Tamás Péter (D. 424) Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék (D 407) 1
Kérdőív Tematika A számítógép működése Adatok Program Objektum 2
Kérdőív Kitöltötte 204 fő Felkészültség 28% 39% alap közép haladó 33% 3
30% A számítógépek működése 2% 16% Nem ismeri Nem fontos Fontos 2% Nagyon fontos 31% Operációs rendszerek feladatai, típusai 1% 19% Nem ismeri Nem fontos Fontos 49% Nagyon fontos 4
Elméleti adatszerkezetek 9% 28% Nem ismeri Nem fontos Fontos 34% 29% Nagyon fontos Adatbázisok elmélete 16% 20% Nem ismeri Nem fontos Fontos 31% 33% Nagyon fontos
3D számítógépes grafika 4% 1% 11% Nem ismeri Nem fontos Fontos 29% Nagyon fontos A képfeldolgozás alapjai 2% 12% 17% Nem ismeri Nem fontos Fontos 46% Nagyon fontos 6
Átlagos hozzáállás az informatikához 30% 11% 20% Nem ismeri Nem fontos Fontos 39% Nagyon fontos 7
Terméktervező I. szemeszter (informatikai rendszerek) Gépész / Energetikus Előadás 1. hét Irodai szoftverek áttekintése Irodai szoftverek áttekintése Bevezetés az informatikába 2. hét Mérnöki számítások, táblázatkezelés Mérnöki számítások, táblázatkezelés Számítástudomány alapjai 3. hét Mérnöki számítások, táblázatkezelés Mérnöki számítások, táblázatkezelés Számítógépek felépítése, működési módjai 4. hét ZH (mérnöki számítások, táblázatkezelés) ZH (mérnöki számítások, táblázatkezelés) Számítógépek hardverelemei. hét HTML HTML Operációs rendszerek, UNIX 6. hét Flash HTML Számítógépes hálózatok 7. hét Weblap tervezése, feltöltése (UNIX), konzultáció Weblap tervezése, feltöltése (UNIX), konzultáció Internet 8. hét ZH (HTML) ZH (HTML) Adatszerkezetek 9. hét Adatbázis, SQL Adatbázis tervezés Adatbázis 10. hét Prezentáció tervezés SQL Számítógépes grafika I. 11. hét Prezentáció tervezése, konzultáció Adatbázis, SQL feladatok megoldása, konzultáció Számítógépes grafika II. 12. hét Videószerkesztés Scilab I. Programozás technológiák fejlesztő eszközök 13. hét Multimédia ZH (Adatbázis) ZH (előadás) 14. hét Prezentáció (CV, Web, Kiadvány, Multimédia anyag) Választható programnyelvek wiki.git.bme.hu LabView 8
I. A számítógép működése I.1 A számítógép működésének elvi alapjai Egyik leginkább leegyszerűsített megfogalmazás szerint az információ nem más, mint valóság (vagy egy részének) visszatükröződése. [Neumann] Az információmennyiség mértékegysége a bit nem az adatmennyiség mértékegysége. Egy eldöntendő kérdésre egyforma valószínűséggel adhatók különböző válaszok, akkor az e kérdésre adott bármely válasz pontosan 1 bit információt hordoz. II. A számítógép felépítése, hardver elemek II.1 A Neumann elv A gépnek öt alapvető funkcionális egységből kell állnia: bemeneti egység, memória, aritmetikai és logikai egység, vezérlőegység, kimeneti egység, a gép működését a tárolt program elvére kell alapozni. Ez azt jelenti, hogy a gép a program utasításait az adatokkal együtt a központi memóriában, bináris ábrázolásban tárolja, és aritmetikai, logikai műveleteit ezek sorrendjében hajtja végre. 9
II.2 Korszerű számítógép II.3 Hardver működés (2. és 3. előadás) Processzor Busz Memória I/O egységek II.4 Processzor ALU Vezérlő egység regiszterek - gyors működésű tár a processzorban Regiszterek különböző funkciókkal Akkumulátor-regiszter(ek) - a műveletekhez Adatszámláló regiszter - Az adatok olvasás-/íráskor a memóriacím Utasításszámláló regiszter A soron következő utasítás címe Utasításregiszter - A következő programutasítás kódja. Címzést segítő regiszterek Bázis(cím)regiszter Az operandusok címzéséhez Indexregiszterek címzését segítik Állapotregiszterek, vezérlő regiszterek Veremmutató regiszter (Stack Pointer) 10
II. Címzési módszerek Direkt címzés Virtuális címzés Szegmens szegmens + offset Lapozás laptábla dir + laptábla + offset I/O port címek Memória Fizikai cím Cím 11
III.6 Intel 386 processzor címzés, szegmentálás 0 31 0 31 Báziscím + Offset cím Szegmens regiszter LDT 0 1 16 31 Bázis cím 0..1 Határbitek 0..1 32 39 40 41 44 47 Bázis cím 24..31 G B/D Határbitek 16..19 48 49 0 1 2 4 6 63 P DPL S Típus A Bázis cím 16..23 Limit G D/B P DPL S Típus A memória szegmens limit (G) --- 1MB-4GB granularity 0 - byte / 1-4K lap Prog. 0-286 kód / 1-386 kód --- adat 1-64 K-nál nagyobb szegm. Present descriptor privilege level 0-3 segment 1 - memória / 0 - egyéb szegmens típus (EO, R/O) accessed
