brez oblikovanj.
CILJI:
spoznavanje osnovnih pojmov in razumevanje informatike in računalništva
razumeti in pridobiti občutek kaj je to računalnik; spoznati funkcije elementov strojne opreme in operacijskega sistema; usposobiti se za izbor lastnosti računalnika in za njegov nakup
razumeti delovanje in lastnosti operacijskega sistema - večopravilnost, uporabo oken
usposobiti se za osnovno uporabo in za samostojno nadaljne spoznavanje uporabniških okolij in programov
samostojno izdelati zahtevnejši dokument (referat) z uporabo urejevalnika besedil in preglednic
KAZALO VSEBINE
KAJ JE TO RAČUNALNIK
ZGODOVINA RAČUNSKIH STROJEV
ZGODOVINA MIKRORAČUNALNIKOV
OSNOVNI POJMI
PODATEK
PODATKOVNI MODEL
INFORMACIJA
INFORMATIKA
INFORMACIJSKI SISTEM
KOMUNIKACIJE
ŠTEVILSKI SISTEMI
Formati zapisa in količinsko merjenje podatkov v računalniku
Merjenje zmogljivosti in lastnosti komponent računalnika
OSNOVNI FUNKCIONALNI IN SESTAVNI DELI RAČUNALNIKA
POVEZAVA OSNOVNIH DELOV RAČUNALNIKA
NAKUP RAČUNALNIKA - POMEN IZRAZOV, NAVODILA IN PRIPOROČILA
OPERACIJSKI SISTEM
ORGANIZACIJA PODROČIJ NA MASOVNEM POMNILNIKU
GRAFIČNO OKOLJE / OPERACIJSKI SISTEM OKNA (Windows)
IZBORI V OKOLJU OKEN
ODLAGALIŠČE (Clipboard)
TIPKOVNICA V OKOLJU OKEN
PROGRAMIRANJE
SPOZNAVANJE, OPREDELITEV PROBLEMA / NALOGE - DEFINICIJA
PROUČEVANJE MOŽNIH REŠITEV - ANALIZA
OBLIKOVANJE REŠITVE - DESIGN
IZDELAVA POTEKA REŠITVE - PROGRAMIRANJE
SPLOŠNA NAVODILA, OPOZORILA IN PRIPOROČILA
VKLOP, IZKLOP
RAČUNALNIK SE NE ODZIVA
POSTOPEK ZAGONA IN USTAVITVE RAČUNALNIKA
REFERENCE
KAJ JE TO RAČUNALNIK
Računalniki so univerzalni stroji za procesiranje podatkov. Računalniški ali uporabniški program, ki se izvaja v računalniku ali med povezanimi računalniki, šele določa njegovo (trenutno) namembnost. V svoji osnovi računalniki zbirajo, obdelujejo in prikazujejo podatke (INput, Proces, OUTput) na način in pod pogoji kot ga določa program, ki ga izvajajo.
Računalnike lahko zelo koristno uporabimo v osebnih, poslovnih in pisarniških zadevah, predvsem za rutinske, ponavljajoče, natančne posle, za zbiranje, urejenost, iskanje in izmenjavo podatkov, dokumentacije in informacij, za izvajanje in spremljanje osebnega in skupinskega dela in poslovanja. Računalniki so danes vgrajeni že skoraj v vse naprave, ki so zaradi njih sposobne bolj zahtevnih opravil, ki razbremenjujejo človeka ali namesto njega delajo v najtežjih delovnih pogojih ali izvršujejo najbolj natančna opravila. Računalniki so sposobni pisalni stroji oz. tiskarski stroji, kalkulatorji, so bistvene naprave zahtevnih instrumentov in naprav v medicini, avtomobilski, letalski, telekomunikacijski, kemijski, strojni industriji, itd.
Računalnik je neutrudljiv stroj, ki deluje skoraj nezmotljivo na način kakor ga je skonstruiral človek. Tega se je nujno zavedati in pri tem upoštevati faktor “zmotljivosti / nepopolnosti / slabih trenutkov” predvsem pa omejenih zmožnosti človeka.
Posebej je problematična nepopolnost v sistemski programski opremi, ker povzroča blokade ali težave v delovanju računalnika in njegove uporabniške programske opreme. Problematični so tudi postopki dela z računalnikom, ki predvsem začetnikom delajo nepotrebne težave in neupravičen kompleks, da so pač “preneumni” za te visokointeligentne stroje. Resnica je ta, da so konstruktorji uporabniško prijaznih programov računalničarji, ki razumejo stvari po svoje, pogosto ne na najbolj naraven način. Tega potem ne razumejo pravi uporabniki, ki se morajo prilagajati razumevanju stvari tej ekskluzivni manjšini. Teh težav je vedno manj. Spoznati je potrebno le nekaj osnovnih pristopov, ki pa običajno tudi niso računalniške novosti, ker jih poznamo tudi v običajnem življenju.
Nerodne rešitve so bolj pogoste v uporabniški programski opremi. Podobno kot na drugih področjih tehnike. Nepopolnosti v programski opremi in računalnikih so glede na kompleksnost sorazmerno majhne in zanemarljive v primerjavi s človeškimi pomanjkljivostmi in posebnostmi.
Človek kot uporabnik računalniških orodij / uporabniških programov odloča o smiselnosti (zaporedja) ukazov in vnosu smiselnih podatkov / parametrov. Računalnik brez premišljanja (inteligence) samo izpolnjuje / izvršuje ukaze, ki jih dobiva od uporabnika (ali iz okolja). Torej o smiselnosti zaporedja ukazov (inteligenci!?) odloča uporabnik. Večina težav nastane zaradi nespoštovanja navodil in zaradi nepremišljenega / “neinteligentnega” ukazovanja. Danes je ukazovanje “računalniku” (uporabniškemu programu) zelo enostavno, skoraj podobno igranju.
