Innføring i IKT

Kapittel 7 Hva er informasjonsteknologi:
Informasjonsteknologi består av tre hovedtyper og to anvendelser Typer:


 * Datamaskiner
 * Nettverk
 * Programvare

Anvendelser:


 * Behandling av data
 * Utvikle komplekse systemer bestående av alle tre typene.

Typer
Datamaskiner


 * Personlige Datamaskiner

Arbeidsstasjoner

Servere

Stormaskiner

Supermaskiner

Nettverk

Intranett (Lokalt nett)


 * Eid av en organisasjon

Kontrollert av en tjener (server)

Blir brukt av klienter (brukere)

Internett (Globalt nett)


 * Ikke eid av noen bestemt organisasjon

Knytter sammen flere Intranett

Alle brukere har forbindelse med alle andre

Programvare


 * Masseproduserte programmer

Frivare

Skreddersøm


 * Applikasjonsprogrammer
 * Brukes til å øke produktiviteten

Brukes til underholdening
 * Systemprogrammer


 * Utfører ofte etterspurte operasjoner fra bruker- applikasjonsprogrammer


 * Kompilatorer


 * Oversetter mellom dataspråk

=== Teknologiens komponenter og virkemåte

===

Abstraksjon
 * Skjuler de kompliserte strukturene fra brukeren

IT System
 * Enkel data går inn i en ”boks”, og enkel data kommer ut igjen

”Boksen” fungerer som et samspill mellom maskinvare og programvare Maskinvare
 * Sentralenhet


 * Prosessor (CPU)

Primærlager (RAM)

”Busser”


 * Ytre enheter


 * Inn- og ut-enheter

Lagringsenheter

Nettkomponenter

Programvare
 * Programmer som forteller hva en datamaskin skal gjøre

Programmer som styrer prosessoren Informasjon
 * Informasjon lagres som sekvenser med tall

En sammenhengende sekvens med tall kalles en fil

Infoen som lagres er alltid begrenset, slik at den er tellbar

Tekst representeres egentlig av tallkoder definert i ASCII

Konverterer fysiske fenomener til tall

Måler elektriske signaler og lagrer resultatene på maskinen

Diskretisering betyr å kvantifisere med en endelig størrelse

Punktmåling er måling av et varierende signal, og måle "uendelig" mange ganger

Et bilde representeres av en stor matrise med tall som kan lagres som en lang sekvens med tall

Hver farge representeres av tre tall for hvert punkt i bildet

Rød, grønn og blå

Disse tallene representerer intensiteten til den aktuelle fargen

Metadata forteller hva de ulike tallene representerer (.doc .xls osv…)

Databeskrivelsesspråket XML brukes til å lagre all slags informasjon. Dette gjør det enklere å overføre info mellom ulike systemer

File betyr egentlig mappe på engelsk

.txt er tekstdokumenter uten informasjon om formatering eller presentasjon === Operativ- og filsystemer ===

Operativsystem

- Har en kjerne

- Programmer som administrerer maskinen

- Registrerer input via tastaturet eller musen

- Oppretter filer og sender data til denne

- Sender pakker med data over nettverket

- Har et skall

- Betyr grensesnittet mellom kjernen og brukeren

- Grafiske brukergrensesnitt

- Tekstlige brukergrensesnitt

- Administrerer minnet

- Flere programmer kjører samtidig, og unngår krasj

- Programmer har egne områder på minnet

- Har man ikke nok ram, flyttes deler av programmet til harddisk. Kalt "Swapping".

- Flytter inn de deler som det er bruk for

- Bruker tabeller over programmer, og delene av minnet hvert program bruker

- Tildeler prosessortid

- Fordeler prosessortiden til flere instruksjon slik at det glatter ut serien av instruksjoner

- Sørger for at den avbrutte instruksjonen legges bakerst i køen

- Styrer eksterne enheter

- Sekundærminne (Harddisk?)

