oblasti užití počítačů
DESCRIPTION
Hromadné zpracování dat. Zde se aplikují zejména databázové systémy a tabulkové procesory. Matematické výpočty. Jde o oblast s významným podílem individuálního programování. Existuje však řada programů pro numerickou matematiku s dobrou grafikou. Technické výpočty - např. konstrukční. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/1.jpg)
Oblasti užití počítačů
• Hromadné zpracování dat. Zde se aplikují zejména databázové systémy a tabulkové procesory.
• Matematické výpočty. Jde o oblast s významným podílem individuálního programování. Existuje však řada programů pro numerickou matematiku s dobrou grafikou.
• Technické výpočty - např. konstrukční.• Editace a sazba textů.• Řízení reálných (např. technologických) procesů.
![Page 2: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/2.jpg)
Oblasti užití počítačů
• Grafické systémy pro konstruktéry.• Počítačová simulace reálných dějů.• Expertní systémy, které imitují práci znalce. Na
základě báze znalostí vynášejí úsudky (lékařské diagnosy, prognostika,...). Obvykle jde o samoučící se systémy.
![Page 3: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/3.jpg)
Textový editor TeX
Moderní editace textů. Ukázky tvorby záhlaví, zápisu textů, zápisu rovnic, tvorby tabulek, vkládání grafů.
![Page 4: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/5.jpg)
\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}
\title{Scientific Computations}
\author{}\date{}
\maketitle
\end{document}
![Page 6: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/7.jpg)
\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}
\begin{document}\title{\bf Scientific Computations}\author{}\date{}
\maketitle
\section*{Aim of the Grant}
The aim of the grant is to establish alaboratory comparable, bya part of its equipment, withsimilar experimental computingcentres at universities abroad.
![Page 8: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/9.jpg)
\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{\bf Scientific Computations}\author{Jiří Kunovský}\date{DCSE FEE VUT BRNO}
\maketitle
\end{document}
![Page 10: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/11.jpg)
\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{\bf Scientific Computations}\author{}\date{}
\maketitle
\section*{Aim of the Grant}
The aim of the grant is to establish a laboratory comparable, bya part of its equipment, withsimilar experimental computingcentres at universities abroad.
\section{Project proposal motivation}
\section{Project proposal motivation}
\section{Project proposal motivation}
\end{document}
![Page 12: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/13.jpg)
\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{\bf Scientific Computations}\author{Jiří Kunovský}\date{DCSE FEE VUT BRNO}
\maketitle
\section*{Aim of the Grant}
The aim of the grant is to establish a laboratory comparable, bya part of its equipment, with similar experimental computingcentres at universities abroad.
\end{document}
![Page 14: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/15.jpg)
\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{}\author{}\date{}\maketitle
\bf
$ \bf y_{n+1} = y_n+h*f(t_n,y_n), \hfill(1)$\\
\vspace{2cm}
$ \bf y_{n+1} = y_n + h*f(t_n,y_n)+ \frac{h^{2}}{2!}*f^{[1]}(t_n,y_n), \hfill(2)$ \\
\vspace{2cm}
$ \bf y_{n+1} = y_n + h*y_n +\frac{ h^2}{2!}*y_n + ... +\frac{ h^p}{p!}*y_n + ...\hfill (4)$\\
![Page 16: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/17.jpg)
\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{}\author{}\date{}\maketitle
\bf
\begin{tabular}{|l|c|r|}\hline\Reduced value y(1) & ORD & Time (ms)\\\hline 2. & 1 & 0.084\\ 2. & 2 & 0.140\\ 2. & 3 & 0.195\\ 2.7 & 4 & 0.248\\ 2.71 & 5 & 0.307\\ 2.718 & 6 & 0.365\\ 2.7182 & 7 & 0.422\\
\hline\end{tabular} \\\bigskip\\\bigskip\hspace{3cm}Tab.1
\eject
![Page 18: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/18.jpg)
Maple
Maple je počítačové prostředí pro snazší používání matematiky. Patří mezi programy, které na rozdíl od standardních programů pro numerické výpočty modelují matematické operace se symbolickými výrazy. Silnou stránkou jazyka Maple je podrobná nápověda a skutečnost, že může být používán jednak interaktivně (jako zobecněná kalkulačka), jednak jako programovací jazyk.
