24 KiB

Raw Permalink Blame History

ITGK Teori-kurs

Note: Introduksjon

⏺ OBS: Opptak

Note: PVV sin youtube-kanal

selv-introduksjon

Angående forelesningen

Planen min er å gå over de fleste temaene nevnt i pensum.

Skape "Aha!"-momenter

Kommer til å nevne en del biter som ikke nødvendigvis er viktig for pensum, men som er viktig for å forstå innholdet.

Hva er Informasjonsteknologi

Flytting og prossesering av data
Datamaskiner
Punchcards
Elektroniske datamaskiner
Nettverk

Et par viktige personer


Ada Lovelace	Verdens første programmør
Herman Hollerith	Punchcards og matematikk
Konrad Zuse	Verdens første programmerbare datamaskin
John von Neumann	Diverse, Neumann-arkitektur
Alan Turing	Matematisk grunnlag for datamaskin
Douglas Engelbart	Datamusen, mye interaksjondesign

Et par begreper:

PC
Operativsystem
Abstraksjon
Transistorer
IC
Hardware
Software

Programvarelag
Protokoll
WWW/Internet
High level/Low level
Assembly
Kompilering
bit

Note: Operativsystem -> Ressursallokering -> Kernel -> Grafisk brukergrensesnitt

Forklar hvordan en transistor funker

Abstraksjon

def goForAWalk():
  put_on_clothes()
  open_the_door()
  walk()

def open_the_door():
  put_hand_on_handle()
  shove_hand_down()
  push_door()

def put_hand_on_handle():
  lift_hand()
  move_hand_over_handle()
  lower_hand()

Transistorer

"Elekrisk bryter"

Note:

Vacuum-tube

Produseres med doping av halvledere

Integrated Chip

Elektronisk abstraksjonslag

Note:

Printes med fotolitografi

Et par begreper:

PC
Operativsystem
Abstraksjon
Transistorer
IC
Hardware
Software

Programvarelag
Protokoll
WWW/Internet
High level/Low level
Assembly
Kompilering
bit

WWW/Internett

www.website.com

Et par begreper:

PC
Operativsystem
Abstraksjon
Transistorer
IC
Hardware
Software

Programvarelag
Protokoll
WWW/Internet
High level/Low level
Assembly
Kompilering
bit

Enhet	Størrelse
byte	8 bits
kilobyte	\(10^3=1000\) bytes
megabyte	\(10^6\) bytes
gigabyte	\(10^9\) bytes
terabyte	\(10^{12}\)
petabyte	\(10^{15}\)
exabyte	\(10^{18}\)

Enhet	Størrelse
byte	8 bits
kibibyte	\(2^{10} = 1024\) bytes
mebibyte	\(2^{20}\) bytes
gibibyte	\(2^{30}\) bytes
tebibyte	\(2^{40}\)
pebibyte	\(2^{50}\)
exbibyte	\(2^{60}\)

Datatyper

Integer
Character
Float
Array
String

Note:

char -> ASCII 7b, Extended ASCII 8b, UTF-8

Finnes flere, men disse

Objekter

ASCII, UNICODE, UTF-8

Tallsystemer

10: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, ..., 19, 20, 21, ..., 99, 100, 101, ...

2: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, 1010, 1011, ...

16: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, 10, 11, 12, ..., 1E, 1F, 20, ..., FE, FF, 100, ...

8: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, ..., 76, 77, 100, ...

Note:

Forventet å kunne octal, binær, heksadesimal

går tom for siffer

delbarhet

hexadesimal i 4 binær chunks om gangen octal i 3 binær chunks om gangen revers

lurt å trene på

brukt ca. 20 min

Eksempel: 1110010111011011

Negative tall

Signed magnitude
Two's compliment

TODO: add diagrams

Note: Signed magnitude

bruker første biten

0000 = 1000 kaster bort en plass

Løsning: Twos complement:

0001 = 1 0000 = 0 1111 = -1

1000 = MIN_INT

Algoritme:

finn ut hva minste negative tall er
ta resten av bitsene, og konverter til desimal
regn ut offsett

Flyttall - IEEE 754

>>> 0.1 + 0.2
0.30000000000000004

\[ (+,\ \ 4,\ \ 1949284) = +1.949284 \cdot 10^4 = 19492.84 \]

Note:

Matematisk tilnærming

Signed bit, exponent - 2^?, signifikant?

består av 3 biter, kan gi rare utregninger iblant

Opphøyd i 10, men i virkeligheten opphøyd i 2

Ikke veldig viktig, men kan være oppklarende.

Hardware

Hovedkort
CPU
Minne

Note:

Består av mange forskjellige biter. datamaskin er bare et begrep vi bruker. Kan gå galt på veldig mange lag i prosessen. Moores law, antall transistorer i en IC dobles hver 2. år.

Hovedkort (Motherboard)

Note:

Limet som fester alle de andre bitene sammen. Inneholder litt logikk for konfigurasjon av alle bitene, men lite ellers.

CPU

Note:

Viktigste biten. Gjør alle beregningene. Består av 3 biter, kontrollenhet, minneenhet, ALU Kjører raskt, gHz Har et visst sett med ting den kan gjøre, kalt et instruksjonssett. Setter du disse på rad, så har du et program.

