Kursansvarig Välkomna till NADA (Numerisk Analys och DAtalogi) och kursen Datalogi, grundkurs 1, 15hp Jag: Vahid Mosavat Lindstedsvägen 5, plan 5 Rum 4538 Postfack: Lindstedtsvägen 3, plan 4 Tel: 790 92 76 elektronisk post: vahid@nada.kth.se Nås enklast via e-post eller i anslutning till föreläsning DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 1 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 2 / 28 Övriga lärare Datorn som verktyg Övningsassistenter: Fredrika Agestam & Mikael Eriksson Laborationsassistenter: Alex Loiko, Fredrika Agestam & Mikael Eriksson Postfack: Lindstedtsvägen 3, plan 4 På den här första introduktionsföreläsningen får ni stifta bekantskap med grundläggande begrepp och verktyg som behövs för enklare användning av dator för att lära känna verktyg som finns i ett operativsystem förstå hur man hanterar fönster, mus och menyer förstå hur man hanterar innehållet i en fil förstå hur man sparar, kopierar, tar bort och flyttar filer kunna skicka och ta emot e-post kunna komma ut på och använda Internet DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 3 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 4 / 28
Men först lite om datorns uppbyggnad Kontroll av datorn Vi är numera vana vid datorer, Uppnår man genom att skriva instruktioner till datorn. För att effektivisera allt detta skriver man sekvenser av instruktioner som kallas program. Kan datorn uföra något så är det för att någon skrivit ett program för att sköta uppgiften. men folk vet oftast inte så mycket om hur de fungerar. En dator består dels av de delar vi kan se, datorlådan, skärmen och tangentbordet och dels är den uppdelad i ett antal enheter inne i datorlådan, CPU, minne och perifera enheter Kan man inte få datorn att utföra det man vill beror det på att man antingen inte kan tillräckligt eller att någon skrivit ett program som, oftast av säkerhetsskäl, hindrar dig från att utföra det du vill. Datorn i sig har ingen intelligens. Citat från Salong Gahlin (DN - för länge sedan): En dator är en ovanligt komplett helidiot med ett lika ovanligt sinne för snabbräkning. DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 5 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 6 / 28 Operativsystem Andra operativsystem I botten på program-hierarkin finns operativsystemet Operativsystemet utgör den mest grundläggande kärnan av program: filhantering, in/ut-matning, behörighetskontroll, fördelning av processorstid, etc. Operativsystemet erbjuder en uppsättning styrkommandon som användaren kan använda för att styra datorn Styrkommandon matas in rad efter rad i ett kommandotolkningsprogram. På Linux-maskiner matas kommandon ofta in via ett terminalfönster Ett operativsystem (OS) finns oftast med vid köpet av en dator Vi kommer att använda operativsystemet (Ubuntu) Linux under den här kursen, ett OS som liknar Unix Microsoft Windows (95/98/NT/XP/Vista/7) Unix / Linux (många olika varianter) MacOSX DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 7 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 8 / 28
Filhanteringssystemet Filhanteringssystem... Filhanteringssystemet är en del av operativsystemet Filhanteringssystemet har till uppgift att lagra data och organisera den lagrade och oftast stora datamängden. En fil är en samling av data. Det mest förekommande är sekvensiella filer där de lagrade dataenheterna utgör en sekvens. En textfil är en fil som består av en sekvens av tecken. Filerna är organiserade i filkataloger. En filkatalog kan förutom filer innehålla andra filkataloger, och på så sätt bildas ett filträd. Den översta katalogen i hela filsystemet kallas roten, betecknas / : / home 1 u12h9sw1 u1zbq3x3 labb1 labb2 Ett katalog- eller filnamn kan innehålla upp till 256 bokstäver, siffror och vissa speciella tecken såsom -,.,.. DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 9 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 10 / 28 Filhanteringssystem... Filhanteringssystem... Ett filhanteringssystem erbjuder följande typer av kommandon: En sökväg för en fil eller katalog talar om var filen eller katalogen ligger: /home/iplab/serafim/ info.sql }{{}}{{} absolut sökväg filnamn../serafim/ README }{{}}{{} relativ sökväg filnamn Läs en fil Kopiera en fil Radera en fil Ändra ett filnamn Flytta en fil Skriva ut en fil Skapa en filkatalog Ta bort en filkatalog Lista innehållet i en filkatalog more filnamn cp filnamn kopie-filnamn rm filnamn mv filnamn nytt-filnamn mv filnamn väg-till-ny-plats print -Pskrivarnamn filnamn mkdir katalognamn rmdir katalognamn ls ls *.txt ls katalog/ DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 11 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 12 / 28
