Doc. dr Milica Tepšić Prof. dr Mladen Radivojević
INFORMACIONE TEHNOLOGIJE
Banja Luka, 2012.
SADRŢAJ 1. 2.
UVOD ........................................................................................................... 7 OSNOVE TEORIJE INFORMACIJA ........................................................ 14 2.1. Pojam informacije.................................................................................... 15 2.2. Definisanje informacije ........................................................................... 19 2.3. Znaĉaj informacije ................................................................................... 22 2.4. Razlika izmeĊu podatka i informacije ..................................................... 25 2.5. Kvalitet informacija ................................................................................. 28 2.6. Vrste informacija ..................................................................................... 29 2.7. Prouĉavanje informacija .......................................................................... 29 3. OSNOVE INFORMACIONIH TEHNOLOGIJA ...................................... 33 3.1. Definisanje informacionih tehnologija ................................................ 33 3.2. Razvoj informacionih tehnologija ....................................................... 34 3.3. Znaĉaj informacionih tehnologija ........................................................ 37 3.4. Vrste informacionih tehnologija .......................................................... 40 3.5. Sredstva informacionih tehnologija ..................................................... 41 3.6. Principi informacionih tehnologija ...................................................... 43 3.7. Funkcije informacionih tehnologija..................................................... 44 3.8. Razlika izmeĊu informacionih tehnologija i informacionokomunikacionih tehnologija ............................................................... 48 3.8.1. Komunikacione tehnologije .................................................................. 49 3.9. Trendovi razvoja informacionih tehnologija ....................................... 52 3.10. Uticaj informacionih tehnologija na razvoj informacionog društva 54 3.11. Prednosti informacionih tehnologija ................................................ 61 3.12. Negativne implikacije primjene informacionih tehnologija ............ 63 3.13. Mogućnosti koje nude informacione tehnologije ............................ 64 4. INFORMACIONE TEHNOLOGIJE KAO DIO INFORMACIONOG SISTEMA ................................................................................................... 69 4.1. Pojam i cilj informacionog sistema ......................................................... 71 4.2. Definisanje informacionog sistema ......................................................... 76 4.3. Razvoj informacionih sistema ................................................................. 80 4.4. Osnovne grupe resursa............................................................................. 81 4.5. Tipovi informacionih sistema .................................................................. 84 4.6. Vrste informacionih sistema .................................................................... 85 4.7. Vrednovanje kvaliteta informacionog sistema ........................................ 88 2
4.8. Upravljanje informacionim sistemom ..................................................... 89 4.9. Potreba izgradnje integralnog informacionog sistema ............................ 90 5. ISTORIJSKI RAZVOJ INFORMACIONIH TEHNOLOGIJA ................. 92 5.1. Predmehaniĉki period 3000 p.n.e – 1450 n.e .......................................... 94 5.2. Mehaniĉki period 1450. g. – 1840. g. ...................................................... 98 5.3. Elektromehaniĉki period 1840. g. – 1939. g.......................................... 105 5.4. Elektronski period 1939. g. – danas ...................................................... 112 5.5. Razvoj digitalnih raĉunarskih sistema ................................................... 133 5.5.1. Raĉunari prve generacije ................................................................. 135 5.5.2. Raĉunari druge generacije ............................................................... 137 5.5.3. Raĉunari treće generacije ................................................................ 139 5.5.4. Raĉunari ĉetvrte generacije ............................................................. 140 5.5.5. Peta generacija raĉunara ................................................................. 142 5.5.6. Šesta generacija raĉunara ................................................................ 145 6. SAVREMENI RAĈUNARSKI SISTEM ................................................. 149 6.1. Definicija raĉunara ................................................................................ 149 6.2. Funkcija raĉunara .................................................................................. 152 6.3. Tipovi savremenih raĉunara .................................................................. 156 6.3.1. Mikroraĉunari ................................................................................. 157 6.3.1.1. Personalni raĉunari (PC–Personal Computer) ............................ 157 6.3.1.2. Modularnost personalnih raĉunara ............................................... 160 6.3.1.3. Klase personalnih raĉunara .......................................................... 161 6.3.2. Midrange raĉunari ........................................................................... 166 6.3.3. Mainframe raĉunari ......................................................................... 166 6.3.4. Superraĉunari .................................................................................. 168 6.4. Nova informatiĉka dostignuća ............................................................... 172 7. STRUKTURA RAĈUNARSKOG SISTEMA ......................................... 176 7.1. Hardver raĉunarskog sistema................................................................. 179 7.1.1. Centralna jedinica raĉunara ................................................................ 180 7.1.1.1. Kućište i napajanje raĉunara ........................................................ 180 7.1.1.2. Matiĉna ili osnovna ploĉa (Motherboard ili Mainboard) ............ 182 7.1.1.3. BIOS (Basic Input/Output System) i CMOS (Complementary metaloxide-semiconductor) ................................................................... 190 7.1.1.4. Procesor (Central Processing Unit – CPU) ................................. 191 7.1.1.5. Memorije ...................................................................................... 197 7.1.1.3. Kartice za proširenje .................................................................... 223 3
7.1.2. Ulazne jedinice ................................................................................... 228 7.1.2.1. Tastatura (Keyboard) ................................................................... 229 7.1.2.2. Miš (mouse) ................................................................................. 233 7.1.2.3. Grafiĉka ploĉa (digitizing tablet) ................................................. 234 7.1.2.4. Taĉped (touchpad) ....................................................................... 235 7.1.2.5. Pomiĉna kuglica (Kuglica za traganje - Trackball) ..................... 235 7.1.2.6. Palica za upravljanje (Joystick) .................................................... 236 7.1.2.7. Svjetlosna olovka (light pеn) ....................................................... 237 7.1.2.8. Digitalizatori ................................................................................ 237 7.1.2.9. Skener (scanner) .......................................................................... 238 7.1.2.10. Ĉitaĉ bar koda (Bar-code reader), .............................................. 238 7.1.2.11. Optiĉki ĉitaĉ obiljеţеnih obrazaca ............................................. 239 7.1.2.12. Optiĉki ĉitaĉ znakova ................................................................. 239 7.1.2.13. Ĉitaĉ otisaka prstiju.................................................................... 240 7.1.2.14. Ĉitaĉ dokumenata...................................................................... 241 7.1.2.15. UreĊaji govornog i analognog ulaza ......................................... 241 7.1.2.16. Digitalni fotoaparati i kamere .................................................... 242 7.1.2.17. Web kamera (WebCam) ............................................................. 242 7.1.2.18. Ĉitaĉ memorijskih kartica (Memory Card Reader) ................... 243 7.1.2.19. Novije tehnologije ...................................................................... 243 7.1.3. Izlazne jedinice ................................................................................... 247 7.1.3.1. Video izlazni ureĊaji .................................................................... 248 7.1.3.2. Štampaĉi (Printer) ....................................................................... 258 7.1.3.3. Ploteri ........................................................................................... 261 7.1.3.4. UreĊaji za govorni izlaz ............................................................... 261 7.1.3.5. Digitalno - analogni ureĊaji ......................................................... 262 7.1.3.6. UreĊaji za izlaz na mikrofilm .................................................. 263 7.1.3.7. MIDI (Musical Instruments Digital Interface) ............................. 263 7.2. Softver raĉunarskog sistema (Software) ................................................ 263 7.2.1. Razvoj softvera ............................................................................... 264 7.2.2. Vrste softvera .................................................................................. 264 7.2.2.1. Sistemski softver .......................................................................... 265 7.2.2.2. Aplikativni softver ....................................................................... 284 7.2.2.3. Programski jezici – programski softver ....................................... 291 8. KOMUNIKACIONE I RAĈUNARSKE MREŢE ................................... 297 8.1. Tеlеfonskе mrеţе ................................................................................... 299 4
8.2. Raĉunarske mreţe .................................................................................. 302 8.2.1. Razvoj i znaĉaj raĉunarskih mreţa ................................................. 303 8.3.2. Podjela raĉunarskih mreţa .............................................................. 305 8.3.3. Mreţne topologije ........................................................................... 307 8.3.4. Arhitektura raĉunarskih mreţa ........................................................ 312 8.3.5. Komunikaciona oprema .................................................................. 319 8.3.6. Mreţno adresiranje, rutiranje, pouzdanost, interoperabilnost i sigurnost .......................................................................................... 325 8.3.7. Prednosti raĉunarskih mreţa ........................................................... 327 8.3.8. Beţiĉna mreţna komunikacija ........................................................ 328 8.3.8.1. Vrste beţiĉnih mreţa.................................................................... 328 9. INTERNET ............................................................................................... 338 9.1. Pojam i definisanje Interneta ............................................................. 339 9.2. Istorijat Internet-a............................................................................... 340 9.3. Servisi Interneta ................................................................................. 343 9.3.1. Daljinski prenos datoteka (File Transfer Protocol - FTP) ............. 345 9.3.2. Elektronska pošta ............................................................................ 346 9.3.3. WWW (World Wide Web)................................................................ 347 9.3.4. Ostali servisi.................................................................................... 350 9.3.5. Budućnost Interneta ........................................................................ 353 10. LITERATURA: ..................................................................................... 355
5
Predgovor Ova knjiga je nastala kao rezultat nastojanja da se problematika osnova i primjene informacione tehnologije obradi na naĉin zasnovan na sistemskom pristupu u definisanju informacione tehnologije, njenog mjesta i uloge u savremenom društvu. Sadrţi devet poglavlja i dosta slika koje prikazuju istorijat razvoja informacionih tehnologija, kategorije raĉunarskih sistema, hardverske komponente, komunikacione ureĊaje i medije, te dijelove aplikativnih i razvojnih programa, a sve zbog boljeg i lakšeg razumijevanja od strane ĉitaoca. Informacione tehnologije se, kao malo koja tehnologija i nauka, brzo (skoro dnevno) mijenju i dopunjuju, pa ih je teško pratiti. Zbog toga ĉesto biva da ono što je napisano veoma brzo bude prevaziĊeno i sigurno će biti oblasti koje nisu dovoljno obraĊene. Porast njihovog znaĉaja uzrokovan je civilizacijskim potrebama i promjenama u procesu prikupljanja podataka, u njihovoj transformaciji u informacije i znanje, te odgovarajuću distribuciju istih, kako za potrebe obavljanja svakodnevnih zadataka, tako i za donošenje kvalitetnih odluka. Primjenjuju se u svim sferama društvenog rada i ţivota i bez njih se ne bi mogao zamisliti savremeni svijet. UvoĊenje informacionih tehnologija (mikroelektronike, raĉunara, telekomunikacija, robotike) laserske tehnologije, tehnologije novih materijala, nuklearne tehnologije, tehnologije osvajanja svemira, biotehnologije i generiĉkog inţenjerstva dovelo je do znaĉajnih promjena u društvenim odnosima, proizvodnji, ţivotu ljudi i njihovom obrazovanju. “Kratkoroĉni uticaj novih tehnologija se ĉesto precjenjuje, ali se njihov dugoroĉni uticaj najĉešće potcjenjuje” – (The Economist). Imajući u vidu svu kompleksnost i dinamiĉnost u razvoju i primjeni informacione tehnologije, vjerujemo da će ova knjiga biti od koristi studentima i svima koje ova oblast interesuje. Zahvaljujemo se na korisnim sugestijama recenzentima i uvaţenim kolegama. U Banja Luci, mart, 2012. Autori 6
1. UVOD Osnovu razvoja današnjice ĉini razvoj informacionih tehnologija. Ĉovjek je oduvijek nastojao olakšati svakodnevne radnje razliĉitim pomoćnim sredstvima. Traţio je pomoć za brojanje i raĉunanje. Naravno, na poĉetku se koristio samo svojim prstima i kroz vijekove od prstiju došao do raĉunara. Upotreba pisma je ĉovjeka definitivno izdvojila iz ţivotinjskog svijeta. Pisanjem se misli, ideje, dogaĊaji i ĉinjenice saopštavaju drugima. Što je najvaţnije u svemu tome, sve što je napisano ostaje saĉuvano za buduće generacije. Ljudi, za razliku od ţivotinja, najznaĉajnije plodove svoga uma ostavljaju potomstvu. U prvobitno doba, u zajednici koja još nije razvila podjelu rada, ljudsko znanje se prenosilo iz generacije u generaciju usmenim putem. Pojavom pisma dolazi do stvaranja zbirki ispisanih kamenih i glinenih ploĉa, svitaka papirusa, svile itd. Sredstva na koja su nauĉnici tog doba smještali svoja znanja (informacije), spoznaje i iskustva ĉuvana su u tadašnjim velikim bibliotekama. Najpoznatija takva biblioteka u Egiptu bila je u Aleksandriji. Pojavom štamparije (tek u 15. vijeku) omogućeno je obrazovanje veće grupe ljudi, a samim tim omogućeno je i olakšano ĉuvanje veće koliĉine podataka. Stari narodi (Grci, Egipćani i Rimljani) koristili su veoma nepregledan i nepodesan naĉin za pisanje brojeva i slova. Zbog komplikovanog pisma i veoma sloţenog sistema raĉunanja, mali broj ljudi u to doba mogao se opismenjavati. Rimski brojni sistem nije bio prikladan za numeriĉko savladavanje teţih matematiĉkih operacija. Matematika je tada shvaćena kao apstraktna nauka o oblicima. Onako kako su je postavili Euklid, Pitagora i Arhimed nije se mijenjala oko dva milenijuma. Pojavom arapskog naĉina pisanja brojeva pojednostavljuje se naĉin raĉunanja. Još u 18. vijeku poznati engleski pisac i leksikograf Samuel Johnson je zabiljeţio da postoje dvije vrste znanja: ili znamo nešto sami, ili znamo gdje ćemo naći podatke o tome.