Arithmetic Logic Unit (ALU)

& Control Unit (CU)

Fetch-Decode-Execute Cycle

FETCH	Henter neste instruksjon
DECODE	Dekoder instruksjonen
EXECUTE	Henter verdier fra minnet Utfører instruksjonen Skriver svaret tilbake i minnet

>>> x += y

Pipelining

FE DE EX FE DE EX FE DE EX FE DE EX FE DE EX FE DE EX

Note: 5 steg hver gang den skal kjøre en instruksjon

PC - program counter Branching - hopp til andre steder/loop Kjører en instruksjon for hver klokkesykel, men gjør flere steg samtidig. Verdt å merke seg.

Minne

Primary

Volatile
Random Access
RAM

Secondary

Nonvolatile
Sequential Access?
HDD
SSD

Note:

Primær - RAM tilfeldig access - kan nå hvor som helst øyeblikkelig volatilt - uten strøm så forsvinner dataen.

Sekundær - Harddisk Tregt - cd som spinner Sekvensiell aksess - Må lete for å lese på riktig sted. ikke volatilt - holder på data uten strøm SSD - Nesten random access, ligner på ram, men er ikke volatil CD, DVD, Ekstern harddisk, USB, osv.

Datamaskin

Hovedkort
CPU
Minne (Primær og Sekundær)

Strømforsyning
Kabinett
Kjøler
Ekstra prosessorer?
Ekstra IO?

Digital Representasjon

Analog/Digital

ADC - inn på computeren
DAC - ut fra computeren

Note:

Analog kan du måle bortimot så nøyaktig du vil Digital har et visst sett med 0 og 1

Piksler

Note:

Piksler er en måte å representere bilder En piksel er en liten bit av bildet, med en farge. Ofte tilsvarer 1 piksel 1 LED på skjermen Den fargen er representert som en sammensetning av 3 farger Pleier ofte å være RGB

RGB

Hver verdi er mellom 0 og 255

Kan derfor representeres som et hexadecimal med 6 tegn

Farge	Rød	Grønn	Blå
#283681	28\(_{16}\)	36\(_{16}\)	81\(_{16}\)
#FF0000	FF\(_{16}\)	00\(_{16}\)	00\(_{16}\)
#C0FFEE	C0\(_{16}\)	FF\(_{16}\)	EE\(_{16}\)
#FFFFFF	FF\(_{16}\)	FF\(_{16}\)	FF\(_{16}\)
#000000	00\(_{16}\)	00\(_{16}\)	00\(_{16}\)

Farge	Rød	Grønn	Blå
#283681	\(40_{10}\)	\(54_{10}\)	\(129_{10}\)
#FF0000	\(255_{10}\)	\(0_{10}\)	\(0_{10}\)
#C0FFEE	\(192_{10}\)	\(255_{10}\)	\(238_{10}\)
#FFFFFF	\(255_{10}\)	\(255_{10}\)	\(255_{10}\)
#000000	\(0_{10}\)	\(0_{10}\)	\(0_{10}\)

Note:

Regn ut 1920x1080 x 24 bits

Lyd

Bør være dobbelt så ofte som høyeste frekvensen
Bitdybde (16 bit er standard)

\[ 16\ bits \cdot 44100\ Hz \cdot (3 \cdot 60)s \cdot 2\ kanaler \]

Note:

Tegn en bølge på tavlen, og vis frekvensen

Samples

Encoding og Komprimering

Encoding: "Hvordan tolke dataen"
"Codec"
Lossless & lossy

Note:

Alt er 1 og 0, men det kan tolkes på forskjellige måter.

Grunnen til at de ofte diskuteres sammen

Eksempel på komprimering

\[ AAAAAAABBBBAAAAABB \]

\[ A6B4A5B2 \]

Note:

Rart for tekst, men gir mening for bilder -> Runlength encoding

Eksempel på lossy komprimering

Dette er en eksempelsetning.

Dte e en eksmplstnig

Note: ikke vanlig for tekst, men akseptabelt for video/lyd/bilde Gjøres ofte på tjenester som messenger.

Algoritmer

Pseudokode

function gcd(a, b)
    while a ≠ b 
        if a > b
            a := a − b
        else
            b := b − a
    return a

Note: Beskriver stegvis og nøyaktig hvordan man løser et problem Uten tolkning Pseudokode

Kompleksitet

\[ \mathcal{O}(1) \]	`def f(lst): print('Hi!')`
\[ \mathcal{O}(n) \]	`def f(lst): for item in lst: print(item)`
\[ \mathcal{O}(n^2) \]	`def f(lst): for item in lst: for itemOnceMore in lst: print(item, itemOnceMore)`

Note: brukes mer om dere skal programmere mye

Sorteringsalgoritmer:

Bubble sort: \(\mathcal{O}(n^2)\)
Merge sort : \(\mathcal{O}(n\ log\ n)\)

Internett

Historie

ARPAnet

Note: Sponset av Dep. of defense, USA Kjellermaskiner, matte Ble ikke brukt aktivt hele tiden Overføre instruksjoner Maksimal utnyttelse Flere universiteter koblet seg på Ikke veldig planlagt