Oblasti užití počítačů

• Hromadné zpracování dat. Zde se aplikují zejména databázové systémy a tabulkové procesory.

• Matematické výpočty. Jde o oblast s významným podílem individuálního programování. Existuje však řada programů pro numerickou matematiku s dobrou grafikou.

• Technické výpočty - např. konstrukční.• Editace a sazba textů.• Řízení reálných (např. technologických) procesů.

Oblasti užití počítačů

• Grafické systémy pro konstruktéry.• Počítačová simulace reálných dějů.• Expertní systémy, které imitují práci znalce. Na

základě báze znalostí vynášejí úsudky (lékařské diagnosy, prognostika,...). Obvykle jde o samoučící se systémy.

Textový editor TeX

Moderní editace textů. Ukázky tvorby záhlaví, zápisu textů, zápisu rovnic, tvorby tabulek, vkládání grafů.

\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}

\title{Scientific Computations}

\author{}\date{}

\maketitle

\end{document}

\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}

\begin{document}\title{\bf Scientific Computations}\author{}\date{}

\maketitle

\section*{Aim of the Grant}

The aim of the grant is to establish alaboratory comparable, bya part of its equipment, withsimilar experimental computingcentres at universities abroad.

\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{\bf Scientific Computations}\author{Jiří Kunovský}\date{DCSE FEE VUT BRNO}

\maketitle

\end{document}

\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{\bf Scientific Computations}\author{}\date{}

\maketitle

\section*{Aim of the Grant}

The aim of the grant is to establish a laboratory comparable, bya part of its equipment, withsimilar experimental computingcentres at universities abroad.

\section{Project proposal motivation}

\section{Project proposal motivation}

\section{Project proposal motivation}

\end{document}

\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{\bf Scientific Computations}\author{Jiří Kunovský}\date{DCSE FEE VUT BRNO}

\maketitle

\section*{Aim of the Grant}

The aim of the grant is to establish a laboratory comparable, bya part of its equipment, with similar experimental computingcentres at universities abroad.

\end{document}

\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{}\author{}\date{}\maketitle

\bf

$ \bf y_{n+1} = y_n+h*f(t_n,y_n), \hfill(1)$\\

\vspace{2cm}

$ \bf y_{n+1} = y_n + h*f(t_n,y_n)+ \frac{h^{2}}{2!}*f^{[1]}(t_n,y_n), \hfill(2)$ \\

\vspace{2cm}

$ \bf y_{n+1} = y_n + h*y_n +\frac{ h^2}{2!}*y_n + ... +\frac{ h^p}{p!}*y_n + ...\hfill (4)$\\

\documentstyle[czech,fig,A4,12pt]{article}\begin{document}\title{}\author{}\date{}\maketitle

\bf

\begin{tabular}{|l|c|r|}\hline\Reduced value y(1) & ORD & Time (ms)\\\hline 2. & 1 & 0.084\\ 2. & 2 & 0.140\\ 2. & 3 & 0.195\\ 2.7 & 4 & 0.248\\ 2.71 & 5 & 0.307\\ 2.718 & 6 & 0.365\\ 2.7182 & 7 & 0.422\\

\hline\end{tabular} \\\bigskip\\\bigskip\hspace{3cm}Tab.1

\eject

Maple

Maple je počítačové prostředí pro snazší používání matematiky. Patří mezi programy, které na rozdíl od standardních programů pro numerické výpočty modelují matematické operace se symbolickými výrazy. Silnou stránkou jazyka Maple je podrobná nápověda a skutečnost, že může být používán jednak interaktivně (jako zobecněná kalkulačka), jednak jako programovací jazyk.

Maple

Budou uvedeny konkrétní příklady výpočtu hodnot funkce zadané explicitně a výpočty neurčitých integrálů.

u(x) = x2 + 2 x – 1

[>subs (x=2, x^2+2*x–1);

7

[>Int (x^3*cos(x), x) = int(x^3*cos(x), x);

x3 cos(x)dx = x3 sin(x) + 3 x2 cos(x) – 6 cos(x) – 6 x sin(x)

TKSLextrémně přesné a rychlé řešení

diferenciálních rovnic

(přímé využití Taylorovy řady)

Van der Pol’s Equation

121

1

22

2

)1(

0)1(

yyydt

dy

ydt

dy

ydt

dyy

dt

yd

The corresponding source text in TKSL:

= 0.03

dt = 0.01

= 0.03

dt = 0.001

= 0.03

dt = 0.01

= 0.03

dt = 0.1

= 0.03

dt = 1

= 0.03

dt = 0.01

= 3

dt = 0.01

= 3

dt = 0.001

= 3

dt = 0.01

= 3

dt = 0.1

An Exponential Test Example

yxz

xtxax

ytyay

1)0(cos

1)0(cos

1

sin

sin

yxz

ex

eyta

ta

The corresponding source text in TKSL

a = 1

dt = 0.01

a = 1

dt = 0.001

a = 1

dt = 0.01

a = 1

dt = 0.1

a = 1

dt = 1

a = 500

dt = 0.01

a = 500

dt = 0.001

a = 500

dt = 0.01

Operační systémy

Soubor programů, které řídí činnost technického vybavení počítače (HW) a umožňují a usnadňují činnost aplikací. Operační systém poskytuje aplikacím služby, aplikace ovládají technické vybavení voláním těchto služeb.

Postavení OS

Aplikace nemá přímý přístup k technickému vybavení.

Postavení operačního systému

┌────────────────────────────────┐ │ │ │ Aplikace │ │ ┌──────────────────────────┐ │ │ │ Operační systém │ │ │ │ ┌────────────────────┐ │ │ │ │ │ Technické vybavení │ │ │ ────┴──┴──┴────────────────────┴──┴──┴──── 

Účel OS

Obecným účelem OS je snížit náklady na provoz počítače na minimum a to těmito prostředky:

• maximálně ulehčit práci aplikačním programátorům

• zvýšit využití všech částí počítače na maximum• zajistit maximální bezpečnost ukládaných a

zpracovávaných dat.

ad 1. Programátor nemusí řešit problém, jak např. přečíst znak z fyzické klávesnice, pouze zavolá službu OS, která smluveným způsobem "vrátí" onen znak, nebo stav, že žádný znak z klávesnice není k dispozici

ad 2. V době čekání na dokončení V/V operace je procesor (základní jednotka) schopen vykonat řádově miliony instrukcí. U velkých systémů se tento čas procesoru, jinak ztracený čekáním, využije pro jiný proces.

ad 3. Obecně je data nutno chránit před zneužitím a poškozením, ať již náhodným nebo úmyslným.

Struktura OS

Operační systém je zpravidla tvořen tzv. jádrem (kernel), ovladači V/V zařízení (driver), příkazovým procesorem (shell) a podpůrnými systémovými programy např. pro formátování disků...

┌───────────────┬────────────────────┐ │ Programy │ Příkazový procesor │ │ ┌───────────┴────────────────┐ │ │ │ Jádro OS │ │ │ │ ┌────────────────────┐ │ │ │ │ │ Ovladače V/V │ │ │ │ │ │ ┌──────────────┐ │ │ │ │ │ │ │ V/V zařízení │ │ │ │ ─┴───┴───┴──┴──────────────┴──┴───┴───┴──────

Klasifikace OS z hlediska stupně paralelnosti práce

• Jednouživatelské jednoúlohové - s podporou OS se zpracovává pouze jeden proces a to trvale.

• Jednouživatelské víceúlohové - jeden uživatel má současně spuštěno více aplikací (např. na pozadí probíhá náročný výpočet a současně s tím uživatel edituje nějaký soubor).

• Víceuživatelské víceúlohové - více uživatelů sdílí tytéž prostředky. Někdy se označují jako OS se sdílením času.

• Systémy s reálným časem - je to vlastně varianta předchozích dvou typů určená pro řízení technologických procesů.

Klasifikace OS z hlediska stupně paralelnosti práce

Technické prostředky pro podporu OS

Koordinace činnosti počítače je podporována tzv. přerušovacím systémem. Přerušovací systém umožňuje reakci na výskyt asynchronní události vně počítače. Budou uvedeny běžné situace, ve kterých dochází k přerušení.

Běžné situace, ve kterých dochází k přerušení

• tiskárna dotiskla znak, chce další

• dokončení diskové operace

• tik časovače

• stisk klávesy

• dělení nulou (u procesorů řady 80x86)

Běžné situace, ve kterých dochází k přerušení

• porušení ochrany paměti

• provedení zakázané instrukce

• chyba (parity) hlavní paměti

• výpadek stránky nebo segmentu(viz virtualizace paměti)

• výpadek napájení

Operační systém UNIX

Je to typický systém se sdílením času, výrazně orientovaný na procesy, jejich vzájemnou komunikaci (tzv. rourou) a poskytující maximální nezávislost na HW.

90% OS UNIX je napsáno v jazyce C.

Hlavní strategie správy souborů OS UNIX

• odstínění vlastností fyzických disků• souborům se přidělí jen tolik místa, kolik

skutečně potřebují• doba přístupu je úměrná délce souboru• je zajištěn jednotný pohled na soubory a

zařízení• přístup k souborům je zajištěn jen

oprávněným uživatelům