Informatikai alkalmazások - levelező 2013. ősz
Követelmények 2 db a félév gyakorlati anyagához kötődő házi feladat elkészítése Egyenként 20 pont (min. 50%) Utosló alkalommal megírt dolgozat Max. 25 pont (min. 50%) Megajánlott jegy vagy vizsgaidőszakban ismételt dolgozat Gyakorlati jegyek alakulása 0-20 Elégtelen (1) 21-25 Elégséges (2) 26-30 Közepes (3) 31-34 Jó (4) 35-40 Jeles (5) Kollokviumi jegyek alakulása 0-12 Elégtelen (1) 13-15 Elégséges (2) 16-18 Közepes (3) 19-21 Jó (4) 22-25 Jeles (5)
Témakörök Szövegszerkesztés (Word, OpenOffice, LaTex) Formázás (pl. tabulátorok testreszabása) Tartalomjegyzék készítése, hivatkozások kezelése Képbeillesztési, -és szerkesztési lehetőségek Fejléc, lábléc Stílusok kezelése Közös dokumentum szerkesztése Körlevél készítése Matematikai formulák
További témakörök Táblázatkezelés (Excel, OpenOffice) Képszerkesztés (Photoshop, GIMP) Prezentációkészítés (PowerPoint, PREZI), kiadványszerkesztés (Publisher) Adatbáziskezelési alapok (Access) Oktatást segítő programok (Ocatve, GeoGebra) Inteligens tábla, IKT eszközök az oktatásban
Számítógép, információ, adat Számítógép: információ tárolására és feldolgozására szolgáló eszköz. Információ: A címzettje számára új, vagy általa nem ismert adat. Releváns adat, amely valamely bizonytalanság megszüntetéséhez elegendő nem minden adat információ Alapegysége: bit, Mérése: byte-okban
Mértékegységek Bit egyetlen bináris jegy Byte (bájt) egy 8-bites egység (8 jegyű bináris szám) 1 Kbyte (kilobyte, KB) = 1024 (2 10 ) byte 1 Mbyte (megabyte, MB) = 10242 (2 20 ) byte 1 Gbyte (gigabyte, GB) = 10243 (2 30 ) byte 1 Tbyte (terabyte,tb) = 10244 (2 40 ) byte 1 Pbyte (petabyte, PB) = 10245 (2 50 ) byte 1 Ebyte (exabyte, EB) = 1024 6 (2 60 ) byte 1 Zbyte (zettabyte, ZB) = 1024 7 (2 70 ) byte 1 Ybyte (yottabyte, YB) = 1024 8 (2 80 ) byte
Bizonytalanság számszerűsítése Entrópia (kb. Információtartalom) (Bináris) véletlen változó (v.ö. bitek) heterogenitását mérhetjük segítségével tömöríthetőség
Számítógépek fejlődésének története A világ egyik lejobb számítástechnikatörténeti kiállítása nyílik Szegeden ([origo]) 5+1 generáció: Babbage Elektroncsöves gépek Tranzisztorok Integrált áramkörök Technológia tökéletesedése, grafikus OS-ek, tömegtermelés Elosztott rendszerek (grid és cloud computing), kvantumszámítógépek?
Számítástudomány fejlődésének története Allan Turing Turing gép (Turing teljesség) Mesterséges intelligencia (Turing teszt) Fordított turing teszt Neumann János (Neumann-számítógép, Neumann elvek) A számítógép memóriája ne csak az adatokat, hanem a gépet működtető programot is tárolja Bonyolult vezérlés, utasításkészlet Önálló működés Kvantumszámítások: információ mértékegysége Bit qubit Bonyolult (ún. NP-nehéz feladatok) megoldhatósága?
Számítástudomány fejlődésének története Allan Turing Turing gép (Turing teljesség) Mesterséges intelligencia (Turing teszt) Fordított turing teszt Neumann János (Neumann-számítógép, Neumann elvek) A számítógép memóriája ne csak az adatokat, hanem a gépet működtető programot is tárolja Bonyolult vezérlés, utasításkészlet Önálló működés Kvantumszámítások: információ mértékegysége Bit qubit Bonyolult (ún. NP-nehéz feladatok) megoldhatósága?
Számítástudomány fejlődésének története Allan Turing Turing gép (Turing teljesség) Mesterséges intelligencia (Turing teszt) Fordított turing teszt Neumann János (Neumann-számítógép, Neumann elvek) A számítógép memóriája ne csak az adatokat, hanem a gépet működtető programot is tárolja Bonyolult vezérlés, utasításkészlet Önálló működés Kvantumszámítások: információ mértékegysége Bit qubit Bonyolult (ún. NP-nehéz feladatok) megoldhatósága?