- Inn og ut enheter

- Nettverksenheter

- OS har program som kontrollerer enhetene

- Disse programmene (rutinene) må ofte utvides (Driver installasjon)

- Filhåndtering

- Holder orden på sekundærminnet

- Hvor filer er på disken

- Hvem som kan lese eller forandre filene

- Hvor det er ledig plass på disken

- Passer på at kun et program kan skrive på fila av gangen

Filsystem

- Flatt filsystem

- Alle filer er likeverdige (På samme plan)

- Hierarkiske filsystemer

- Kataloger (mapper) over hvor man finner spesifikke filer, eller andre kataloger

- Rotkatalogen er katalogen på øverste nivå

- UNIX filer har foroverslash /

- Windows filer har backwardslash \

Disker

- I Windows har hver disk sin egen bokstav

- I UNIX er hver disk en underkatalog (av maskinen?) med eget navn

Tilgangskontroll

- Den som oppretter en fil er eieren av fila, og kan bestemme hvem som kan åpne eller endre den

Utviklingen fremover

Moores lov

- Antall transistorer på et areal dobles hver 24 måned

- Vil vare frem til 2020

IT blir brukt mer og mer i alle situasjoner

Tale input kommer

Kapittel 9 Kommunikasjon og Nettverk:

Kommunikasjon over nettverk innefatter

Klient \ Tjener

Flere datasystemer jobber samarbeider om en oppgave

Fordeler er

Klient kan bruke flere tjenere samtidig

Tjenere kan hjelp flere klienter samtidig

Stabile tjenere

Data behandles der de befinner seg

Peer-to-Peer

Peer betyr Likeverdig

Består av både klienter og tjenere som kalles noder.

Brukes til

Fildeling

Samarbeidsapplikasjoner

Protokoller er angitte regler for kommunikasjonen

Web

Er en hyperteksttjeneste, dvs. at den lenker sammen informasjon

Informasjonen kan hentes og legges inn

Klientoppgaver

Vise websider

Motta brukerens ønsker

Starte hjelpeprogrammer

Sende data til server

Tjeneroppgaver

Motta forespørsler fra klienten

Finne den riktige siden

Kontrollere tilgangsrettigheter

Send informasjon tilbake til klienten

Hypertekst er når en tekst har andre funksjoner

Anker er en synlig hypertekst for brukeren

URL

Uniform Resource Location

Protokoller

http overfører dokumenter

ftp overfører filer

html Bruker tagger for å gi brukere info om hvordan dokumentet vises. Klienten bestemmer hvordan dokumentet ser ut.

css beskriver layout

E-post

Navnetjeneste

Fil og utskriftstjeneste

Nettverkteknologi

Drift

Fysiske nettverk

Nettverksmodeller

Nettverkstyper og topologier

Sammenkopling av nett

Trådløse nettverk

Kapittel 10 Datamaskiner

Historisk oversikt Grunnlaget for datamaskiner Elektrisitet Transistoren Binære Tallsystem Program som styrer maskinen

Lavnivå representasjon av data Det binære tallsystemet 10110011 =(1*2^7) + 0 + (1*2^5) + (1*2^4) + 0 + 0 + (1*2^1) + (1*2^0) =128+0+32+16+0+0+2+1=179 Den digitale lagercellen Relé AND-gate som er to reléer I serie OR-gate som er to reléer koplet i parallell NOT-gate Vippekretsen Består av Or-gate AND-gate NOT-gate Er i stand til å lagre den verdien som til enhver tid finnes ved utgangen Ut1

Overordnet beskrivelse av datamaskinen Byggeklossene RAM (primæalageret) CPU I\O-porter Systembussen kopler sammen byggeklossene, og består av Adressebussen Angir hvilken celle som skal brukes Kontrollbussen Åpner tilgangen til en celle for lesing eller skriving Databussen Mottar\Sender data fra\til cellene Den sentrale prosesseringsenheten Lagercellene i CPU heter registere CPU utfører programmer Hva prosessoren ikke kan… og hva prosessoren er flink til

