Računarstvo

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Question book-new.svg Ovaj članak ili neka od njegovih sekcija nije dovoljno potkrijepljena izvorima (literatura, web stranice ili drugi izvori).
Sporne rečenice i navodi bi mogli, ukoliko se pravilno ne označe validnim izvorima, biti obrisani i uklonjeni. Pomozite Wikipediji tako što ćete navesti validne izvore putem referenci, te nakon toga možete ukloniti ovaj šablon.

Računarstvo (eng. computer science) je nauka koja se bavi računarskim hardverom, softverom, kao i teorijom računanja i njenom primjenom. Glavni zadatak računarstva je sprovesti u djelo ono što opisuje informatika. U stručnoj literaturi često se termini računarstvo i informatika izjednačavaju, odnosno smatraju istim subjektom. Često se ta dva termina spajaju u jedan, tj. "računarstvo i informatika". Međutim, postoje mišljenja da je informatika mnogo šira nauka i da se ne oslanja isključivo na računarsku tehnologiju, za razliku od računarstva.

Računarstvo obuhvata sve što je vezano za računar i računarsku nauku kao što je hardver, softver, izrada programa pomoću programskih jezika i sl. Elektronski računar je svaki automatski elektronski uređaj koji izvršava obradu podataka sa unaprijed definisanim nizom instrukcija.

Podjela računara[uredi | uredi izvor]

Postoje tri osnovna tipa računara: analogni, digitalni i hibridni.

Analogni računari[uredi | uredi izvor]

Analogni računari obrađuju podatke predstavljene kontinualnim promjenjivim vrijednostima, kao što su napon i struja. Predstavljaju fizičku analogiju matematičkog problema koji treba riješiti. Kako su u stanju da vrlo brzo rješavaju obične diferencijalne jednačine, pogodni su za primjenu u simulaciji modela procesa i opreme u realnom vremenu. Također se koriste u analizi mreža, kao što su elektrodistributivne mreže u elektroenergetskim postrojenjima.

Tačnost rezultata kod ovih računara je ograničena tačnošću mjerenja ulaznih veličina, kao i tolerancijom korišćenih komponenti. 

Proračuni se izvode simulacijom prijenosnih funkcija matematičkih jednačina, pomoću sabirača, invertora i drugih sklopova na bazi operacijskih pojačala. Na ovaj način se svako sabiranje, integriranje i druge operacije iz jednačine izvode istovremeno u odvojenim operacionim pojačalima koja rade paralelno. Na izlazu je dato rješenje, uz minimalno kašnjenje, u kontinualnoj formi, pa se kaže da ovi računari daju opće rješenje date jednačine.

Digitalni računari[uredi | uredi izvor]

Digitalni računari vrše operacije nad varijablama u diskretiziranoj formi. Radi ekonomičnosti, jednostavnosti i pouzdanosti elektronskih uređaja sa dva stanja (prekidači, tranzistori, releji, itd.) digitalni računari koriste binarni sistem predstavljanja brojeva. Kao posljedica toga, tačnost rezultata zavisi od broja binarnih cifara kojima se predstavljaju varijable.

Primjer:  sa 10 bita ono je 0,1%

Za razliku od analognih računara koji rade paralelno, digitalni računari rade redoslijedno. Operacije se obavljaju jedna po jedna i rezultat je numerički, za razliku od općeg (npr. osciloskop) kod analognih. Da bi se dobilo opće rješenje jednačine, potrebno je obaviti niz iteracija proračuna sa svim vrijednostima ulaznih parametara. Zbog toga su digitalni računari sporiji od analognih u pogledu rada u realnom vremenu. Međutim digitalni računari su u stanju da broje, pretražuju i razmještaju podatke u skladu sa vrlo detaljnim programskim instrukcijama koje su smještene u memoriji. Za razliku od analognih računara, digitalni računari mogu se programirati da izvršavaju najrazičitije zadatke. Rezultati aritmetičkih i logičkih operacija se prevode u slova, brojeve ili simbole razumljive operatoru ili signale razumljive računaru.

Zbog svih gore navedenih prednosti, digitalni računari su postali neophodno sredstvo u današnjem vremenu.

Hibridni računari[uredi | uredi izvor]

Hibridni računari kombinuju prednosti analognih i digitalnih računara. Oni su nastali kao rezultat pokušaja da se objedine brzina analognih računara i lahkoća upravljanja digitalnim računarima. Tako se može sprovesti proračun čitave familije funkcija automatskim (digitalnim) mijenjanjem parametara jednačina u analognom dijelu računara.

Drugi način organizacije hibridnih računara je onaj u kome upravljačke funkcije obavlja digitalni računar,  a poslove integrisanja ili rješavanje diferencijalnih jednačina obavlja analogni računar.

