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
Kollokviumi jegyek alakulása
0-20
Elégtelen (1)
0-12
Elégtelen (1)
21-25
Elégséges (2)
13-15
Elégséges (2)
26-30
Közepes (3)
16-18
Közepes (3)
31-34
Jó (4)
19-21
Jó (4)
35-40
Jeles (5)
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 (210) byte
●
1 Mbyte (megabyte, MB) = 10242 (220) byte
●
1 Gbyte (gigabyte, GB) = 10243 (230) byte
●
1 Tbyte (terabyte,TB) = 10244 (240) byte
●
1 Pbyte (petabyte, PB) = 10245 (250) byte
●
1 Ebyte (exabyte, EB) = 10246 (260) byte
●
1 Zbyte (zettabyte, ZB) = 10247 (270) byte
●
1 Ybyte (yottabyte, YB) = 10248 (280) 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*102 +1*101 + 8*100
• q-alapú számrendszer 318(10) = 3*102 + 1*101 + 8*102 (10-es alapú) 318(q) = 3*q2 + 1*q1 + 8*q0 (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⋅qn + … + a1⋅q1 + a0⋅q0 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*Bk*Σxn*B-n (1) alakban, ahol – σ: előjel (+/-) – B: alap – k: exponens/kitevő/karakterisztika – Σ: 1-től ∞-ig – Σ: mantissza – 0 ≥ xn ≥ 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=27+25+21+2-1+2-3=28*(2-1+2-3+2-7+2-9+2-11) – Exponens = 135 = 8+127 (28 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
0
1
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
0
●
●
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 → ?