Filhanteringssystem... Fönsterhanteringssystem Obs. att ett och samma filnamn kan förekomma i två olika filkataloger och kan syfta på två olika filer. Däremot kan två filer i en och samma filkatalog inte ha samma filnamn. labb1 u12h9sw1 labb2 / home 1 labb1 u1zbq3x3 labb2 Ett fönsterhanteringssystem utgör operativsystemets ansikte mot användaren så att denne kan hantera datorns program på ett enkelt sätt. Ett fönsterhanteringssystem har en visuell komponent som kallas skrivbordsyta. Skrivbordsytan upptar hela skärmens yta eller mer. På skrivbordsytan ligger ett antal fönster och ikoner. Vissa av fönstren visar programkörningar, andra visar filer och filkataloger ibland i form av symboler ikoner. Fönster kan överlappa varandra. DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 13 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 14 / 28 Fönsterhanteringssystem... Fönsterhanteringssystem... En ikon symboliserar ett program, en fil, en katalog eller någon annan form av data. Genom sin grafiska utformning gör ikoner det lättare att känna igen och skilja på de program och data som ligger på skrivbordsytan. Ett fönster har oftast en menyrad som är placerad längst upp inuti fönstret. Menyraden omfattar flera menyer, som var och en innehåller kommandon för styrning av ett program. Menyer gör att användaren inte behöver lära sig kommandonamnen utantill, utan bara behöver leta och välja i menyerna. Ett fönsterhanteringssystem hanteras oftast via ett pekdon, t.ex. mus eller penna. Pekdonet gör att användaren lätt kan välja och flytta fönster, program, filer, och filkataloger. Piltangenterna används ibland som komplement till ett pekdon. På den här kursen använder vi oftast Ubuntu Linux med dess standarddesktop, en variant av Gnome. Man kan använda vilket OS som helst och vilket fönsterhanteringssystem som helst. Från menyerna i fönsterhanteringssystemet kan man aktivera en mängd program och man kan enkelt ordna så att ofta använda program finns lätt tillgängliga vid varje inloggning. Vill man testa Linux i någon variant finns möjlighet att få hjälp med installation DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 15 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 16 / 28
Texteditor Brevprogram En texteditor är ett program avsett för editering av textfiler, såsom programtext, dokument, etc. Texteditorn är ett av programmerarens vanligaste verktyg. Vi kommer dels att använda programvara med inbyggd texteditor och dels någon vanlig texteditor, t.ex. gedit eller Emacs Ett brevprogram är ett verktyg för att läsa, skapa och skicka brev Varje användare har sin egen personliga brevlåda för inkommande brev Alla inkommande brev till en användare hamnar i användarens personliga brevlåda Ingen mer än du kan läsa dina brev Breven ligger på en server så man kommer åt sina brev överallt DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 17 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 18 / 28 Inloggning och utloggning Minne, filer och data Inloggning sker genom att man anger sitt användarnamn och sitt lösenord Inloggningsproceduren gör att bara behöriga personer kan använda datorer och komma åt den lagrade informationen Efter inloggningen får användaren tillgång till en personlig miljö med en egen skrivbordsyta och en egen filkatalog Efter datoranvändningen ska du logga ut så att ingen obehörig person kommer åt dina lagrade program och filer Du får aldrig låna ut ditt konto och aldrig lämna ut ditt lösenord Du får inte använda ditt datorkonto på KTH/SU för kommersiella ändamål Men utöver det finns ingen egentlig kontroll annat än om behovet uppstår Svik inte det förtroendet blir man avstängd från datoranvändning kan man inte slutföra sina studier. Primärminne och sekundärminne Binära filer, textfiler, exekverbara filer ASCII-tecken Binära tal DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 19 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 20 / 28
