Loeng

• andmeid salvestatakse (peegeldatakse) proportsionaalselt
  
• Näit: termomeeter, vinüülplaat, foto
  

• (pidevad) andmed lõhutakse üksikuteks tükkideks, mis salvestatakse eraldi
  
• Näit: CD, arvutiprogramm, kiri tähtede ja bittidena
  

• The three major comparisons of computers are:
  
  • Electronic computers versus Mechanical computers
    
  • General- purpose versus Special -purpose computers
    
  • Digital versus Analog computers
    

• Electronic Computers
  
  • Constructed from transistors that use electricity to function.
    
• Mechanical Computers
  
  • Do not use electricity to function.
    
  • Constructed of a combination of gears, levers and springs.
    

• General-purpose Computers
  
  • Were not manufactured to do any one thing.
    
  • Changeable to do any task .
    
• Special-purpose Computers
  
  • Manufactured to do a predetermined task or set of tasks.
    

• Digital Computers
  
  • One that functions in discretely varying quantities.
    
  • Produces or gives results that are also discretely varying.
    
• Analog Computers
  
  • One that functions in continuously varying quantities.
    
  • Produces or gives results that are also continuously varying.
    

• The General-Purpose Digital Computer
  
  • Accepts information of many kinds.
    
  • Changes it in a way that is controlled by humans .
    
  • Presents results in a way usable by humans.
    

• Alan Turingi idee, milline võiks olla lihtne universaalne arvuti: suudaks arvutada/järeldada kõike!!
  
• Turingi tees: kõike, mida üldse saab mingi masinaga arvutada/järeldada, saab ka Turingi masinaga arvutada.
  

• Mida saab üldse mehaaniliselt arvutada/järeldada? Selgub , et kõiki täpselt formuleeritud, selgeid, algoritmilisi probleeme ei saa garanteeritult algoritmiga lahendada. 1. Lepime sellega, et mõnes olukorras ei õnnestu vastust leida 2. Valime vahel juhuslikult, ehk: teeme vahel vigu
  

• The five types of information that are the only types the computer commonly manipulates:
  
  • Visual (pictures)‏
    
  • Numeric ( numbers )‏
    
  • Character (text)‏
    
  • Audio (sound)‏
    
  • Instructions (programs)
    

• Binary numbers:
  
  • Similar to familiar decimal system.
    
  • Uses only two symbols: 0 and 1.
    
  • The choice of using binary numbers is dictated by cost and reliability.
    
• Binary circuits:
  
  • Electronic circuits are cheapest and most reliable if they only assume two states or conditions.
    
  • These binary circuits have only two states, ON or OFF.
    

• Standardized means of storing these codes:
  
  • ASCII (American Standard Code for Information Interchange)‏
    
  • EBCDIC ( Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)‏
    
  • UNICODE (Extended ASCII)‏
    

• Instructions:
  
  • Must be stored within the computer before use.
    
  • Must be stored in binary form.
    
  • A set of binary instructions is called a program .
    
• Program:
  
  • A collection of instructions for the computer to perform one by one.
    
• Machine Language :
  
  • The language of the computing machine.
    
  • All instructions must be in the form of binary numbers (binary code).
    

• Stored-program Computer:
  
  • Also known as the von Neumann -type computer.
    
  • Has memory - a place to keep both :
    
    • instructions (ie program)‏
      
    • and the needed information (ie data)‏
      

• Algebra eriharud
  
• Arvutatavus
  
• Keerukus
  
• Praktilisem arvutiteadus
  
  • Algoritmika
    
  • Verifitseerimine, järelduste automatiseerimine
    
  • Õppimine
    
  • Keeled ja kompilaatorid
    
  • Krüpto
    
• Veel praktilisem arvutiteadus
  
  • Andmebaaside teooria ja tehnoloogia
    
  • Failisüsteemide ...
    
  • Arvutigraafika ...
    
  • Võrgusüsteemide ...
    

• Laiatarberakendused
  
  • Opsüsteemid , draiverid jms
    
  • Tekstiredaktorid, brauserid, epost jne ...
    
  • Üldised võrgurakendused: google, youtube, skype , ..
    
  • Mängud
    
  • Igasugu utiliidid
    
  • Programmeerimisvahendid
    
  • Lao, raamatupidamissüsteemide jms toorikud
    
  • ....
    
• Erirakendused
  
  • Pangarakendused, telekomirakendused jne
    
  • Reaalsed lao- ja tellimissüsteemid
    
  • Firma andmebaasid
    
  • Firma süsteemide sidumine
    
  • ...
    

