Kurs

itgk-kurs-2021

Fork 0

18 KiB

Raw 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.

Generelt

Hva er IT

Kort Historie

Folk som er viktige

Von Neumann

Et par begreper:

PC
Operativsystem
Abstraksjon
Transistorer
IC

Hardware
Software
Kernel
Protokoll
WWW/Internet
High level/Low level
bit

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

Forklar hvordan en transistor funker

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

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

Datamaskin

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.

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

Secondary

Nonvolatile
Sequential Access?

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.

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

Encoding og Komprimering

"Hvordan tolke dataen"
Lossless vs 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

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

(Eksempel på 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

Sorteringsalgortimer:

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

Nettverk

Internett

Hva er det

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