7
A. H. Raskin u svom djelu “Izazovi menadţmenta u 21. vijeku”, daje pregled onoga šta su pojedine generacije koristile u svom napretku: - ljudi koji su ţivjeli od 1800. do 1860. po prvi put su se susreli sa sljedećim izumima: parnom lokomotivom, parobrodom, šivaćom mašinom, fotografijom, stetoskopom; - ljudi koji su ţivjeli od 1860. do 1920. po prvi put su upoznali telefon, automobil, elektriĉno osvjetljenje, rendgen, radio-aparat, avion, vakumske cijevi, teoriju relativiteta; - ljudi koji su ţivjeli od 1920. do 1980. po prvi put su vidjeli radar, televiziju, laser, istraţivanja svemira i naravno raĉunar. Ako se posmatra vrijeme nastanka vidi se da je raĉunarska tehnologija starija od mikroelektronike, a mlaĊa od komunikacione tehnologije. U ovu tehnologiju spada: projektovanje i analiza raĉunarskih sistema, proizvodnja softvera, prikupljanje i šifrovanje podataka, prezentovanje informacija itd. Razvoj raĉunarske tehnologije poĉeo je pojavom sprave za raĉunanje (abakusa) a vrhunac doţivio pojavom raĉunara posljednje generacije. Raĉunari se prevashodno koriste za obavljanje numeriĉkih izraĉunavanja, a svoju ekspanziju su doţivjeli zahvaljujući obradi nenumeriĉkih podataka. Iako postoje oblasti u kojima su raĉunari još uvijek djelimiĉno ili ĉak u potpunosti nemoćni, raĉunari se smatraju najepohalnijim otkrićem još od vremena pronalaska toĉka. Raĉunarska industrija je još uvijek mlada, u poreĊenju s drugim industrijama, ali raĉunari su zabiljeţili nevjerovatan napredak za kratko vrijeme. U prvoj fazi uvoĊenja informacionih tehnologija, raĉunarima su upravljali posebno obuĉeni „struĉnjaci iza zatvorenih vrata“, a raĉunari najĉešće nisu sluţili konkretnim potrebama pojedinca, već grupi ljudi ili institucija (specijalizovana drţavna preduzeća i nauĉne i obrazovne ustanove). Kod ovih ranih mainframe raĉunara za skladištenje podataka i programa koristile su se magnetne trake, a za upravljanje i kontrolu raĉunara koristili su se viši programski jezici COBOL, FORTRAN, ALGOL i LISP. Poĉetkom osamdesetih godina prošlog vijeka pojavili su se prvi personalni raĉunari i poĉela je druga faza uvoĊenja informacione tehnologije koja traje do današnjih dana. Ovim ĉudom najmodernije tehnike koriste se i vrhunski specijalisti i djeca u vrtićima. Pad cijene raĉunara uslovio je da ih koristi na stotine miliona ljudi širom svijeta. Milioni ljudi brinu da će ostati raĉunarski nepismeni, što im 8
izgleda opasnije od one klasiĉne nepismenosti, jer je savremeni naĉin ţivota i rada nemoguće zamisliti bez upotrebe raĉunara (computer). Njegovim korišćenjem olakšavamo i ubrzavamo svakodnevne poslove, a posebno do izraţaja dolazi brzina i jednostavnost komunikacije s drugima putem Interneta. Raĉunari su u svojim raznim oblicima prisutni u velikom broju ureĊaja koje svakodnevno koristimo (mobilni telefon, TV prijemnik, mp3 (player), mašina za pranje suĊa itd.). Ovakav trend brzog uvoĊenja raĉunara, nameće zakljuĉak da raĉunar, zahvaljujući prije svega sopstvenim mogućnostima, u sve većoj mjeri preuzima i najvitalnije funkcije ljudske djelatnosti. Sa rastom primjene raĉunara, raste i potreba za struĉnjacima sasvim novog profila. Poslovi uz pomoć raĉunara obavljaju se i brţe i kvalitetnije, a potreba za ljudskom radnom snagom se smanjuje. Ne samo raĉunari nego i ostala sredstva informaciono-komunikacione tehnologije su ušli u sve pore ljudskog bitisanja u toj mjeri da je ĉovjekova zavisnost od njih postala veoma visoka, ĉak bi se moglo reći i alarmantna. Informacija je, poput materije i energije, postala kljuĉni resurs današnjice. O njoj ovisi svaki aspekt svakodnevnog ĉovjekovog ţivota i rada. No, za razliku od materije i energije, ona se upotrebom ne troši, a raspodjelom ne smanjuje. Posjedujemo li neko znanje, moţemo ga podijeliti sa drugima, a da ga pri tom ne gubimo, već se ono kroz komunikaciju oplemenjuje, dograĊuje i produbljuje. U današnjem svijetu moţe se nametnuti i dominirati prvenstveno tehnologijom, pa ona dobija mnogo više na znaĉaju. U tom kontekstu valja tumaĉiti znaĉajna i rastuća izdvajanja za nauĉno-istraţivaĉki razvoj i rad kao i za unapreĊenje informacionih tehnologija. Znaĉaj nauke, tehnologije i informacije u savremenom svijetu toliko je porastao da najrazvijenije zemlje svijeta danas velikim koracima ulaze u fazu razvoja koju nazivamo informacionim društvom. Cjelokupno ljudsko znanje razvija se prema eksponencijalnoj krivulji, a 90% toga znanja nastalo je u posljednjih 30 godina. Zato se sasvim opravdano tvrdi da je izgubiti jednu godinu, ili kasniti jednu godinu za svjetskim razvojem danas, jednako kao zaostati prije 10 godina za 5 godina ili i više. Ako tome dodamo podatak da 90% svih nauĉnika cjelokupne ljudske istorije predstavlja naše savremenike, to ukazuje na ĉinjenicu da je nauka postala relativno nova pojava na svjetskoj pozornici, ali ujedno prerasta u masovnu ljudsku djelatnost. 9
Doprinos informacionih tehnologija ogleda se u svim oblicima i podruĉjima ljudske djelatnosti. Informatizacija proizvodnih procesa omogućava ogromne uštede i snaţno utiĉe na porast produktivnosti, stalnošću kvalitete i racionalnim trošenjem sirovina i energije. Robotizacija, fleksibilni sistemi, raĉunarski podrţan dizajn i proizvodnja, glavni su epiteti informatizacije industrije. No, informacione tehnologije takoĊe omogućavaju efikasnije kancelarijsko poslovanje, racionalizaciju svih vrsta usluga, te stvaraju pretpostavke za kvalitativne skokove u obrazovanju, nauĉno-istraţivaĉkom radu, kao i svim oblicima komuniciranja, informisanja, upravljanja i kontrole. Tako je, na primjer, u Sjedinjenim Ameriĉkim Drţavama procijenjeno da je 1990. godine više od 30% svih poslova bilo neposredno vezano uz raĉunare, a gotovo 90% rutinskih proizvodnih procesa bilo je pod njihovom potpunom kontrolom bez ĉovjekove prisutnosti. Razvoj raĉunara mnogi smatraju najvaţnijim tehnološkim dostignućem XX vijeka, ĉime je zapoĉela kompjuterska revolucija (engl. Computer revolution), koja se po efektima moţe porediti sa industrijskom revolucijom. Primjena raĉunara, ili u širem smislu informacionih tehnologija, u funkciji je poboljšanja efikasnosti i efektivnosti procesâ i aktivnosti u vezi s obradom podataka, koje ĉovjek moţe obavljati, ali izrazito sporije i neefikasnije, ili u funkciji rješavanja nekih problema ĉija izraĉunavanja ĉovjek nikada samostalno ne bi mogao provesti. Prije petnaestak godina, tekstualne informacije su bile gotovo jedini produkt rada raĉunara (izvještaji, bilteni i obavještenja) bilo da su prezentovane u pisanoj formi ili na monitorima raĉunarski baziranih ureĊaja. Razvojem komunikacionih medija sa aspekta upotrebe raĉunara, elektronska pošta (e-mail) je postala jedan od najrasprostranjenijih naĉina komuniciranja. Predstavljanje teksta, slike i zvuka u obliku Web stranica veliki je korak u razvoju multimedijalnog prezentovanja podataka i informacija. Korisnik pristupa Web stranicama preko posebnog softvera – Web browsera. Prenos digitalizovanih sadrţaja putem faksa (telefaksa – faksimila) u proteklih dvadesetak godina bio je uobiĉajeni naĉin komuniciranja u svim organizacijama i institucijama. Iako su ureĊaji za slanje i prijem faksimila mikrokompjuterski ureĊaji sada se u te svrhe više koriste personalni raĉunari. Sve veći razvoj raĉunara i telekomunikacionih ureĊaja omogućio je razvoj zvuĉne pošte. U ovakvom sistemu raĉunar se moţe iskoristiti kao ureĊaj 10
koji će se javiti na telefonski poziv, emitovati zvuĉnu poruku, primiti i zapamtiti (saĉuvati) dobijenu poruku i zatim je proslijediti na odredište gdje moţe biti reprodukovana. Brz razvoj i velika upotreba mobilnih telefona u tehnološkom smislu znaĉi promociju širenja raĉunarskih komunikacija. Mobilni telefon nije ništa drugo nego mini raĉunar opremljen radio komunikacionim ureĊajem, koji prenosi razgovor u realnom vremenu. Pri ovom procesu digitalizovana informacija se prenosi unutar strogo definisanih vremenskih intervala izmeĊu emitovanja i reprodukcije. Uz prenos razgovora u realnom vremenu, elektronska i zvuĉna pošta su danas sastavni dio funkcija mobilnog telefona. U posljednje vrijeme prenos statiĉne i pokretne slike korišćenjem digitalnih kamera postao je nezaobilazan trend. Kamere su mini-raĉunarski sistemi koji se mogu povezati sa raĉunarom ili mogu biti realizovane kao sastavne komponente personalnih raĉunara. Prenos pokretne slike i tona u realnom vremenu je sastavni dio telekonferencija kao novog komunikacionog sredstva. Pokretna slika i tonska reprodukcija najĉešće se danas nalaze u formi CD filmova (zapis pokretne slike i tona) DVD (Digital video). UreĊaji za reprodukciju CD i DVD rekorderi (player) su specijalni mikroraĉunarski sistemi. U upotrebi je i veliki broj tzv. “pametnih kartica”. Najjednostavnija od takvih kartica je telefonska kartica koja na mini-raĉunarskim komponentama ĉuva sadrţaj preostalog broja impulsa. Telefoni koji koriste telefonske kartice za naplatu razgovora su primjeri mini-raĉunarskih sistema. Sloţeniji primjeri primjene “pametnih kartica” su kreditne kartice koje na sebi ĉuvaju informacije o korisniku raĉuna potrebne za vršenje automatizovanih finansijskih transakcija. Interesantna primjena raĉunarskih sistema u posredovanju informacija je digitalni novac. Umjesto upotrebe novĉanica, vlasnik bankovnog raĉuna moţe da prebaci odreĊeni iznos novĉanih sredstava na karticu i da sa njom vrši plaćanja ubacivanjem kartice u mini-raĉunarski dodatak registar kase. Oĉekuje se, da će se ovakav naĉin plaćanja sve više koristiti. Menadţment koristi informacione tehnologije kao jedan od osnovnih alata da se prilagode nastalim promjenama u razvoju informacionih sistema. – Hardver se koristi za input, procesne i output aktivnosti u informacionom sistemu.
