Информатика и рачунарство

Информатика је наука која истражује карактеристике и обраду информације помоћу аутоматских машина. Реч информатика (informatique) настала је спајањем две француске речи information и automatique.

Информатика проучава системе тј. методе и средства која се примењују у прикупљању, преносу, обради и приказивању података у оквиру система. Значи информатика подразумева истраживање информационих система и информационих праваца у било ком систему и има задатак да унапређује размену информација међу људима.

Постоје два основна појма у информатици, а то су:
- Информација
- Комуникација
Информација  је релевантан појам за све науке. Информација је реч латинског порекла in formare што значи стављање у одређену форму, тј. давање облика нечему. Велики број дефиниција информације указује да је она предмет интересовања научника различитих области.

Информација је свесна или циљна организованост података.

Подаци су сирове, нереализоване чињенице, бројке и догађаји који се могу развити у информацију.

Комуницирање је преношење информација, идеја, осећања, сазнања, коришћењем речи симбола, бројева, цртежа итд.

Појам рачунарства подразумева изучавање шта се и како се може решити помоћу рачунара тј. како се праве програми и шта се све може алгоритмизовати.

И информатика и рачунарство се баве проблемом чувања, преноса и обраде података. Разлика је у томе што информатика разматра ове проблеме укључујући све технике, методе што може бити од важности у систему. Међутим, рачунарство обухвата исте проблеме, али само у оној мери у којој се односе на рачунаре. Према томе информатика је шира дисциплина, а рачунарство је само један део информатике.

Основни појмови о рачунарима

Рачунар је сложени склоп састављен од различитих електронских уређаја, који без интервенције човека, извршава низ аритметичких и других операција .Основна карактеристика рачунара је да има могућност извршавања различитих програма, способност трајног памћења велике количине организованих података (слика, бројева,  текстова, звучних и видео записа итд.) и њиховог активирања по жељи корисника. Да би се решио неки задатак помоћу рачунара, мора бити предходно састављен програм по коме ће рачунар извршавати потребне операције.

Програм је списак инструкција којима се рачунару саопштава начин решавања одређеног задатка. Процес израде програма зове се програмирање, а људи који пишу програме зову се програмери.

Након укључивања  рачунара,аутоматски се активира специјални општи програм (оперативни систем) који обезбеђује правилан рад рачунара, а деактивира се по искључењу рачунара.

Аналитичка подела рачунара полази од два основна елемента:
•           хардвер који представља електронске делове који извршавају све акције у рачунару (све што се налази у рачунару и што је видљиво) и
•           софтвер је заједнички назив за све податке и програме који командују хардвером. Постоје две врсте софтвера:
- системски софтвер
- апликативни софтвер
Системски софтвер израђује произвођач рачунара. Најважнији део системског софтвера је оперативни систем.

Апликативни софтвер је скуп програма који имају одређену намену (нпр. за графичко дизајнирање и цртање, израда анимација, израда база података, писање текста,  израда табела,  итд). Апликативни софтвер израђује произвођач рачунара тј. фирма која се бави израдом рачунара и програма, а и сам корисник рачунара може направити свој софтвер тј. програм.

Набројаћемо неке опште области примене рачунара:
- Уношење различитих текстова (писма, књиге и слично)
- Техничко пројектовање, графичко дизајнирање и цртање
- Израда табела и графикона, моделирање и статистичке анализе
- Обрада велике количине података било које врсте.

Осим примене рачунара сваки корисник, такође, треба да зна следеће о рачунарима:
- Колика је снага његовог рачунара и да ли треба да унапреди неки његов део?
- Како се обављају основна подешавања рачунара ?
- Како су подаци организовани на рачунару, како се преносе и чувају?
- Који су основни шаблони и приступи приликом рада са програмима?

Рачунарски систем

Основу  рачунарског система сачињавају
- централна јединица са кућиштем рачунара,
- монитор,
- тастатура,
- миш
Централна јединица са кућиштем рачунара је део који у себи обједињује матичну плочу са прикљученим картицама, исправљач за обезбеђивање потребних напона за рад, чврсте дискове и дискетне јединице,  каблове за везу, звучник и сл.

Постоје различити облици кућишта рачунара:
- desktop (положена) и
- tower (вертикална).

На кућишту се налазе следећи тастери: прекидач за укључење-искључење рачунара, прекидач за ресетовање рачунара, тастер turbo режима рада, индикаторске лампице. Са задње стране рачунара налазе се прикључна места (портови) за прикључење преиферних уређаја уређаја.

Основни елемент рачунара је матична плоча ( енгл.motherboard, или main board) која се налази у централној јединици. То је "срце" рачунара, у облику штампане електронске плоче на коју су смештене су бројне компоненте (микропроцесор, магистрале, модем, меморија итд.) као и многобројни чипови, отпорници, кондензатори и други електронски елементи где се прикључују картице за различите улазно-излазне уређаје помоћу којих ради рачунарски систем

Све матичне плоче имају мали блок меморију само за читање (ROM), одвојен од главне меморије система која се користи за пуњење и рад софтвера. Тај ROM садржи основни улазно-излазни систем - BIOS (Basic Input/Output System).

BIOS обухвата више посебних рутина које служе различитим функцијама. Први њихов део се извршава чим се рачунар укључи. Он испитује рачунар да би одредио о каквом се хардверу ради, а за­тим  спроводи неколико једноставних тестова како би проверио да ли све нормално функционише - то је  процес који се назива самотестирање по укључивању напајања - POST (Power-on self test).  Овај чип чува у себи податке о конфигурацији рачунара и у тренутку укључења рачунара стартује се програм који се налази у њему, а који тестира компоненте рачунара (радну меморију, дискове, дискетне јединице, тастатуру, штампач, миш и све прикључке на рачунару).