V uporabniško prijaznem operacijskem sistemu (nadzornem programu računalnika) z grafičnim okoljem oken, sličic, izborov (menu-jev) in miško, kot napravo za izbiro / posredovanje ukazov je pogosta napaka velike večine uporabni-c/-kov nepremišljeno in brezglavo ukazovanje, takozvano “KLIK”-anje.
Uporabni-k/-ca odloča o vrsti ukaza in trenutku izvedbe. Po izdanem ukazu mora, pred nadaljnim ukazovanjem (npr. klikanjem) najprej preveriti ali se je izdani ukaz izvršil in šele potem nadaljevati. Računalnik je zvest in izredno hiter stroj za sprejemanje in nekoliko počasnejši stroj za izvrševanje človeških ukazov. V glavnem se ukazom ne upira. Pri nevarnih ukazih le opozarja in zahteva njihovo potrjevanje.
V glavnem velja, da je za večino težav pri uporabi računalnikov, kriv uporabnik, zaradi nepravilne uporabe oz. še pogosteje zaradi neustreznega ukazovanja. Najbolje je da s premislekom, vedno dobro vedoč kaj hočemo in z upoštevanjem omejenih zmožnosti in nekaterih pomanjkljivosti, uporabljamo računalnik.
Z računalniki je tako kot z večino naprav, orodij ali nasvetov v življenju. Realnost je da računalniki niso idealni, da jih nekateri neosnovano poveličujejo, drugi pa imajo pred njimi neupravičen strah, ker mislijo da so računalniki zelo zahtevne, celo inteligentne naprave. Nikakor pa ne nadomeščajo naše inteligence, naših odločitev, naše logike. Lahko nam z našimi navodili in našo logiko svetujejo in to hitro in brez napak, toda le do tiste stopnje zahtevnosti, ki smo jo mi vgradili ali jih napolnili s podatki in navodili.
Ustrezno programiran računalnik lahko rešuje samo predvidljive situacije, stanja in probleme, tiste ki mu jih je vgradil človek s programi in podatki. Sedanja računalniška oz. elektronska tehnologija, tehnologija takozvanih ekspertnih sistemov je še zelo, zelo oddaljena od tehnologije človeka in narave, da bi lahko govorili o njihovi ustvarjalnosti ali inteligenci. Stroji nas v nalogah, ki smo jim jih vgradili (vprogramirali) pravzaprav prekašajo le v hitrosti, v natančnosti in vztrajnosti - pri delu se ne utrudijo, ne potrebujejo sprostitve; so pač stroji. Človek je čustveno bitje, podvržen raznovrstnim težavam, zaradi katerih včasih ne funkcionira najbolje. Tudi stroj se lahko pokvari oz. odpove, nikakor pa ni podvržen subjektivno-vedenjskim, čustveno-razpoloženjskim in drugim vplivom, ki bi povzročali njegovo slabše delovanje.
Šahovski obračun leta 1997 med svetovnim prvakom Garijem Kasparovom in superračunalnikom IBM Deep Blue, potrjuje prednost stroja v hitrosti in nezmotljivosti kombiniranja. Pogoj je tudi ustrezen šahovski program in vgrajene šahovske kombinacije, ki predstavljajo izkušnje iz številnih šahovskih partij. Pri tem ima stroj poleg tega da se ne utrudi in da program vedno izvaja brez napak, neupravičeno prednost, da lahko brska po vseh vgrajenih kombinacijah (zunanjem in notranjem pomnilniku). Človeški spomin je tu omejen in skupaj z odločanjem o potezah podvržen boljši ali slabši formi, kondiciji, itd.
Računalnik Globoka modrina temelji na tehnologiji “Tera Scale” in v sekundi lahko obdela trilijon kombinacij, to je milijon bilijonov ali 10 na potenco 18! V letu 1998 lahko beremo o začetku razvoja še 10 krat hitrejšega računalnika. Cena: več kot 15 milijard SIT. Menda bo sposoben v eni sekundi izračunati toliko kot bi človek z namiznim kalkulatorjem v treh milijonih let če bi računal 24 ur na dan. 150 MHz mikroprocesor v osebnem računalniku opravi največ 150 milijonov najbolj preprostih operacij v sekundi - vsak osnovni takt po eno. In še to zgolj teoretično, ker je vse odvisno od zahtevnosti operacije (število potrebnih taktov za izvedbo) in od zmogljivosti ostale strojne opreme.
Sodoben računalnik je praviloma digitalna elektronska naprava, ki izvaja zaporedje ukazov (program) z aritmetičnimi in logičnimi operacijami. Zaporedje izvajanja programiranih ukazov je odvisno od vsakokratnih rezultatov aritmetičnih in logičnih operacij, zunanjih in notranjih pogojev in stanj priključenih naprav.
Poznamo tudi analogne elektronske računalnike, v laboratorijih pa razvijajo bio oz. nevronske računalnike, ki bi se lahko vsaj malce približali zmogljivostim “računalnika človeka”.
ZGODOVINA RAČUNSKIH STROJEV
Računalnik se je pojavil iz potrebe človeka po pomoči stroja. Najprej v matematiki. Že pred 4000 leti so uporabljali abakus za aritmetične operacije. Sredi 19. stoletja je angleški znanstvenik Babbage poskušal zgraditi prvi mehanski računalnik - analitični stroj. Tehnologija mu tega ni dovoljevala.
Prva generacija računskih strojev in računalnikov, grajenih z releji in elektronkami, je trajala do leta 1953. Druga generacija računalnikov, grajenih s tranzistorji in enostavnimi integriranimi vezji, je trajala do leta 1953. Tretja generacija računalnikov, grajenih z integriranimi vezji srednje gostote, je trajala do leta 1971, ko je bil izdelan prvi mikroprocesor v družbi Intel v ZDA.