11
– –
–
Softver se sastoji od detaljno programiranih instrukcija koje kontrolišu i koordiniraju hardverske komponente u informacionom sistemu. Tehnologija za memorisanje ukljuĉuje i medij za ĉuvanje podataka, kao što su magnetni ili optiĉki disk ili traka, i softver koji kontroliše organizaciju podataka na medijima. Komunikaciona tehnologija koja se sastoji i od fiziĉkih ureĊaja i softvera, povezuje razne dijelove hardvera i prenosi podatke sa jedne lokacije na drugu. Raĉunarska i komunikaciona oprema mogu biti umreţene zbog razmjene podataka, slika, zvuka, glasa ĉak i videa.
Informaciona tehnologija se odnosi na tehnološki aspekt informacionih sistema, a posebno hardver, komunikacione tehnologije, operativne sisteme, sisteme za upravljanje bazama podataka, softver za mreţu i druge komponente. Zbog toga se u literaturi IT posmatra kao dio informacionog sistema, a zbog znaĉaja IT kod nekih autora se poistovjećuje sa informacionim sistemom, što je pogrešno. Da bi se uvidio znaĉaj ICT i elektronskog poslovanja, najbolje ilustruju podaci koje su objavili Kerry & Linda McNeil1. Prema tim podacima da bi neki sistem dostigao 100 miliona korisnika, što je otprilike 35% populacije SAD–a, bilo je potrebno: za radio sisteme oko 38 godina, za TV sisteme oko 17 godina, za personalne raĉunare oko 13 godina, za Internet oko 4 - 7 godina. Znaĉaj IT je evidentan, ali je kljuĉni faktor uspjeha ĉovjek koji primjenjuje metode, tehnike i procedure u odgovarajućim poslovnim procesima radi obezbjeĊivanja poslovnih i širih društvenih ciljeva. Zbog toga su znaĉajna naša nastojanja za sticanjem osnovnih znanja iz podruĉja informacionih tehnologija, kao osnove za ovladavanjem novim znanjima i sve sloţenijim tehnologijama, ali znanjima i tehnologijama koje pruţaju gotovo neslućene mogućnosti. Virtuelna realnost je naredna generacija informacione tehnologije koja maksimalno omogućava eksperimentisanje na bazi simulacija i vizuealizacije. Virtuelna realnost nosi u sebi ogroman obrazovni potencijal i vjerovatno će postati osnova za simulacije sljedeće tehnološke generacije. Vizuealizacija i nastavni ambijent, na bazi virtuelne realnosti, mogli bi da se upotrijebe za razvoj jedinstvenog interfejsa za prilaz multimedijima i telekomunikacijama. Za 1
Kerry & Linda McNeil, Internet Frauds and Risks, New York Cash Exchange
12
obrazovanje je to naroĉito vaţno, pošto ni jedna pojedinaĉna tehnologija ne pruţa kompletan nastavni program svojim korisnicima. Bogatstvo postojećeg didaktiĉkog materijala, ukljuĉujući knjige, atlase, banke slika, baza podataka, animacije, video filmove, slajdove i drugo, moţe se integrisati i biti na raspolaganju tehnologiji virtuelne realnosti. Ovi pronalasci se zbog svojih mnogostrukih uticaja u svijetu savremenog ĉovjeka smatraju „revolucijom“ (tehnološkom, tehniĉkom, nauĉno-tehnološkom i sl.), a po svim pozitivnim efektima to poreĊenje i zasluţuju.
13
2. OSNOVE TEORIJE INFORMACIJA „Bez tvari ništa ne postoji, bez energije ništa se ne dešava, bez informacija ništa nema smisla“. (J. Boţiĉević 1995.). Osnove teorije informacija je najprije izloţio ameriĉki inţenjer i matematiĉar Klod Elvud Šenon (C.E.Shanon) u svojim radovima o matematiĉkoj teoriji informacija 1948. i 1949. godine. Informacija i komunikacija su postali predmet nauĉnog interesovanja sa pojavom knjige: The mathematical Theory of Communication, Shannon i Weaver (1949). Pri tome, informacija je postala relevantan pojam za sve nauke koje se bave simboliĉkom komunikacijom (matematika, raĉunarska nauka, logika, lingvistika, elektronika i dr.). To je informaciji dalo interdisciplinarnu dimenziju, jer je svaka nauka pokušala i još pokušava da protumaĉi taj pojam, mada, nije sporno, da je informacija kompleksan pojam sa brojnim i razliĉitim manifestacijama biološke, fiziĉke i socijalne prirode. Teorija informacija danas je razvijena u posebnu nauku ĉiji je teorijski i praktiĉni znaĉaj u savremenom svijetu veoma veliki i svakim danom sve veći. Danas se već teorija informacija uspješno primjenjuje u filozofiji i matematici, prirodnim i tehniĉkim naukama, socijalno-ekonomskim naukama, biologiji i medicini2. Spoljni svijet, koji okruţuje ĉovjeka, djeluje na njega preko njegovih ĉulnih organa. Ĉulni organi daju ĉovjeku informacije o onome što se dogaĊa u okolini. Dobijena informacija putem signala se obraĊuje u nervnom sistemu i mozgu ĉovjeka. Nakon odgovarajućeg izbora, prikupljanja i obrade, informacije se koriste od strane ĉovjeka za obratno, neposredno djelovanje ĉovjeka na okolinu ili uz pomoć drugih sredstava. Tako se ĉovjekova okolina pojavljuje kao izvor informacija, a takoĊe i kao primalac informacija i dejstava. Primjena raĉunara pomaţe da se "prošire" mogućnosti ĉovjeĉijeg mozga pri ocjeni situacije, donošenju odluka, mjerenju, kontroli i upravljanju. Ovdje
2
Kostić M., 1990
14
kao meĊufazu moţemo uzeti proces pamćenja i ĉuvanja informacija u trajnoj ili operativnoj memoriji.
2.1. Pojam informacije Informacija je relativno nov pojam sa stanovišta nauĉnog izuĉavanja, a u suštini je najstarije obiljeţje ljudske civilizacije, odnosno ĉovjeka. Informacija u nastavi i učenju je produkt ljudskog rada u procesu izgraĎivanja znanja, razvijanja vještina i stvaranja navika, koje omogućavaju djelotvorniji ţivot i rad svakog čovjeka. U tom smislu, informacija se moţe smatrati osnovom za sticanje znanja. Informacija kao pojam poznata je od najstarijih vremena. Još je Aristotel, u Staroj Grĉkoj, govorio o informacijama i njihovom prenošenju. I u srednjem vijeku mnogi napredni ljudi, uglavnom filozofi, prouĉavaju informaciju i njene osnovne karakteristike. Rijeĉ informacija, etimološki potiĉe iz latinskog jezika od rijeĉi informatio, što znaĉi obavještenje, obavještavanje, uputstvo, poduĉavanje. Informacije su prema tome sve ĉinjenice o neĉemu, koje je moguće saznati, saopštiti i prenijeti nekom drugom. Neophodno je da ĉinjenica postoji, da se za nju zna, da je moguće razumljivo saopštiti i prenijeti i da je primalac moţe primiti i iskoristiti za odreĊenu svrhu. Informacija (eng. Information) je rezultat analize i organizacije podataka na naĉin da daje novo znanje primaocu. Informacija je raznolikost poruka od pošiljaoca do primaoca. Ona postaje znanje kad je interpretirana, odnosno stavljena u kontekst ili kada joj je dodano znaĉenje, a znaĉenje informacije moţe, ali i ne mora, biti korisno. Prvobitno se smisao rijeĉi „informacija“ (od latinskog „Informatio“ – pojašnjenje, izlaganje) tumaĉio kao nešto što postoji samo u ljudskoj svijesti i opštenju: „znanja, obavještenja, saopštenja, vijesti koje ljudi prenose usmeno, pismeno ili na drugi naĉin“. Neki od pojmova informacije su: • saopštenje, obavještenje o stanju stvari, podaci o neĉemu, modeli koji se prenose; • smanjena, sniţena neodreĊenost kao rezultat dobijanja saopštenja; • prenošenje, odraţavanje raznovrsnosti u bilo kojim procesima i objektima, ispoljena raznovrsnost; 15
• • • •
roba koja je objekat kupovine-prodaje znanja, radi postizanja odreĊenih ciljeva; podaci kao rezultat organizacije simbola, u skladu sa ustanovljenim pravilima; proizvod uzajamnog djelovanja podataka i njima odgovarajućih metoda; obavještenja o licima, predmetima, ĉinjenicama, dogaĊajima, pojavama i procesima, nezavisno od oblika kojim su predstavljeni.
Neki nauĉnici smatraju da se informacija ne treba kao pojam definisati, dok drugi nauĉnici definišu informaciju na više ili manje sliĉan naĉin. Neke od definicija informacije su: „Informacijom se naziva sadrţaj onoga što razmjenjujemo sa spoljnim svijetom dok mu se prilagoĊavamo i dok utiĉemo na njega svojim prilagoĊavanjem. Proces primanja i korišćenja informacija je proces našeg prilagoĊavanja sluĉajnostima spoljne okoline i našeg nastojanja da u toj okolini djelotvorno ţivimo." - N. Viner „Kao što je entropija mjera dezorganizacije, tako je informacija, koja se predaje nizom signala, mjera organizacije." - N. Viner Prema N. Vineru (Kibernetika i društvo, 1954) informacija postoji izmeĊu ĉovjeka i ĉovjeka, ĉovjeka i mašine, mašine i ĉovjeka, ali i izmeĊu mašine i mašine. Prema Georgu Klausu (Kibernetika i filosofija, 1963), informacija postoji samo u relaciji ĉovjek – ĉovjek, ljudi su tvorci i nosioci informacija. Ipak, kibernetski pristup (Vinerov) širi je i prihvatljiviji pa bi informacija bila slanje, prenošenje i primanje podataka ili opštenje pomoću znakova izmeĊu ĉovjeka i ĉovjeka, ĉovjeka i mašine, mašine i ĉovjeka i mašine i mašine. U širem smislu, moţe se prihvatiti da je informacija svaki uticaj bilo kog sistema S1 na bilo koji drugi sistem S2. Informacija o ishodu eksperimenta sasvim poništava, anulira, neizvjesnost – entropiju. Ona je kvantitativno jednaka entropiji kojom je sistem bio okarakterisan prije dolaska informacije. Stoga se nekad informacija naziva negentropija (Claude Shannon, 1949). Po Voltu Vitmanu “informacija predstavlja namjenski usmjereno znanje sa ciljem da pripremi odgovarajuće ponašanje”.
16
Informacija je, pored materije i energije, osnovni resurs univerzuma 3. Zato moramo nauĉiti koristiti informacione resurse da bi optimalno koristili materijalne i energetske resurse. Znaĉaj informacija i informisanosti u savremenim uslovima ţivota i rada do te mjere je narastao da se ona (informacija) smatra kljuĉnim resursom u svim sferama ljudske djelatnosti. Norbert Viner istiĉe da kvalitetno ţivjeti znaĉi biti dobro informisan. Dakle, „biti obavješten!“ glasi maksima novog informacionog doba, u kome je blagovremeni podatak, informacija sveta stvar. Jer zahvaljujući obimu novih tehnologija, ĉije su osnovne karakteristike veliki domet, brzina, mobilnost, direktnost, neformalnost, trodimenzionalnost i višeĉulnost, omogućen je prenos nezamislivo velikih koliĉina informacija u nevjerovatnim djelićima vremena što direktno utiĉe na aktuelnost same informacije, koja se svodi na momentalnost i totalnu savremenost, bez pamćenja i bez budućnosti, kako zakljuĉuje Bodrijar. Napredak nauke i tehnike dovodi do toga da svakim danom broj informacija koje primamo i dajemo postaje sve veći. Sve više ljudi radi na prikupljanju, obradi, ĉuvanju, korišćenju i izdavanju informacija, pa je neophodno raspolagati efikasnim sredstvima (sistemima) prikupljanja, memorisanja i obrade ovih informacija, te njihovog stavljanja na raspolaganje u pogodnom obliku. Ima više (ĉak šta više suprostavljenih) definicija informacije. Na primjer: Informacija je svjesna ili svrsishodna organizacija podataka. Svrsishodnost je vezana za sam oblik problema ili sistem o kojem se raspravlja. U politiĉkoj ekonomiji robom se naziva onaj proizvod rada koji je namijenjen razmjeni. Proizvodi ljudskog rada nisu roba sami po sebi već to postaju u posebnim društvenim uslovima, tj. uslovima razmjene. Informacija je specifiĉna vrsta robe. Proizvodnja informacija predstavlja ĉesto najvaţniju funkciju koju imaju upravljaĉki elementi u savremenoj privredi, pa je postala veoma vaţna proizvodna grana današnjice. Informacija ima odreĊene funkcije i etape upotrebe u društvu. Saznajna funkcija ima za cilj dobijanje nove informacije, a ostvaruje se uglavnom preko takvih etapa upotrebe kao što su: njena sinteza (proizvodnja), predstavljanje, ĉuvanje (dostavljanje u vremenu), percepcija (korišćenje). Komunikativna funkcija opštenja ljudi koja se ostvaruje preko etapa upotrebe kao što su: 3
Rodić, B., ĐorĊević, G.: Da li ste sigurni da ste bezbedni, Produktivnost, Beograd, 2004.
