1

Uvod

Šta je ovo?

Šta je računar?

Računar je mašina koja transformiše informacije iz jednog oblika u drugi.

Ne zavisi od fizičkog izgleda! Fizički izgled se menjao, ali princip je ostao - manje-više - isti!

==> Računar je matematička mašina (na matematičkim principima)

2

Obrada informacija

Računar se koristi za

- obradu informacija- čuvanje informacija

Obrada informacijaOpšta šema informatičke aplikacije je uvek ista:

prijem emisijaulaznih ---> obrada informacija ---> izlaznih informacija informacija

Primer - srednja vrednost n brojeva

prijem sabiranje ovih n emisijan brojnih ---> vrednosti i deljenje ---> aritmetičke vrednosti sa n sredine

Obrada informacija

Opšta šema:

podaci --> program --> rezultati

Svaki zahtev koji korisnik uputi računaru se prevodi izvršavanjem neke sekvencije operacija (instrukcija).

3

Istorija

Računar je rezultat dva odvojena procesa i njegov razvoj se temelji na

- razvoju kalkulatora (mašina koja će izračunati za dati ulaz rezultat aritmetičke operacije)

- razvoju automata (mašina koja će po unapred zadatom programu izvršiti neki niz operacija)

Kalkulatori

• 1623 Vilhelm Šikard je za Keplera konstruisao "računski časovnik" koji je računao efemeride

Kalkulatori1642 Blez Paskal (1623!-1662) je konstruisao Paskalinu,

mašinu koja je mogla da izvršava operacije sabiranja i oduzimanja

4

Kalkulatori

1671. Lajbnic dodaje množenje i deljenje na princip Paskaline.

Kalkulatori

1820. de Kolmar je napravio prvi uspešni kalkulator, aritmometar.

Kalkulatori

Kalkulatori izgrađeni na ovom principu su se do 80-tih koristili na MATF za numeričke vežbe...

5

Automati

Nejasan početak - fantastične priče od antičkih vremena... automaski veslač, balerina, Da Vinčijev mitraljez....

Ipak, u XVII veku automatski muzički uređaji (klavsen,...)

Mocartove kompozicije za slepog verglaša (Haus der Musik)

Automati

Muzičke kutije i mehanički klavir

Automati

Žakar 1801. predtavlja svoj tkački razboj.

6

Sinteza Prvu sintezu napravio je Čarls Babidž 1837. projektujući

analitičku mašinu.

mlin = procesor; magacin = memorija

Ka računaru

Holeritove bušene kartice ---> IBM

Matematički doprinosi

• Bulova algebra - osnova binarnog sistema (1854.)

• Tjuringova mašina (1936.)

7

Prvi računari

1937. Ejkenov elektromehanički MARK I kod IBM-a

1938. Cuzeov Z3 koristi elektronske releje. Prvi koristi binarni sistem.

1947. MARK II sa elektronskim komponentama.

fon Nojmanova mašina

Na Pensilvanijskom univerzitetu je za potrebe vojske SAD-a izgrađen računar EDVAC isporučen 1949. Na njemu su radili Ekert, Močli i fon Nojman. Konstrukcija ovog računara se zasniva na opisu koji je 1945. godine dao Džon fon Nojman, a u kome je opisao logički projekat računara sa uskladištenim programom u kome bi instrukcije računara bile uskladištene na isti način kao i podaci, tako da sama mašina može da menja i podatke i tok rada programe (fon Nojmanova arhitektura).

fon Nojmanova mašinaFon Nojmanovi principi:

– nizovi instrukcija i rezultati se pamte u memoriji – binarna aritmetika (Bulova algebra) i predstavljanje

binarnih brojeva preko električnih impulsa– grananje izračunavanja prema međurezultatu

izračunavanja (odluka koju donosi mašina - if)

8

Struktura fon Nojmanove mašine

Memory - centralna ili unutrašnja memorija sadrži objekte koji su predmet transformacije i to su podaci. Razlikuju se - instrukcije, koje mašinatreba da izvrši i- operandi, podaci nad kojima se izvršavaju instrukcije.

Struktura fon Nojmanove mašine

Ulaz i izlaz - veza sa spoljašnjim svetom

Kontrolna jedinica obrađuje instrukcije, a aritmetičko-logička jedinica obrađuje operande.