Datorerna på KTH Datorns inre enheter På en skola eller en arbetsplats är datorerna ofta kopplade till varandra via ett datanätverk. I datanätverket finns det även datorer som enbart har administrativa funktioner, t.ex, filserver som förvaltar nätets gemensamma filsystem, datorpostserver som förvaltar brev till och från alla användare inom organisationen. Processorn är den komponent som utför de körande programmens instruktioner. Primärminnet är ett snabbt minne som används för att tillfälligt lagra de körande programmen. Det är i primärminnet ett program körs. Det snabba minnet gör att instruktionerna kan snabbt flyttas mellan processorn och primärminnet, därmed snabbare programkörning. Sekundärminnet används för att lagra program och datafiler under längre tid. När ett program ska köras, kommer programmet kopieras från sekundärminnet till primärminnet. Därefter körs programmet i primärminnet. Sekundärminnet utgörs av en hårddisk eller en filserver i ett datanätverk. I det senare fallet delar alla användare samma filsystem, men varje användare har sin egen personliga filkatalog. Den personliga filkatalogen kan man själv organisera med underkataloger mm DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 21 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 22 / 28 Filtyper Filtyper... I ett filsystem finns det många olika typer av filer. En exekverbar fil är en fil som innehåller binära maskininstruktioner. En sådan fil är inte läsbar för en människa. En exekverbar fil kan däremot köras som ett program. En datafil kan antingen vara en indatafil eller utdatafil. En indatafil används som indata till ett program. En utdatafil är skapad av ett program som resultat av en körning. Datafiler kan vara binära filer eller textfiler. En binär fil innehåller en sekvens av data på binärt format, {0,1}. En textfil eller ASCII-fil innehåller en sekvens av tecken, oftast synliga tecken som siffror och bokstäver. Men även osynliga styrtecken kan finnas i textfiler. En textfil kan editeras med hjälp av en texteditor. En källkodsfil är en textfil som beskriver ett program. En källkodsfil kan inte köras. Den måste antingen matas in som indata till en interpretator som tolkar och utför programmet, eller översättas via en kompilator till en exekverbar fil som sedan kan köras. DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 23 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 24 / 28
Binär representation Binär representation... Alla data som hanteras på en dator representeras i det binära talsystemet, dvs. alla data uttrycks i form av ettor och nollor. 1101 är den binära representationen för det decimala talet 13 Varje siffra i ett binärt tal kallas en bit, t.ex, har det binära talet 1101 fyra bitar. När data lagras i datorns minne, används ofta åtta bitar i taget eller en multipel av åtta bitar. En åttabitars minnescell kallas för en byte. Alla datorer ni kommer i kontakt med har en ordlängd av 32 bitar (4 byte) eller 64 bitar (8 byte). De på KTH är numera 64-bitars-datorer Bokstaven a lagras som: 01100001, det binära talet för 97. Ett binärt heltal kan konverteras till ett decimalt heltal genom multiplikation och addition. Ex: (01100001) 2 = 1 2 6 +1 2 5 +1 2 0 = 64 + 32 + 1 = 97 Ett decimalt heltal kan konverteras till ett binärt heltal genom division. DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 25 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 26 / 28 Binär representation... Teckenrepresentation Ex: konvertera (13) 10 till binärt heltal: 13/2 = 6, rest 1 6/2 = 3, rest 0 3/2 = 1, rest 1 1/2 = 0, rest 1 Samla resterna i omvänd ordning med den sista resten som den mest signifikanta siffran: (1101) 2 Den första teckenstandarden för datorer var ASCII-standarden som har definierat en uppsättning av tecken med 7-bitskod (2 7 1 = 127). När en dator använde en byte (åtta bitar) för att lagra ett tecken, blir en bit över. Numera är 8-bitstecken (ISO) och 16-bitstecken (på Macintosh och PC) vanligast. Diskussioner om 32-bitstecken för en standard som täcker alla språks alla symboler har förekommit men verkar inte aktuellt. Det finns för många nackdelar. Eftersom olika kodstandard används på olika datorer, behöver en textfil oftast konverteras för att den ska kunna läsas på en annan dator. DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 27 / 28 DA2001 (Föreläsning 1) Datalogi 1 Hösten 2013 28 / 28