17
dostavljanje (u prostoru) i raspodjela, dok se upravljaĉka funkcija ostvaruje preko svrsishodnog ponašanja sistema kojim upravljamo, a koji prima informaciju. Osnovne etape (faze) upotrebe informacije u sistemima su: sakupljanje (percepcija), priprema (transformacija), dostavljanje, obrada (transformacija), ĉuvanje i prikazivanje (reprodukcija) informacije. Bez obzira na teorijsko objašnjenje pojma informacija, bitno je spoznati njeno, danas već široko prihvaćeno, shvatanje kao resursa. To konkretno znaĉi da se informacija smatra jednakim resursom kao što su to tradicionalni resursi: novac, materijal, oprema i ljudi. Blagovremena i potpuna informacija postala je resurs od izuzetne vaţnosti u donošenju odluka. Sam pojam informacija se u svakodnevnoj upotrebi razliĉito tumaĉi, veoma ĉesto preusko i nedovoljno jasno a isto tako i vrlo neprecizno. Po jednima, informacija je isto takvo objektivno svojstvo materijalnih procesa kao što su masa i energija. Pojam informacija je poĉeo da se nauĉno izuĉava i posljednjih 15, 20 godina sa razvojem kibernetike. Informacija je novo znanje o nekom dogaĊaju koje se saopštava primaocu da bi se prouzrokovala odreĊena usmjerena reakcija za postizanje odreĊenog cilja. Mora se, takoĊe, imati u vidu da je kljuĉni koncept savremenog društva upravljanje znanjem. Nisu više ni roba ni rad osnovni ekonomski resursi već je to znanje, a u osnovi znanja je informacija. Ĉeste su definicije prema kojima je informacija "najuopštenije reĉeno, kapacitet povećanja znanja". MeĊutim, informacija moţe, ali ne mora, povećati koliĉinu znanja primaoca. To zavisi od sistema na koji se ona odnosi. Govoriti o informaciji kao o kapacitetu povećanja znanja, moguće je samo ako se ona odnosi na sistem koji moţe da ima više razliĉitih stanja i kada postoji neka objektivna neodreĊenost stanja u kome se sistem nalazi. Vaţno je uoĉiti da kod svih iskazanih definicija postoji nešto zajedniĉko, a to je da se informacija definiše u njenom pragmatiĉnom obliku - ukazujući na njenu ulogu u ponašanju ĉovjeka pri rješavanju odreĊenih praktiĉnih problema realne stvarnosti. Proces informisanja je proces sticanja znanja u cilju realizacije odreĊenih zadataka. Na taj naĉin se uspostavlja izvjesna relaciono-komunikaciona povezanost izmeĊu objektivne stvarnosti, informacije i znanja o toj stvarnosti kod subjekta.
18
Znanje se moţe definisati kao koliĉina informacija, opaţanja ili razumijevanja koje posjeduje neka osoba. Oĉigledno, veći nivo znanja omogućava smanjenje neizvjesnosti odvijanja procesa. Zbog toga epoha informatike vraća ĉovjeka u središte kosmosa jer on, posjedujući informacije i razumijevajući njihov znaĉaj, moţe uticati na svoj i cjelokupni ţivot na našoj planeti i kosmosu. Informacije mogu biti: štampane ili napisane na papiru, odloţene (memorisane) elektronski, prenesene poštom ili elektronskim putem, prikazane na Web sajtu, verbalne – izgovorene u konverzaciji, znanje – vještine zaposlenih. Brzina kojom informacija „ovladava” modernim svijetom izmiĉe mogućnosti kontrole, pa i razumijevanja.
2.2. Definisanje informacije Postoji mnoštvo definicija i shvatanja informacije, od najopštije filozofske (informacija je odraz realnog svijeta), do najuţe primjenjene (informacija je podatak koji je podloţan obradi), a neke od njih su: Informacija je sveukupnost podataka o svim mogućim objektima, pojavama ili procesima. Predstavlja se u obliku crteţa, teksta, zvuĉnih i svjetlosnih signala, energetskih i nervnih impulsa itd. Po kriterijumu nastanka informacije se dijele na elementarne (odraţavaju procese i pojave mrtve prirode), biološke (odraţavaju procese u ţivotinjskom i biljnom svijetu) i socijalne (odraţavaju procese u ljudskom društvu). Informacije koje stvara i koristi ĉovjek dijele se na masovne (društveno-politiĉke, nauĉno-popularne itd.), specijalne (nauĉne, tehniĉke, ekonomske itd.) i liĉne4. Informacija je podatak sa odreĊenim znaĉenjem, odnosno znanje koje se moţe prenijeti na bilo koji naĉin (pismom, audio, vizuelno, elektronski ili na neki drugi naĉin)5. Informacija je prouĉavanje, upućivanje, uputstvo, obavještavanje, obavještenje, raspitivanje, obavještenost, obavijest, izvještaj, izvješće, sudsko izviĊanje, istraga6. 4
Izvor : Enciklopedija Matematika-Fizika Đapić, M. i Lukić, LJ.: Standardi serije ISO/IEC 27000 najbolja poslovna praksa za sigurnost informacija, 34 Nacionalna konferencija o kvalitetu, Kragujevac, 2007. 6 Izvor : Milan Vujaklija - Leksikon stranih riječi i izraza 5
19
Informacija u kibernetici oznaĉava podatak ili skup podataka na osnovu kojih se upravlja nekom pojavom ili nekim procesom i jedan od osnovnih pojmova kibernetike7. Kako kaţe Peter Drucker8 „Informacija je resurs današnjice i budućnosti, ali ona nije poput materije ili energije. Upotrebom se ne troši, raspodjelom se ne smanjuje. Ako nešto znam mogu nauĉiti druge, a da sam ništa pri tome ne gubim. Primjenjujući to što sam saznao, ne samo da ne gubim korišćeno znanje, već ga oplemenjujem praksom“. Informacija je svaki materijal kojim se prenose ĉinjenice, mišljenja, podaci, ili bilo koji drugi sadrţaj, ukljuĉujući svaku kopiju ili njen dio, bez obzira na oblik ili karakteristike, kao i na to kada je saĉinjena i kako je klasifikovana9. Informacija je svaka forma komunikacije koja primaocu pruţa razumljivo i korisno znanje, a sastoji se od podataka koji za primaoca imaju znaĉenje. Informacija je ĉesto rezultat upita ili obrade, a odlike su joj: korisnost, tj. da je relevantna za neku aktivnost ili svrhu; razumljivost, tj. da je data u razumljivoj formi i jeziku; te pravovremenost, tj. da je primljena u vrijeme i na naĉin koji osigurava zadovoljenje njene namjene.10 Informacija je specifiĉni atribut realnog svijeta, njegov objektivni odraz u vidu skupa signala, koji se ispoljava pri uzajamnom djelovanju s „primaocem“ informacije, a primalac omogućava da se ti signali iz okoline izdvoje, registruju i po nekom kriterijumu identifikuju. Iz te definicije slijedi: da je informacija objektivna, jer je to svojstvo materije – odraţavanje; da se informacija javlja u vidu signala i samo pri uzajamnom djelovanju objekata; te da jednu te istu informaciju razni primaoci mogu tumaĉiti na razliĉit naĉin, u zavisnosti od „podešenosti“ „primaoca“. Informacija je nešto što smanjuje neizvjesnost. Ako takva informacija pozitivno utiĉe na odluĉivanje onda je to korisna informacija. Informacija je protumaĉeni podatak odnosno znanje koje se moţe „izvući“ iz podatka. Podatak i informacija se koriste kao sinonimi. Podatak je meĊutim objektivna kategorija dok je informacija subjektivna kategorija odnosno 7
Izvor : Mala enciklopedija Prosvjeta Peter Drucker (1909-2005) guru i otac menadţmenta, kroz 66 godina karijere je napisao preko 40 knjiga na 30 jezika. 9 Zakon o slobodi pristupa informacijama Republike Srpske („Sluţbeni glasnik Republike Srpske“, broj 20/01) 10 Lagumdţija, Z.: Menadžment informacionih sistema, skripta 8
20
zavisi od naĉina na koji neki pojedinac tumaĉi ili koristi predstavljeni podatak. Podatak je samo zapis o posmatranoj pojavi i on će prerasti u informaciju tek kada se odgovarajućom obradom i prezentacijom ponudi korisniku, koji će moći da ga upotrijebi u nekom procesu odluĉivanja ili pri rješavanju nekog problema. Informacije su vijesti koje za primaoca imaju vrijednost novosti. Informacije u rukovoĊenju i upravljanju su oni dijelovi vijesti koji se odnose na proces odluĉivanja, a za donosioca odluka imaju karakter novosti. Polazeći od pojma entropije, Norbert Wienner je informaciju definisao kao mjeru ureĊenosti sistema, tj. negaciju sopstvene entropije sistema. On istiĉe da „informacija mjeri sreĊenost i strukturu ili djelovanje sistema, njegovu fiziĉku vjerovatnoću, ona je pokazatelj koliko se djelovanje razlikuje od haosa“. Koliĉina informacija (nI) u poruci se moţe definisati kao optimalan broj neophodnih simbola sadrţanih u saopštenju (poruci) da bi se prenijela informacija o aktuelnom stanju sistema. Jedinica mjere za koliĉinu informacija je 1 bit (binary digit). To je koliĉina informacija koja definiše jedno od dva moguća stanja sistema (0 ili 1). Pojam informacije zauzima centralno mjesto u informatici i informacionim sistemima. U praksi je potrebno razgraniĉiti pojmove informacija, podatak, poruka, vijest, simbol, signal, znak, itd. Signali su nosioci poruka, podataka i informacija i predstavljaju osnovu za uspostavljanje komunikacionih odnosa u informacionom sistemu. To su fiziĉke predstave podataka (elektriĉni, akustiĉni, elektromagnetni, otvori na bušenoj traci, itd.). Simboli i znaci sluţe za zapis informacija i sastavljanje poruka. Poruke su skupovi znakova sastavljenih prema odreĊenim pravilima razumljivim za pošiljaoca i primaoca. Podatak je poruka koja ima odreĊeno znaĉenje i predstavljena je u formalizovanom obliku pogodnom za prenos ili obradu. Razlikuju se numeriĉki (0, ..., 9 ), alfabetski ( A, B, ...,Z ) i znakovni podaci (:, -, =, itd.). Podaci su zapisi neke informacije. Informacija predstavlja neko novo saznanje korisnika, ona otklanja neku neodreĊenost (neizvjesnost).
