EVTEK Tietojenkäsittelyn perusteet

Luennot, osa 1

Tietokoneen käynnistäminen

1. tarkista, että levykeasema A: on tyhjä
2. kytke virta tietokoneeseen ja näyttöön
3. seuraa käynnistymistä - virhetilanteita?
4. lopuksi näytölle ilmestyy verkkoon kirjautuminen, salasanoja ei tarvita
5. Windows -työpöytä on edessäsi

• aloitusohjelman käynnistys ROM-sirulta, CPU:n nollaus, näytönohjaus herää
• tietokoneen toiminnan fyysinen testaus - muisti on kunnossa
• oheislaitteiden testaus:
• käyttöjärjestelmän ydinohjelmien käynnistys C:-levyltä; joskus käyttöjärjestelmä valittavissa - tärkein tieto latautuu keskusmuistiin
• oheislaiteajurit
• muut aloitukseen määritellyt ohjelmat, esim. verkkoon liittyminen, kello, jne.
• ohjelmien tila saattaa olla tilapäisesti tallennettuna levylle, siksi ohjelmien sulkeminen ennen koneen sammuttamista tarpeen

Tietokoneen toimintaperiaate, esimerkkinä kirjeen kirjoittaminen

• käynnistä tietokone, käyttöjärjestelmä latautuu keskusmuistiin (RAM)
• suoritin (prosessori) ohjaa kaikkea toimintaa
• anna ohje: hiirellä näpäyttämällä käynnistät ohjelman
• suoritin saa komennon ja käynnistää ohjelman latauksen keskusmuistiin
• keskusmuistissa varataan työtila tekstiäsi varten
• syötä teksti näppäimistöltä, anna ohjeita näppäimistöltä ja hiirellä
• näet tuloksen näytöllä
• tallenna kirje pysyvästi levylle
• lähetä kirje keskusmuistista tulostimelle paperikopioita verten
• lähetä kirje sähköpostin avulla tietoliikenneyhteyttä myöten vastaanottajalle
• sulje työtila ja ohjelma

Tavallisia virhetilanteita ja niistä selviäminen

• kone ei käynnisty jos jokin johto on irti: tarkista että kaikki liitännät ovat kunnolla kiinni
• jos A:-asemassa on levyke, kone kysyy käyttöjärjestelmää: poista levyke
• verkkoyhteys ei synny: käyttäjätunnus ja salasana väärin tai verkossa on ongelma
• käynnistyksen aikana epätavallisia toimintoja: syy voi olla myös virus
• tiedostoa ei löydy: olet epähuomiossa tallentanut sen eri paikkaan kuin luulit: Start Find- toiminto tai ohjelman perusoletusten tarkistus
• tiedostojen katoamiseen tai järjestelmän kaatumiseen varaudutaan säännöllisillä varmuuskopioilla

• ohjelma jumiutuu: paina CTRL+ALT+DEL. Esiin tulee Task list (Applications), valitse listasta se, joka on tilassa (not responding) ja näpäytä End Task.

• virusten välttäminen: älä lataa tai avaa tuntemattomasta tai epäluotettavasta lähteestä tulevia tiedostoja, älä käytä tarkistamattomia levykkeitä
• tulostus ei lähde käyntiin: tarkista oletuskirjoitin, tarkista verkkoyhteys, katso paperi, tarvittaessa uudelleenkäynnistä kirjoitin yhteyden luomiseksi

Tieto tietokoneella

bitti, tavu, sana, tiedosto

Tiedosto:

• ohjelma
• teksti
• kuva

Tiedostojen koko

Yksi merkki vie yhden tavun (B, byte) verran tilaa (vähintään).

1 b (bit, bitti)
1 B (byte, tavu) = 8 b
1 KB (kilobyte, kilotavu) = 2¹⁰ B = 1024 B = n. 1000 B
1 MB (megabyte, megatavu) = 2²⁰ B = 1 048 576 B = n. 1000 KB
1 GB (gigabyte, gigatavu) = 2³⁰ B = n. 1000 MB
1 TB (terabyte, teratavu) = 2⁴⁰ B = n. 1000 GB

Huomaa: 1 k = 1000, mutta 1 K = 1024.

Yksi sivu pelkkää tekstiä vie noin 2 KB tilaa, plus ohjelman käyttämät muotoilutiedot. Word-tiedosto vie vähintään 19 KB vaikka olisi vain pari riviä.

