Informatika i računarstvo

1. Predmet izučavanja informatike2. Značaj informatike u savremenom društvu3. Istorijat razvoja računara

Savremeni elektronski racunari obrađuju velikom bryinom ogromne kolicine informacija na razlicite nacine.Njihov nastanak vezan je za vekovnu teznju coveka da sebi olaksa procese racunanja,ubrza ga I ucini tacnjijim.Medjutim,kao rezultat tehnoloske konvergencije industrija telekomunikacija,racunarstva I masovnih medija doslo je do promene njihove osnovne uloge tako da je racunar sada postao univerzalna alatka primenjiva u skoro svim podrucjima ljudse delatnosti.

Na kraju dvadesetog veka,informacije sve znacajnije uticu na svetsku privredu,medjunarodne odnose I razvoj drustva u celini.Ovaj trend nastavlja se I na pocetku ovog veka,tako da ce brzina stvaranja informacija,njihova pristupacnost I raznovrsnost koriscenja,uticati na jos vece promene u privredi I drustvu svih zemalja.Zahvaljujuci napredku informacionih tehnologija stvaraju se uslovi za ulazak u informaciono drustvo u kome ce informacije I znanje zameniti dominantan znacaj kapitala I energije kao osnove neophodne za stvaranje novih vrednosti.

1.1 Predmet izucavanja informatike

Prvi elektronski racunari pojavili su se krajem cetrdesetih godina proslog veka I korisceni su u pocetku u vojne svrhe.Vec nekoliko godina kasnije,pocetkom pedesetih,pocela je njihova primena I izvan vojke,prvo za naucne I tehnicke proracune,a ubrzo zatim I za poslovne primene.S obzirom na to da su problen=mi vezani za primenu racunara u najrazlicitijim oblastima postajali sve slozeniji,tako su I pristupili njihovom resavanju zahtevali drugacije poglede,sto je dovelo do razvoja novih naucnih disciplina.Sa razvojem racunara I njihove primene nastale su tri nove racunarke oblasti:

•Racunarsko izinjerstvo

•Racunarske nauke

•Racunarske tehnologije

Predmet obrade racunara bili su podaci iz kojih su obradjivanjem nastajale nove informacije koje su se koristile za najraznovrsnije potrebe.Posto su se ovi podaci obradjivali automatski-primenom masine-uveden ne u upotrebu termin automatska obrada podataka.Iz francuske reci information I automatique nastala je rec informatique prvo kao sinonim za automatsku obradu podataka.Francuska akademija nauka definisala je informatiku kao “nauku o sistematskoj I racionalnoj obradi informacija kao nosilaca ljudskog znanja I komunikacija u tehnickom,ekonomskom I drustvenom kontekstu,prvenstveno pomocu automatskih masina”

Podaci su registrovane cinjenice,oznake ili zapazanja nastala u toku nekog procesa.Pojam podataka je veza za fizicke simbole koji mogu da se beleze,cuvaju,prenose I obradjuju.Prema tome podatak doslovno oznacava cinjenicu koja moze biti u obliku broja ,teksta ili slike I koja se kao takva pamti

Informacija je podatak koji ima znacenje u nekom kontekstu.Podaci su sirov materijal u proizvodji informacija.Sirovi podaci retko imaju korisno znacenje kao informacije.Informacije su podaci koji su obradjeni da bi imali odredjeno znacenje I bili korisni.Da bi postali informacije,podaci se obradjuju na razlicite nacine.

Informacija je skup cinjenica tako obradjenih I organizovanih da predstavljaju neko obavestenje.S ove tacke gledista ,obrada podataka se moze posmatrati kao skup aktivnosti kojima se transformisu podaci u iformacije.

Podaci postaju informacije u momentu njegovog koriscenja.Podaci relevantni za neku obradu cuvaju se na nekom nosiocu podataka.Skup ovakvih podataka uskladisten na nekom nosiocu podataka cini bazu podataka.

U nemackoj literaturi termin informatika sinonim je za racunarske nauke,dok se za termin informatika u nasem smislu koristi slozenica datenverarbaitung.

Predmet izucavanja informatike kao multidisciplinarne nauke razvoj razvoj I primena informacioniih tehnologija,razvoj informacionih delatnosti I angazovanja ljudi u obavljanju informacionih delatnosti.

Termin racunarstvo predtavlja doslovan prevod izraza computer sciences,koji oznacava teorijske nauke vezane za razvoj arhitekture racunarskog hardvera I softvera.