Četrta generacija računalnikov, grajenih z integriranimi visoke gostote, katerih gostota in zmogljivost se podvoji vsakih 18 mesecev. Razvoj temelji na izjemni minituarizaciji, vedno manjši porabi in vedno večji površini integiranih vezij. Danes so mikroprocesorji in celim računalnikom ekvivalentni mikrokontrolerji tudi že skoraj v vsakem širokopotrošnem aparatu: radiu, televiziji, gospodinjskih aparatih, telefonih, telekarticah (čip kartice), itd. Sistemi povezanih mikroračunalnikov oz. mikrokontrolerjev so vgrajeni v posamezne sklope v avtomobilih, medicinskih in tehničnih instrumentih in napravah, itd.
ZGODOVINA MIKRORAČUNALNIKOV
Leta 1974 je bil izdelan prvi pravi mikroračunalnik za domačo rabo Altair, ki je imel namesto tipkovnice in zaslona le stikala in lučke. Šele kasneje so mu dodali vmesnik za priključitev teleprinterja. Imel je lahko največ 4096 byte-ov pomnilnika. Izdelal ga je Ed Roberts, ki je kasneje postal podeželski zdravnik.
Prvi (visokonivojski) programski jezik BASIC za mikroračunalnik (Altair) sta napisala dvajsetletnik Bill Gates in Paul Allen v začetku leta 1975. Pravzaprav je sodeloval tudi Monte Davidoff. Programski jezik BASIC (Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code) je bil specificiran leta 1964 z namenom da bi študentom olajšal uporabo računalnikov.
Altair je stal zmernih 397 dolarjev in navdušence povsem obnorel nad dejstvom, da bodo imeli svoj računalnik - naročenih je bilo pol milijona kosov! Že dejstvo, da si lastnik računalnika je imelo veliko veljavo, kljub temu da si ga moral sam sestaviti, kar mnogim ni uspelo (ne vedno po lastni krivdi).
To je bil začetek. Potem so prišli na trg novi proizvajalci, sicer znani po drugih izdelkih (atari, commodore).
V Sloveniji smo se navduševali predvsem nad Sinclair-ovimi ZX-i (ZX80, ZX81, ZX Spectrum).
Prava revolucija v razširjenosti uporabe in v cenovni dostopnosti glede na zmogljivost, se je zgodila z vstopom na trg mikroračunalnikov s strani največje računalniše družbe na svetu - IBM. Bistvo vstopa IBM, leta 1980, je bilo to da so bili s tem postavljeni standardi za osebne računalnike in da je IBM dovolil tudi drugim izdelovanje kompatibilnih računalnikov. To ni storil iz simpatij, temveč je s tem hotel čimbolj onemogočiti konkurenco.
Leta 1985 je bila izdelana prva različica operacijskega sistema Windows (Okna), ki je uporabo računalnikov zelo poenostavila.
Vsi uporabniški programi v okolju “Oken” se uporabljajo na podoben način, možne so medsebojne povezave in prenosi.
OSNOVNI POJMI
PODATEK
Dogajanje okoli nas spremljamo z opazovanjem različnih posameznih in medsebojno povezanih pojavov. Že od nekdaj skuša človek te pojave opisati ali zabeležiti.
Podatek (latinsko datum) je opis, zapis nekega pojava ali dejstva in je lahko predstavljen v številčni, tekstovni, grafični ali zvokovni obliki.
Podatki s katerimi opisujemo pojave, dejstva, se nanašajo na neke objekte oziroma enitete, ki predstavljajo nekaj, kar obstaja bodisi v realnem svetu ali miselno (v stvarnosti) in so pomembni z vidika obravnave.
Podatki so “surovina”, ki se pretaka skozi informacijski sistem (IS), se v njem obdeluje, shranjuje itd. Produkt IS so informacije oz. novi podatki, če predstavljajo nova dejstva, nova vedenja.
Posamezen podatek je že lahko sporočilo, le-to pa tudi informacija. Npr. pisk zvočnika, ki nas opozarja da imamo neko obveznost. Prvi pisk je tudi opozorilo in informacija, ponovni pisk pa je infromacija samo v primeru če smo popolnoma pozabili na prvo opozorilo. Podobno je z vozlom na robcu.
Podatki so elementi sporočila. Elementi so lahko slike, besede, številke, zvoki, zaporedje ali posamezni znaki, in podobno.
PODATKOVNI MODEL
Izbor in sistematično urejanje podatkov, ki naj bi čimbolj verno opisovali del neke stvarnosti ali sistema, je podatkovni model.
Podatkovni model je zbirka konceptov, s katerimi skušamo izraziti statične in dinamične lastnosti podatkov v okviru IS.
V okviru opazovanega pojava obravnavamo entitete (objekte, subjekte, pojme), ki imajo neko ime, določene lastnosti in te lastnosti zavzemajo določene vrednosti v času. Entitete so lahko fizične (stvarne) ali abstraktne (miselne) narave.
Entitete opisuje množica atributov. Tip entitete je agregat njenih atributov.
e n t i t e t e a t r i b u t i
Dijak
Ime Priimek
Mesto_razred
(vrsta_sedež)
Mesto_rac_uc
(število)
Mesto_menja
(število)
Oddalje-
nost (km)
Ocena1
(število)
Ocena2
(število)
RAZRED
3
PovprOdd
(km)
PovprOcena1
(število)
PovprOcena2
(število)
PovprOcena3
(število)
PovprOcena4
(število)
PovprOcena5
(število)
INFORMACIJA
Informacija je
- novo spoznanje;
- nov zaključek na osnovi pregleda, obdelave znakov, besed, slike, zvoka;
- ali pomensko novo sporočilo o nečem, česar doslej nismo vedeli.
