Az Informatika Elméleti Alapjai Dr. Kutor László

A félév teljesítése

Az Informatika Elméleti Alapjai Dr. Kutor László

Az informatika alapfogalmai, tendenciái Információ-feldolgozó paradigmák http://mobil.nik.bmf.hu/tantargyak/iea.html Felhasználónév: iea 2010. ősz

Jelszó: IEA07

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/1

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

Követelmények

Javaslatok a zh-ra készüléshez

Vizsgakövetelmény: évközi jegy Zárthelyi időpontok: I. zh. 2010. október 13. II. zh. 2010. december 1. Az egyik elmulasztott zh. pótlásának időpontja 2010. december 8. Az aláírás megszerzésének feltétele: legalább 20% A évközi jegy ponthatárai: 89-100% jeles (5) 76-88% jó (4) 63-75% közepes (3) 51-62% elégséges (2) 0-50% elégtelen (1) Az évközi jegy pótlási időpontja: 2010. december 15.

.

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/2

Tipikus eredmények

IEA 1/4

1. Az előadásokon vetített ábrák csak a tananyag vázlatául szolgálnak, ezért az előadásokon célszerű részt venni és jegyzetelni. A jegyzetekhez a vetített ábra jobb alsó sarkában lévő számot érdemes felírni. 2. Az előadásvázlatban megjelölt fogalmakat célszerű elsajátítani (saját jegyzetet készíteni, az Internet és a könyvtár használatával).

3. A javasolt olvasmányokat is hasznos feldolgozni. 4. A felkészülést segítő kérdéseket célszerű önállóan kidolgozni, és a javasolt gyakorló feladatokat megoldani.

5. A meghirdetett időpontban célszerű megírni a dolgozatokat, mivel a félév végén minden összezsúfolódik. 2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/5

A tantárgy témái:

Az adott pontot elért dolgozatok száma 30

25

20

15

10

5

0 1

2010. ősz

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

zh pont

IEA 1/3

• • • • • • • • •

Az informatika tárgya és helye a tudományok között Az informatika fejlődésének meghatározó tényezői Alapfogalmak, kapcsolódások, tendenciák Információ-feldolgozó paradigmák, jellemzőik Az analóg és digitális elvű számítási modellek Az információelmélet alapfogalmai Információ-ábrázolási módok A kódolás alapfogalmai Alapvető forrás-, és csatornakódolási eljárások

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/6

Az informatika társtudományai I. • • • • • •

Informatika meghatározások 1.

Számítástechnika Computer Engineering Számítógép tudomány Computer Science Kibernetika Cybernetics Információ elmélet Information Theory Általános rendszerelmélet System Theory Hírközlés Communication Theory

Francia: 2010. ősz

Informatique

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/7

Az informatika társtudományai II.

• • • • •

Információ tudomány Az információ feldolgozás tudománya A számítástechnika alkalmazásainak gyűjtőneve Alkalmazási környezetbe ágyazott számítástechnika Az információk keletkezésének, leírásának rendezésének tudománya • Az informatika- mint általános információ tudományinformációrendszerek létrehozását, szerkezetét és működését tanulmányozza • Az informatika azon információk szisztematikus és hatékony-főleg automatikus gépekkel történő- kezelésének tudománya, amelyeket az emberi tudás és kommunikáció hordozójának tekintünk műszaki, gazdasági és társadalmi összefüggésekben IEA 1/10 2010. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László

Informatika meghatározások 2. • Az informatika az információrendszerek tervezésével,

• Számítástechnika a számítógépek működésével tervezésével • • • • •

és alkalmazásával foglalkozó tudomány Számítógép tudomány az információ feldolgozó gépek tervezésének és használatának elméleti kérdéseit kutatja Kibernetika az önműködő rendszerek általános törvényszerűségeivel foglakozik Információ elmélet az információ meghatározásával, áramlásával, kódolásával foglalkozó tudomány Az általános rendszerelmélet a rendszerek működésének körülményeit és tulajdonságait kutatja Hírközlés a hírek továbbításával foglakozó tudomány

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/8

szervezésével, automatizálásával foglalkozó tudomány, leghatékonyabb eszköze a számítógép • Az informatika a tudományos információ, tájékoztatás problémáival foglalkozó tudományág. A tudományos információk keletkezésének, gyűjtésének, tárolásának, keresésének, terjesztésének, a forrástól a felhasználóhoz való eljuttatásának törvényszerűségeit, az információs folyamatok ellátásához szükséges módszereket, eszközöket, szervezeteket, az információk optimális dinamikus társadalmi hasznosításának feltételeit vizsgálja. Tanulmányozza az információk leírására osztályozására szolgáló természetes és mesterséges eszközöket, nyelveket, a különféle kódok, kódrendszerek használatát, a leghatékonyabb információtárolási, keresési, átviteli eljárásokat, és technikákat. IEA 1/11 2010. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László

Az informatika kialakulása

Informatika meghatározások 3.