Datalagring og datatransport RAM (Primærlageret) Lagrer program og data som CPU bruker Hver celle har en adresse Bits & Bytes 1 byte = 8 bits I/O-porter Hver port har et nummer Lesing og skriving til\fra en port fåregår med Adressebussen Kontrollbussen Sekundærminne, cache og lagerhierarki Sekundærminne Et permament lager med stor lagringskapasitet Rimeligere i forhold til RAM Langsommere i forhold til RAM Brukes av OS som virtuelt minne Cashe Er et hurtig minne som er plassert nær CPU, ofte på samme brikke Sparer på de sist brukte RAM-adressene, og innholdet deres Lagerhierarki CPU -> Cashe -> RAM (Primærminne) -> Disk (sekundærminne) -> Backup

Effektivisering av datalagring og datatransport Alle dataoverføringer må egentlig gå gjennom CPU DMA (Direct Memory Access) Tar hånd om direkte overføring av data til\fra I\O-porter til\fra RAM Arkitekturforbedringer Flere registere Flere busser Flere prosessorer Eget RAM og Cashe til hver prosessor

Teknisk realisering av lagerceller Vippekretsene går ikke av seg selv. De trenger kretser som styrer vippen fra signalene Krav til lagercelle: Reagerer korrekt på et signal om at denne cellen er valgt ut (Select-signalet) Reagerer korrekt på et signal om å motta eller gi fra seg data Kontrollbussen gir signal om R\W=1 indikerer leseoperasjon (Read) R\W=0 indikerer skriveoperasjon (Write) Select-signalet har verdi 1 hvis den aktuelle lagercelle skal reagere IO\M signalet på kontrollbussen har verdi 1 hvis en I\O port skal aktiveres, og verdi 0 hvis adressebussen har adressen til en lagercelle som skal aktiveres

Hvordan prosessoren utfører programmer CPU består av: ALU (arithmetic Logic Unit) utfører aritmetiske og logiske operasjoner En enkel mikroprosessor Instruksjonsregisteret, kontrollenheten og maskinkode Programmet ligger i RAM som maskikode Instruksjonsregisteret inneholder instruksjonene Instruksjonen dekodes, og kontrollenheten setter i gang riktig operasjon. Fire hovedtyper instruksjoner: Hente data fra RAM eller I\O-port til register Aritmetisk eller logisk operasjon på operandregister Flytte innholdet i register til RAM eller I\O-port Endre verdi av instruksjonspeker (IP) - hoppinstruksjonen

Instruksjonspekeren (IP) Inneholder adressen til neste instruksjon som skal hentes fra RAM IP økes med en etter at instruksjonen er hentet Verdien av IP kan endres av en hoppinstruksjon Instruksjonsutførelse: Instruksjonssyklusen Hente instruksjon fra RAM adr til instruksjonsregisteret Instruksjonen dekodes av kontrollenheten Instruksjonen utføres ved at kontrollenheten sender styresignaler til ALU og registerne Etter hver instruksjonshenting øker IP med 1, eller ny verdi (hoppf) Å komme i gang: Bootstrap-mekanismen Bootstrap ligger i ROM Blir utført når maskinen slåes på Henter inn ogstarter et større program som kopierer OS inn i RAM ROM har startadresse 0 Når maskinen starter begynner IP på adresse 0, slik at bootstrap starter først Programmeringsspråk og kompilatorer Maskinkoden som styrer hvordan prosessoren skal behandle data er selv data! Programmer i en tekstfil oversettes til maskinkode av en kompilator Programmer skrevet i Java oversettes til maskinkode for en virtuell maskin. Dermed kan det kjøres på alle typer OS. Programutførelse i praksis Stakk en del av RAM som er reservert for å lagre IP-innhold når man hopper til en subrutine Når subrutinen er ferdig, finnes returadressen på toppen av stakken Avbruddsbehandling (interrupt) er at kontrollenheten får et signal når en I\O port har noe som må lagres Prossessoren utfører et subrutinecall til kode for avbruddsbehandling IP-Innholdet og registere må lagres slik at man kan returnere til rett sted etter avbruddet Moderne mikroprosessorarkitekturer Samlebåndsteknikk (pipelining) deles i 5 trinn Instruksjonsinnhenting Instruksjonsdekoding Utførelse Minneaksess Tilbakeskriving til minne Flerkjernearkitektur