Sistematično urejeni znaki, besede, slike, zvoki (SPOROČILA) niso informacija če nam ne pomenijo novega védenja.
Informacija je tisto, kar omejuje nedoločenost, kar vnaša v nek sistem urejenost in določenost. Informacija nam vedno zmanjša nedoločenost oz. poveča védenje.
Merilo o tem ali pomeni nek podatek, slika, zvok informacijo je subjektivno - odvisno od tistega ki ocenjuje njihov pomen; ali so zanj nekaj novega, ali mu prinašajo novo védénje o stvareh, aktivnostih, dogodkih, procesih, itd.
POJEM INFORMACIJA SLUŽI PREDVSEM ZA DOLOČITEV VREDNOSTI VSEBINE NEKEGA SPOROČILA.
Informacijska vrednost sporočila, ki nam ne pove nič novega, ki nima nobenega učinka, je enaka nič. Zapoznelo sporočilo lahko tudi nima nobene infromacijske vrednosti.
V življenju poznamo mnogo izrekov in pripomb, ki to zelo lepo opisujejo.
INFORMATIKA
Informatika je znanost (interdisciplinarna veda), ki se ukvarja z organizacijo, pridobivanjem, obdelavo, shranjevanjem in posredovanjem podatkov s ciljem informirati, nuditi nova spoznanja in nova védenja.
Za vse to so potrebne ustrezne naprave, stroji, sistemi, metododologije, organizacija, upravljanje in usposobljeni ljudje. Skupaj tvorijo informacijski sistem.
INFORMACIJSKI SISTEM
Informacijski sistem je organiziran in sistematično urejen sistem, katerega glavna naloga je, da daje prave informacije ob pravem času in na pravem mestu.
Glavne aktivnosti informacijskega sistema so zbiranje (zajemanje, vnos), obdelava, shranjevanje (arhiviranje) podatkov in dostavljanje informacij porabnikom.
Pravi razvoj in splošno uporabo so infromacijski sistemi doživeli z razvojem elektronike in posledično računalnikov in telekomunikacij med in po drugi svetovni vojni.
Dvoje glavnih zvrsti informacijskih sistemov sta:
poslovni (pisarniški) informacijski sistemi
knjigovodstvo in računovodstvo
pisarniško poslovanje (sprejemna pisarna; vodenje korespondence, dokumentacije, arhiva; urejanje tekstov; pregled nad podatki; skupinsko delo)
vodenje nabave, skladiščenja in prodaje
procesni (tehnični) informacijski sistemi
vodenje elektroenergetskega sistema
vodenje poleta na mars
upravljanje in vodenje naprav za ohranjanje življenjskih funkcij v intenzivni medicini
upravljanje motorja in drugih naprav avtomobila
Bistveni element na vseh področjih uporabe so računalniki, komunikacije in spremljajoče elektronske in elektromehanske naprave.
KOMUNIKACIJE
Informacijski sistem sestavljajo tudi komunikacije, ki omogočajo povezovanje delov infromacijskega sistema. Ti deli IS so opremljeni z računalniki, tako da govorimo o komunikacijah med računalniki - lokalno, krajevno, globalno.
Vsako komunikacijo sestavljajo naslednji elementi:
Oddajnik
Koder
Komunikacijski kanal
Dekoder
Sprejemnik
Šumi - Motnje
Podobno je tudi v vsakdanjem življenju. Če malo karikiramo je koder izražanje misli govorca / oddajnika in dekoder razumevanje povedanega s strani poslušalca / sprejemnika. Ob prisotnosti motenj in šumov so nesporazumi zelo verjetni. Digitalni telekomunikacijski sistemi rešujejo probleme šumov, motenj, zasedenosti, nepravilnosti, nikakor pa ne nerazumevanja ali nejasnega izražanja misli!
ŠTEVILSKI SISTEMI
Dvojiški številski sistem se uporablja za konstruiranje elektronike in strojno programiranje računalnikov in pomožnih elektronskih komponent. Z njim lahko predstavimo delovanje računalnika kot digitalnega elektronskega sistema, ki je sestavljen iz vezij, ki procesirajo in hranijo dvoje med seboj zanesljivih in ločenih stanj.
V dvojiškem sistemu se na strojnem nivoju izvajajo vse logične in aritmetične operacije v centralni procesni enoti (mikroprocesorju), naslavljanje v notranjem (delovnem) pomnilniku, ipd. Binarno / dvojiško stanje v elektroniki je predstavljeno z (napajalno) napetostjo (npr. +5V) ali z napetostjo (npr. 0V). Eno od stanj je lahko vrednostno ali logično “1” drugo je lahko vrednostno ali logično “0”.
Zapisi z večjo zmogljivostjo številskega mesta / digit-a (vrednostjo korena) so binarni faktorji dvojiškega sistema: osmiški (Oktalni) in šestnajstiški (Heksadecimalni).