21
2.3. Značaj informacije Poĉelo je još kada se Planeta Zemlja stvarala11, kada je svaki njen korak ka poimanju civilizacije bila jedna nova informacija, predvidiva ili nepredvidiva jer je nedostajalo mnogo drugih informacija. Informacija se javlja još sa prvim ljudskim naseobinama12, a borba za informaciju i sa informacijom poĉela je još prije Nove ere. Informacija je centar sporazumjevanja i javlja se u prvim ljudskim kontaktima. Ostavljeni kamen, kao i zabiljeţeni znak na kamenu ili drvetu, oznaĉavao je poruku-informaciju prijatelju i bio je obavještenje samo odreĊenim ljudima koji su unaprijed znali njegovo znaĉenje. Već u vremenu stvaranja prvih ljudskih zajednica nastala je potreba za saznanjima i informacijama, kada je ĉovjek osjetio da mu one mogu pomoći u preţivljavanju. Davno su ljudi shvatili snagu informacije. Razvoj trgovine u srednjem vijeku baziran je na konceptu “Inetlligentia pecunaie querendo” (Latinska izreka u prevodu znaĉi “Pamet oploĊuje novac”). Prvi pisani model sistema prikupljanja i upotrebe informacija i znanja dao je Sun Tsu u drevnoj Kini prije 2400 godina. Aristotel je već pisao o razlici izmeĊu informacije, znanja, mudrosti i inteligencije. Dakle, informacije postoje od pamtivjeka. Ljudi su od praistorijskog doba razmjenjivali informacije putem znakova, glasova, dimnih signala, svjetlosti i sl. Iz niza glasova razvija se govor, pa pisana rijeĉ, a tek prije nekoliko vijekova štampana. Pisane i štampane rijeĉi su se prenosile konjanicima, poštanskim kolima, raznim prevoznim sredstvima a zatim i elektronskim putem (telegraf, telefon, radio, TV, Internet,...) Razvojem civilizacije, informacija dobija i formalna znaĉenja. Informacija prati ljudski rod od njegovog nastanka do danas i pratiće ga sve dok on postoji. Uporedo nastaje borba za i sa informacijama koja neprekidno traje. Razmjena informacija meĊu ljudima traje i trajaće dok postoji ljudski rod.
11
Po definiciji Informaciologije: informacije su dio informacione vasione bez kraja i poĉetka u vremenu i prostoru. Jer informacija se, prema N. Vineru, veţe kako za ţivo (svjesno) tako i za neţivo. 12 Mada u skladu sa Vinerovim (kibernetskim) „filozofsko-mehanicistiĉkim“ pristupom moţe se kazati da su informacije postojale prije pojave svijesti (Georg Klaus), a, postojaće i poslije (nestanka) svijesti. Ovaj stav je koherentan sa definicijom Informaciologije koja se bavi prouĉavanjem informacija kao elementom informacine vasione bez kraja i poĉetka u vremenu i prostoru.
22
Ono što ĉovjeka ĉini dominantnom vrstom je sposobnost pamćenja ĉinjenica o svijetu, njihovog korišćenja u prilagoĊavanju tog svijeta sebi i stvaranja i prenošenja svog znanja drugima. U današnje vrijeme ĉovjek mora biti upoznat sa mnoštvom informacija o svom okruţenju da bi svoje ponašanje prilagodio potrebama svog ţivota i društvenog okruţenja. Proces formiranja, prenošenja, saopštavanja i korišćenja informacija je ustvari proces saznanja. Svako uĉenje i saznavanje je prijem, pamćenje, ali i upotreba mnoštva novih informacija. Što je više razliĉitih informacija o nekom predmetu ili pojavi, što su one bolje memorisane i sistematizovane, to će i raspolaganje njima biti svrsishodnije. Osnov znanja i njegove razmjene je informacija, pa se tako sva istraţivanja obavljaju radi sticanja informacija. Iako su informacije po svojoj prirodi nematerijalne, da bi se prenijele, uvijek se vezuju za neki fiziĉki medij koji se naziva nosioc informacije (vatra, dim, zvuĉni, elektriĉni ili svjetlosni signal). Danas postoje mediji na koje se mogu skladištiti velike koliĉine informacija u elektronskom obliku, obraĊivati ih i prenositi na daljinu. U centru svih ljudskih zbivanja nalazi se informacija kao sredstvo oĉuvanja ljudske zajednice. Ona se moţe izuĉavati sa više strana: istorijskog, nauĉnog, društvenog, praktiĉnog. Ona postaje predmet interesovanja od trenutka njenog generisanja, obrade, prenošenja, ĉuvanja, zaštite tajnosti, sve do uruĉenja krajnjem korisniku. Na svom putu moţe biti napadana, modifikovana, izobliĉena, korišćena u razne svrhe, pa i uništena13. Informacija, rijeĉ koja nam pruţa sve nade u budućnost, ali i zebnje od njene zloupotrebe. Isuviše je veliki pritisak na informaciju da bismo svima vjerovali koji je koriste za dobrobit svih nas ali i u zloupotrebama koje je teško sprijeĉiti. Borba protiv zloupotreba informacije ne samo da se ne smije zanemariti, već joj se mora neprekidno poklanjati paţnja. Mora se biti stalno prisutan šta se u svijetu dešava na tom planu. Ne moţe se ţivjeti i raditi u ubjeĊenju da svi imaju poštene namjere, jer su dogaĊaji pokazali koliko ima onih koji ţele, ali i mogu, da slabe taĉke u informacionim tehnologijama, posebno u raĉunarstvu, iskoriste u prljave svrhe. Nije to neopravdani strah već surova realnost o kojoj govore brojni primjeri14. Tokom XX vijeka pojam informacije i teorije vezane za ovaj pojam se intenzivnije prouĉavaju. Pojavljuju se razne definicije informacije koje 13
Stallings, William: Computer Networking & Internet Protocols, 1996. Aleksandar Trifoni: Sistem zaštite u informacionom društvu, Zbornik radova „Informaciona bezbednost 2009“, Beograd, 2009. 14
23
uglavnom daju filozofi ovog vremena. Jedna od najĉešće korišćenih definicija, koja ima znaĉajnu širinu u pogledu njene primjene, a dao je filozof Ursul, glasi: „Informacija predstavlja preslikavanje stanja jednog subjekta u stanje drugog subjekta. Pri tome ovo preslikavanje na drugi subjekt ne mora da bude istovjetno kod svih subjekata“. Iz ove definicije pojma informacije, vidi se da je ona vezana za proces prenošenja, odnosno komuniciranja meĊu subjektima. Pri tome subjekt u procesu komuniciranja moţe da bude ĉovjek, mašina, knjiga i dr. U ovom procesu stvara se veza izmeĊu subjekata koji komuniciraju. Ta veza moţe da bude putem govora, muzike, pisma, slika, odnosno velikog broja ljudskih aktivnosti. Dakle, postoje subjekti koji komuniciraju i veza putem koje se vrši komuniciranje, pa su osnovne komponente komunikacionog procesa: informacioni izvor (koji šalje informacije), prijemnik (koji prima informacije) i kanal veze (preko koga se informacije prenose). Kako je razmjena znanja tekovina ljudske civilizacije, tako je informacija osnov duhovnog postojanja ĉovjeĉanstva. Danas bi se moglo reći da svijet ne pokreće samo energija, kako su tvrdili nauĉnici, već i informacija. U vrijeme praĉovjeka sve znanje se ĉuvalo u ljudskom umu i prenosilo sa generacije na generaciju usmenim putem. Sa pojavom pisma i postepenim razvojem raznih tehnika zapisivanja, od glinenih ploĉica, preko svitaka pergamenta, štampanih knjiga, pa zatim mikrofilma, stiglo se i do razliĉitih magnetnih, elektronskih, svjetlosnih i laserskih zapisa, te se ljudsko znanje poĉelo bolje ĉuvati i sakupljati i postepeno pribliţavati sve većem broju korisnika. Informacija je mjera neizvjesnosti: što je manje oĉekivana, koliĉina informacije je veća. Informacije su odraz stvarnosti koju saznajemo, one predstavljaju model ljudskog okruţenja, pa kao i samo okruţenje moraju biti ureĊene u sistem informacija. Osnovna svrha sticanja informacija je donošenje odgovarajućih odluka o ponašanju prema nekoj pojavi ili predmetu. Kompleksnost i velika širina današnjih ljudskih aktivnosti zahtijeva kvalitetne informacije, a što su one kvalitetnije, to jest istinitije i realnije, što taĉnije odraţavaju ĉinjenice o posmatranom predmetu ili pojavi, to je njihova upotrebna i saznajna vrijednost veća. Informacija je današnje vrijeme osnova za donošenje odluka, ima svoju cijenu i vaţan je resurs. Moderno poslovanje se ne moţe zamisliti bez korišćenja informacije kao osnovnog resursa. Ovaj fundamentalni znaĉaj na kome poĉiva savremeno 24
poslovanje, a koje se bazira na informacionim tehnologijama, vaţi za gotovo sve oblasti ljudskog djelovanja, poĉev od obrazovanja, zdravstva, socijalne zaštite, kulture, do organa uprave. Brojne studije koje se bave ovim pitanjem ukazuju na postojanje korelacije izmeĊu cjelokupnog ekonomskog rasta neke drţave i visokog stepena ulaganja u ICT15. Danas postoji problem sa velikom koliĉinom informacija. Još u XVIII vijeku engleski pisac i leksikograf Samjuel Jonson je rekao da postoji znanje o neĉemu, ali i znanje o tome kako doći do postojećeg znanja o predmetu interesovanja i kako ga koristiti. U današnjem obilju informacija je zaista ponekad prava nauka pronaći ono što nam je potrebno. “U istoriji ĉovjeĉanstva još nikada nije jedna tako znaĉajna koliĉina rada bila angaţovana na poslovima povezanim sa nastajanjem, pribavljanjem, obradom, prenošenjem i širenjem informacija” (Sweeney, 1989.) U vojskama širom svijeta, posebno u SAD, insistira se na informacionoj superiornosti, sposobnosti da se prikupljaju, kontrolišu, koriste i brane informacije, a istovremeno onemogući protivniku da uradi isto. Svjedoci smo raznih informacionih ratova i informacionih operacija, akcija koje se preduzimaju da se utiĉe na informacije i informacioni sistem protivnika, uz istovremenu odbranu svojih informacija. Zbog toga je informacija nuţan element za uspjeh svake društvene zajednice i predstavlja sredstvo od neprocjenjive vrijednosti, pa adekvatna zaštita sprjeĉava razne oblike rizika i doprinosi povećanju bezbjednosti.
2.4. Razlika izmeĎu podatka i informacije Pojam informacija predstavlja stimulans koji ima neko znaĉenje za nekoga ko prima tu informaciju. Informacija smještena u raĉunaru predstavlja podatak. Nakon procesiranja, formatiranja ili obrade druge vrste i štampanja, izlazni podatak ponovo postaje informacija. Kada se informacija uobliĉi i koristi za razumijevanje i shvatanje nekih radnji, ona predstavlja znanje.
15
Prema Indeksu razvoja informaciono-komunikacionih tehnologija (IDI), koji poredi stepen razvoja informacione i komunikacione tehnologije u 154 zemlje koje su ĉlanice MeĊunarodne unije za telekomunikacije, Bosna i Hercegovina je u 2008. godini zauzimala 64. mjesto. PoreĊenja radi, u 2007. godini je bila na 58. mjestu, a 2002. na 66 mjestu.
25
Podaci, za razliku od informacije predstavljaju vrlo konkretnu stvar. Prvi podatak je vjerovatno nastao onog trenutka kada je pećinski ĉovjek riješio da simboliĉki predstavi neko svoje saznanje o svijetu, bilo sa namjerom da ostavi poruku svojim sunarodnicima, ili da bi mu sljedeće godine sluţila kao podsjetnik. Podaci, dakle, predstavljaju simboliĉku predstavu informacije i dio su ljudskog okruţenja. Još preciznije, podaci predstavljaju zapis informacija na nekom fiziĉkom objektu ( kamen, papir, glinena ploĉica, tranzistor, hard – disk). Da bi neka karakteristika objekta bila podatak, potrebno je da ima neko znaĉenje za ĉovjeka. Podaci imaju dvojaku funkciju. Pored ĉuvanja informacija od prolazne prirode ljudskog uma, oni omogućavaju i razmjenu informacija meĊu razliĉitim ljudima. Uspjeh ĉovjeka, kao društvenog bića, u velikoj mjeri je uslovljen njegovom sposobnošću da razmjenjuje i ĉuva svoja saznanja o svijetu koji ga okruţuje.16 Podaci su simboliĉki zapis (predstava) informacije na fiziĉkom objektu (medijumu).17 Podatak je ĉinjenica predoĉena u formalizovanom obliku, npr. kao broj, rijeĉ ili slika. Podatak (engl. Data) predstavlja simboliĉki i formalizovani prikaz ĉinjenica, pojmova i instrukcija, pogodan za komuniciranje, interpretaciju i obradu uz pomoć ljudi ili mašina. Podatak je u osnovi poruka koja se moţe i ne mora iskoristiti. Ako postoji i najmanja vjerovatnost da se poruka jednoznaĉno i taĉno iskoristi, te predstavlja neosporivu ĉinjenicu, tada predstavlja informaciju. Svojstva objekata i njihovih odnosa u prostoru i vremenu izraţavamo podacima. Podatak je u suštini nesupstancijalne naravi, i primarno postoji kao misaoni objekt. Pridruţen je nekom konceptu, odnosno znaĉenju kojim opisujemo svojstva. „Podaci su sirove, neanalizirane ĉinjenice, brojke i dogaĊaji iz kojih se mogu razviti informacije...“18 „Podaci su sirove ĉinjenice ili opservacije, tipiĉno o fiziĉkim fenomenima ili poslovnim transakcijama.”19 16
Moţda je Isak Njutn najbolje izrazio znaĉaj razmjene informacija na razvoj ljudskog društva kada je rekao: “Ako i jesam uĉinio nešto znaĉajno, uĉinio sam to stojeći na leĊima divova.” 17 Izraz medijum najvjerovatnije potiĉe iz srednjevjekovne Francuske gdje su tako nazivani uliĉni proroci, ljudi koji su predstavljali posrednika u komunikaciji sa Bogom. 18 Stoner, 1986. s.621.
