INFORMATIKA I RAČUNARSKE KOMUNIKACIJE

2017/2018

PREDAVANJA:

Sreten Stojanović

kabinet: 107 (I sprat), 315 (III sprat)

VEŽBE:

Miloš Stevanović

kabinet 315 (III sprat)

SADRŽAJ PREDMETA Predavanja

1. Uvod u računarstvo i informatiku

2. Hardver računara

3. Softver računara

4. Računarske mreže

5. Internet

Vežbe u Laboratoriji za računarsku tehniku

1. EXCEL - Tabelarna izračunavanja

2. MATLAB - Matematičko-tehnička izračunavanja

Fond časova nastave

3 časa nedeljno predavanja

2 časa nedeljno laboratorijske vežbe

Predispitne obaveze studenta i završni ispit

Poeni Minimum

1. Prisustvo na predavanjima 5

2. Prisustvo na vežbama 5

3. Kolokvijum 1 30

4. Kolokvijum 2 30

Ukupno predispitne obaveze (1-4) 70 30

5. Završni ispit 30

Ukupno (1-5) 100 51

Ocene

formiraju se prema sledećoj tabeli

Poeni Ocena

51-60 6

61-70 7

71-80 8

81-90 9

91-100 10

Literatura

- Sreten Stojanović, Informatika i računarske komunikacije, Tehnološki fakultet Leskovac, 2011.

- Prezentacije: www.tf.ni.ac.rs

DIGITALNI RAČUNARI

Digitalni računari su elektronski uređaji koji se koriste za:

- unos podataka,

- obradu podataka,

- skladištenje podataka i

- razmenu podataka.

Osnovne karakteristike digitalnih računara

- realizovani su pomoću elektronskih komponenti (hardver),

- koriste odgovarajuće računarske programe (softver),

- obavljaju operacije nad digitalnim (cifarskim) podacima.

Hardver predstavlja materijalni deo računarskog sistema.

U hardver spadaju:

- elektronski - električni, - magnetni i - mehanički uređaji.

Softver je nematerijalni deo računarskog sistema.

Pod softverom podrazumevamo skup računarskih programa koji izvršavaju određene zadatke.

GENERACIJE RAČUNARA

I GENERACIJA

- elektronske cevi

II GENERACIJA

- tranzistori

III GENERACIJA

- integrisana kola nižeg i srednjeg stepena integracije

IV GENERACIJA

- integrisana kola visokog stepena integracije

V GENERACIJA

- integrisana kola veoma visokog stepena integracije - koriste veštačku inteligenciju

(ekspertni sistemi, neuronske mreže…)

PODELA RAČUNARA PREMA NAMENI

Računari opšte namene

služe za rešavanje različitih problema

- sređivanje teksta, - kreiranje i obradu slika, - multimedije, - inženjerski proračun

Računari za specijalne namene

služe za rešavanje samo određenih problema

- automatski piloti, - računari u procesnoj industriji

PODELA RAČUNARA PREMA BROJU KORISNIKA

jednokorisnički (pesonalni) računari

višekorisnički (serverski) računari

NEKADA

Računar

Terminali

SADA

PODELA RAČUNARA PREMA BROJU INSTRUKCIJA I PODATAKA

Koliko instrukcija se istovremeno izvršava u jednom vremenskom trenutku?

JEDNA

PROGRAMSKA INSTRUKCIJA

VIŠE PROGRAMSKIH

INSTRUKCIJA

Koliko podataka

koristi jedna programska instrukcija?

JEDAN PODATAK SERIJSKI

VIŠE PODATAKA PARALELNI ULTRARAČUNARI

PODELA RAČUNARA PREMA VELIČINI

- personalni računari (mikro računari)

- računari srednjeg nivoa (mini računari)

- superračunari

Personalni računari (mikro računari)

Karakteristike:

- koriste najčešće jedan mikroprocesor - poseduju manje diskove i memorije, - imaju napajanje slabijeg kvaliteta, …

Vrste i namena:

- stoni PC, - notebook, - tablet računari

Računari srednjeg nivoa (mini računari)

Karakteristike:

- više RAM memorije,

- više procesora,

- veći broj hard diskova

- kvalitetnije napajanje

Vrste i namena:

- Serveri (baze podataka, Web, E-mail, …),

- CAD/CAM računari (za projektovanje i proizvodnju u industriji)

CAD – projektovanje uz pomoć računara

CAM – proizvodnja uz pomoć računara

Superračunari

Karakteristike:

- veliki broj ekstremno brzih procesora

- velika količina RAM memorije

- opslužuju veliki broj korisnika

- istovremeno izvršavaju veliki broj aplikacija

Namena:

- za potrebe vojske

- istraživačkih centara

- meteoroloških stanica

- velikih kompanija …

STRUKTURA DIGITALNIH RAČUNARA

Model današnjih računara zasnovan je na Nojman-ovoj arhitekturi.