Zapis števila v desetiškem (Decimalnem) sistemu (DECimal, koren 10):
( 9 7 8 6 3 0 ) = ( 9 x 105 + 7 x 104 + 8 x 103 + 6 x 102 + 3 x 101 + 0 x 101 ) =
10 10
5 4 3 2 1 0 MESTO ŠTEVILA /digit)
Preračun v decimalni sistem števila v dvojiškem (Binarnem) sistemu (BINary, koren 2):
( 1 1 0 0 1 1 ) = ( 1 x 25 + 1 x 24 +0 x 23 +0 x 22 +1 x 21 +1 x 20 ) =
2 10
5 4 3 2 1 0 MESTO ŠTEVILA /digit)
Preračun v decimalni sistem števila v osmiškem (Oktalnem) sistemu (OCTal, koren 8):
( 7 7 8 0 6 3 ) = ( 7 x 85 + 7 x 84 + 8 x 83 + 0 x 82 + 6 x 81 + 3 x 80 ) =
8 10
5 4 3 2 1 0 MESTO ŠTEVILA /digit)
Preračun v decimalni sistem števila v šestnajstiškem (Heksadecimalnem) sistemu; (HEXadecimal, koren 16):
( 1 A E C ) = ( 1 x 163 + 10 x 162 + 14 x 161 + 12 x 160 ) =
16 10
3 2 1 0 MESTO ŠTEVILA
( 1 0 B F ) = ( 1 x 163 + 0 x 162 + 11 x 161 + 15 x 160 ) =
16 10
3 2 1 0 MESTO ŠTEVILA
Števila v šestnajstiškem (Heksadecimalnem) sistemu so naslednja:
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A (=10), B (=11), C (=12), D (=13), E (=14), F (=15);
10 10 10 10 10 10
Štetje v dvojiškem številskem sistemu (BYTE zapis v osnovnem formatu računalnika):
(000) = (00000000 + 00000001) (128) = (10000000 + 00000001)
10 2 10 2
(001) = (00000001 + 00000001) (129) = (10000001 + 00000001)
10 2 10 2
(002) = (00000010 + 00000001) (130) = (10000010 + 00000001)
10 2 10 2
(003) = (00000011 + 00000001) (131) = (10000011 + 00000001)
10 2 10 2
(004) = (00000100 + 00000001) (132) = (10000100 + 00000001)
10 2 10 2
(005) = (00000100 + 00000001) (133) = (10000101 + 00000001)
10 2 10 2
(006) = (00000101 + 00000001) (134) = (10000110 + 00000001)
10 2 10 2
(007) = (00000111 + 00000001) (135) = (10000111 + 00000001)
10 2 10 2
.............................................................................................................................
(031) = (00011111 + 00000001) (159) = (10011111 + 00000001)
10 2 10 2
(032) = (00100000 + 00000001) (160) = (10100000 + 00000001)
10 2 10 2
Računanje - seštevanje v številskih sistemih (primer v osmiškem s preizkusom na desni strani):
( 6 6 3 ) = ( 6 x 82 + 6 x 81 + 3 x 80 ) = 384 + 48 + 3 = (435)
8 10 10
+ ( 1 4 7 ) = ( 1 x 82 + 4 x 81 + 7 x 80 ) = 64 + 32 + 7 = (103)
8 10 10
=======================================================
+( 1 0 3 2 ) = (1 x 83 + 3 x 81 + 2 x 80 ) = 512 + 24 + 2 = (538)
8 10 10
Računanje - seštevanje v številskih sistemih. Primere v šestnajstiškem in dvojiškem sistemu izdelajte in vadite samostojno.
Cilj razumevanja / znanja drugih številskih sistemov je v boljšem razumevanju “lastnega” - desetiškega številskega sistema.
Binarni sistem v glavnem potrebujejo konstruktorji računalniških čipov, oktalni in predvsem heksadecimalni pa programerji ko kodirajo ukaze, ki so blizu strojni oz. elektronski opremi računalnikov in komunikacijskih naprav.
Formati zapisa in količinsko merjenje podatkov v računalniku
BIT (BInary DigiT) je osnovni element zapisa podatka v informatiki; Predstavlja dve možni vrednosti, ki ju matematično označimo z znakoma 0 ali 1. Znaka (digit-a) predstavljata števili dvojiškega (binarnega) številskega sistema. Predstavitev in dvoje povsem nasprotnih vrednosti ustreza tehnološki izvedbi - elektroniki računalnika, kjer sta predstavljeni z dvema digitalnima veličinama: električna napetost celice (digit-a) npr. +5V oz. 0V, magnetno polje v eno oz. drugo smer. Predhodniki elektronskih oz. električnih računalnikov / strojev so imeli mehanske zatiče, luknjice, utore in podobno.
BIT 1 celica / znak / digit
BYTE 8 BIT-ov
WORD 16 BIT-ov ali 2 BYTE-a
Double WORD 32 BIT-ov ali 2 WORD-a
Kapaciteta (zmogljivost) pomnilnika podatkov v računalniku ali propustnost komunikacijskega prenosnika podatkov se meri v:
kByte 103 Byte-ov
MByte 106 Byte-ov
GByte 109 Byte-ov = 1000
MByte-ov
TByte 1012 Byte-ov = 1000 GByte-ov
Merjenje zmogljivosti in lastnosti komponent računalnika
Zmogljivost in lastnosti komponent računalnika se merijo lahko tudi z naslednjimi enotami:
MHz 106 s-1 Osnovni
(maksimalni) takt mikroprocesorja, ki določa hitrost procesiranja inštrukcij
(strojnih ukazov oziroma mikroprogramskih operacij)
ms 10-3 sekunde = milisekunda Npr. srednji
čas premika čitalno bralne glave trdega diska do cilindra (sledi) s podatki
(npr. HDD dostop 10ms)
ns 10-6 sekunde = nanosekunda Npr. čas
dostopa (čitanja, branja) podatka v notranjem pomnilniku (npr. RAM dostop 60ns)
kb/s, Mb/s (ali kbps, Mbps) 10+3, 10+6 bit-ov na
sekundo (bps = bits per second). Npr. hitrost prenosa preko komunikacijske
linije (npr. modemska hitrost 28.800 bps, hitrost prenosa v lokalni mreži 10
Mbps)
OSNOVNI FUNKCIONALNI IN SESTAVNI DELI RAČUNALNIKA
Sodoben računalnik je praviloma digitalna elektronska naprava, ki izvaja zaporedje ukazov (program) z aritmetičnimi in logičnimi operacijami. Zaporedje izvajanja programiranih ukazov je odvisno od vsakokratnih rezultatov aritmetičnih in logičnih operacij, zunanjih in notranjih pogojev in stanj priključenih naprav.
