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
Fe lkészültség
28% 39%
alap közép haladó
33%
3
A számítógépek működése
2%
16%
30%
Nem ismeri
Nem fontos
Fontos
Nagyon fontos
52%
Operációs rendszerek feladatai, típusai
1%
19%
Nem ismeri
31%
Nem fontos
Fontos
49%
Nagyon fontos
4
Elméleti adatszerkezetek
Nem ismeri
9% 28%
Nem fontos
Fontos 34% 29%
Nagyon fontos
Adatbázisok elmélete
16%
Nem ismeri
20%
Nem fontos
Fontos 31%
33% Nagyon fontos
5
3D számítógépes grafika
15%
45%
Nem ismeri 11% Nem fontos
Fontos
Nagyon fontos
29%
A képfeldolgozás alapjai
12%
25%
Nem ismeri 17% Nem fontos
Fontos 46%
Nagyon fontos
6
Átlagos hozzáállás az informatikához
11% Nem ismeri 30%
20% Nem fontos
Fontos
39%
Nagyon fontos
7
I. szemeszter (informatikai rendszerek) Terméktervező
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
5. 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
LabView
wiki.git.bme.hu
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
Memória Busz
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.5 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
Báziscím
0
+ Offset cím
LDT
31
Szegmens regiszter 0
15 16
Bázis cím 0..15 32
Határbitek 0..15 39 40
41
Bázis cím 24..31 G B/D 48 49 50 51 52
31
44
Határbitek 16..19
54 55 56
P DPL S Típus A
47
63
Bázis cím 16..23
Limit
memória szegmens limit (G) --- 1MB-4GB
G
granularity 0 - byte / 1 - 4K lap
D/B
Prog. 0-286 kód / 1-386 kód --- adat 1-64 K-nál nagyobb szegm.
P
Present
DPL
descriptor privilege level 0-3
S
segment 1 - memória / 0 - egyéb
Típus
szegmens típus (EO, R/O)
A
accessed
III.7 Windows virtuális memóriakezelés Bitek 31..22 Bitek 21..12 Bitek 11..0
Lapozás Laptábla index bitek 31..12
DA
S RP
Laptábla cím bitek 31..12
DA
S RP
CR3
(4kB) D
dirty
lap tábla directory
(4kB)
(4kB)
lap táblák +
A
accessed (10 mpként törlõdik, LRU módszer)
U/S
user/supervisor 0 - supervisor
R/W
read/write 1- írható
P
present 1-memória
32 bites fizikai cím
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 1 kbyte 1 Mbyte 1 Gbyte 1 Tbyte
III.1.1 Elemi adatok
= = = = =
8 bit 1024 byte 1024 kbyte 1024 Mbyte 1024 Gbyte
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 = EM*AK • M - Mantissza – a szám tört része • K - Karakterisztika – az A alapszám kitevője • E - előjel a mantissza előjele
EKKKKKKKMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM
III.1.1.2 Karakterek • ASCII - American Standard Code for Information Interchange karakterkészlet és karakterkódolási szabvány, a latin abc (angol, 14 és sok nyugat-európai nyelv) • 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
15
III.3 Grafikus adatok III.3.1 Vektoros – grafika WMF
III.3.2 Raszteres – grafika
III.3.3 Meta
– grafika
BMP DIB JPG
Pl. a True Type WYSWYG EMF 16
III.4 Geometriai modell adatok III.4.1 Pont 8
7
Sorszám
6
5
3 1
2
III.4.2 Él
Sorszám
III.4.3 Felület
y-koordináta
z-koordináta
Következő csúcs
1
0.0
0.0
0.0
2
2
40.0
0.0
0.0
3
3
40.0
20.0
0.0
4
4
0.0
20.0
0.0
5
5
0.0
0.0
20.0
6
40.0 kezdőpont
végpont 0.0
6 Él egyenlete
20.0 Következő él
7
1
7
L1
40.01
220.0
20.0 2
8
2
8
L2
0.02
320.0
20.0 3
0 // nincs
L3
3
3
Sorszám
x-koordináta
4 Felület egyenlete
L4 Határélek
4
4
1 4 Következő felület
5
1
5
F1
L51,2,3,4
1
2 5
6
2
6
F2
L6 9,10,11,12
2
3 6
7
L74,5,8,12 Határélek 3 F3 Felület egyenlete
3
7 Sorszám
4
8 1
F4
L8 8,9,10,11 F1
5
9 2
F5
6
10 3
F6
4 7
2n
nx
nx
41,2,3,4 5 8
1,23
12,3 3 123
2
L92,6,7,10 F2
5 6 6 9,10,11,12
4,56
45,6 4 456
3
L10 3,7, 8,11 F3
7 6 0 // nincs 4,5,8,12
7,89
78,9 5 789
4
11 4
L11
F4
7 8,9,10,11
8
9,87
98,7 6 987
5
12 5
L12
F5
8 2,6,7,10
5
6,54
0 // nincs 65,4 654
6
F6
3,7, 8,11
3,21
32,1
6
III.4.4 Boundary REPresentation
x
321
Következő felület
0 // nincs
17
III.4.5 CSG Név
X1
Y1
Z1
X2
Y2
Z2
T1
-25
-5
-5
25
5
5
Név
X1
Y1
Z1
X2
Y2
Z2
T2
-3
-25
-3
3
25
3
∪ Név
Jellemzés
C1
T1∪T2
\ Név
X1
Y1
Z1
X2
Y2
Z2
R
H1
0
0
-15
0
0
15
2
Név
Jellemzés
C2
C1\H1
Mindegyik bitsor! Hogyan értelmezzük 18
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 p
h/i
i/h p
h/i
19
V. Objektum Program (1) Adat (2) • • • •
Kiadványszerkesztés Táblázatkezelés CAD Adatbáziskezelés
Objektum – – – –
Word Excel AutoCad Access -
,DOC .XLS .DXF .MDB
Windows társítás
VI. Computer Integrated Manufacturing
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