Cilj nastavnog predmeta informatika I racunarstvo nije izucavanje teorijskih nauka ,nego sticanje osnovne racunarske pismenosti.

Racunarska pismenost ne znaci poznavanje tehnickih detalja,kako racunara,tako I programskih proizvoda,nego stvarno znaci razumevanje principa I primenu racunara.Podrucja primene racunara danas su vrlo velika.

Nekada je podela prema podrucjima primene bila jednostavna:na naucno-tehnicke I poslovne primene.

Danas bi podela prema podrucjima mogla da bude:

• obrada teksta•crtanje I obrada crteza•obrada slika•obrada zvuka•animacije•obrada video zapisa•komunikacije•baze podataka•multimedijalne primene•naucno-tehnicki proracuni•zabava I razonoda

-U danasnje vreme,kada racunari ili kalkulatori stoje na gotovo svakom stolu I kada se novi modeli objavljuju gotovo svaki dan,svima je poznato dad a je u razvoju svakog novog modela ucestvovao ogroman tim I da je svako u tom timu svojim idejama doprineo uspesnosti(ili neuspesnosti) tog modela.Medjutim,da bi se doslo do danasnjih racunara,moralo je da prodje vise od hiljadu godina.Na tom putu bilo je mnogo ljudi,koji su,uglavnom samostalno,ili u mali grupama,radili na razvoju masina koje bi olaksale process racunanja.Taj put je bio trnovit,jer razvoj mnogih ideja nije mogao da bude realizovan jer tehnologija tog vremena to nije omogucavala.Iako svi koji su ucestvovali u tom razvoju,kao I njihove ideje,zasluzuju da budu pomenuti,u nastavku ce biti opisani samo glavni dogadjaji koji su uticali na razvoj racunara,kao I,nezaobilazni ucesnici u tom razvoju.Naravno,posto su se stvari vremenski preklapale,postoje razna misljenja o redosledu,I o autorima pojedinih pronalazaka ,tako da je mogucno,u drugoj literaturi naici I na malo drugaciji opis dogadjaja.

Istorijat razvoja računara

-U razvoju racunara znacajna su cetiri momenta:-pamcenje rezultata -mehanizacija procesa racunanja -odvajanje unosenja podataka I automatizacija procesa racunanja-opstije koriscenje masine primenom programa

  -Jedno od prvih pomagala koje je

sluzilo za pamcenje rezulatata racunanja bio je abakus.Abakus je naziv za grupu slicnih pomagala u racunanju nalik danasnjoj racunaljki.To jeste prva naprava koja ima pokretne delove ali se ne moze smatrati masinom jer pokretni delovi nisu medjusobno povezani I sve operacije izvodi sam korisnik.Abakus pomaze u racunanju ali korisnik ucestvuje u svim detaljima operacije.On se koristio u mnogim delovima sveta I jos je u upotrebi u nekim zemljama.Ne zna se tacno gde je abakus nastao.Abakus nije imao od nastanka svoj danasnji oblik.

-Ocem prve racunske masine koje je

mogla d asabira I da oduzima

unseen brojeve smatra se Blez

Paskal.Ovaj poznati matematicar

naucnik I teolog je u detinjstvu vec

sa 16 godina pomagao svom ocu koji

je bio poreznik u mnogobrojnom

racunanju taksi.Da bi se oslobodio

ovog dosadnog posla poceo je 1642.

godine u svojoj 19. godini da

konstruise masinu za racunanje.

Ova masina je zavrsena posle tri

godine rada I dobila je ime

Paskalina.

-Nemacki naucnik Gotfrid Vilhem

fon Lajbnic izumeo je 1671 racunsku

masinu koja je napravljena 1694.

Godine.Ona je mogla da sabira,a

posle nekih izmena sa se koristi I za

mnozenje uzastopnim

sabiranjem.Lajbnic je smislio

specijalni mehanizam sa koracnim

zubcanikom za unosenje brojeva koji

se sabiraju I taj se mehanizam

koristio do danasnjih dana.

  -Grofica Ada Bajron kci engleskog

pesnika lorda Bajrona,bavila se matematikom I drugim naukama I zainteresovala se za project analiticke masine.Pomagala je u dokumentovanju rada ove masine i aktivno ucestvovala u radu na njoj I finansijski I svojim predlozima.Predvidjala je I opstije mogucnosti koriscenja ove masine za grafiku I komponovanje muzike kao I sire prakticne I naucne promene.Predlozila je plan za izracunavanje Bernulovih brojeva koriscenjem ove masine.Ovaj plan smatra se prvim programom za racunar a ada prvim programerom.U njenu cast jedan programski jezik opste namene je dobio ime ada.