Poznamo tudi analogne elektronske računalnike, v laboratorijih pa razvijajo bio oz. nevronske računalnike.
Računalnik se je pojavil iz potrebe človeka po pomoči stroja. Najprej v matematiki. Že pred 4000 leti so uporabljali abakus za aritmetične operacije. Sredi 19. stoletja je angleški znanstvenik Babbage poskušal zgraditi prvi mehanski računalnik - analitični stroj. Tehnologija mu tega ni dovoljevala.
Prva generacija računskih strojev in računalnikov, grajenih z releji in elektronkami, je trajala do leta 1953. Druga generacija računalnikov, grajenih s tranzistorji in enostavnimi integriranimi vezji, je trajala do leta 1953. Tretja generacija računalnikov, grajenih z integriranimi vezji srednje gostote, je trajala do leta 1971, ko je bil izdelan prvi mikroprocesor.
Četrta generacija računalnikov, grajenih z integriranimi visoke gostote, katerih gostota in zmogljivost se podvoji vsakih 18 mesecev. Razvoj temelji na izjemni minituarizaciji, vedno manjši porabi in vedno večji površini integiranih vezij. Danes so mikroprocesorji in celim računalnikom ekvivalentni mikrokontrolerji že skoraj v vsaki elektronski napravi: radio, televizija, gospodinjski aparati, instrumenti, telekartice (čip kartice), itd.
Vmesnike / kontrolerje sestavlja elektronika za povezavo, preko vodila, z elementi na osnovni plošči, elektronika za krmiljenje in / ali povezavo perifernih naprav ali naprav računalnika. Vedno več elektronike vmesnikov / kontrolerjev je že vgrajene na osnovni plošči računalnika. Običajno je elektronika vmesnikov in kontrolerjev nameščena na posebnih karticah, ki jih je možno vstaviti v vodilo (bus) v zato predvidene vtiče na osnovni plošči.
Osnovne dele osebnega računalnika (PC - Personal Computer), kot jih “vidi” uporabnik oz. kupec, sestavljajo štiri skupine:
Osnovna plošča (motherboard) z elementi:
(mikro)procesor (microprocesor) MPU ali Centralna Procesna Enota CPE (Central Processing Unit CPU)
predpomnilnik (cache)
vodilo (bus) z vtiči (konektorji) za priključitev (vstavitev) vmesnikov / kontrolerjev, to je dodatnih elektronskih vezij na ločenih / samostojnih karticah (ploščah) (npr. grafične kartice)
pomnilnik (memory / RAM - Random Access Memory), notranji (delovni) pomnilnik
vmesniki / kontrolerji tipkovnice, miške, ter (odvisno od izvedbe in integracije) serijskih in paralelnih kanalov, mehkih in trdih diskov, in podobno.
Razširitvene plošče (interfaces) so dodatna elektronska vezja kot vmesniki za povezavo in/ali kontrolerji za krmiljenje naslednjih elementov in enot (večina je v novejših računalnikih vgrajena ali integrirana v čipe na osnovni plošči):
kontroler/vmesnik disketne enote (floppy disk drive)
kontroler/vmesnik trdega diska (hard disk drive)
vmesnik miške (mouse)
vmesnik tipkovnice (keyboard)
kontroler/vmesnik CD enote (compact disk drive)
vmesnik za paralelni kanal (centronics vmesnik za paralelno, byte po byte komunikacijo; npr. priključitev tiskalnika)
vmesnik za serijski kanal (vmesnik po standardu RS232 za serijsko, bit po bit komunikacijo; npr. za priključitev modema, povezavo z drugim računalnikom, in podobno)
Naprave računalnika:
Zunanji / Masovni pomnilnik:
Disketna enota (Floppy Disc Drive)
Trdi disk (HDD - Hard Disc Drive)
Polprevodniški disk/pomnilnik (SSD - Solid-State Drive)
CD disk (CD - Compact Disc Drive)
Tipkovnica
Miška
Napajalnik
Ohišje
Zunanje periferne naprave in enote, povezane ali priključene na računalnik:
Monitor
Tiskalnik
Modem
Optični čitalec (scanner)
Ojačevalec in Zvočniki, Radio / TV sprejemnik
Igralna palica
itd.
POVEZAVA OSNOVNIH DELOV RAČUNALNIKA
Naprave računalnika (monitor, trdi disk, disketna enota, modem, tiskalnik, miška, itd. so povezani z matično ploščo (mikroprocesorjem in notranjim pomnilnikom) preko vmesnikov, kontrolerjev in skupnega paralelnega vodila.
Slika v prilogi shematično prikazuje povezavo glavnih funkcionalnih delov računalnika (mikroprocesor, vodilo, notranji pomnilnik, vmesnike / kontrolerje, računalniške in zunanje periferne naprave).
Slika v prilogi prikazuje glavno oz. matično ploščo (motherboard) na kateri so nameščeni najbolj pomembni deli računalnika.
NAKUP RAČUNALNIKA - POMEN IZRAZOV, NAVODILA IN PRIPOROČILA
PRIPOROČILA PRI IZBIRI IN NAKUPU RAČUNALNIKA
Pri izbiri in nakupu računalnika moramo dobro vedeti za kakšen namen bomo računalnik uporabljali. Zavedati se moramo, da se ob enaki ceni zmogljivost računalnika podvoji vsakih 18 mesecev. To praviloma velja za mikroprocesor, deloma pa tudi za notranji pomnilnik (DRAM) in masovni pomnilnik (trdi disk).