Általános mérnök (Mérnök) Gépész mérnök Villamos mérnök Számítógépes mérnök Informatikus mérnök Informatikus

•

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

„Az információk (számítógépes) tárolásával, rendezésével, feldolgozásával és megszervezésével foglalkozó elmélet és ennek gyakorlati alkalmazása.” Magyar értelmező kéziszótár 2003 • „A (műszaki) informatika az elektronikus információ feldolgozással, az erre szolgáló rendszerek tervezésével szervezésével, működésével foglalkozik” • „Az informatika (mint új tudományterület) a természetes és mesterséges információ feldolgozó rendszerek szerkezetét, viselkedését és interakcióját vizsgálja” University of Edinburg Scool of nformatics

•

Dr. Kutor László

IEA 1/9

„Informatics is the study of how natural and artificial systems store, process and communicate information. Research in informatics promises to take information technology to a new level, and to place information at the heart of 21st century science, technology and society.

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/12

Az informatika értelmezése (2009 BMF NIK)

Tudományos értelemben:

 Az elektronikus információ-feldolgozás tudománya

 Az információ-feldolgozó rendszerek elméletével és gyakorlatával foglalkozó tudomány

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

Az információ olyan ?valami?.. ami egy eseményrendszer egyik vagy másik eseményének bekövetkezéséről, (illetve egy állapottér egyik vagy másik állapotáról) elemi szimbólumok sorozatával közölhető E=m*C2 ?valami? = Jellemző vagy tulajdonság ?valami? = Szubsztancia

A

E I

A szubsztancia minden létező legáltalánosabb és legbensőbb lényege, amelynek oka önmagában van és amely minden átalakulásban megmarad.

tervezés, megvalósítás, üzemeltetés

2010. ősz

Az információ fogalma 2.

IEA 1/13

Egy informatikus hallgató tipikus reggeli programja (Hunglish nyelven) Amint kinyitom a szemem, már félálomban kinyitom a Windows-t. Felkelek és elvégzem a reggeli tornát, néhány variációban le-GOOGLe-ok: kinézek az Earthra, és a Maps-re, majd elolvasom a mail-emet- a gmail-en. Fel-, és letöltök néhány videót a YouTube-on át, közben megnézem ki van fent a Skype-on. Chat-elek egy kicsit, reggeli tornaként teniszezem a Wii-vel, tüzelek egy sort a Halo 3-mal, majd pihentetésül a Wii Fit-el jógázom. Felfrissülten átpásztázom barátaim új infóit a Myspace-en, az iwiw-en, és a Facebook-on. Felrakom a Vaterára a kiszuperált webkamerámat, majd a Second Life-on átugrom néhány kört szörfölni Új-Zélandra. Ezután bekukkantok néhány ChatRoom-ba, és elolvasom a fontosabb topik-okat. Megnézek néhány WIKI-oldalt, Post-olok egy új blog-bejegyzést, majd rátöltök néhány podcast-ot az i-pod nano-mra és tűz a suliba. Ha valami jót látok a villamoson akkor Tweet-elek a új iPhone-omról és kezdődhet is a nap. Ha nincs szerencsém és rosszul osztottam be az időmet, akkor ideje valamit kajálni, mert mindjárt vége a napnak. IEA 1/14 2010. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/16

Az Információ Technológia fejlődését leíró „ (tapasztalati) törvények” 1. A „számítógépek” teljesítménye Moore törvény A mikroprocesszorok teljesítménye (a lapkán lévő tranzisztorok száma) (12,18) 24 havonta megduplázódik (Gordon Moore (Intel)

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/17

A mikroprocesszor lapkán lévő tranzisztorok száma (2 évente duplázódik)

Az információ fogalma 1: Köznapi használatban: Tájékoztatás Hír, Újság Felvilágosítás Közlés Bejelentés Jellemzés