Elektromehanicki racunariVannevar Bush sa saradnicima konstruisao je 1925. godine na Masacuteskom institutu za tehnologiju analogni racunar.Iako je imao elekrticni motor ,ovaj racunar je bio u sustini mehanicka masina.Model je kompletiran 1942. godine I koriscen je prvenstveno za resavanje porcijalnih diferencijalnih jednacina u vojne svrhe.Conrad Zuse zapoceo je 1934. godine u Nemackoj rad na konstrukciji racunarskih masina.Razvio je jednu za drugom racunarske masine z1(mahanicku),z2(elektromehanicku).

Prvi racunarski bag (bug)

Alan M.Turing je 1936,za vreme boravka na univerzitetu Prinston formalizovao notaciju za izracunavanja I prilagodio notaciju algoritama izracunavanju funkcija.Turingova masina je definisana tako da moze da izracuna svaku funkciju cija se vrednost moze izracunati.

Howard H. Aiken zapoceo je 1937. godine izradu doktorske disertacije.Zbog vrlo dugih proracuna poceo je da radi na konstrukciji racunarske masine poznate pod imenom Harvard Mark 1.U ovom projektu mu je pomogla firma IBM kako finansijski tako I sa svojim inzinjerima.Masina je bila zasnovana na elektromagnetnim relejima.Zavrsena je 1944 godine.Imala je ulazni I izlazni uredjaj,memoriju,aritmetiki I upravljacki organ.Ulazni podaci I instrukcije unedeni su pomocu busene papirne trake ili pozicioniranjem prekidaca.Radila je sa dvadesetocifrenim brojevima brzinom od 3 operacije u sekundi.U memorijskoj jedinici moglo je da se uskladisti 60 brojeva.Bila je glomazna .Koristila se do 1959.godine.Prilikom jedne demonstracije masina je prestala da radi.Razlog je bio nocni leptir koji je usao u relej.Odatle potice termin za greske u programima-BAG(BUG)

Elektronski digitalni racunari

Prvi elektronski digitalni racunar projektovao je 1939.godine John J.Atanasoff)uz pomoc svog studenta poslediplomca Kliforda Berija na univerzitetu Ajova.Masina je nazvala ABC.Nije bila nikada kompletirana a projekat je napusten 1942. godine.

Za vreme drugog svetskog rata ukazala se potreba za izradom balistickih tablica za nove vrste artiljerijskih oruzja.U tu svrhu angazovani su brojni studenti I sluzbenici koji su za izracunavanje koristili analogne racunare I kalkulatore.Ubrzo je zakljuceno da na taj nacin posao ne moze da zavrsi ni brzo,ni tacno,pa je 1942. godine angazovan tim sa univerziteta Pensilvanija ,da napravi racunar za automatsko izracunavanje balistickih podataka.Projekat je ENIAC.

ENIAC je bio prvi uspesan elektronski racunar opste namene.Kod njega program nije bio uskladisten u centralnojo memoriji,ali je mogao da izvodi operacije elektronskom brzinom.Masina je programirana da izvrsava operacije ukljucivanjem I iskljucivanjem kablova I prekidaca a prema potrebi I prelemljivanja zica sto je trajalo I nekoliko dana kada je racunar reprogramiran za resavanja novog problema .

ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)

EDVAC

Pocetak komercijalne proizvodnje

Kao sto je vec opisano ,prvi elektronski digitalni racunari razvijani su za vojne primene.Godine 1946. Mauchly I Eckert napustaju univerzitet I osnivaju sopstvenu firmu sa namerom da iskoriste svoje iskustvo I proizvode I prodaju racunare za poslovne primene.Zbog finansijskih problema ovu kompaniju je otkupila kompanija Remigdon Rand 1950. I vec u februaru 1951 godine isporucen je prvi racunar.Ove firme UNIVAC statistickom birou I koriscen za obradu rezultata poreza stanovnistva.Proizvedeno je jos petnaest ovakvih racunara pre nego sto je ovaj model zamenjen novim modelom ovaj racunar je bio prvi racunar koji je koristio magnete trake.Bio je je u upotrebi do 1963 godine.