Računalnik, ki ga nameravamo kupiti naj bi bil, za obseg uporabe in našo usposobljenost, dovolj zmogljiv za naslednje leto in pol. Delne izjeme pri tem priporočilu so nekatere periferne naprave; najpogosteje je to tiskalnik.
OPERACIJSKI SISTEM
Program, ki nadzira zagon, ustavitev in delovanje vseh elementov računalnika (aparaturne in programske opreme) se imenuje operacijski sistem.
V IBM kompatibilnih PC računalnikih je najbolj razširjen MS Windows (MicroSoft) operacijski sistem. Danes se popularno imenuje OKNA 95 (Windows 95) operacijski sistem. V učilnici uporabljamo prejšnjo generacijo operacijskega sistema, imenovano Windows for Workgroups (v osnovnem oknu ima naslov Program Manager). Vsebuje še vedno ločen, do prihoda operacijskega sistema Windows, operacijski sistem imenovan MS DOS (MicroSoft Disk Operating System). MS DOS opreracijski sistem je po svojih osnovnih funkcijah podoben operacijskemu sistemu Win 95, s to pomembno razliko, da je uporabniško mnogo manj prijazen, ker je potrebno precizno vnašati ukaze v obliki teksta - v opravilno ali ukazno vrstico. Tudi hkrtano izvajanje uporabniških programov na podpira neposredno. Za hkratno izvajanje ali izvajanje v ozadju so potrebni posebni pristopi.
Operacijski sistem oken (windows) je pravi večopravilni sistem, ker nadzira in vodi delovanje več nalog in uporabniških programov tako učinkovito, da je videti kot da delujejo istočasno in v realnem času.
Primera na vajah: “Hkratno / istočasno” izvajanje več programov: ura, kalkulator, urejevalnik preglednic, urejevalnik teksta. Prav tako je pri povezavi na Internet potekala komunikacija in istočasno tudi delo v internet predstavitveni strani, urejanje teksta ali druga opravila.
ORGANIZACIJA PODROČIJ NA MASOVNEM POMNILNIKU
Organizacija področij (map) na masovnem pomnilniku (običajno je to trdi disk) je način strukturirane in hierarhične porazdelitve področij (direktorijev, imenikov) za shranjevanje datotek.
Organizacija področij mora omogočiti enostavno in pravilno določanje področja za shranjevanje ali uvrščanje novih datotek in njihovo hitro iskanje. Organizacija področij praviloma odraža vsebinsko ali organizacijsko razdelitev našega osebnega ali skupinskega dela, njegovih rezultatov in organizacije skupine.
Vse kar se nahaja v zunanjem / masovnem pomnilniku (mass memory) računalnika je shranjeno v obliki datotek (file-ov ali zapisov). Velik del programa operacijskega sistema zavzema del za obvladovanje področij in datotek na masovnih pomnilnikih.
GRAFIČNO OKOLJE / OPERACIJSKI SISTEM OKNA (Windows)
Grafično okolje oken je način kako operacijski sistem računalnika komunicira z uporabnikom. Prijaznost in enostavnost sporazumevanja z računalnikom (programi) še bolj poenostavi in pohitri miška. Z miško “klikamo” in tako ukazujemo in izbiramo, odpiramo sličice (icons) v okna in obratno zapiramo okna v sličice, premikamo sličice in okna, prilagajamo velikost oken. Pravila dela z okni in miško v programih so podobna kot v operacijskem sistemu.
Poznamo osnovno / izhodiščno okno iz katerega lahko dosežemo vse ostalo. Izhodiščno okno je pravzaprav okno samega opracijskega sistema, ki je izhodišče za vse posege, ki jih operacijski sistem izvaja in nadzira. Pri Oknih 95 osnovno okno nima svojega okvirja oz. je vedno odprto preko celega ekrana. V njem so sličice oken ali programov. Ima samo en možen osnovni izbor (Start). Pri starejših izvedbah oken se osnovno okno imenuje “Program manager”.
IZBORI V OKOLJU OKEN
Izbor (Menu) v okolju oken je lahko glavni ali osnovni. Imenujemo ga kar Izbor (Menu). Tak izbor ima lahko skupino podizborov (Pull-down Menu), od katerih imajo nekateri lahko zopet svoje podizbore.
Izbore odpiramo oz. izbiramo z enojnim klikom na tipko miške. Pri desničarjih je to leva tipka in praviloma kazalec na desni roki. Izbore z miško je možno izvesti tudi s pomočjo stisnjene tipke ALT in hkrati tipke znaka na tipkovnici, ki je podčrtan v izboru oz. podizboru.
ODLAGALIŠČE (Clipboard)
Odlagališče je poseben prostor v pomnilniku za vmesno odlaganje objektov pri prenosu iz enega na drugo mesto v istem programu ali v drugem programu.
Objekt, ki ga želimo izrezati (Cut) ali kopirati (Copy) v odlagališče moramo označiti. Izrez objekta v odlagališče izvede prenos v odlagališče in brisanje označenega objekta. Pri kopiranju označenega objekta v odlagališče ni brisanja. V odlagališče lahko penesemo vse kar lahko označimo (zatemnimo).
Odlagališče za uporabnika ni vidno ker nima svojega okna. Odlagališče je začasni pomnilniški prostor, delno v notranjem pomnilniku, za obsežnejše objekte se uporabi tudi zunanji pomnilnik.
Keyboard shortcuts:
Ctrl+C = Copy.
Ctrl+X = Cut.
Ctrl+V = Paste.
TIPKOVNICA V OKOLJU OKEN
Skoraj vse operacije z miško je možno izvesti tudi s pomočjo (kombinacije) tipk na tipkovnici. Za preklaplanje / premike med različnimi okni / programi se uporablja hkratna kombinacija tipk ALT+TAB. Za preklaplanje / premike znotraj oken / izborov(polj) istega programa se uporablja hkratna kombinacija tipk CTRL+TAB.