• TTÜ
  
  • Majandusteaduskond
    
  • Elektroonikud
    
  • Küberneetika instituut
    
• Tartu
  
  • Statistikud
    
  • Arvutusmeetodite teoreetikud
    
  • Muud matemaatikud
    
• ITK
  
  • TTÜ
    
  • Tartu
    
  • Ettevõtted
    

Loeng 2

• Loogika on teadus mõtlemise alustest.
  
• Loogika uurib mõtlemise paratamatuid aspekte ehk seda, mis üldse teeb mõtlemisest mõtlemise ehk õige mõtlemise ehk seda, mida ja kuidas üldse mõelda saab.
  

• Informaalne loogika: teatud vaidlusmeetodite analüüs.
  
• Formaalne loogika:
  
  • reeglisüsteemid ja algoritmid nö mehaaniliseks järelduste tegemiseks
    
  • reeglisüsteemide kui matemaatiliste objektide uurimine.
    
• Arvutid on mõtlemise masinad.
  

• Parmenides (5 sajand e.m.a.) : kasutas pikki loogilisi põhjendusi.
  
• Zenon Eleast (5 sajand e.m.a.) - apooriad/paradoksid
  
• Sofistid - Sokrates (470-399 e.m.a) - Platon (428/427 - 348/347 e.m.a):
  

• Elas: 1235-1315
  
• Müstik
  
• Peateos Ars magna, generalis et ultima
  

• Schickard 1625: väitis ehitanud olema liitva, lahutava, korrutava, jagava masina
  
• Kristlik filosoof Blaise Pascal 1640:
  

• Saksa filosoof1646-1716
  
• Leibnizi arvuti(1671) liitis, lahutas, korrutas, jagas
  
• Leibniz lõi Boole ’ga sarnaneva loogikasüsteemi, mis vajus unustusse
  
• Leibniz püüdis luua universaalset sümbolkeelt (lingua characteristica universalis) ja seda keelt kasutava nn “arutlemise aritmeetika” (calculus rationator)
  

• Inglise patent, Henry Mill, 1714, ei ehitatud
  
• Ameerika patent: 1829 William Austin Burt Detroidis
  
• 1867, Christopher Latham Sholes, Carlos Glidden, Samual W. Soule leiutis: “Type-Writer“
  
• Remington: 1874 (jalgpedaaliga!)‏
  

• Dvoraki klaviatuur ca 1936
  

• 1822: Difference Engine , jäi pooleli
  
• Idee: Analytical Engine
  
• esimene programmeerija : Ada Lovelace
  

• Morse 1837: elektritelegraaf
  
• Wheatstone 1857: perfolint
  
• 1902-1910: teleprinter
  

• Loogika (lausearvutuse) alused 1847-1854
  
• Matemaatilise algebra ideede kasutamine loogika jaoks:
  
• Loogika algebra:
  

• Loogikatehted on funktsioonid tõeväärtustel T ja V.
  
• Enimkasutatud tehted on
  
  • & (ja e. konjunktsioon)‏
    
  • V (või e. disjunktsioon)‏
    
  • - (ei e. eitus )‏
    
  • => (järeldus e. implikatsioon)‏
    
  • == (samasus e. ekvivalents)‏
    

• 1879: Kontseptuaalne notatsioon ("Begriffsschrift")
  

• 1890: Herman Hollerith: perfokaartidega masin USA rahvaloenduse andmete töötlemiseks
  
• Firmast tekkis IBM
  

• Vacuum Tube (1906, Lee Deforest)‏
  
• Three elements device used as electronic switch and amplifier : two electrodes separated by a grid in a vacuum glass enclosure.
  
• Principle
  
• Cathode - emits electrons;
  
• Plate (anode) - receives the electrons;
  
• Grid - with negative bias voltage repels some of the electrons and prevents them from reaching the plate, resulting in less current flow. A changing negative charge on the grid modulates the plate current.
  

• Elas 1845-1918
  
• Hulgateooria rajaja
  
• Paradokside avastamine matemaatikas
  
• Matemaatika alused korraga ebakindlad
  

• Loogik ja matemaatik: 1862-1943
  
• Filosoofilistelt vaadetelt formalist
  
• “Hilberti programm” matemaatikale kindlate aluste rajamiseks:
  
  • Matemaatika alused tuleb esitada loogika keeles, range aksiomaatikana.
    