Ovi računari koriste i kontinualne i diskretne vrijednosti podataka. U posljednje vrijeme koriste se za simulaciju rada nuklearnih reaktora, svemirskih letjelica, kod kojih je veoma važno vjerno predstavljanje dinamičkog sistema.

Brojni sistemi[uredi | uredi izvor]

Ljudi su svoje ruke i prste od davnina koristili kao pomoćno sredstvo za brojanje. Ipak, takav brojni sistem nije najefikasniji niti najpogodniji za korištenje u računarskim mašinama. 

Za razliku od ljudi, računari rade sa brojevima koji imaju ograničen broj cifara, a time i konačnu (ograničenu) preciznost. Često se za računarsku tehnologiju kaže da je digitalna, jer se zasniva na ciframa - digitima. Za matematiku cifra 15 uvijek znači jedno te isto, ali se može predstaviti na neograničeno mnogo načina.

Jedna od osnovnih namjena numeričke prezentacije broja je mogućnost manipulisanja ciframa. Ako neko pokuša sabirati ili množiti, ili čak da bazira ozbiljan račun na rimskim brojevima, koji su još uvijek u upotrebi naći će se pred velikim problemem. Mnogi će pomisliti kada vide hexadecimalne brojeve, da je takvo nešto užasno komplikovano, iako poslijeg boljeg sagledavanja njihove strukture, da se zaključiti da su možda čak podesniji od decimalnih brojeva. Razvoj matematike u Evropi je krenuo tek pošto su se upoznali sa arapskim decimalnim brojnim sistemom. Ono što je glavno u ovom sistemu jeste radix (r), odnosno baza. Za sve brojeve manje od radixa definišu se simboli i oni idu od prezentacija za ništa (0) pa do (r-1). 

 Ovi brojevi predstavljaju prvi razred numeracije, što kod dekadnih brojeva nazivamo jedinicom, odnosno jednocifrenim brojem. Ovo se pravilo primjenjuje na brojeve sa dvije cifre (dvocifreni broj). Dobijeno rješenje za n se zaokružuje na prvi manji cijeli broj (n mora biti cijeli broj).

Kod zapisa brojeva pojavljuju se dva parametra: broj znakova za cifre i broj mjesta potrebnih za zapis broja. Imamo četiri upotrebljiva brojna sistema (prikaz sa bazom sistema respektivno): 2-Binarni, 8-Oktalni 10-Decimalni i 16-Hexadecimalni.

Kodovi i kodiranje[uredi | uredi izvor]

Znakovi kojima se ljudi služe u međusobnoj komunikaciji, pa i u komunikaciji s računarom, dakle oni koji se nalaze na tastaturi računara, moraju poprimiti binarni oblik prije obrade u elektronskom računaru. Elektronski elementi od kojih je građen računar mogu poprimiti samo dva različita stanja od kojih se jedno označava sa 1, a drugo sa 0. To je veza s binarnim brojnim sistemom, ali se zapisi podataka u računaru ne tumače uvijek kao binarni brojevi, već kao binarni zapis.Kada čovjeku zatreba uvid u sadržaj tih zapisa, on ga dobiva u njemu prilagođenom zapisu, skupom semantičkih znakova. Postupci kojima se to omogućava nazivaju se kodiranje odnosno dekodiranje.Proces kodiranja se provodi na način da se pojedinim semantičkim znakovima pridružuje odgovarajuća kombinacija binarnih nula i jedinica koje kreiraju fizički zapis semantičke vrijednosti. Pretpostavka uspješnog komuniciranja računara u razmjeni ili obradi podataka se zove dogovor o skupu znakova koji će se u radu s računarom koristiti, te pripadnim binarnim kombinacijama za svaki od znakova i zadaći koja se za svakog treba izvršiti. Dogovor se vremenom proširuje i dograđuje, a on je ili standard države ili preporuka neke međunarodne organizacije.Skup svih znakova koji se tako koriste naziva se apstraktna abeceda, koja zajedno s pripadnim binarnim (ili nekim drugim) kombinacijama čini kod. Pojedini znakovi u kodu nazivaju se elementi koda, a pripadna im zamjena, bilo da je u pitanju binarna kombinacija, neki drugi znak ili nešto treće, naziva se kodna zamjena.

Pojmovi[uredi | uredi izvor]

Računarska grafika[uredi | uredi izvor]

Stvaranje, mijenjanje ili bilo kakva vrsta manipulacije nad slikama pomoću računara

Računarske mreže[uredi | uredi izvor]

Tematika koja se bavi topologijom, arhitekturom, hardverom i softverom računarskih mreža

Sigurnost računara[uredi | uredi izvor]

Polje koje obuhvata termine vezane za sigurnost računara, kao što su virusi, hackeri, i drugi

Softver[uredi | uredi izvor]

Sve što se može pohraniti električkim putem nazivamo softver

Vještačka inteligencija[uredi | uredi izvor]

Računarska nauka koja daje mašinama sposobnost da izvršavaju zadatke za čije bi izvršavanje bila potrebna inteligencija

Teorija računanja[uredi | uredi izvor]

Određuje šta je izračunljivo od strane računara. Zakone koje su razvili Alan Turing i ostali nude prikaz mogućnosti šta je moguće izračunati a šta ne

Računarska arhitektura[uredi | uredi izvor]

Računarska arhitektura[uredi | uredi izvor]

Dizajn, organizacija, optimizacija i provjeravanje računarskog sistema sa naglaskom na procesor i memoriju, kao i sabirnicu koja ih veže.