PROGRAMIRANJE
Programiranje je izdelava postopkov, aktivnosti za izvedbo, ki rešujejo nek problem ali nalogo.
Ti so opredeljeni (specificirani) ali opisani ali določeni na osnovi proučevanja problema.
Najprej je problem ali naloga za rešitev ali aktivnost za izvedbo.
Najprej moramo dobro poznati in precizno opisati (definirati) problem, ki ga hočemo rešiti. Določiti moramo zahteve, zbrati pomembne podatke in aktivnosti, ki odločilno vplivajo v rešitvi.
Koraki reševanja problema so naslednji:
SPOZNAVANJE, OPREDELITEV PROBLEMA / NALOGE - DEFINICIJA
- Dobro poznavanje, definicija problema, vseh okoliščin
PROUČEVANJE MOŽNIH REŠITEV - ANALIZA
- Proučevanje problema, zbiranje pomembnih podatkov in aktivnosti, iskanje možnih rešitev, kakšne so zahteve tistega, ki želi rešitev problema
OBLIKOVANJE REŠITVE - DESIGN
IZDELAVA POTEKA REŠITVE - PROGRAMIRANJE
- Izdelava postopkov, korakov, aktivnosti, ki rešijo problem oz. izvedejo za rešitev problema potrebne aktivnosti, obdelave.
Običajno za izdelavo poteka rešitve ni potrebno (ali pomembno) poznavanje konkretnega sistema ali naprave na katerem bomo reševali problem / nalogo.
DIAGRAM POTEKA PROGRAMA
Diagram poteka programa (flowchart) je grafični prikaz (pripomoček) »delovanja« programa oz. kako mora potekati izvajanje akcij in kako mora vejiti izvajanje programa, da se realizirajo zahtevani koraki, aktivnosti v skladu s programom, ki specificira rešitev problema.
Sestavljajo ga okvirčki z akcijami (izvršilnimi ukazi, inštrukcijami) in okvirčki za testiranje pogojev, kjer se glede na vrednost pogojev odloča o smeri poteka izvajanja akcij.
IZVEDBA - avtomatizacija reševanja problema, izvajanja programa (npr. Na računalniku če je to primerno) - zajemanje podatkov, procesiranje podatkov, izpis / prikaz podatkov / informacij, krmiljenje, ipd.
IZVEDBA NA RAČUNALNIKU - KODIRANJE programa v zaporedje definicij in ukazov (akcij, preverjanj stanj in pogojev) v kodirnem (“programskem”) jeziku, ki se prevede v strojno kodo za izvajanje v sistemskem računalniškem okolju. Izdela se RAČUNALNIŠKI PROGRAM - koda. v izbranem kodirnem / programskem jeziku.
Naloga: Izračunaj vsoto vseh lihih števil v skupini podanih števil.
Definicija naloge(problema) / Analiza: Naloga je enostavna, zato ne potrebuje posebne definicije, opisa in analize.
Design: Testirati se morajo vsa podana števila in sešteti liha med njimi.
Programiranje: Potreben je podatek o številu podanih števil ali o kriteriju kdaj je konec števil, ki se testirajo in med njimi seštevajo liha. Vseh števil je toliko kot jih določi uporabnik na začetku. Števila se generirajo naključno. Vsota vseh lihih števil se izpiše na tiskalnik.
Diagram poteka: izdelaj diagram poteka - flowchart
Kodiranje: Napiši kodo programa (le osnovno zanko) z uporabo ukazov IF THEN ELSE ali WHILE DO oz. DO UNTIL.
Naloga: Razvrsti časovne rezultate.
Definicija naloge(problema) / Analiza: Čase razvrsti po dolžini od najkrajšega do najdaljšega. Razvrščanje naj se izvaja za vsak nov čas.
Izvedi ostale metodološke korake do izdelave diagrama poteka.
Naloga: Preživi družino / Feed Family.
Poseben primer vzet iz metodologije SADT, ki nazorno prikazuje splošno uporabnost pristopa reševanja problemov in nalog.
SPLOŠNA NAVODILA, OPOZORILA IN PRIPOROČILA
VKLOP, IZKLOP
Računalnika ne izklapljamo po nepotrebnem. Sodobnih računalnikov, ki samodejno preidejo v stanje minimalne porabe, praviloma ne izklapljamo. Izjeme so daljše odsotnosti (več kot dva dni) in možne nevarnosti (požar).
RAČUNALNIK SE NE ODZIVA
Najprej poizkusimo “predramiti” (deblokirati) računalnik s hkratnim pritiskom na tipke Control + Alt + Delete: CTRL+ALT+DEL
Počakamo nekaj časa (najmanj 15 sekund) in poizkusimo ponovno, če se na hkratni pritisk na tipke CTRL+ALT+DEL, ni nič zgodilo.
Prehitro zaporedno pritiskanje na te tri tipke povzroči “vroči” start računalnika.
V WIN95 so ob the ukazih podana navodila in ustrezna okna s tipkami za izbor. V starejših verzijah “Oken” so navodila tekstualna.
Če se ne pojavi slika oz. tekst na ekranu potem je računalnik v popolni blokadi. V tem primeru je edina rešitev pritisk na tipko RESET.
Pri ponavljajočih se težavah zagona (starta) računalnika je potrebno, vsaj za nekaj minut izklopiti računalnik. Z izklopom se zanesljivo pobriše delovni (notranji) pomnilnik.
POSTOPEK ZAGONA IN USTAVITVE RAČUNALNIKA
REFERENCE
Literatura
Svetovni splet