Kontrolna jedinica povlači iz memorije novu instrukciju, analizira je i utvrđuje kakav sklop ALJ treba da izvrši tu instrukciju. Zatim "izvlači" operande i dovodi ih jedan po jedan u akumulator

Rezultat se vraća nazad u memoriju.

1. realizacijaPrva mašina je imala 4096 memorijskih reči, svaka sa po

40 bitova. Svaka memorijska reč je imala svoju adresu. Na lokacijama su se nalazili ili

• operandi (40 bitova kao reprezentacija celog broja)• instrukcije (dva polja od po 20 bitova koji sadrže

instrukcije)Skup instrukcija: • aritmetički operatori + * - / i apsolutna vrednost, rezultat

u akumulatoru• dodela memorije (upis sadržaja acc. u memoriju)

9

Tok kontrole

Tok kontrole prelazi s jedne na sledeću instrukciju redom osim kada se prekine sa GOTO.

Ako je A - akumulator, R - registar u ALJ, M(i) memorisjka lokacija i, a M(i).l, M(i).d instrukcije na lokaciji i, onda

A := A +M(i) - dodaje na sadržaj akumulatora sadržaj sa adrese M(i)

Primer: Prenos: A:=M(i); M(i) := ATok: goto M(i).l; if A > 0 goto M(i).d

Generacije računara

1. generacija 1938 - 1953komponente: releji, elektronske cevi, otpornici• veoma nepouzdane, velike zapremine, veliki

potrošači energije• programiranje na mašinskom jeziku (pomoću 0 i

1)• komercijalni modeli: IBM 700, Univac I

Generacije računara

2. generacija (1953 - 1963)• komponente: tranzistori, memorije sa feritnim

jezgrom• pojava prvih operativnih sistema• prvi programski jezici (Fortran (1957) i Cobol

(1959))• pojava magnetnih traka• komercijalni prototip: DEC PDP-1 (1961)

10

Feritna jezgra

Generacije računara

3. generacija (1963 - 1975)• komponente: integrisana kola• visoka pouzdanost, manja zapremina• nezavisnost u odnosu na U/I jedinice• razvoj različitih načina eksploatacije (time

sharing, transakcije) • razvoj programskih jezika• pojava mreža, multiprocesorskih sistema,

virtuelne memorije• komercijalni prototip: IBM 360

IBM 360/44

11

IBM 360

Generacije računara

4. generacija (1970 - )• komponente: LSI; VLSI• 1. mikroprocesor INTEL (1971)• komunikacione mreže • baze podataka• user freindly (predusretljivost računara)• paralelizam • rast performansi • personalni računari

4. generacija

intel 8088

intel 4004

12

5. i 6. generacija?

5. generacija - projekat japanske vlade iz 1982. sa ciljem da se napravi AI-mašina... završen neuspešno

6. generacija - analiza problema u stvaranju 5. generacije....

Zaključak

Računarski sistem vidimo kao spoj dve komponente:

- hardver koji čine svi fizički uređaji računarskog sistema

- softver koji čine programi koji obezbeđuju izvršavanje željenih transformacija informacija

Hardver

• Računar u užem smislu (deo mašine koji je "nevidljiv" za korisnika i koji se sastoji od procesora, unutrašnje memorije i transformatora informacija između računara i spoljašnjeg sveta.

• Hardverski deo računarskog sistema obuhvata i "vidljivi" deo kao što su ulazni i izlazni uređaji ili različiti nosioci podataka.

• Nadalje će nas zanimati samo računar u užem smislu (od A do B): podaci ---.A---> transformacija ---.B---> rezultati

13

Softver

ili "programski sistem računara" se sastoji od

• operativnog sistema (dodela sistemaskih resursa npr. memorije; raspoređivanje u vremenu različitih operacija koje treba obaviti; nadgledanje sistemske aktivnosti; upravljanje datotečkim podsitemom;...)

• jezičkih procesora (koji omogućavaju komunikaciju sa mašinom)

• uslužnih programa

Softver

... je kritično mesto u pouzdanosti rada računara.

Pitanje: da li je bolji pouzdan ili efikasan program?

DISCLAIMER

Problem: Da li je programiranje (koje je u osnovi izgradnje softvera) veština ili nauka?

Standardi

Značaj standardizacije u informatici (ISO)