Prva Generacija

Kljucna karakteristika prve generacije bilo je koriscenje vakumskih cevi kao aktivnih elemenata.Ovi elementi su bili veliki,cesto velicine

Kucnih sijalici.Troslili su mnogo elektricne energije I proizvodili veliku kolicinu toplote.Druga karakteristika ove generacije bila je memorija za skladistenje programa I podataka.Razvijane su razne vrste memorija kao,na primer,magnetne trake I dobosi.Cilj je bio razvoj brze I jeftinije memorije.Ove masine su bile vrlo skupe za kupovinu ili iznajmljivanje,a bile su skupe I za koriscenje zbog troskova odrzavanja I programiranja.Racunari su se uglavnom su se nalazili u velikim racunarskim centrima u industriji,drzavnim ustanovama ili privatnim laboratorijama o njima je brinulo mnogo osoblja za podrsku programera.Jedan oblik koriscenja je bila paketna obrada podataka.

Druga generacija

Druga generacija obuhvata racunare proizvedene krajem pedesetih I u prvoj polovini sezdesetih godina.Ova generacija zasnovana je na tranzistorima.Iako je tranzistor otkriven 1948 godine do 1959 nije bilo tehnologije I proizvodnih metoda za njihovo koriscenje u racunarima.Racunari druge generacija zadrzali su oko 10.000 pojedinih tranzistora koji su se rucno pricvrcivali na ploce I povezavali sa drugim elementima zicama.Tranzistori su imali nekoliko prednosti nad elektronskim cevima.Bili su jeftiniji,brzi,manji trosili manje elektricne energije I razvijali manje toplote.Prvi komercijali racunar koji je koristio tranzistore bilo je Philso Transac S-2000 ali najveci uspeh u to vreme postigao je I INM sa racunarom 1401.Ova masina se tako dobro prodavala da se broj racunara u svetu udvostrucio a Ibm postao vodeci proizvodjac racunara.

Treca generacija

Glavno tehnolosko unapredjenje racunara trece generacije racunara bila je primena integrisanih kola.Godine 1959 napravljen je prvi planarni tranzistor sastavljen od jednog elementa.Godine 1961 napravljeno je integrisano kolo od cetiri tranzistora u jednom cipu.Uvodjenjem integrisanih kola LSI integralnih kola sa visokim stepenom integracije omogucilo je proizvodnju cipova sa hiljadama tranzistora.Osim toga,u ovoj generaaciji magneti diskovi su zamenili magnetne trake u koriscenju za skladistenje programa I podataka.

Cetvrta generacija

Dok oko prve tri generacije racunara nije bilo neslaganja,posle toga ima mnogo neslaganja.Posle trece generacije racunara bilo je mnogo poboljsanja ali ne tako fundamentalnih kao sto su razlike izmedju elektronskih cevi,tranzistora I integrisanih kola.Iako neki smatraju da su danasnji racunari peta,oa cak I sesta generacija,ipak vecina se slaze da je ovaj period samo poboljsanje postojacih tehnologija I da se radi stvarno o cetvrtoj generaciji.Jedini znacajan napredak je vrlo velika integracija koja je omogucila stvaranje mikroprocesora,specijalnog tipa integtrisanih kola koja predstavljaju osnovu danasnjih racunara.

Superracunari

Pod imenom superracunari obicno se smatraju racunari velikih mogucnosti I brzine obrade cija konstrukcija nije zasnovana na fon Nojmanovoj arhitekturi vec na paralelizaciji racunarskog procesa.Namenjeni su za naucno-tehnicke proracune sa ogromnim brojem racunarskih operacija.Ovi racunari se proizvode u malom broju primeraka,jer je podrucje njihove primene ograniceno,a I zahtevaju specijalne uslove koriscenja I odrzavanja(hladjenje vodom ili tecnim azotom)

Personalni racunari

U cilju smanjenja broja komponenti za elektronske kalkulatorekoji su se pojavili krajem sezdesetih godina,Marcijan Hof zaposlen u kompaniji intel dolazi na ideju da napravi cip koji bi imao sve osobile centralnog procesora tadasnjih racunara.Takav cip proizveden je 1971 I nazvan je mikroprocesor.To je bio cetvorobitni procesor I nosiio je oznaku 4004.Godinu dana kasnije ista kompanija je proizvela novi,osmobitni,procesor 8008.Pored intel-a I druge kompanije su pocele da proizvode mikroprocesore.Prvi personalni racunar mits altair pojavio se 1975. godine.Projektovali su ga Ed Roberts I Bill Yates I bio je namenjen hobistima.Steve Jobs I Stephen Wosniak su se takodje iz hobija bavili racunarima .Oni su u jobsovoj garazi razvili racunar I nazvali ga apple i racunar se prodavaood 200 sastavljenih racunara.Godine 1977 predstavljaju novi model appl 2 koji je