26
Podatak se moţe shvatiti kao apstraktna struktura sastavljena od: znaĉenja (naziv i opis znaĉenja odreĊenog svojstva), vrijednosti (mjera i iznos) i vremena. Podatak je pojam koji opisuje i kvantifikuje stanje nekog procesa u realnom svijetu. Budući da se podatak i informacija nerijetko koriste kao sinonimi, vaţno je napraviti distinkciju izmeĊu njih. Naime, definicija informacije glasi da su to podaci stavljeni u kontekst znaĉenja, dok je podatak izvan konteksta. Drugim rijeĉima, podatak je beskoristan sve dok ne prenosi neku informaciju. Informacija je skup znakova koji primaocu nešto znaĉe, odnosno otkrivaju nešto novo. Informacija je pojam s mnogo znaĉenja zavisno o kontekstu, ali je kao pravilo usko povezana s konceptima kao što su znaĉenje, znanje, percepcija, instrukcija, komunikacija i razni mentalni procesi. Jednostavno reĉeno, informacija je primljena i shvaćena poruka. Ali prije svega, ona je rezultat procesiranja, manipulisanja i organizovanja podataka na naĉina da isti nadograĊuju znanje lica koje informaciju prima. Komunikaciona teorija je numeriĉki prikaz nesigurnosti ishoda. Povezujemo je s entropijom informacije, a samim tim i sa relevantnošću poruke, tj. koliko nam je data informacija od koristi. Razvoj informacione tehnologije omogućio je velike promjene u procesu informisanja. Danas, proces informisanja predstavlja proces stvaranja informacije obradom podataka uz pomoć informacionih tehnologija. Proces promjene podatka u informaciju zasnovan je na sedam koraka koji zajedniĉki obuhvataju proces informisanja: Prikupljanje – proces koji se sastoji od: definisanja potrebnih podataka, identifikacije izvora podataka, izbora naĉina prikupljanja i samog prikupljanja podataka. Organizovanje – proces koji ureĊuje, predstavlja i formatizuje podatke za korišćenje u ostalim procesima informisanja. Analiza – podrazumijeva tumaĉenje podataka i njihovu transformaciju u informaciju. Ĉuvanje – podataka odnosno njihovo skladištenje je veoma olakšano primjenom ureĊaja za ĉuvanje podataka kao što su magnetni diskovi, magnetne trake, optiĉki diskovi, hard diskovi i drugi. Obrada – za koju je "zaduţen" mikroprocesor raĉunara. 19
O‟ Brien, 1999. s.46
27
Primanje i prenošenje – podrazumijeva transfer podataka unutar i izmeĊu informacionih sistema. Osnovni uslov razmjena podataka i informacija izmeĊu informacionih sistema predstavlja kompatibilnost komunikacionih protokola. Prikazivanje – prezentacija informacije iz informacionog sistema.
2.5. Kvalitet informacija Pod informacijom podrazumijevamo niz neophodnih podataka potrebnih da se sistem prati u dinamici kao ostvarenje odreĊenog cilja. Znaĉajno je ukazati i na odreĊene zahtjeve koje dobra informacija treba zadovoljiti da bi se na adekvatan naĉin mogla koristi u donošenju odreĊenih poslovnih, ekonomskih i konaĉno ţivotnih odluka. Ti osnovni zahtjevi su sljedeći: informacija treba da bude odgovarajuća (relevantna) – za funkcionisanje velikog informacionog sistema znaĉajno je izvršiti selekciju podataka koji se odnose na problem koji se rješava, a zatim podatke grupisati po nivou prioriteta s obzirom na njihov uticaj za rješavanje konkretnih problema, informacija treba da bude blagovremena – za kvalitet informacije nije samo znaĉajno da se izvrši pravilan izbor podataka koji se odnosi na problem već je izuzetno znaĉajno da je informacija stigla na vrijeme. S obzirom na meĊusobna indirektna dejstva, nekada je potrebno da vrijeme dobijanja podataka i njihova obrada bude znatno ranije od poĉetka donošenja odluke, informacija treba da bude pouzdana – za donošenje kvalitetne odluke bitna je pouzdanost informacija. Pouzdanost zavisi od kvaliteta izbora, od smetnji u prenosnoj mreţi podataka kao i od postupka obrade. Preciznost podataka treba biti na nivou preciznosti pojave koju podaci preslikavaju, informacija treba da bude istinita – selekciju treba napraviti i kada je u pitanju upotreba samo taĉnih podataka, netaĉni podaci dezinformišu, informacija treba da sadrţi reprezentativne podatke – ako je podatak pouzdan i taĉan odnosno ukoliko vjerno oslikava pojavu o kojoj je rijeĉ moţemo reći da se radi o reprezentativnom podatku, informacija treba da bude razumljiva i jasna – ovdje podrazumijevamo unaprijed utvrĊene i jedinstveno usvojene pojave i metode kojima se dolazi do sadrţaja informacija kao jedinstven naĉin prezentovanja informacija. 28
2.6. Vrste informacija Neki autori informacije dijele na relevantne, potencijalne, dodatne i latentne. Nalazimo podjelu i na klasifikacione informacije, relacione i relevantne. Informacije se dijele i prema: načinu izraţavanja odreĎenih pojmova – mogu se javiti kao dokumenta, razna saopštenja, nauĉne analize, nauĉno tehniĉke prognoze. mjestu nastanka – u zavisnosti od toga da li su informacije nastale u procesu proizvodnje, u knjigovodstvu, finansijama, na trţištu moţemo ih razlikovati kao tehnološke, statistiĉke, knjigovodstvene, finansijske, informacije na trţištu, operativne. vremenu prikupljanja – dijele se na periodiĉne i neperiodiĉne. Periodiĉne mogu da budu operativne, tekuće i dugoroĉne. Neperiodiĉne informacije su sezonske, sluĉajne. vremenu trajanja – neke informacije mogu biti informacije koje se odnose samo na poĉetak dogaĊaja i o budućim dogaĊajima. vremenu dogaĎaja – mogu biti informacije o prošlim i budućim dogaĊajima. meĎusobnoj povezanosti i uslovljenosti – mogu biti: informacije o dogaĊajima koji se dešavaju istovremeno i informacije o dogaĊajima koji se ne dešavaju u isto vrijeme. izvoru dobijanja – mogu da budu, trţišne informacije, informacije koje dolaze iz privrednog sistema, iz politiĉkog sistema, informacije koje dolaze iz podsistema velikog ekonomskog sistema. značaju – mogu biti primarne i sekundarne. Primarne informacije imaju visok rang prioriteta u sagledavanju odreĊenog dogaĊaja. Sekundarne predstavljaju dopunu našeg saznanja o funkcionisanju informacionog sistema.
2.7. Proučavanje informacija Kao nauĉna kategorija, „informacija“ je predmet prouĉavanja raznih disciplina: informatike, kibernetike, filozofije, fizike, biologije, teorije veza itd. Posljednje tri decenije su oznaĉile veliki progres u oblasti sistematskog izuĉavanja informacija. Relativno nova oblast, koja se sve više razvija, a koja se 29
bavi savremenim naĉinima prikupljanja, memorisanja i obrade informacija, najĉešće se zove informatika. Razvoj informatike omogućava razvoj i primjena sredstava za obradu podataka, a posebno upotreba i razvoj raĉunara. Oko pojma informatika postoji više stavova i definicija. Tako se u nekim izvorima informatika definiše kao nauka o informacijama, o njihovom oblikovanju, prenošenju, registrovanju, obraĊivanju i korišćenju. Po definiciji MeĊunarodnog biroa za informatiku, informatika je nauĉna disciplina koja prouĉava fenomen informacije, informacione sisteme i obradu, prenos i korišćenje informacija u dobrotvorne svrhe ĉovjeĉanstva. Danas preovlaĊuje trend da se pod informatikom podrazumijeva prouĉavanje raĉunara, kao savremenih sredstava za obradu informacija i primjena raĉunara u raznim drugim oblastima u realizaciji raĉunarski bazirane obrade podataka i informacionih sistema. Ova dva osnovna pravca razvoja informatike definisana su u SAD kroz dvije posebne oblasti: raĉunarske nauke (engl. computer science) i informacione nauke (engl. information science). Prva oblast se bavi raĉunarom kao sloţenom tehniĉkom napravom i razmatra naĉin njegove konstrukcije i osnovnih principa rada, dok druga oblast teţište usmjerava na sistemski pristup u prikupljanju, prenošenju, obradi i prezentovanju informacija. Informatika, njena tehnološka i metodološka dostignuća omogućavaju prevlaĊivanje svih monopola nad znanjima, što će dovesti do oslobaĊanja vijekovima onemogućavane masovne ljudske kreativnosti tj. put iz carstva nuţnosti u carstvo slobode u velikoj mjeri poploĉan je i onim opekama iz kojih je sagraĊena kula informatike, sistemske teorije i sistemskog mišljenja. 20 Informatika je mlada nauĉna disciplina, iako ima korijene iz antiĉkog perioda. Naziv duguje Philipu Drajfus-u koji je 1962. godine spojio prva dva sloga francuske rijeĉi information i posljednja dva sloga rijeĉi automatique i stvorio pojam informatika (Informatique). U anglosaksonskoj literaturi ĉešće se koristi naziv Computer Science (raĉunarske nauke), a u Njemaĉkoj naziv Informatik. Iz naziva se vidi da su dva kljuĉna aspekta u ovoj nauci: informacije i automatizacija. Prema prvom shvatanju znaĉenja pojma, „Informatika je nauka o izgradnji, funkcionisanju i strukturi informacionih sistema" ili "Informatika je nauka koja prouĉava fenomen informacije, informacione sisteme i obradu, prenos i korišćenje informacija za dobrobit ĉovjeĉanstva“. 20
Sotirović V., Egić B.: Informatičke tehnologije, Univerzitet u Novom Sadu, Tehniĉki fakultet „Mihajlo Pupin“, Zrenjanin, 2005, str. 7
30
Pored ovih, u literaturi se navode i sljedeće definicije: „Informatika je nauka koja prouĉava strukturu i svojstva informacija, kao i zakonitosti informacione djelatnosti, njenu teoriju, istoriju i organizaciju“. „Informatika je nauka o racionalnoj obradi informacija, prije svega pomoću automatskih mašina, tako da se informacija smatra nosiocem ljudskih znanja i komunikacija u oblasti tehnike, ekonomije i društvenih nauka“. Razliĉiti autori (Brusart, S.Han, N.Balaban, J.G.Dorfma,..) su shvatali informatiku, uglavnom, na dva naĉina: • kao nauku o raĉunarima što je definiše kao tehniĉku disciplinu, i • kao nauku o informacionim sistemima, odnosno, kao disciplinu iz domena društvenih nauka. OdreĊenje informatike kao nauĉne discipline mora da sadrţi bar tri elementa: proizvodnju informacija, konstruisanje i funkcionisanje informacionih sistema, i konkretnu primjenu informatike. Informatika je disciplina koja ima za predmet proizvodnju, ĉuvanje, diseminaciju informacija, konstrukciju i funkcionisanje informacionih sistema kao i njihovu konkretnu primjenu u realnosti, u okviru unaprijed datih i obraĊenih ciljeva. Pronalaskom i stvaranjem informacionih sistema, proizvodnja, ĉuvanje i upotreba informacija je postala centralna aktivnost i osnovni proizvod ljudskog rada. Industrijski oblik proizvodnje zamijenjen je transproduktivnim oblikom proizvodnje gdje je glavni predmet rada informacija. Informatika kao nauka obuhvata teoriju automata, teoriju algoritama, teoriju grafova, matematiĉku logiku, sintaksu i semantiku vještaĉkih jezika, teoriju strukture podataka. Prema drugom znaĉenju pojma, informatika se odnosi na informacione tehnologije, kao osnove za razvoj i primjenu informacionih sistema. Prema trećem znaĉenju, informatika se posmatra sa aspekta primjene, pa se u tom kontekstu razlikuju raĉunarska grafika, poslovna informatika (informacioni sistemi za razliĉite oblasti poslovanja), programski jezici, baze podataka, itd. Uticaj informatike na ĉovjeka i društvo postaje dominantan u mnogim podruĉjima ljudskog djelovanja stvarajući nove društvene odnose i uslovljavajući ponašanje pojedinaca. Postoje znaĉajne razlike u ocjeni tog uticaja ovisno da li u njima prevladava optimizam ili pesimizam. IzmeĊu jednostavnosti i krajnosti utopijskih koncepata, realnost je mnogo sloţenija. Stoga se moţe govoriti o pozitivnim i negativnim uticajima. 31