III.7 Windows virtuális memóriakezelés Bitek 31..22 Bitek 21..12 Bitek 11..0 Lapozás Laptábla index bitek 31..12 DA SRP CR3 Laptábla cím bitek 31..12 DA S RP D A dirty accessed (10 mpként törlõdik, LRU módszer) (4kB) lap tábla directory (4kB) lap táblák (4kB) + 32 bites fizikai cím U/S user/supervisor 0 - supervisor R/W P read/write 1- írható present 1-memória Opcionális lapozó A virtuális 8086 mód és a valós mód Védelmek memória, eszközök 13
III. Adatkezelés III.1 Adattárolási elvek Információtárolás = adat, mértékegységek 1 byte = 8 bit 1 kbyte = 1024 byte 1 Mbyte = 1024 kbyte 1 Gbyte = 1024 Mbyte 1 Tbyte = 1024 Gbyte III.1.1 Elemi adatok III.1.1.1 Számok Adattárolás kettes számrendszerben Egész számok (fixpontos) bináris ábrázolás (hexadecimális leírás) word, unsigned byte, előjelbit, negatív számok komplemens ábrázolása integer (2, 4) Valós számok lebegőpontos X = E M*A K M - Mantissza a szám tört része K - Karakterisztika az A alapszám kitevője E -előjel a mantissza előjele III.1.1.2 Karakterek EKKKKKKKMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM ASCII -American Standard Code for Information Interchange karakterkészlet és karakterkódolási szabvány, a latin abc (angol, és sok nyugat-európai nyelv) 14 UCS -Universal Character Set ISO, Unicode Consortium. Unicode Standard
III.1.1.3 String karaktersorozat Szövegek C Pascal III.2 Összetett adatok III.2.1 Rekord logikailag összefüggő elemi adatok halmaza egyszerű mező+egyszerű mező+ III.2.2 File pl. logikailag összefüggő rekordok halmaza III.2.3 Adatbázis Adatok valódi kétdimenziós táblázatban Az oszlopok az attribútumok (oszlophalmaz - reláció) az elemi (atomi) adattípusok az értékek A sorok a reláció előfordulások halmazát alkotják, nincs két azonos sor A sorok és oszlopok felcserélhetők A relációt névvel azonosítjuk 1
III.3 Grafikus adatok III.3.1 Vektoros grafika WMF III.3.2 Raszteres grafika BMP DIB JPG III.3.3 Meta grafika Pl. a True Type WYSWYG EMF 16
III.4 Geometriai modell adatok III.4.1 Pont 8 6 3 1 2 III.4.2 Él III.4.3 Felület Sorszám Sorszám 1 2 7 Sorszám 1 2 3 4 Él egyenlete 6 7 L1 8 L2 3 L3 Felület 4 egyenlete Határélek L4 x-koordináta 0.0 40.0 40.0 0.0 0.0 kezdőpont 40.0 1 F1 L 1,2,3,4 1 2 2 6 F2 L6 9,10,11,12 2 3 3 Sorszám 7 Felület F3 egyenlete L74,,8,12 Határélek 3 4 4 8 1 F4 L8 8,9,10,11 F1 41,2,3,4 9 2 F L92,6,7,10 F2 9,10,11,12 6 y-koordináta z-koordináta 0.0 0.0 0.0 0.0 20.0 0.0 20.0 0.0 0.0 20.0 végpont 0.0 Következő 20.0 él 6 10 3 F6 L10 3,7, 8,11 F3 4,,8,12 6 0 // nincs 7 7,89 78,9 11 4 L11 F4 8,9,10,11 7 12 L12 F III.4.4 Boundary REPresentation 6 F6 40.01 220.0 20.0 2 0.02 320.0 20.0 3 3 4 4 Következő 4 felület 1 2,6,7,10 8 3,7, 8,11 6 7 8 6 8 n x n x 1,23 12,3 4,6 4,6 9,87 98,7 6 7 2 n x 3 123 4 46 789 6 987 6,4 6,4 0 // nincs 64 3,21 32,1 321 Következő csúcs 2 3 4 6 7 8 0 // nincs Következő felület 2 3 4 6 0 // nincs 17
18 2 - - -2 T1 Z2 Y2 X2 Z1 Y1 X1 Név 3 2 3-3 -2-3 T2 Z2 Y2 X2 Z1 Y1 X1 Név T1 T2 C1 Jellemzés Név 2 1 0 0-1 0 0 H1 R Z2 Y2 X2 Z1 Y1 X1 Név C1\H1 C2 Jellemzés Név \ III.4. CSG Mindegyik bitsor! Hogyan értelmezzük
IV. Algoritmus és program Algoritmus olyan tevékenységsorozatot, részletes útmutatást, receptet, értünk, amely valamely felmerült probléma megoldását célozza. IV.1 Algoritmuselemek és program Böhm Jacopini tétele Minden algoritmus leírható az alábbi logikai struktúrákkal IV.1.1 Rákövetkezés (konkatenáció) IV.1.2 Választás (alternáció) i p h IV.1.3 Ciklus (iteráció) i/h i/h p h/i p h/i 19
V. Objektum Program (1) Adat (2) Objektum Kiadványszerkesztés Word -,DOC Táblázatkezelés Excel -.XLS CAD AutoCad-.DXF Adatbáziskezelés Access -.MDB VI. Computer Integrated Manufacturing Windows társítás CAD ADATOK CAQ CAPP CAP CAM CAE Computer Aided Design Computer Aided Manufacturing Computer Aided Engineering Computer Aided Processing Computer Aided Process Planning Computer Aided Quality Control CIM=ΣCAxx 20