![Page 19: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/19.jpg)
Maple
Budou uvedeny konkrétní příklady výpočtu hodnot funkce zadané explicitně a výpočty neurčitých integrálů.
![Page 20: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/20.jpg)
u(x) = x2 + 2 x – 1
[>subs (x=2, x^2+2*x–1);
7
![Page 21: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/21.jpg)
[>Int (x^3*cos(x), x) = int(x^3*cos(x), x);
x3 cos(x)dx = x3 sin(x) + 3 x2 cos(x) – 6 cos(x) – 6 x sin(x)
![Page 22: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/22.jpg)
TKSLextrémně přesné a rychlé řešení
diferenciálních rovnic
(přímé využití Taylorovy řady)
![Page 23: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/23.jpg)
Van der Pol’s Equation
![Page 24: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/24.jpg)
121
1
22
2
)1(
0)1(
yyydt
dy
ydt
dy
ydt
dyy
dt
yd
![Page 25: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/25.jpg)
The corresponding source text in TKSL:
![Page 26: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/26.jpg)
= 0.03
dt = 0.01
![Page 27: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/27.jpg)
= 0.03
dt = 0.001
![Page 28: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/28.jpg)
= 0.03
dt = 0.01
![Page 29: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/29.jpg)
= 0.03
dt = 0.1
![Page 30: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/30.jpg)
= 0.03
dt = 1
![Page 31: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/31.jpg)
= 0.03
dt = 0.01
![Page 32: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/32.jpg)
= 3
dt = 0.01
![Page 33: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/33.jpg)
= 3
dt = 0.001
![Page 34: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/34.jpg)
= 3
dt = 0.01
![Page 35: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/35.jpg)
= 3
dt = 0.1
![Page 36: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/36.jpg)
An Exponential Test Example
![Page 37: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/37.jpg)
yxz
xtxax
ytyay
1)0(cos
1)0(cos
1
sin
sin
yxz
ex
eyta
ta
![Page 38: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/38.jpg)
The corresponding source text in TKSL
![Page 39: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/39.jpg)
a = 1
dt = 0.01
![Page 40: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/40.jpg)
a = 1
dt = 0.001
![Page 41: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/41.jpg)
a = 1
dt = 0.01
![Page 42: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/42.jpg)
a = 1
dt = 0.1
![Page 43: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/43.jpg)
a = 1
dt = 1
![Page 44: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/44.jpg)
a = 500
dt = 0.01
![Page 45: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/45.jpg)
a = 500
dt = 0.001
![Page 46: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/46.jpg)
a = 500
dt = 0.01
![Page 47: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/47.jpg)
Operační systémy
Soubor programů, které řídí činnost technického vybavení počítače (HW) a umožňují a usnadňují činnost aplikací. Operační systém poskytuje aplikacím služby, aplikace ovládají technické vybavení voláním těchto služeb.
![Page 48: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/48.jpg)
Postavení OS
Aplikace nemá přímý přístup k technickému vybavení.
![Page 49: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/49.jpg)
Postavení operačního systému
┌────────────────────────────────┐ │ │ │ Aplikace │ │ ┌──────────────────────────┐ │ │ │ Operační systém │ │ │ │ ┌────────────────────┐ │ │ │ │ │ Technické vybavení │ │ │ ────┴──┴──┴────────────────────┴──┴──┴────
![Page 50: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/50.jpg)
Účel OS
Obecným účelem OS je snížit náklady na provoz počítače na minimum a to těmito prostředky:
• maximálně ulehčit práci aplikačním programátorům
• zvýšit využití všech částí počítače na maximum• zajistit maximální bezpečnost ukládaných a
zpracovávaných dat.