Pozitivni uticaji su prije svega posljedica niza pojava koje doprinose kvalitetnijem komuniciranju izmeĊu grupa i pojedinaca. Informaciona tehnologija saţima prostor i vrijeme, kroz brz i prostorno neograniĉen pristup informacijama, odnosno raznim vrstama znanja, uz mogućnost novog tipa informacione i komunikacione povezanosti pojedinaca. Savremenom informacionom tehnologijom ĉovjek moţe koristiti informacione procese kako bi postao samosvjesniji i kako bi ostvario veću slobodu izbora u raznim ţivotnim situacijama. Dostupnost raznovrsnih informacija i sveobuhvatna komunikaciona povezanost ĉine pojedinca nezavisnim, jer je monopol nad informacijama ĉest naĉin vladanja ljudima. Informacioni procesi omogućuju brz napredak, razvoj spoznaje i cjelokupan razvoj stvaralaĉke liĉnosti. Uticaj informacione tehnologije na društvene organizacije i grupe pokazuje sliĉne prednosti kao i na pojedince. Negativni uticaji se ponajprije uviĊaju u informacionoj preopterećenosti zbog enormnog porasta koliĉine dostupnih informacija. Naime, ljudske su sposobnosti primanja informacija ograniĉene, a povećan pritisak u tom smislu izaziva psihološke poremećaje, nervozu i frustracije. Informaciona tehnologija moţe biti sredstvo ugroţavanja privatnosti, manipulacije i raznih oblika zloupotrebe. Najrazvijenija društva su već duboko suoĉena sa ovim problemima. Manipulacija medijima, komunikacionim procesima, kontrola stvaranja, izbora i tokova informacija, prisutne su i u društvima s dugom demokratskom tradicijom. Posredno komuniciranje bez neposrednog kontakta meĊu ljudima raĊa pretjeranu individualizaciju, izolaciju i otuĊenost. U prirodnoj neposrednoj komunikaciji ljudi samo dio informacija se prenosi rijeĉima, a to je ono što ih ĉini društvenim bićima. Primjena informacionih i telekomunikacionih tehnologija nudi rješenja nekih problema današnjice, ali i radikalne izmjene pojedinih društvenih procesa. Poseban vid njihova uticaja danas se ogleda kroz procese globalizacije jer su ove tehnologije infrastrukturne za te procese. Iako se ponekad globalizacija istiĉe kao ekonomski fenomen, ona je mnogo sloţenija i utiĉe na mnoga druga podruĉja ţivota pojedinaca i društva. Posebno je bitno istaći njene kulturološke uticaje koji seţu do kreiranja potpuno novih kulturnih vrijednosti. Relativno nova nauka koja se bavi informacijama je i informaciologija21. 21
Informaciologija je opšta nauka o svim informacionim pojavama, mikro i makro dinamiĉkim procesima bezgraniĉne Vasione. Objekat informaciologije jeste objektivna realnost bezpoĉetnebeskonaĉne informacione Vasione koja egzistira nezavisno od naše spoznaje: unutar, van,
32
3. OSNOVE INFORMACIONIH TEHNOLOGIJA 3.1.
Definisanje informacionih tehnologija
Informaciona tehnologija (Information technology) je nauĉna disciplina koja se javlja krajem prošlog vijeka, sa prelaskom društva iz industrijskog u informatiĉko doba. Izuzetno se brzo razvija i širi njena upotreba, sa neprekidnim pojavljivanjem novih tehnologija. Ima ogroman uticaj na ljudsko društvo u svim aspektima. Teško je dati egzaktnu definiciju informacionih tehnologija, ali moţemo reći da termin informacione tehnologije obuhvata sve oblike tehnologija koje se koriste za kreiranje, ĉuvanje i razmjenu informacija u razliĉitim vidovima (poslovni podaci, govor, zvuk, slike, multimedija i dr). Informaciona tehnologija je pojam kojim opisujemo dijelove (hardversku opremu) i programe (softver) koji nam omogućavaju pristupanje, organizovanje, manipulisanje i predstavljanje informacija elektronskim putem. Ona danas znaĉajno utiĉe na razvoj modernog društva pa se kaţe da ţivimo u informatiĉkom (informacionom) dobu. Najvaţniji element informacionih tehnologija su raĉunari. Ameriĉka asocijacija za informacione tehnologije (Information Technology Association of America – ITAA) definiše informacionu tehnologiju (IT) kao: “izuĉavanje, dizajn, razvoj, implementacija i podrška ili upravljanje raĉunarskim informacionim sistemima (IS), softverskim aplikacijama i izmeĊu i oko nas, svugdje i svagdje i koja se pojavljuje kao objekat postojanja i spoznaje. Predmet informaciologije su istraţivanja mikro i makro dinamiĉkih procesa proizašlih u Vasioni u interakciji stvarnih i nestvarnih atributa materijalizacije i nematerijalizacije, izvorima anihilacije i autoregeneracije, a takoĊe, i procesi percepcije, predaje, ĉuvanja, obrade, vizuelizacije i shvatanja informacije. Shodno tome, definišući informaciologiju kao opštu nauku, moţe se zakljuĉiti da su informatika, informologija i dr, samo dio opšte nauke koja obuhvata: - informonomiju – nauka o zakonitostima vezanim za informaciju - informologiju – disciplinu o tehnologijama recepcije, telekomunikcije, rutiranja i predaje informacija uz korišćenje neuroreceptornih, kablovskih, radiorelejnih i satelitstkih kanala veze i - informatiku – oblast znanja, istraţivanja i automatizovane obrade alfanumeriĉkih informacija za opštedruštvene potrebe.
33
hardverom“. IT koriste raĉunare i raĉunarske programe da konvertuju, uskladište, štite, obrade, bezbjedno šalju i primaju informacije22. Prvi koji je upotrijebio termin „Informacione tehnologije“ je bio Dţim Domsik iz Miĉigena i to novembra 1981. godine. Termin je upotrijebio kako bi modernizovao do tada korišćeni "obrada podataka". U to vrijeme Domsik je radio kao raĉunarski menadţer u auto industriji. Termin "Informaciona tehnologija" ĉesto obuhvata i znatno šire polje oblasti tehnologije. Sve one aktivnosti kojima se IT profesionalci bave, od instalacija aplikativnih programa do projektovanja sloţenih raĉunarskih mreţa i informacionih sistema. Neke od tih aktivnosti su: umreţavanje i inţenjering raĉunarskog hardvera, dizajniranje softvera i baza podataka, kao i upravljanje i administracija informacionim sistemom. IT je opšti termin koji opisuje tehnologiju koja pomaţe proizvodnji, manipulaciji, skladištenju, komunikaciji i distribuciji informacija. Nastala pedesetih godina prošlog vijeka, pojavom prvih komercijalnih raĉunara, spajanjem mikroelektronike, komunikacione i raĉunarske tehnologije.
3.2.
Razvoj informacionih tehnologija
Posljednje decenije XX i poĉetak XXI vijeka oznaĉeni su velikom ekspanzijom novih tehnologija, a posebno informacionih i komunikacionih tehnologija. Još se, već davnih, 60-ih godina uvidjelo da sam raĉunar, zbog povećanja obima podataka, ne vrijedi tako mnogo. Tada je stvoren ALOHA standard za prve WAN (engl. Wide Area Network) mreţe. Gledajući hronološki moţemo reći da su ICT u svom razvoju u zadnje tri decenije prošle kroz tri faze23: 1. Doba obrade informacija – teţište je stavljeno na automatizaciju ruĉne obrade podataka AOP i EOP (1960-1980);
22
http://en.wikipedia.org/wiki/Information_technology Izvor podataka: Nolan, R.L., Croson, D.C.: Creative Destruction, A Six Stage Process for Transforming the Organization, Harvard School Press, Boston,1995., str. 6. 23
34
2. Doba mikroraĉunara (1980-1995) – teţište je na moći profesionalaca – inţenjera, eksperata, analitiĉara i menadţera koji koriste raĉunare za pristup, analizu i prikaz podataka; 3. Doba umreţavanja poĉinje 1990. godine, a nastaje kao posljedica spoja informatike i telekomunikacija što je omogućilo stvaranje novih oblika organizacije. ENIAC, prvi elektronski raĉunar napravljen prije nešto više od pola vijeka, bio je dugaĉak 24 metra i teţak 80 tona. 50 000 puta sporiji od današnjeg prosjeĉnog kućnog raĉunara i sa mogućnošću smještaja milion puta manje informacija. Za ovo pola vijeka, zahvaljujući vrtoglavom i ekspanzivnom razvoju nove informacione i komunikacione tehnologije (ICT), najbrţeg rastućeg fenomena kog društvo poznaje, sve nam je u znaku informacionih tehnologija. Široka primjena u gotovo svim tehnološki naprednim proizvodima pomjerila je iz korijena ĉoveĉanstvo. ICT dostigle su takav stepen razvijenosti da je njihovo širenje ograniĉeno praktiĉno samo ljudskim faktorom. Na mnogo se naĉina pokušava sistematski rašĉlaniti razdoblje burnog razvoja ICT i procijeniti njihov budući razvoj. Kada se razmatraju strateške odrednice budućnosti, njihov razvoj moţe se podijeliti na sljedeće periode: Period velikih raĉunara obiljeţen je postojanjem raĉunskih centara u kojima su eksperti iza zatvorenih vrata dijelili korisnicima oskudna raĉunarska sredstva. Period kada prevladava upotreba personalnih raĉunara. Polovinom osamdesetih godina je broj ljudi koji su upotrebljavali personalni raĉunar premašio broj onih koji su svoj posao obavljali u raĉunskom centru. Period raspodijeljenog raĉunarstva, u kojem se nalazimo danas, donio je mnoge novosti u upotrebi raĉunara, te promijenio naĉine informisanja, uĉenja, rada, trgovanja i zabave. Prepoznatljivo obiljeţje sadašnjeg perioda je Internet, koji je postao infrastruktura za razne primjene. Razlog eksplozivnog širenja Interneta prvenstveno treba traţiti u tome što je napretkom ICT omogućeno velikom broju ljudi da relativno jednostavno aktivno uĉestvuju u kreiranju vlastitih rješenja problema sa kojima se susreću. Period sveprisutnog raĉunarstva, odnosno sveprisutne ICT u svom je zaĉetku. Obiljeţen je sve većom primjenom ugraĊenih raĉunara, koji su 35
prisutni u praktiĉno svim napravama i sistemima, ali ih i ne zapaţamo. Pretpostavlja se da bi u sljedećih 5-15 godina takva primjena mogla premašiti upotrebu personalnih raĉunara. Brzina pojavljivanja novih tehnoloških rješenja će ovisiti, praktiĉno, samo o stepenu njihovog prihvatanja od strane korisnika. Pokazuje se da ICT po svom naĉinu korišćenja unose dosta nemira i nervoze u ţivote ljudi pa će zbog toga sveprisutne ICT postići svoju punu svrhu tek kada omoguće da ĉovjek njima potpuno ovlada. Ovaj posljednji period koji još traje, doveo je do revolucionarnih promjena u poslovanju. Uloga ICT u današnjem poslovnom svijetu izazvala je transformaciju industrijske u današnju digitalnu ekonomiju. Digitalna ekonomija je fenomen koji nije postojao do 1996. godine. Digitalno poslovanje koristi informacione ili digitalne tehnologije za stvaranje potpuno novih vrijednosti i povećanje profita. Razvojem nove digitalne ekonomije industrijska era polako i sigurno nestaje. Razlozi za to leţe u ĉinjenici da nestaju glavni elementi industrijske ekonomije, a to su svojevrsna ekskluzivnost kvalifikovane radne snage i rada, neinteligentne proizvodne mašine, odnosno pogoni i prirodne sirovine. TakoĊe nestaju i negativne nuspojave industrijske ere: masovna unificirana proizvodnja, uska specijalizacija, birokratsko društvo i razna ograniĉenja. Za ubrzan razvoj IT veoma je zasluţan Andy Grove, paranoiĉni trgovac ĉipovima, suosnivaĉ Intela 1968, pa predsјedavajući menadţerskog borda Intela. Sa desetog mјesta doveo je Intel na vrh poluprovodniĉke industrije, vјerujući u tri principa rukovoĊenja: Moore-ov zakon (svakih 18 mјeseci udvostruĉava se broj elemenata u procesoru po istoj ciјeni), princip ljudoţderstva (nove tehnologije apsorbuju stare) i liĉni (Grove) zakon – (svakih 10 godina za dva puta se povećava kapacitet komunikacionih linija odnosno brzina komunikacija). Imajući na umu nevjerovatnu brzinu razvoja i korisniĉku prihvatljivost raĉunarskih i Internet tehnologija, za razliku od brzine prihvatanja i rast popularnosti ranijih tehnoloških inovacija u oblasti komunikacija (telegraf, radio, TV, radar itd.), Grove je stalno istraţivao uticaje raznih fenomena na raĉunarsku industriju, traţeći odgovore na pitanja: zašto ljudi toliko gledaju TV, zašto toliko brzo prihvataju PC kada ih se plaše, zašto su Microsoft, Bill Gates i 36
drugi industrijski lideri iznenaĊeni sve većom popularnošću Interneta i sl.? Nikada ranije u svojoj istoriji ljudsko društvo nije upoznalo tehnologiju koja se razvijala tako rapidno (povećavajući stostruko moć svake dekade),24 suspendujući ograniĉenja prostora i vremena i preoblikujući naĉine kojima ĉovjek komunicira, uĉi, misli i radi. Informacioni sistemi zasnovani su na ICT koje predstavljaju osnovu raĉunarskih informacionih sistema, a spadaju u kljuĉne generiĉke tehnologije jer prodiru u sve sfere privrede, nauke, društvenog i privatnog ţivota. ICT su sa mogućnostima prikupljanja, ĉuvanja, prenošenja i obrade svih vrsta informacija unaprijedile sve grane privrede i sve javne djelatnosti. One ĉine podlogu za kreativnu i efikasnu upotrebu znanja, a znanje i inteligentno korišćenje informacija postaju kljuĉni faktori nove privrede i nove uprave. ICT i infrastruktura na kojoj su zasnovane utiĉe na sve sfere ţivota i djelovanja pojedinaca, ali i društva u cjelini. One omogućavaju efikasnu razmjenu informacija, rukovanje informacijama i automatizaciju nekih aktivnosti zasnovanih na znanju.
