Informatika Rendszerek Alapjai Dr. Kutor László Fejlődési tendenciák Információ-feldolgozó paradigmák Analóg és digitális rendszerek jellemzői http://uni-obuda.hu/users/kutor/ IRA 2014 könyvtár 2014. ősz IRA2/1
Az informatikai jellemzők felezési vagy kétszereződési ideje Processzor teljesítmény MIPS-ben 1.8 év A processzorok számának növekedése? év Tranzisztorok átlagos ára 1.6 év Tranzisztorok az Intel mikroprocesszorokban ~2 év Mikroprocesszorok órasebessége ~2.7 év Számítógépes tárak (RAM) ára (bit /dollár) 1.5 év 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/2
Az Információ-Technológia fejlődését leíró (tapasztalati) törvények 1. Moore törvény: a lapkán lévő tranzisztorok száma) (12,18) ~24 havonta megduplázódik 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/3
A mikroprocesszorok órasebessége 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Ray Kurzweil 2005 The Singularity is Near Dr. Kutor László IRA2/4
Sávszélesség [Hz, bps (kbps, (Mbps) A kommunikációs csatorna információtovábbító képessége Széles sáv? Mértékegysége bit/s (Baud) 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/5
Az Információ-Technológia fejlődését leíró tapasztalati törvények A Moore törvényben a tranzisztorok helyett a jövőben magokat fogunk érteni!? 2. A kommunikációs rendszerek sávszélessége évente megháromszorozódik Gilder törvény (George Gilder) 3. A számítógép hálózatok értéke a csomópontok számának négyzetével nő Metcalf törvénya (Robert Metcalf) 4. A mágneses adathordozók egy bitjének ára 18 havonta feleződik Shugart törvény (Alen Shugart) 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/6
Az információ-technológia fejlődés jellege Szinte tetszőleges IT változó exponenciális! A görbe könyöke ~2000 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/7 idő
A számítási kapacitás fejlődése Calculations per Second per $1000 The exponential growth of computing is a marvelous quantitative example of the exponentially growing returns from an evolutionary process. We can express the exponential growth of computing in terms of its accelerating pace: it took 90 years to achieve the first MIPS per 1000 dollars; now we add 1.2 MIPS per 1000 dollars every hour. Logarithmic Plot Year 2014. ősz 2013. tavasz OE-NIK, Dr. Kutor László 8
Az informatikai rendszerek meghatározó fogalmai 1. számítógép számológép? Konvergencia! hardver (hv) (Hardware): A számítógép megfogható része szoftver (sv) (Software): A használathoz szükséges rendszerek: pl. Programok, használati leírások,.) förmver (fv) (Firmware): A számítógépbe beépített alapvető programok pl. BIOS, ) ár % hv fv sv hv fv sv 100 % 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/9 t
Az informatikai rendszerek meghatározó fogalmai 2. Server (Shareware): Olyan program, amelyet bizonyos megkötésekkel (meghatározott ideig, vagy csökkentett képességekkel) és a gyártó által megszabott feltételekkel ingyenesen használhatunk. Fríver? (Freeware) Szabadon terjeszthető és felhasználható szoftver (gyakran forráskód nélkül) Netver? (Netware) Eredetileg a Novell által kidolgozott hálózati operációs rendszer. A hálózat használatához szükséges szoftver(ek) Korszver? (Courseware) tanfolyami szoftver Grupver? (Groupware) csoportmunkát támogató szoftv.
Információ-feldolgozó paradigmák Paradigma: (elméleti keretrendszer): egy tudományterület általánosan elfogadott nézetei, fogalom meghatározásai egy adott korszakban, időpontban. (modell, minta) Analóg és Digitális paradigmák jellemzői (Mechanikus - Elektronikus - Optikai Biológiai) - Az adatábrázolás módja - A feladat megoldásának módja - Pontosság - Megvalósítás - A számítás menete - A programozás módja 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/11
Csillag órák (nap órák, asztrolábiumok) 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/12
Már a régi görögök is tudták.. Az első ismert mechanikus számológép: az Antikythera mechanism Az eredeti maradványok 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/13
A szerkezet feltárása 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/14
A szerkezet felépítése 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/15
Az Antikythera mechanizmus rekonstrukciója 3 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/16
Az Antikythera mechanizmus rekonstrukciója 1960- Derek Solla Price (angol) Michael Wright (2005) Nature 2006. V. 444 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/17
Az Antikythera mechanizmus rekonstrukciója 2 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/18
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 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/19
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. 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/20
Az analóg számítógép programozása: huzalozás Elektronikus építő elemei: Ellenállás Összegző Szorzó Integráló Differenciáló Függvény generátor 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/21
Fogaskerekes analóg számoló berendezés 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/22
Az analóg technika előnyös tulajdonságai - Szemléletesség - Párhuzamos működés miatti gyorsaság - Hatékonyság - (Gyakran) kisebb torzítás Hátrányos tulajdonságok: - Korlátozott pontosság - Zavar érzékenység - A használat során a hibák összeadódása 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/23
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 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/24
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 Algoritmussal lehet, (lépésről-lépésre) megoldani a problémákat - Jelenleg a digitális technológiával nagyobb alkatrész sűrűség érhető el 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/25
Kérdések: A fejlődés jelenlegi (exponenciális) jellegét feltételezve milyen lesz az informatika 40 év múlva? Mit értünk informatikai szingularitás alatt? A Moore törvényből kiindulva milyen teljesítményű számítógépek várhatók? Milyen feladatokban tudnak az emberek versenyképesek maradni a számítógépekkel? Hogyan lehet lépést tartani a fejlődéssel? 2014. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/26