Ако сви тестови прођу, ROM покушава да подигне машину, тј. оперативни систем са тврдог диска. Уколико то не успе, покушаће да је подигне са CD-ROM уређаја, затим са дискетне јединице, да би се коначно приказала порука да је потребан системски диск.

Чип BIOS-а, с обзиром да памти податке о рачунару, мора да се непрекидно напаја и то се изводи помоћу батерије, која се такође налази на матичној плочи.

Свака матична плоча садржи неколико најважнијих елемената:

-  Микропроцесор (CPU) је најважнији део рачунара,чип који извршава програме и управља осталим деловима  матичне плоче. Због велике количине задатака које обавља микропроцесор ради на сопственој фреквенцији која је бржа од такта матичне плоче.

-  Меморија  је скуп чипова у којима се налазе програми и подаци за време рада рачунара. Постоје две врсте меморије рачунара: унутрашња и спољашња меморијска јединица, а према начину чувања информација, меморију можемо поделити на магнетну  и оптичку.

- Магистрале (BUS) представљају скуп веза које преносе податке од једног до другог дела рачунара.Постоје три врсте магистрале:
1. адресна магистрала
2. магистрала података
3. управљачка магистрала

- Картице представљају штампане електронске плоче малих димензија које се прикључују на матичну плочу (слотови и контролери) и користе се да се прикључе периферни уређаји (звучници, штампач, скенер итд).

Преко адресне магистрале микропроцесор одређује ком делу рачунара се обраћа. Адресирање неког дела рачунара се врши када микропроцесор преузима или доставља податке одређеном делу рачунара.

Магистрала података преноси податке који треба да буду достављени или преузети. Магистрала података је двосмерна (подаци се могу преносити од микропроцесора до адресираног дела рачунара или обрнуто ). Преко управљачке магистрале микропроцесор шаље и прима управљачке сигнале којима се одређује функција коју поједини делови рачунара треба да изврше. Ове три магистрале морају бити активиране истовремено да би се одређени податак пренео од микропроцесора до одређене компоненте рачунара.

Микропроцесор и магистрале имају своју одређену брзину рада (clock velocity) која се мери мегахерцима (MHz) или милионима импулса у секунди. За сваку наредбу коју рачунар извршава, потребан је одређени број импулса, а брзина рада показује колико таквих импулса у секунди рачунар може да изврши. Нпр. брзина од 500 MHz, значи да рачунар извршава 500 милиона импулса у секунди.

МЕМОРИЈА РАЧУНАРА

Унутрашња и спољашња меморија  

Да би смо разумели појам "меморија рачунара "морамо знати шта је капацитет меморије и како се приказују информације у рачунару. Подаци се у рачунару приказују у бинарном бројном систему који има само два броја  0 и 1. Број у бинарном бројном систему назива се BIT (енгл, binary digit). Информација од једног бита је информација која је записана у једној нули или једној јединици. Да би рачунар препознао неки број, тај број мора одговарати неком логичком нивоу (напону). Бинарни бројни систем тражи само два различита логичка нивоа - по један за 0 и 1 тако да је могуће поставити већи размак између напона и самим тим се повећава поузданост рачунара.

Рачунар прихвата било какав текст, преко улазних уређаја тако што сваком уписаном знаку придружи један број од бројева бинарног бројног система ( 0 и 1 ). За ово придруживање уведен је стандард познат као  ASCII-код ( чита се аски-код ). Нпр.

А   01000001

Б    01000010

Ц    01000011

Ако на тастатури откуцамо АЦА, у меморији рачунара ће се наћи низ од 24 бита:  

01000001 01000011 01000001  

Када издамо овај низ на екран или штампач, сваких осам бита ће представљати једно слово. Наравно ово ми нећемо видети, али је важно да знамо да се ниска од осам бита назива BYTE ( бајт ) (23). Следећа већа јединица је KB (килобајт) који има 1024 бајтова (210), па MB (мегабајт), који има 1048576 бајтова (220) и GB (гигабајт) - 1073741826 бајтова (230).

Капацитет меморије се изражава у броју бајтова ( BYTE ). Најчешће је капацитет меморије на PC рачунарима износи од 1.2 GB до 80 GB, при чему морамо имати у виду да 1 KB није 1.000 byte, већ 1.024 byte јер се у рачунарству користи бинарни бројни систем (1.024 = 210)

Унутрашња меморија

RAM (Random Access Memory) је меморија  са случајним приступом, а назива се и основна меморија и може се замислити као скуп више стотина одељака који садрже по једну информацију. RAM меморија налази се на матичној плочи рачунара и она директно утиче на брзину извршења програма. Програм који треба да се изврши налази се на диску или на дискети и пре него што се изврши, доводи се у радну меморију, одакле се извршава.  Што је капацитет радне меморије већи, рачунар ће брже извршавати задату операцију. Ово је део меморије у коме запис није сталан и губи се када се рачунар искључи. У RAM-у подаци могу да се уписују, читају и мењају. Меморијски капацитет RAM-а износи од 32MB до 512MB.

ROM (Read Only Memory) меморија служи за смештање сталних непроманљивих података и константи. Меморија ROM не губи садржај када се рачунар искључи. У ROM-у се налазе подаци који су везани за функционисање рачунара и ту су убачени фабрички и не могу се мењати.

Спољашња меморија 

Спољне меморијске јединице подразумавају уређаје на којима се подаци могу држати слично као у меморији на матичној плочи тј.у  RAM-у. Спољне меморијске јединице се користе као складишта за чување програма и података на сигурном месту када је рачунар искључен, а ту спадају:
- Хард диск;
- Дискета;
- CD-ROM;
- DVD