Šema Nojmanove arhitekture računara

CPJ

UJ

Unutrašnja memorija

ALJ

Spoljašnja memorija

Ulazno-izlazni uređaji

CPJ – centralna procesorska jedinica (processor)

UJ – upravljačka jedinica

ALJ – aritmetičko-logička jedinica

Karakteristike Nojman-ove arhitekture

1. Računar poseduje memoriju u kojoj se čuvaju podaci i instrukcije programa.

2. Memoriji se pristupa adresiranjem memorijskih ćelija.

3. Instrukcije se izvršavaju sekvencijalno, sem ukoliko drugačije nije eksplicitno naglašeno (uslovno, iterativno).

adresa sadržaj

Sekvencijalno Uslovno Iterativno

PODACI I INFORMACIJE

Šta su podaci?

Podatak je činjenica ili događaj koji smo spoznali svojim čulima.

Podaci se zapisuje u obliku: 1. slova, brojeva, 2. specijalnih znakova, 3. slika, crteža, 4. zvuka i slično

Podaci (u opštem slučaju) ne moraju da sadrže neko značenje.

Šta je informacija?

Informacija je podatak ili skup podataka koji sadrže neko značenje.

Informatika je naučna disciplina koja se bavi: - proučavanjem tipova i strukture podataka - аutоmаtskоm оbrаdоm podataka kako bi se iz njih izdvojila korisna

informacija.

PREDSTAVLJANJE PODATAKA U RAČUNARU

Digitalni računari svoj rad baziraju na dva diskretna stanja koja se modeluju pomoću cifara 0 i 1.

Podaci se u računaru predstavljaju pomoću niza binarnih cifara.

Kodiranje podataka

konverzija izvornih podataka u odgovarajuće binarne zapise.

Dekodiranje podataka

konverzija binarnih zapisa iz računara u podatke razumljive čoveku.

OSNOVNE ORGANIZACIONE JEDINICE PODATAKA

BIT (bit, b)

- bit je pojedinačni zapis 0 i 1

- bit je najmanja jedinica podataka

- bit se ne može pojedinačno adresirati u memoriji računara

Broj različitih zapisa od n bitova iznosi 2n

Primer.

n=1 n=2 n=3

1 0 0 0 2 0 0 1 3 0 1 0 4 0 1 1 5 1 0 0 6 1 0 1 7 1 1 0 8 1 1 1

1 0 0 2 0 1 3 1 0 4 1 1

1 0 2 1

BAJT (byte, B)

- bajt je grupa od 8 (23) bitova : 1 B = 8 bit

- sa jednim bajtom (B) može realizovati 28 = 256 različitih zapisa.

- Bajt je najmanja količina podataka koja se može adresirati u računaru.

1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1 3 0 0 0 0 0 0 1 0 4 0 0 0 0 0 0 1 1 5 0 0 0 0 0 1 0 0 6 0 0 0 0 0 1 0 1 7 0 0 0 0 0 1 1 0 8 0 0 0 0 0 1 1 1

… … … … … … … …

249 1 1 1 1 1 0 0 0 250 1 1 1 1 1 0 0 1 251 1 1 1 1 1 0 1 0 252 1 1 1 1 1 0 1 1 253 1 1 1 1 1 1 0 0 254 1 1 1 1 1 1 0 1 255 1 1 1 1 1 1 1 0 256 1 1 1 1 1 1 1 1

Veće količine podataka

1 kB = 1024 B = 210B = 1.024×103B

1 MB = 1024 kB = 220B = 1.048×106B

1 GB = 1024 MB = 230B = 1.073×109B

1 TB = 1024 GB = 240B = 1.099×1012B

Osnovne adresabilne jedinice podataka

Naziv formata Dužina u bitovima

Bajt 8

Polureč 16

Reč 32

Dvostruka reč 64

BROJNI SISTEMI

DEKADNI BROJNI SISTEM

Osnova broja: 10r , Cifre broja: 0,1, ,9C

Pozicioni zapis broja:

12 1 0 21 .n n mA a a a a a a a

Sračunavanje vrednosti broja: 1 2 1

1 2

0 1 2

1 2 1 010 10 10 10 10 10 10n n m

n mnA a a a a a a a

Primer. Zapis broja u dekadni brojni sistem

2 1 0 1 2301.09 3 10 0 10 1 10 0 10 9 10

BINARNI BROJNI SISTEM

Osnova broja: 2r , Cifre broja: 0,1C

Pozicioni zapis broja:

12 1 0 21 .n n mA a a a a a a a

Sračunavanje vrednosti broja:

1 2 1 0 1 2

1 2 1 0 1 22 2 2 2 2 2 2 m

m

n n

n nA a a a a a a a

Primer. 2 1 0 1 2101.01 1 2 0 2 1 2 0 2 1 2

KONVERZIJA BROJEVA : BINARNI DEKADNI

Zasniva se na prostom izračunavanju broja u dekadnom brojnom sistemu

1 1 0 1 2

1 1 0 1 2

10

2 2 2 2 2 2

.

n m

n mA c c c c c c

xxx xx

Primer. 2 1 0 1 2

0

2

1

1 2 0 2 1 2 0 2 1 2

4

101.0

5.2

0 1 0 0.

1

25

5

KONVERZIJA BROJEVA: DEKADNI BINARNI

1. Konverzija celobrojnog dela (SUKCESIVNO DELJENJE)

Primer. 35310 = ????????2

35310=1011000012

Napomena: Postupak se završava kada se za „količnik“ dobije „0“.

celobrojni deo količnik ostatak

353 353:2 = 176 1

176 176:2 = 88 0

88 88:2 = 44 0

44 44:2 = 22 0

22 22:2 = 11 0

11 11:2 = 5 1

5 5:2 = 2 1

2 2:2 = 1 0

1 1:2 = 0 1

2. Konverzija razlomljenog dela (SUKCESIVNO MNOŽENJE)

Primer. 0.20312510 = ?????????2

proizvod celobrojna vrednost

0.203125 x 2 = 0.40625 0

0.40625 x 2 = 0.8125 0

0.8125 x 2 = 1.625 1

0.625 x 2 = 1.25 1

0.25 x 2 = 0.5 0

0.5 x 2 = 1 1

Napomena:

- Postupak se završava kada se za „proizvod“ dobije „1“

- Dodaje se 0. ispred razlomljenog dela binarnog broja (001101)

0.20312510 = 0. 0011012

3. Konverzija dekadnog broja sa celobrojnim i razlomljenim delom

- Odvojeno se konvertuju celobrojni i razlomljeni deo.

- Između ovih delova se stavi decimalna tačka.

Primer. 353.20312510 = ????????2

Rešenje.

35310=1011000012

0.20312510 = 0. 0011012

353.20312510 = 101100001. 0011012

PREDSTAVLJANJE I SKLADIŠTENJE BROJEVA U RAČUNARU

Vrste brojeva

- celobrojni binarni brojevi - razlomljeni (realni) binarni brojevi

CELI BROJEVI

Pozicioni zapis celog broja:

1 2 1 0n nA a a a a

Sračunavanje vrednosti broja:

11 2 1 0

1 2 1 0

0

2 2 2 2 2n

n n i

n n i

i

A a a a a a

Celi brojevi mogu biti:

neoznaceni (brojevi čiji zapis ne sadrži predznak)

označeni (brojevi čiji zapis sadrži predznak)

CELI NEOZNAČENI BROJEVI

Celi brojevi se skladište kao binarni brojevi u:

1. običnoj preciznosti (32 bita)

0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0

31 30 … 17 16 15 14 … 2 1 0

2. dvostrukoj preciznosti (64 bita)

0 0 0 1 0 0 1 … … … … 1 0 1 0 0 1 1 1 … … 0 0 1 0 1 0 … … 1 0 0

63 62 … 48 47 32 31 30 9 16 15 … 2 1 0

dvostruka reč

viša reč niža reč

reč

viša polureč niža polureč

Primer. Predstaviti binarni zapis neoznačenog celog broja 35 u običnoj i dvostrukoj preciznosti.

Rešenje.

binarni zapis

10 235 100011

obična preciznost

10 2000000000000000 00000 001000 03 005 011

dvostruka preciznost

10 200000000 000000000000000 00000000 00000000 00000000 00000000 0010035 0 011

celobrojni deo količnik ostatak

35 35:2 = 17 1

17 17:2 = 8 1

8 8:2 = 4 0

4 4:2 = 2 0

2 2:2 = 1 0

1 1:2 = 0 1

CELI BROJEVI SA ZNAKOM

Tri načina predstavljanja celih brojeva sa znakom:

znak i apsolutna vrednosti

nepotpuni komplement

potpuni komplement (ovo se koristi)

POTPUNI KOMPLEMENT (PK)

Pozicioni zapis broja A u PK: 2 11 0K nnPA a aa a

Određivanje potpunog komplementa broja A:

1. Odredi se binarni zapis broja A u datoj preciznosti

2. Za 0 PKAA A , 1 0na

3. Za = komplem0 ent 1PKAA A , 1 1na

Komplement(|A|) dobija se kada se u broju |A| sve „1“ zamene „0“ i obrnuto, sve „0“ zamene „1“.