  • Tuleb tõestada, et nimetatud aksiomaatika ei ole vastuoluline, st temast ei ole võimalik tuletada korraga mingit väidet A ja sellesama väite eitust -A
    

• A v -A
  
• - -A A
  
• (((A => B) => A) => A)‏
  

• Tarski ja Carnap
  
  • Süntaks
    
  • Tuletamisreeglite süsteem
    
  • Semantika
    

• Kurt Gödel (1906-1978)‏
  
• 1930: loogika baaskeel predikaatarvutus on täielik
  
• 1931: formaalne aritmeetika ei ole täielik, seda ei saagi lõpliku formaalse süsteemiga kirjeldada
  

• Tõestuse alusidee on tuntud valetaja paradoks: kas väide ``ma praegu valetan'' on tõene või mitte? Lihtne arutlus näitab, et ta ei saa olla kumbagi.
  
• Koostame nüüd sellise aritmeetilise väite A, mis ütleb, et seesama A ei ole tõestatav (see väide ei ütle, et A ei ole tõsi!). Siis ei saa väide A ise olla vale. Tõepoolest , kui A oleks vale, siis A sisu kohaselt peaks A olema tõestatav. Kuna me valesid väiteid tõestada ei saa, siib peabki A olema õige. Kuna A on õige, peab kehtima see, mida A väidab: A pole tõestatav. Tõepoolest, kui A oleks tõestatav, siis oleks A sisu ("A ei ole tõestatav") vale, see on aga, nagu näidatud, võimatu. Kokkuvõtteks, A on õige, aga ei A ega A eitus pole tõestatavad.
  

• 1935-1937: artikkel Turingi masinast: universaalsus , mittelahenduvus
  
• 1936: Churchi lambda -arvutus, Churchi tees.
  

• MIT: 1930-1935-1937: Differential Analyzer dif. võrrandite lahendamiseks
  
• Viimane versioon:
  
  • kaalus 100 tonni
    
  • 2000 elektronlampi
    
  • 150 mootorit
    
  • tuhanded releed
    

• 1889-1951
  
• Analüütilise filosoofia juhtkuju
  
• Innustas loogilise positivismi ja Viini ringi teket:
  
  • Mõtestatud tekst koosneb kas (a) loogika ja matemaatika formaalsetest väidetest või (b) konkreetsete teadusharude fakte esitavatest lausetest.
    
  • Igasugusel fakti esitaval väitel on sisu ainult siis, kui on võimalik öelda, kuidas selle väite kehtivust kontrollida.
    
  • Metafüüsilised väited , mis ei lange punktide 1 ja 2 alla, on sisutud.
    
  • Kõik moraali, esteetikat ja religiooni käsitlevad väited on mittekontrollitavad ja mõttetud.
    

• MIT, 1938, Shannon’i magistritöö sidus:
  
  • Boole algebra
    
  • Elektrilülitid ja -skeemid
    
  • Bitid ja info kodeerimine
    
  • Info otsimise algoritmid
    

• Konrad Zuse
  
  • Programmeeritavate arvutite pioneer saksamaalt
    
  • 1936-38: Z1: puhtmehaaniline
    
  • 1938: Z2: rehkendus releedega
    
  • 1941: Z3 perfolindiga, universaalselt programmeeritav
    
  • 1944-50: Z4: kommertsiaalne digitaalarvuti Zürichi tehnikaülikoolile:
    
    • Releedega rehkendus
      
    • Mehaaniline mälu
      
  • 1950-1967: Z5 ... Z64
    
  • By 1967, the Zuse KG had built a total of 251 computers. Due to financial problems, the company was then sold to Siemens .
    

• John Vincent Atanasoff
  
• 1939-1942: esimene elektronarvuti?
  

• Enigma: alates 1920 aastatest
  
• Lorenz SZ 40 and SZ 42 ja Geheimfernschreiber: Saksa lennu- ja merevägi
  

• Londonis 1943: saksa allveelaevade salakirja dekodeerimiseks
  
• 1800 elektronlampi
  
• Ideoloogia ja matemaatika: olulises osas Alan Turing
  

• Howard Aiken
  
• IBM’i elektriline (releed) digitaalne arvuti MARK I
  

• 750.000 komponenti
  
• 5 tonni
  

Loeng 3

• Three scientists at Bell Telephone Laboratories, William Shockley , Walter Brattain, and John Bardeen demonstrate their new invention of the point-contact transistor amplifier.
  

• Transistor
  

• Principle
  

• Maurice Wilkes assembled the EDSAC, the first practical stored-program computer, at Cambridge University . His ideas grew out of the Moore School lectures he had attended three years earlier. For programming the EDSAC, Wilkes established a library of short programs called subroutines stored on punched paper tapes.