Adat Tudás Értesülés

Információnak nevezünk mindent, amit a rendelkezésünkre álló adatokból nyerünk. Az információ olyan tény, amelynek megismerésekor olyan tudásra teszünk szert, ami addig nem volt a birtokunkban. Az információ legkisebb egysége a bit. A számítástechnikában a programok is 1 bites információkból épülnek fel. Vincze Tamás: Hálózati kislexikon 2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/15

Ray Kurzweil 2005 „The Singularity is Near”

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/18

A mikroprocesszorok órasebessége (három évente duplázódik)

Az Információ Technológia fejlődését leíró „törvények” 2. 2. Sávszélesség növekedése Gilder törvény A kommunikációs rendszerek sávszélessége évente megháromszorozódik (George Gilder) 3. A számítógép hálózatok értéke Metcalf törvény A hálózatok értéke a csomópontok számának négyzetével nő (Robert Metcalf) 4. A „számítógépek” tárkapacitása Rutgers törvény A számítógépek tárkapacitása évente duplázódik 5. Az adattárolás ára Shugart törvény A mágneses adathordozók egy bitjének ára 18 havonta feleződik

Ray Kurzweil 2005 „The Singularity is Near”

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/19

2. Sávszélesség [Hz, bps (kbps, (Mbps) A kommunikációs csatorna információtovábbító képessége

„Széles sáv”?

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

IEA 1/22

Dr. Kutor László

Az Információ Technológia alapvető fogalmai 1. • számítógép számológép? • 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,…) 100 % ár %

hv

fv

sv

sv hv

fv t

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/20

A mobil hálózatokban elérhető adatátviteli sebességek 2009-ben

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/23

Az Információtechnológia alapvető 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)

GPRS 65 kbps EDGE 236 kbps UMTS 384 kbps HSDPA 1.5, 3.0, 7.2 Mbps

• Netver? • •

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/21

(Netware) Eredetileg a Novell által kidolgozott hálózati operációs rendszer. A hálózat használatához szükséges szoftver(ek) Korszver? (Courseware) tanfolyami szoftver Grupver? (Groupware) csoportmunkát támogató sv.

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/24

Az analóg számítógép programozása:„huzalozás”

Információ feldolgozó paradigmák

Elektronikus építő elemek:

Analóg - Digitális

• Ellenállás

Mechanikus - Elektronikus - Optikai – Biológiai

• Összegző

Főbb jellemzők:

• Szorzó

Az adatábrázolás módja A feladat megoldásának módja Pontosság Megvalósítás A számítás menete A programozás módja 2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

• Integráló • Differenciáló • Függvény generátor

IEA 1/25

Dr. Kutor László

Az analóg technika jellemzői

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/28

Fogaskerekes analóg számoló berendezés

Az adatábrázolás módja: Fizikai mennyiségeket fizikai mennyiségeknek feleltet meg A feladat megoldásának módja: Modell elvre épül Modell elv: Pontosság: Korlátozott: 0.01-0.001% Megvalósítás: (műveleti) Erősítőkből építkezik A számítás menete: Párhuzamos A programozás módja: Huzalozás (tanítás) 2010. ősz

Egy fizikai rendszert egy olyan másik fizikai rendszerrel (Analogonnal) utánozunk, amely ugyanazzal a matematikai összefüggéssel írható le mint az eredeti rendszer.

Óbudai Egyetem NIK,

IEA 1/26

Dr. Kutor László

Fizikai rendszerek megfeleltetése c y

m

L

r d2 y m*

R

dt2 2010. ősz

d2 i

dy +r*

+ cy = 0

L*

dt Óbudai Egyetem NIK,

di + R*

dt2 Dr. Kutor László

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/29

A digitális technika jellemzői

i c

2010. ősz

+ ci = 0 dt IEA 1/27

„ 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 purpureaIEA 1/30 2010. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László

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

2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/31

Kérdések: A fejlődés jelenlegi (exponenciális) jellegét feltételezve milyen lesz az informatika 40 év múlva? a.) Milyen teljesítményű számítógépek lesznek? b.) Mekkora méretűek lesznek a személyi használatú adattárak? c.) Milyen feladatokban tudnak az emberek versenyképesek maradni a számítógépekkel? d.) Hogyan lehet lépést tartani a fejlődéssel? 2010. ősz

Óbudai Egyetem NIK,

Dr. Kutor László

IEA 1/32