![Page 51: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/51.jpg)
ad 1. Programátor nemusí řešit problém, jak např. přečíst znak z fyzické klávesnice, pouze zavolá službu OS, která smluveným způsobem "vrátí" onen znak, nebo stav, že žádný znak z klávesnice není k dispozici
ad 2. V době čekání na dokončení V/V operace je procesor (základní jednotka) schopen vykonat řádově miliony instrukcí. U velkých systémů se tento čas procesoru, jinak ztracený čekáním, využije pro jiný proces.
ad 3. Obecně je data nutno chránit před zneužitím a poškozením, ať již náhodným nebo úmyslným.
![Page 52: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/52.jpg)
Struktura OS
Operační systém je zpravidla tvořen tzv. jádrem (kernel), ovladači V/V zařízení (driver), příkazovým procesorem (shell) a podpůrnými systémovými programy např. pro formátování disků...
![Page 53: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/53.jpg)
┌───────────────┬────────────────────┐ │ Programy │ Příkazový procesor │ │ ┌───────────┴────────────────┐ │ │ │ Jádro OS │ │ │ │ ┌────────────────────┐ │ │ │ │ │ Ovladače V/V │ │ │ │ │ │ ┌──────────────┐ │ │ │ │ │ │ │ V/V zařízení │ │ │ │ ─┴───┴───┴──┴──────────────┴──┴───┴───┴──────
![Page 54: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/54.jpg)
Klasifikace OS z hlediska stupně paralelnosti práce
• Jednouživatelské jednoúlohové - s podporou OS se zpracovává pouze jeden proces a to trvale.
• Jednouživatelské víceúlohové - jeden uživatel má současně spuštěno více aplikací (např. na pozadí probíhá náročný výpočet a současně s tím uživatel edituje nějaký soubor).
![Page 55: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/55.jpg)
• Víceuživatelské víceúlohové - více uživatelů sdílí tytéž prostředky. Někdy se označují jako OS se sdílením času.
• Systémy s reálným časem - je to vlastně varianta předchozích dvou typů určená pro řízení technologických procesů.
Klasifikace OS z hlediska stupně paralelnosti práce
![Page 56: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/56.jpg)
Technické prostředky pro podporu OS
Koordinace činnosti počítače je podporována tzv. přerušovacím systémem. Přerušovací systém umožňuje reakci na výskyt asynchronní události vně počítače. Budou uvedeny běžné situace, ve kterých dochází k přerušení.
![Page 57: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/57.jpg)
Běžné situace, ve kterých dochází k přerušení
• tiskárna dotiskla znak, chce další
• dokončení diskové operace
• tik časovače
• stisk klávesy
• dělení nulou (u procesorů řady 80x86)
![Page 58: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/58.jpg)
Běžné situace, ve kterých dochází k přerušení
• porušení ochrany paměti
• provedení zakázané instrukce
• chyba (parity) hlavní paměti
• výpadek stránky nebo segmentu(viz virtualizace paměti)
• výpadek napájení
![Page 59: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/59.jpg)
Operační systém UNIX
Je to typický systém se sdílením času, výrazně orientovaný na procesy, jejich vzájemnou komunikaci (tzv. rourou) a poskytující maximální nezávislost na HW.
90% OS UNIX je napsáno v jazyce C.
![Page 60: Oblasti užití počítačů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062305/5681479d550346895db4d1a7/html5/thumbnails/60.jpg)
Hlavní strategie správy souborů OS UNIX
• odstínění vlastností fyzických disků• souborům se přidělí jen tolik místa, kolik
skutečně potřebují• doba přístupu je úměrná délce souboru• je zajištěn jednotný pohled na soubory a
zařízení• přístup k souborům je zajištěn jen
oprávněným uživatelům