PB002 – Základy informačních technologiíPočítačové systémy

21. září 2011

PB002 – Základy informačních technologií

Základní informace

1 Přednášky nejsou povinné2 Poku účast klesne pod pět studentů, přednáška se nekoná3 Slidy z přednášky budou vystaveny4 Zkouška bude pouze písemná5 Terminy budou známy do konce října6 Studijní literatura je uvedena u sylabu

PB002 – Základy informačních technologií

Cíle předmětu

1 Základy počítačových a komunikačních systémů2 Procesory a zobrazení dat v počítači3 Operační systémy4 Organizace paměti5 Periferie, API6 Sítě, Internet7 Multimedia, videokonference, sociální sítě8 Bezpečnost

PB002 – Základy informačních technologií

Základy počítačových a komunikačních systémů

1 Babbageův počítací stroj2 Turingův stroj3 Von Neumanovo schema

PB002 – Základy informačních technologií

Babbageův počítací stroj

1 první zmínka 18222 Prvenství myšlenky programovatelného počítacího stroje3 instrukce4 oddělená datová a programová paměť5 oddělená vstup/výstupní jednotka6 řídící jednotka schopna provádět podmíněné skoky7 Augusta Ada King, hraběnka z Lovelace – podpora a popis8 1991 sestrojen a prokázána funkčnost

PB002 – Základy informačních technologií

Babbageův počítací stroj – obrázek

PB002 – Základy informačních technologií

Turingův stroj

1 teoretický model výpočetního stroje2 problém zastavení Turingova stroje – problém

rozhodnutelnosti3 Turingův test4 zaveden v roce 1936

PB002 – Základy informačních technologií

Turingův stroj

PB002 – Základy informačních technologií

Turingův stroj – obrázek

PB002 – Základy informačních technologií

Von Neumanovo schéma

1 40. léta 20. století2 nová koncepce3 základní funkční části4 dvojková soustava

PB002 – Základy informačních technologií

Von Neumanovo schéma – obrázek

PB002 – Základy informačních technologií

Technické prostředky - procesor

1 stroj, který vykonává instrukce2 instrukční cyklus: výběr a provedení instrukce jednotkou3 vnitřní hodiny: takt procesoru4 základní jednotka sekvenční (ALU)5 může obsahovat více jednotek - vnitřní paralelismus

PB002 – Základy informačních technologií

Technické prostředky - Typy procesorů

1 Univerzální1 CISC: Complex Instruction Set Computer2 RISC: Reduced Instruction Set Computer

2 Specializované procesory1 Vektorové2 Embedded3 . . .

PB002 – Základy informačních technologií

Technické prostředky - paměť (vnitřní)

1 Uchovávání dat2 Přímá adresace (sloupec x řádek)

1 rozsah adres: 16,32,64 bitů

3 Cyklus paměti: doba nezbytná pro vystavení nebo zápisdat

4 Vzpamatování se po provedené operaci, prokládání pamětí5 statická x dynamická paměť6 Hierarchie pamětí

1 Rychlá - pomala2 Drahá - levná3 Ekonomický imperativ v IT

PB002 – Základy informačních technologií

Technické prostředky - periferie

1 Zajišťují vstup/výstup informací:1 komunikace s uživatelem2 komunikace s jinými systémy3 permanentní ukládání dat

PB002 – Základy informačních technologií

Permanentní ukládání dat

1 Paměti (ROM, PROM, EPROM, NVRAM)2 Disky

1 Magnetické2 SSD3 Magnetooptické4 Optické

3 Pásky4 Sítě

PB002 – Základy informačních technologií

Komunikace

1 Počítačové sítě1 Drátové

1 Elektrické2 Optické

2 Bezdrátové1 Radiové2 Optické3 Akustické

3 Mechanické

PB002 – Základy informačních technologií

Speciální periferie

1 Virtuální realita1 Brýle a helmy pro prostorové vidění2 3D projekce a prostorový zvuk3 Detekce pohybu a polohy

2 Wearable Computers

PB002 – Základy informačních technologií

Co je to počítač?

1 Standardní pohled:1 Procesor(y)2 Paměť3 Periferie

2 Jiné možné pohledy1 Buněčné automaty2 Neuronové počítače3 . . .

PB002 – Základy informačních technologií

Paralení systémy

1 Úzce propojené (tightly coupled)2 Volně propojené (loosely coupled)3 Distribuované4 Gridy

PB002 – Základy informačních technologií

Úzce propojené systémy

1 Společná paměť2 Minimální vliv vzdálenosti procesorů3 Speciální propojení procesorů a paměti4 Vhodné pro úlohy s jemným paralelismem5 Výpočetní model: sdílená paměť

PB002 – Základy informačních technologií

Volně propojené systémy

1 Převážně distribuovaná paměť2 Vzdálenost procesor; hraje roli3 Speciální propojení procesorů4 Výrazně vyšší latence v meziprocesorové komunikaci5 Operace remote put a remote get pro přístup do paměti

vzdáleného procesoru6 Výpočetní model: zasílání zpráv

PB002 – Základy informačních technologií

Distribuované systémy

1 Rozšíření předchozího modelu2 Vždy distribuovaná paměť3 Vzdálenost procesorů hraje významnou roli4 Propojení procesorů často formou běžné LAN sítě5 Vysoká latence v meziprocesorové komunikaci6 Výpočetní model: zasílání zpráv

PB002 – Základy informačních technologií

Gridy

1 Geograficky rozsáhlý distribuovaný sytém2 Propojeny samostatné počítače3 Propojení počítačů WAN sítí4 Extrémně vysoká latence v meziprocesorové komunikaci5 jediný možný výpočetní model: zasílání zpráv

PB002 – Základy informačních technologií

Gridová infrastruktura MetaCentra

PB002 – Základy informačních technologií