Az adatok térnyerése Google: PageRank algoritmus A 2007-ben 281 exabájtosra (281 milliárd gigabájtosra) becsült digitális univerzum mérete 2010-re valószínűleg elérte az 1 zettabájtos határt
Az adatok térnyerése Google: PageRank algoritmus A 2007-ben 281 exabájtosra (281 milliárd gigabájtosra) becsült digitális univerzum mérete 2010-re várhatóan eléri az 1 zettabájtos határt
A számítógép felépítése
Központi vezérlőegység CPU feladata az operatív tárban (memóriában) lévő program feldolgozása és végrehajtása Végrehajtó egysége az ALU (arutmetikai-logikai egység) Fő paraméterei: Frekvencia Szóhossz (bitben): (8-16)-32-64 memóriacímzés Cache (gyorsítótár mérete)
Memória típusok ROM Read Only Memory Tápfeszültség nélkül sem felejt Nem módosítható (jellemzően) Speciális fajtái: pl. Falshmemória (EEPROM elektronikus úton törölhető, újraírható) Complementary Metal-Oxide Semiconductor, jelentése: komplementer fém-oxid félvezető Tápfeszültségre van szüksége (pl. Li-ion elem) Feladat, pl. BIOS-beállítások tárolása RAM Random Access Memory Tartalma a gép kikapcsolásával kiürül 1 Gb 8$ vs. 32 Gb 1600$
Számrendszerek Decimális számrendszer 318=3*100 + 1*10 + 8*1=3*10 2 +1*10 1 + 8*10 0 q-alapú számrendszer 318(10) = 3*10 2 + 1*10 1 + 8*10 2 (10-es alapú) 318(q) = 3*q 2 + 1*q 1 + 8*q 0 (q-alapú) q=5? Q=9?
Egy lehetőség 2-es számrendszerbe való átváltáshoz Az eredeti számot osztjuk 2-vel, a maradékot leírjuk A 2-vel való osztás műveletét addig ismételjük a legutóbbi osztás egészrészével, amíg eredményül 0-t nem kapunk A leírt maradékokat visszafele olvasva megkapjuk a szám 2-es számrendszerbeli alakját 76/2=38 38/2=19 19/2=9 9/2=4 4/2 =2 2/2=1 1/2=0
Számrendszerek közötti átváltás x szám q-alapú számrendszerbeli alakja: an a1a0, ha 0 ai < q i = 0,1 n x = an q n + + a1 q 1 + a0 q 0 számjegyek értékkészlete: 0,1,...,(q-1)
Számok ábrázolása Számítógép 2-es számrendszer Informatika 16os (hexadecimális számrendszer) 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F Fix pontos (normál): tizedesjel helye rögzített Lebegőpontos (tudományos) pl. 64 biten Felhasználói szinten: decimális Belső ábrázolás: bináris Tizedesjel: tizedespont (bináris számrendszerben: kettedespont)
Lebegőpontos számábrázolás A 0 kivételével a valós számok fölírhatók x = σ*b k *Σx n *B -n (1) alakban, ahol σ: előjel (+/-) B: alap k: exponens/kitevő/karakterisztika Σ: 1-től -ig Σ: mantissza 0 x n B-1 A gyakorlatban az (1)-beli szumma a technológiai korlátok következtében csak véges lehet, ami ábrázolási pontatlansághoz vezet(het) Hibák fajtái: öröklött: már a bemenő adatok is hibával terheltek képlet: számítás során elkövetett hiba kerekítési: a gépi számok végességéből adódó pontatlanság
A lebegőpontos számábrázolás + példa az ábrázható számok a 0-ra szimmetrikusak egyszeres pontosság (4 byte): exponens/mantissza: 8/24 bit a 8 bites exponensen tárolható intervallum: [0, 255] hogy a negatív exponenseket is tárolni tudjuk, az ábrázolt tartományt áttranszformáljuk a [-127, 128] intervallumba dupla pontossag (8 byte): exponens: 12 bit, mantissza: 52 bit Def.: normalizált alakú számok: a mantissza első számjegye nemnulla 2es számrendszert használva a nemnulla érték szükségképpen 1, így annak ábrázolása nem hordozna informaciot implicitbit elhagyása denormalizáltak a 0, NaN (not a number), + és - számok
Példa egyszeres pontosságú lebegőpontos számábrázolásra Egyszeres pontosság exponens/mantissza: 8/24 bit Pl.:162,625=2 7 +2 5 +2 1 +2-1 +2-3 =2 8 *(2-1 +2-3 +2-7 +2-9 +2-11 ) Exponens = 135 = 8+127 (2 8 és a [-127, 128]-ba történő transzformáció miatt) 1 0 0 0 0 1 1 1 Mantissza (implicitbit nélkül) 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 2-12 2-13 2 -... 2-23 2-24 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0... 0 0 Az eredmény előjelbitestől (4 bájton) 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1
Feladat: negatív számok ábrázolása binárisan Kezdeti megoldások: paritás bit használata, ahol az első bit jelzia szám előjelét (a további 7 pedig az értékét) Problémák: 2-féle 0 Kettes komplemens: Egyes komplemens: átbillentjük a biteket (0-k helyére 1-et írunk, 1-esek helyére 0-t) Az előzőleg kapott értékhez hozzáadunk 1-et Pl. 10010100 (148) 01101011?