Znak broja se nalazi na poziciji najveće težine 1na .

Prednost PK:

- jedinstveni prikaz nule: 0 0 00000000

- aritmetičke operacije se jednostavno implementiraju u procesoru

Primer. Odrediti PK broja 43A u običnoj tačnosti.

10 10 243 14 010113A

A u običnoj tačnosti:

A = 4310 = 00000000 00000000 00000000001010112

PKA u običnoj tačnosti: 1PK NKA A

NKA = 11111111 11111111 1111111111010100

___ +1

PKA = 11111111 11111111 1111111111010101

1 1na

PREDSTAVLJANJE REALNIH BROJEVA

Koristimo dva zapisa realnih brojeva:

nepokretna tačka (fixed point)

416.2918

-0.5194

0.000000000000315

-129486718432734.31

pokretna tačka (floating point)

12.482 ·103,

0.12428 ·105

-1.718 ·10-39,

0.12 ·10109

PREDSTAVLJANJE REALNIH BROJEVA POMOĆU NEPOKRETNE TAČKE

- Razlomljeni broj se kodira koristeći standardno sukcesivno deljenje i množenje.

- Razlomljeni deo se upisuje u prvih m bitova.

- Celi deo se upisuje u narednih n-m-1 bita.

- Znak se čuva na n-1 poziciji.

- Decimalna tačka se ne upisuje u memoriju, već se ona procenjuje na osnovu dužine n i m!

Skladištenje realnih brojeva pomoću nepokretne tačke

z celi deo razlomljeni deo

n-1 n-2 m m-1 … 0

(n-m-1) bita za celobrojni deo (m) bita za razlomljeni deo

z – znak broja

PREDSTAVLJANJE REALNIH BROJEVA POMOĆU POKRETNE TAČKE

1Z EA rm

m - mantisa - realan broj,

E - eksponent - celobrojna vrednost.

Z - bit znaka, 0 0, 1 0z A z A

r – osnova brojnog sistema (r = 2 za binarni broj)

Isti broj se može zapisati na različite načine kao broj sa pokretnom tačkom:

5137.145 0.00137145 10 ,

2137.145 13714.5 10 , …

30.13714137.145 5 10 (normalizovani zapis)

Normalizovani zapis

celobrojni deo je nula,

iza 0. se nalazi cifra ≠ 0

Skladištenje realnih brojeva pomoću pokretne tačke

1 2Z EA m

- Mantisa se predstavlja kao razlomljeni broj.

- Eksponent se predstavlja kao celi broj sa znakom.

- Znak broja se čuva na n-1 poziciji.

z E - eksponent m - mantisa

n-1 n-2 m m-1 … 0

(n-m-1) bita za eksponent (m) bita za mantisu

z – znak broja

PREDSTAVLJANJE NENUMERIČKIH PODATAKA

U osnovne nenumeričke podatke spadaju:

- slova, cifre (0 ... 9),

- specijalni znakovi,

- znakovi interpunkcije,

- matematički znakovi,

- kontrolni i grafički znaci.

Nenumerički podaci se zapisuju pomoću binarnih kodova.

Svaki karakter kodira se nizom binarnih cifara fiksne dužine u zavisnosti od izabrane kodne tablice:

Razlikujemo kodne tablice sa 7, 8 ili 16 bitova.

KODNE TABLICE

ASCII

- 7-bitni kod kojim se kodira 128 karaktera, - 8 bit se koristi za kontrolu parnosti.

ISO-8

- 8-bitni kod kojim se kodira maksimalno 256 karaktera, - prvih 127 pozicija poklapa se sa ASCII kodom, - pozicije iznad 126 su popunjenje različitim kontrolnim i grafičkim

znacima.

UNICODE

- 16-bitni kod kojim se dozvoljava kodiranje maksimalno 65.536 karaktera.

Primer. U sledećoj tabeli prikazani su ASCII i ISO-8 kodovi određenih karaktera

Na primer:

H = 0100 1000, K = 0100 1011