Ukljucivao tastaturu ,napajanje I mogao da generise grafiku u boji.Godine 1983 kompanija apple computers je uvela racunar lisa koji je bio laj za rad.Njegovo koriscenje je bilo zasnovano na grafickom okruzenju I pokazivanje na komande u obliku slicica I menija na ekranu pomocu misa.Ovaj racunar je imao ogranicen uspeh ali je otvorio put razvoju apple-a macintosha koji je napravio prodor u ovom polju.U prvoj poloviini pojavio se veci broj kompanija koje su proizvodile personalne racunare.

Racunarski sistem

Racunarski sistemi,odnosno racunari,jesu elektronske masine koje obradjuju ulazne informacije I iz njih proizvode izlazne informacije.U pocetku su se racunari koristili uglavnom za slozene numericka racunanja ali se ubrzo njihova primena prosirila na skoro sve oblasti ljudske delatnosti tako da je u njihovim jezicima prvobitno ime racunari zamenjeni imenom masine za obradu podataka.Za resavanje bilo kog problema postupak resavanja mora najpre da se rasclani na najjednostavije korake a zatim da se svaki od tih koraka napise odgovarajuca naredba koju racunar mora da se izvrsi.Ovakav postupak naziva se programiranje a skup instrukcija za racunar napisan za izvrsenje neke obrade naziva se program.Ljudi koji pisu programe za racunar nazivaju se programeri.Racunari opste namene mogu da ucitaju razlicite programe I njihovim izvrsavanjem resavaju razlicite probleme.Racunari za specijalne namene imaju ugradjene programe za resavanje samo onih problema za koje je racunar namenjen.

Sa stanovnistva broja korisnika koji mogu istovremeno da koriste isti racunar,racunari se dele na visekorisnicke I jednokorisnicke.Kod visekorisnickih sistema postoji centralni racunar,kojiposluzuje sve korisnike.Medjutim sa naglim razvojem I masovnim koriscenjem personalnih racunara visekorisnicki racunari su u velikoj meri izgubili svoju prethodnu ulogu I njihovo koriscenje je danas veoma ograniceno.

Sa stanovnistva broja naredbi koje racunar izvrsava u jednom trenutku vremena,racunari se dele na

•serijske ili SISD•paralelne ili SIMD

Serijski racunari u jednom trenutku vremena mogu da izvrse jednu naredbu nad samo jednim podatkom u memoriji.Najveci broj racunara koji su u upotrebi,su ovog tipa.

Paralelni racunari mogu u jednom trenutku vremena da izvrse idtu naredbu nad vecim brojem podataka u memoriji.

Teorijdki postoje jos dve grupe.MIMD ili ultraracunari koji u jednom trenutku izvrsavaju vise naredni nad razlicitim podacima.Cetvrta grupa MISD,gde bi se u jednom trenutku izvrsavalo vise naredbi nad istim podatkom,prakticno je neizvodna.

Imajuci u vidu da je racunarski sistem samo masina koja radi po odredjenom programu,moze se reci da je svaki racunarski sistem sastoji od dve komponente

•same masine-racunarskog hardvera I •programa po kojem racunar radi-racunarskog softvera.

Izraz hardver oznacava fizicke uredjaje racunarskog sistema ,odnosno sve one delove koji se vide I mogu da se ditaknu.Ovaj izraz je nastao zbog velicine prvog racunara ENIAC koji je zauzimao prostor od 10x20m2 I tezio 30t.

S obzirom na to da je racunar potpuno neupotrebljiv bez programa po kojima radi,ova druga komponenta racunarskog sistema dobila je ime softver kao suprotnost od hardware.

Struktura hardvera racunarskog sistema

Tipicni racunarski sistem sastoji se od•centralne(unutrasnje)memorije•aritmeticko-logicke jedinice•kontrolne jedinice•jedinica spoljne memorije•ulaznih jedinica•izlaznih jdinica

Funkcionalna organizacija racunarskog hardvera prikazana je na slici.

funkcionalna organizacija hardvera racunarskog sistema