Tieto järjestetään

• tiedostoihin (pienin yksikkö, jolla nimi), file
• hakemistoihin eli kansioihin, folders, jotka muodostavat puurakenteen useina sisäkkäisinä kansioina

Tiedostojen nimeäminen

• DOS: 8 merkkiä plus laajennusosa 3 merkkiä
• ei välilyöntejä, ei erikoismerkkejä kuten Ä tai Ö
• varattuja sanoja ei saa käyttää (komennot)
• Windows 98, 95: 255 merkkiä, myös välilyönnit jne. sallittuja
• muista yhteensopivuus varsinkin sähköpostilla lähetettäessä!
• laajennusosa ilmaisee tiedostotyypin, tavallisesti sovellusohjelma antaa sen:

BAT	DOS komentotiedosto
COM	ohjelma
EXE	ohjelma
DOC	Word-teksti
XLS	Excel taulukko

Tiedostoviittaukseen kuuluu myös levyasema A: B: C: D:, verkossa F: H: N: jne.

A:\QUEST\QUESFORM.FRM

Merkin korvaus haku, poisto, ja kopiointitoiminnoissa: esim kaikki kuvatiedostot, jotka alkavat S:llä

s*.gif

Tietojenkäsittelyn historiaa: laitteet

Hollerith: reikäkorttikoneet US väestölaskenta 1890, elektromekaanisia, IBM syntyi

• yhteenlasku ja lukumäärät
• 1928 vähennyslasku
• 1931 kertolasku

1940 luku

ENIAC:

• ensimmäinen nykyaikainen tietokone, tyhjiöputket
• binäärijärjestelmä: 0 ja 1
• maailmansota: salakirjoitusten purkaminen, ohjusjärjestelmät

Von Neumann arkkitehtuuri:

• yleiskäyttöinen tietokone, sama laite käsittelee käskyjä ja dataa samoilla periaatteilla

1950-luvun alkupuoli

magneettinauha ja elektroniset rummut tallennuslaitteina
keskusmuistina ferromagneettinen

1956

transistorit keskusmuistiksi
magneettiset levyt

1960 SSI: small scale integrated circuit (100 transistoria)

1966 MSI: medium scale integrated circuit (1,000 transistoria)

1969 LSI: large scale integration (jopa 10,000 komponenttia)
VLSI, ja yhä suurempi pakkaustiheys

Tietojenkäsittelyn historiaa: sovellukset

1950-luku

konekieliset ja Assembler ohjelmat: yksi ohjelma kerrallaan

1960-luku

moniajo, eräajo
Mainframe - keskustietokoneet, päätteet ja suorakäyttö
tilastot, suuret laskentatehtävät, taloushallinto, tekstipohjaista
Cobol, Fortran, Algol ohjelmointikielet

1970-luku

minitietokoneet, pientietokoneet, hajautetut järjestelmät, verkot
Basic, APL, Pascal ja yhä uusia erikoistuneita ohjelmointivälineitä
tietokannat
ammatit ja työnjako selkeät: operaattorit, systeeminsuunnittelijat, tallentajat, ohjelmoijat, tulosteiden käsittelijät

1980-luku

supertietokoneet ja mikrotietokoneet (Apple & CP/M) edellisten lisäksi
Unix-työasemat
toimistoautomaatio: tekstinkäsittely ja taulukkolaskenta
robotiikka
Työasema/ palvelin tietokannat (client /server) , SQL
grafiikka, suunnitteluapuvälineet CAD, CAE, väritulostus
ohjelmoinnista valmisohjelmien käyttöön

1990-luku

LANs (paikallisverkot), sähköposti
WANs (wide area networks), globaali systeemien integroituminen
tehokkaat työasemat, GUIs (Graphical user interface)
C -ohjelmointi, oliot: object-oriented model
multimedia, video
Internet ja telekommunikaatio

Tietokonelaitteet ja ohjelmistot

• hardware = laitteisto, 'rauta'
• software = ohjelmat, 'softa'

Mikä on käyttöjärjestelmä?

Käyttöjärjestelmä on ohjelmisto, joka ohjaa tietokoneen toimintaa. Se on tavallisesti asennettuna mikrotietokoneen kiintolevyllä. Käyttöjärjestelmä käynnistyy automaattisesti, kun tietokoneeseen kytketään virta, ja se on muistissa eli käynnissä koko sen ajan, kun tietokonekin on käynnissä.

