Az Informatika Elméleti Alapjai dr. Kutor László Információ-feldolgozó paradigmák A számolás korai segédeszközei http://mobil.nik.bmf.hu/tantargyak/iea.html Felhasználónév: iea Jelszó: IEA07 IEA2/1 Az informatika értelmezése (2007 BMF NIK) Az elektronikus információ-feldolgozás tudománya Az információ feldolgozó rendszerek elméletével és gyakorlatával foglalkozó tudomány tervezés, megvalósítás, üzemeltetés IEA2/2
Információ feldolgozó paradigmák Analóg - Digitális Mechanikus - Elektronikus - Optikai Biológiai Főbb jellemzők: Az adatábrázolás módja A feladat megoldásának módja Pontosság Megvalósítás A számítás menete A programozás módja IEA2/3 Az analóg technika jellemzői Az adatábrázolás módja: Fizikai mennyiségeket fizikai mennyiségeknek feleltet meg A feladat megoldásának módja: Modell elvre épül Pontosság: Korlátozott: 0.01-0.001% Megvalósítás: (műveleti) Erősítőkből építkezik A számítás menete: Párhuzamos A programozás módja: Huzalozás (tanítás) Modell elv: Egy fizikai rendszert egy olyan másik fizikai rendszerrel (Analogonnal) utánozunk, amely ugyanazzal a matematikai összefüggéssel írható le mint az eredeti rendszer. IEA2/4
Fizikai rendszerek megfeleltetése c m y i c L r R d 2 y dy m * + r * + cy = 0 dt 2 dt d 2 i di L* + R* + ci = 0 dt 2 dt IEA2/5 Az analóg számítógép programozása Építő elemek: Ellenállás Összegző Szorzó Integráló Differenciáló Függvény generátor IEA2/6
Analóg számoló berendezés IEA2/7 A digitális technika jellemzői digit = ujj Az adatábrázolás módja: Fizikai mennyiségeket (bináris) számokkal helyettesíti A feladat megoldásának módja: Algoritmus alapján dolgozik Pontosság: Az ábrázolt szóhossztól függ Megvalósítás: Logikai áramkörökből épül fel A számítás menete: Soros??? A programozás módja: Utasításokból építkező algoritmus Digitalis purpurea IEA2/8
A digitális technika előnyös tulajdonságai Könnyebb digitális rendszert tervezni mint analógot A környezeti zajra kevésbé érzékeny Az adatok másolásakor nem változik a minőség A pontosság könnyen növelhető Könnyű információ tárolási lehetőség Könnyű programozhatóság Algoritmikusan lehet, (lépésről-lépésre) megoldani a problémákat Jelenleg a digitális technológiával nagyobb alkatrész sűrűség érhető el IEA2/9 Számoló eszközök fejlődése Számolás az ujjakon Abakuszok Mechanikus számológépek Elektronikus számológépek Számítógépek IEA2/10
Számolás az ujjakon 1. (Európa) IEA2/11 Számolás az ujjakon 2. (Kína- India) IEA2/12
Számolás az ujjakon 3. (Kina, 2005.) IEA2/13 Abakusz Ősi abakuszok ~ i.u. 1. sz. http::/www.soroban.hu i.e.iv.sz.-ig i.e. IV.-i.u. 1.sz-tól. IEA2/14
Abakusz 2. Európai golyós abakusz Szláv abakusz szcsoti IEA2/15 Abakusz 3. Kinai abakusz szuan-pan Japán abakusz soroban IEA2/16
Gerbert of Aurillac abakusza II. Sylvester IEA2/17 Számolás számolópénzekkel IEA2/18
Abakusz 4. ( számolás számolópenzekkel ) 10000 (5000) 1000 (500) 100 (50) 10 (5) 1 * 1293 IEA2/19 Logarléc John Napier (1550-1617) Logaritmus Edmund Gunter (-1626) számoló léc William Oughtred (1574-1660) Richard Delamain IEA2/20
Logarlécek 1 IEA2/21 Különleges logarlécek Terta logartárcsa IEA2/22
Mechanikus számológépek Első fogaskerekes összeadó gép Blaise Pascal (1623 1662) Első szorzógép Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) IEA2/23 Első sorozatban gyártott számológép: Thomas Arithmometer M. Chharles Xavier Thomas de Colmar IEA2/24
Nagysorozatban gyártott számológépek W.T. Odhner (svéd) F.S.Baldvin (USA) Brunsviga Co. (1885-1912) 20 000 db. IEA2/25 Az elektronikus aktív elemek mérföldkövei Elektroncső (~1900) Tranzisztor ( 1948) Integrált áramkör ( 1958) Mikroprocesszor ( 1971) IEA2/26
Az elektronika mérföldkövei 1. Elektroncső: Thomas A. Edison: (1883) Izzó katód Philip Lenard (1903) Rács A. R. Wehnelt (1904) Oxidkatód IEA2/27 Az elektronika mérföldkövei 2. Tranzisztor John Bardeen, Walter Brattain, William Schockley 1948 Bell laboratórium Π1A IEA2/28
Az elektronika mérföldkövei 3. Integrált áramkör Első germánium integrált áramkör Jack St.Clair Kilby 1958 (TI) Első szilicium integrált áramkör Robert Noice 1959 (Fairchild) IEA2/29 Az elektronika mérföldkövei 4. Mikroprocesszor Ted Hoff 1971 (Intel Federico Faggin Intel 4004 2 250 tr Motorola 68030, 330 000 tr. IEA2/30