Hardver[uredi | uredi izvor]

Računarski hardver je fizički, opipljivi dio računara u kojeg spadaju svi fizički dijelovi koji čine računar.

Operativni sistem[uredi | uredi izvor]

Programi koji upravljaju računarom i računarskim programima koji obezbjeđuje osnovu korisnog sistema.

Softverski inženjering[uredi | uredi izvor]

Programiranje
Programiranje je vještina gdje se stvara i izvršava algoritam pomoću nekog programskog jezika.
Softverski inženjering
Principi izrade i testiranja softvera.

Vještačka inteligencija[uredi | uredi izvor]

Vještačka inteligencija
Izvršavanje i izučavanje sistema koji imaju neku vrstu inteligencije.
Robotika
Algoritmi koji služe za upravljanje nad robotima.
Računarska vizija
Algoritimi za prepoznavanje tro dimenzionalnih predmeta sa dvo dimenzinalne slike.
Učenje mašina
Automatsko stvaranje skupa pravila i aksioma zasnovanim na ulaznim podacima koje mašine dobiju.

Računarska grafika[uredi | uredi izvor]

Računarska grafika
Računarska grafika je polje vizuelnog računarstva gdje se pomoću računara stvara 2D ili 3D slika.
Procesiranje slike
Određivanje informacija sa slike pomoću računanja.
Interakcija čovjeka i računara
Izučavanja i osmišljavanje računarskih interfejsa koje ljudi kontrolišu.

Historija[uredi | uredi izvor]

Početak računarstva[uredi | uredi izvor]

Sami počeci računarstva, ovo je bio ENIAC, računar prve generacije

Računarstvo je nastalo u 19. vijeku razmišljanjem tadašnjeg genija Čarlsa Bebidža, koji je zamislio mašinu koja bi uzimala podatke, obrađivao ih na neki način i onda obrađeno nekako pokazao onome koga to zanima. On je to naravno zamislio potpuno mehanički, a danas računari ne funkcionišu na taj način, no ipak imaju neke povezanosti s tim njegovim zamišljenim računarom:

  • Binarni sistem - danas skoro svaki računar koristi ovaj brojni sistem, koji se sastoji samo od jedinica i nula. To je zato što je to kompjuteru najjednostavnije: 1 - ima struje, 0 - nema struje. Sistem koji ima deset cifara (0-9) se zove dekadni, a postoje pretpostavke da su Babilonci koristili heksadecimalni sistem (sistem od šestnaest cifara). Bebidž je imao ideju korištenja bušenih kartica za svoj računar, a upravo to se i koristilo za pohranjivanje podataka dok se nije otkrilo magnetno zapisivanje.
  • Osnovna ideja - takozvani ulaz/izlaz sistem, tj. damo računaru da obradi podatke, kažemo mu na koji način da ih obradi, on ih obradi i nekako nam pokaže do čega je došao.

Prvi funkcionalni računar, u današnjem smislu, napravio je njemački izumitelj Konrad Zuse 1941. godine. Programski kod je mašina primala putem bušenih kartica i imala samo ograničenu mogućnost programiranja. Računar je radio pomoću električnih releja i imao je odvojenu radnu memoriju i ulaz/izlaz sistem. U to vrijeme računari su bili ogromni, čak veličine jedne prosječne kuće, te su se najčešće koristili za vojne svrhe. Za grafički prikaz hronologije računarstva pogledati: Hronologija historije računarstva.

Podjela po generacijama[uredi | uredi izvor]

Računari se po historijskom razvoju, također, dijele na generacije, shodno tehnološkom napretku. Svaku noviju generaciju karakteriše bitno manje zauzimanje prostora i, što je najbitnije, veća brzina izvršavanja, bolja pouzdanost i sll

1937. do 1958. - temeljna jedinica izrade računara je elektronska cijev.
1959. do 1963. - temeljna jedinica izrade računara je tranzistor.
1964. do 1971. - temeljna jedinica izrade računara je integrirani sklop.
1971. do danas - temeljna jedinica izrade računara je procesor.
Današnji i budući računari, zasnovani na vještačkoj inteligenciji (AI).

Pioniri računarstva[uredi | uredi izvor]

Glavna stranica: Pioniri računarstva


Reference[uredi | uredi izvor]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]