Erilaisia tietokoneita ja käyttöjärjestelmiä

PC

• alun perin IBM:n Personal Computer, suorittimena Intelin 8088
• myöhemmin muut valmistajat tekivät kopioita tästä koneesta ja suorittimista, sama käskykanta
• Intel on kehittänyt uusia suorittimia (prosessoreja): 80286, 80386, 80486, Pentium (586) I, II, III, 4, Itanium, jne.

PC:n käyttöjärjestelmä

• MS-DOS + Windows 95, Windows 98,
• Windows NT, Windows 2000, Windows XP
• UNIXeja, kuten Linux, Solaris

Macintosh, Apple

• Motorolan 68000-prosessori ja sen seuraajat
• Käyttöjärjestelmänä MacOS (graafinen), OS X.

Keskusyksikkö

• suoritin eli prosessori (CPU)
• Intel, AMD, Cyrix, 386, 486, Pentium, II, III, 4, Celeron, Xeon
• kellotaajuus 450 MHz, 700 MHz, 1000 MHz (1 GHz), 2 GHz
• keskusmuisti eli työmuisti, toiminnassa vain kun virta kytkettynä. 32- 256 MB (=Megabytes, Megatavua, miljoonaa merkkiä). Windows 98 minimivaatimus 32 MB.

• kiintolevy(t)
• levykeasema(t)
• CD-ROM-asema, lukeva / kirjoittava, DVD
• kortteja, esim. verkkokortti, äänikortti, MIDI-kortti, sisäinen modeemi

Magneettiset ja optiset tallennuslaitteet

Magneettisia tallennuslaitteita ovat

• levyke
• levy (kovalevy)
• nauha
• ZIP-levy

Optisia levyjä

• CD-levyt, DVD

Levyke

• vaihdettava, hidas
• kapasiteetti1,44 MB.
• varmistus ja hoito: lika, valo, magneettikentät
• merkitseminen!
• varmuuskopiointi

Kiintolevy

• sisäinen, kiinteä tai vaihdettava
• saantiaika lyhyt
• kapasiteetti (10 MB) 6 GB, 25 GB, 40 GB
• 1 MB noin 500 sivua tekstiä
• muodostuvat useasta päällekkäisestä, samaan akseliin kiinnitetystä levystä.
• varmuuskopiointi: nauhalle, verkon toiselle levylle, ZIP (100 MB) - tai Jaz-levyille (1 GB), CD:lle

CD-ROM-levyt

• ROM = Read-Only Memory
• nopeus esim. 48-kertainen (alkuperäiseen verrattuna)
• ohjelmien asennusversiot, tietosanakirjat, pelit
• noin 600 MB.

• Kirjoittavilla CD-asemilla, WORM-levyjä (Write Once Read Many).
• DVD

Tiedostojärjestelmä:

• Tiedot tallennetaan levyn urille, jotka ovat jaettu sektoreiksi
• alustus, pohjustus eli formatointi
• alustus luo aloitustietueen ja osoitetaulun FAT (file allocation table)
• sekä hakemistot

  Alustus tyhjentää levyn aiemmasta tiedosta ja samalla tarkistaa levyn fyysisen kunnon (bad sectors)

Tallennusvälineiden nopeus

• rekisterit
• keskusmuisti
• sisäiset väylät
• kiintolevy
• optinen levy (CD-levy)
• levyke
• nauhat

Keskusyksikkö: emolevy (= system board)

• suoritin eli prosessori (CPU):
  ALU aritmeettis-looginen yksikkö
  ohjausyksikkö (control unit) ohjelman toiminta
  rekisterit tiedon säilytykseen
• keskusmuisti RAM (SIMM, DIMM)
• BIOS (Basic Input Output System), ROM-muistia tai Flash
• välimuistit (= cache) nopeuttavat
• väylät, suorittimen sisäinen ja ulkoinen (bus)
• ISA, PCI, USB
• laajennuskorttipaikat (=expansion slots)
• liittimet esim. näppäimistölle
• paristo

Liitännät ja laiteohjaimet

• Rinnakkaisliitäntä (leveä, lyhyt etäisyys, tulostin) LPT1
• sarjaliitäntä, COM1, COM2,.. sisältää datan tarkistuksia
• USB (kymmeniä laitteita, nopea)
• SCSI (max 15 laitetta)
• levyasema: IDE, SCSI, ATA/33, Ultra ATA/66
• näyttökortti, AGP
• äänikortti,
• lähiverkkokortti,
• PCMCIA-liitännät (kannettavissa)

Asennus:

• ohjauskortti, kaapeli, liittimet; ohjelmisto
• ennen asennusta tarkista yhteensopivuus (käsikirjat, emokortin käyttöohje), kapasiteettivaatimukset ja vapaat korttipaikat, ota varmuuskopiot
• tee tarvittavat päivitykset esim. käyttöjärjestelmään (päivitykset internetin kautta)
• sammuta tietokoneesta virta ja irrota virtajohto
• maadoita itsesi ja avaa koneen kotelo
• paina kortti tukevasti korttipaikkaan, ruuvaa kiinnitysruuvi paikoilleen
• sulje kotelo, kytke johdot
• ajuri- eli ohjainohjelman asennus (tai "kytke ja käytä"), laitteen mukana tulevalta CD:ltä ja mahd. myös käyttöjärjestelmän asennus-CD:ltä
• sovellusohjelmien asennus
• USB mahdollistaa käytön aikaisen kytkennän ja automaattisen asennuksen

Kapasiteettivaatimuksia, esim. videoeditointi

• Suoritin väh. 600 MHz
• Keskusmuisti 128 MB tai enemmän
• Nopea kiintolevyn ohjain Ultra ATA/66
• Levytilaa 20 GB
• Käyttöjärjestelmä Windows 98
• Hyvä näytönohjain (muistia 32 MB) ja äänikortti

Oheislaitteet

• Levyasemat, verkkoliittimet, modeemit, tulostimet, kuvanlukijat, CD-ROM-asemat, siirtoheittimet, kaiuttimet, ym.

Lähiverkko ja tietoliikenne

• Verkko-ohjelmat: Novell Netware, MS Windows NT/ 2000, IBM LAN Server, Linux
• modeemit, ISDN

Ohjelmat

• Käyttöjärjestelmä/ käyttöliittymä (Windows), Unix
• Verkko-ohjelmistot
• Tietoliikenneohjelmat
• Varusohjelmistot
• Sovellusohjelmistot
• Ohjelmointivälineet

Ohjelmien yhteensopivuus

• ohjelmaperheet (yksi valmistaja)
• tiedostomuodot
• tallennusvälineet

Ohjelmien asennus

• setup, install - asennusohjelman ajaminen, kopiointi CD:ltä kiintolevylle
• oletusasennus (default settings), tai täydellinen asennus
• readme- tiedosto
• muutokset asennuslevyltä
• opetusohjelmat, opastus

Tietokonetyypit

CISC complex instruction set computer

RISC reduced instruction set computer

Mikrotietokoneet, PC

• Pöytätietokoneet
• Palvelimet
• Kannettavat tietokoneet
• Taskutietokoneet (palmtop)

Työasemat

• Unix, CAD, taitto, grafiikka
• moniajo
• Rinnakkaisprosessorit

Pientietokoneet, minikoneet

• HP, Sun, DEC
• päätekäyttö

Keskustietokoneet

• IBM
• tilastot, tietokannat (Kela, verottaja, pankit)
• eräajot

Supertietokoneet

• säätiedot, satelliittidata, suurteholaskenta (fysiikka)

Sulautetut järjestelmät, prosessinohjaus

Ohjelmat

Huom:

Data eli tiedot ja ohjelmat käsitellään tietokoneessa samanarvoisina ja samassa muodossa - suoritin ei erota niitä toisistaan. Näin ollen ohjelmat voivat käsitellä toisiaan kuten dataa.

Varusohjelmistot

Laiteohjaimet (=driver), asennus

• hiiri, näppäimistö
• tulostin, skanneri
• modemi tai muu tietoliikennekortti
• äänikortti, CD asema, jne.

Tietoliikenneohjelmat

• Telnet -pääte-emulointi
• FTP tiedostojen siirto
• tiedonsiirtoprotokollat (TCP/IP)

Apuohjelmat

• virustarkistus
• varmuuskopiointiohjelmat

Ohjelmointikielet

• Konekieli

156C
166D
5056
306E
C000

• Assembler

LOAD 6C
LOAD 6D
ADD
STORE 6E
HALT

• Lausekielet
• Fortran
• Cobol
• BASIC
• Objektiorientoituneet (olio) kielet
• C ++
• Java
• Sovelluskehittimet
• Delphi
• Oracle
• Visuaaliset ohjelmointikielet
• Visual Basic
• Visual C
• Luonnolliset kielet

Päivittänyt: Jaana Holvikivi

Muutettu: 23.8.2004