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 • A processzorok számának növekedése • Tranzisztorok átlagos ára
1.8 év ? év 1.6 év
• Tranzisztorok az Intel mikroprocesszorokban ~2 év • Mikroprocesszorok órasebessége
~2.7 év
• Számítógépes tárak (RAM) ára (bit /dollár)
2014. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
1.5 év
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
Ray Kurzweil 2005 „The Singularity is Near”
Óbudai Egyetem NIK,
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
„exponenciális „! Szinte tetszőleges IT változó
A görbe „könyöke”
~2000 idő 2014. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/7
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
2013. tavasz OE-NIK, 2014. ősz
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,…) 100 % ár % sv hv fv sv hv fv t
2014. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/9
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 i c
c y
m
L
r d2 y m*
d2 i
dy +r*
dt2 2014. ősz
R
+ cy = 0
L*
dt Óbudai Egyetem NIK,
di + R*
dt2 Dr. Kutor László
+ ci = 0 dt IRA2/19
Az analóg technika jellemzői 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) 2014. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Egy fizikai rendszert egy olyan másik fizikai rendszerrel (Analogonnal) utánozunk, amely ugyanazzal a matematikai összefüggéssel írható le mint az eredeti rendszer.
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