3.3.
Značaj informacionih tehnologija
Teško je u istoriji ĉovjeĉanstva identifikovati sliĉan pronalazak koji ima takav uticaj u tolikom broju ljudskih djelatnosti kao što su ICT. Njihov znaĉaj ogleda se upravo u širini njihove primjene. U drugoj polovini XX vijeka, zahvaljujući korišćenju novih tehnologija, svijet postaje „globalno selo”25. Proces globalizacije26 svijeta u planetarnim razmjerima koju je uslovio neslućeni uspon nauke i tehnologije je nezaustavljiv proces, koji pokazuje superiornost novih društvenih odnosa u odnosu na sve dosadašnje sisteme i društvene odnose. Nove tehnologije već uklanjaju geografska ograniĉenja u poslovanju 24
Preparing for the Revolution: Information Technology and the Future of the Research University, National Research Council, The National Academies Press, Washington, ISBN: 0309-08640-X, 97 pages, (2002), http://www.nap.edu/catalog/10545.html, str. 5. 25 Svijet je globalno selo. The world as a global willage. Ova izreka oznaĉava povezanost svijeta do koje je došlo zahvaljuhući razvoju savremenih medija (televizija, novine, Internet), a pripisuje se teoretiĉaru Marshall McLuhan koji je rekao da se zahvaljujući elektronskim medijima vraćamo na seoski naĉin ţivota, jer svakog poznajemo i sa svakim uspostavljamo komunikaciju isti ĉas (Internet). 26 Primjedba autora: Globalizacija je kontraverzan fenomen koji izaziva veliku paţnju, polemike, pa ĉak i sukobe.
37
(npr. nekoliko indijskih softverskih firmi obavlja podršku za ameriĉke kompanije. Koristeći vremensku razliku, rade na rješavanju postavljenih problema dok ameriĉke firme po noći ne rade, i nude im ujutro gotova rješenja). Zbog proširenosti raĉunarskih mreţa i korišćenja beţiĉnih komunikacija omogućen je rad izvan kancelarije odnosno kod kuće ili na putu, te će za nekoliko godina rad na daljinu postati sve ĉešći, a to će omogućiti da se radi u vrijeme i u okruţenju koje ĉovjeku najviše odgovara, za razliku od sadašnjosti kada je za obavljanje poslova potrebno prisustvo u kancelariji. Omogućeno je lako pribavljanje informacija, njihovo slanje i preduzimanje odreĊenih aktivnosti na osnovu njih, na nove naĉine. Prvi put u ljudskoj istoriji se sve informacije: brojevi, tekst i zvuk, mogu pretvoriti u digitalni oblik pogodan za ĉuvanje, obradu i prenošenje u svaki raĉunar. Mikroprocesorska revolucija ne samo da je omogućila personalnim raĉunarima veliki rast snage njihovih procesora i memorije, već se stvara i potpuno nova vrsta pametnih kartica, koje će upotrebu digitalnih informacija uĉiniti posve uobiĉajenom. Da bi do kraja mogli shvatiti znaĉaj uvoĊenja informacione tehnologije navodimo još nekoliko ĉinjenica: poĉev od 1990. godine proizvodnja vezana za informacione tehnologije zauzima prvo mjesto u svijetu sa preko 100000 milijardi USA $ prihoda. Broj zaposlenih u informacionom sektoru razvijenih zemalja u stalnom je porastu. U razvijenim zemljama preko 55% zaposlenih radi na poslovima u kojima se proizvode ili koriste informacije. Najnovije informacione tehnologije kao dio visoke tehnologije dovode do preorjentacije proizvodne moći sa neobnovljivih resursa na obnovljive resurse. Najnovije informacione tehnologije kao dio visoke tehnologije dovode do preorijentacije proizvodne moći sa neobnovljivih resursa na obnovljive resurse. Obiljeţja ICT su: visoka nauĉno-istraţivaĉka i obrazovna intenzivnost, mala potrošnja sirovina i repromaterijala po jedinici proizvoda, mali utrošak energije u proizvodnji i eksploataciji i zanemariv (veoma mali) stepen zagaĊenja ţivotne sredine.
38
Povratni uticaj i posljedice primjene informacionih tehnologija su suštinske. Utiĉu na razvoj svakog pojedinog subjekta, privredne grane, regije pa i ĉitavih zemalja i kontinenata. Razvoj informacionih tehnologija dovodi do svog daljeg ubrzanja u razvoju. Najznaĉajnije posljedice takvog razvoja su: 1. Na mikro planu: povećanje produktivnosti i ekonomiĉnosti rada, povećanje kvaliteta proizvoda i konkurentnosti proizvoĊaĉa, smanjenje troškova i povećanje kvaliteta proizvodnje, smanjenje broja proizvodnih faza, izmjena strukture troškova proizvodnje, razvoj novih pristupa upravljanju procesom proizvodnje, oslobaĊanje ĉovjeka od manuelnog rada. 2. Na makro planu: razvoj novih industrijskih grana baziranih na sredstvima informacione tehnologije, regionalno prestruktuiranje svjetske privrede, višenacionalno okupljanje oko kompleksnih programa tehnološkog razvoja, velika ulaganja u nauĉno-istraţivaĉki rad. Informacione tehnolgije su ušle u sve pore ljudskog bitisanja u toj mjeri da je ĉovjekova zavisnost od njih postala veoma visoka, ĉak bi se moglo reći i alarmantna. Informaciona i komunikaciona tehnologija jedna je od najdominantnijih tehnologija današnjice, koja je promijenila mnoge aspekte naĉina na koji ţivimo. U nju se mnogo ulaţe i od nje se mnogo oĉekuje. Za oĉekivati je da će se ubrzan razvoj svih resursa informacionih sistema i dalje nastaviti. To se prevashodno odnosi na hardver, softver i baze podataka. Navodimo samo jednu ĉinjenicu: prije 50 godina na jedan raĉunar je dolazilo oko 300.000 korisnika. Od prije trideset godina jedan raĉunar moţe da koristi jedan korisnik. Sada je situacija takva da putem Interneta jedan korisnik koristi na hiljade raĉunara i raĉunarskih mreţa. 39
U posljednje vrijeme svijet koristi softver i aplikacije ĉetvrte generacije (softver za relacione i objektno-orjentisane baze podataka, upitne jezike, generatore aplikacija i sliĉno). Pored softvera ĉetvrte i postĉetvrte generacije (4G) moraju se koristiti i kejs (engl. CASE) alati, koji omogućavaju automatizaciju rada i projektovanja informacionih sistema. Oni omogućavaju brz i efikasan razvoj standardnih programskih paketa. Informacioni sistemi se u zavisnosti od potreba, moraju razvijati u pravcu: sistema za podršku odluĉivanju (SPO), ekspertnih sistema (ES), sistema baza znanja (SPZ) i sliĉno. Sve to podrazumijeva sve veće povezivanje dosadašnjih parcijalnih sistema ili podsistema, a sve u cilju podrške upravljaĉkih aktivnosti. Informaciona tehnologija je onoliko vrijedna koliko je korisnik sposoban da je upotrijebi. Drugim rijeĉima, potrebno je znati kako da istraţite i iskoristite sve mogućnosti koje ova tehnologija nudi. Sposobnost upotrebe informacione tehnologije podrazumijeva: • Dobro poznavanje svih IT alata, ukljuĉujući i Internet, • Posjedovanje neophodnih vještina za efikasnu upotrebu ovih alata, • Prepoznavanje situacija u kojima se IT moţe upotrijebiti radi rješavanja nekog problema.
3.4.
Vrste informacionih tehnologija
Informacione tehnologije se mogu razvrstati u ĉetiri grupe: Senzorske tehnologije omogućavaju prikupljanje raznih informacija iz spoljnjeg svijeta i njihovo prevoĊenje u formu koja je razumljiva raĉunaru. U ove tehnologije spadaju: tastatura, svjetlosna olovka, miš, industrijski senzori, digitalizatori statiĉne slike, digitalne kamere, digitalizatori zvuka, senzori dodira itd. Komunikacione tehnologije koriste se za prenos podataka izmeĊu razliĉitih raĉunarskih komponenti. Primjeri ovih tehnologija su: faksimilureĊaji, mobilni telefoni, modemi, telefonski sistemi. Analitičke tehnologije – fiziĉka oprema i pripadajući softver koji prihvataju informacije posredstvom senzora i komunikacionih 40
tehnologija, obraĊuju ih i ĉuvaju. U ovu kategoriju obiĉno se ubrajaju individualni mikro, mini, i veliki raĉunari. Tehnologije prikaza – prikupljene i obraĊene podatke na odgovarajući naĉin prezentuju korisnicima. Pored monitora i štampaĉa to su i displeji sa teĉnim kristalom, televizija visoke rezolucije, ureĊaji za sintezu govora i sl. U posljednje vrijeme sve više je prisutna konvergencija navedenih tehnologija, pri ĉemu se danas pod pojmom informacione tehnologije podrazumijevaju sve raĉunarski bazirane tehnologije ukljuĉujući i komunikacione tehnologije. Informacione tehnologije su same po sebi veoma interesantne, ali je ipak naĉin na koji su one primjenjuju još interesantniji. One su kljuĉni dio savremenog rješavanja problema i pomaţu nam da bolje razumijevamo probleme, kreiramo odgovarajuća rješenja pa i de fakto oblikujemo društvo u kome ţivimo.
3.5.
Sredstva informacionih tehnologija
Informacione tehnologije se bave upotrebom elektronskih raĉunara i softvera za bezbjednu konverziju, skladištenje, zaštitu, obradu, prenos i pretraţivanje informacija. Konverzija podataka podrazumijeva pretvaranje raĉunarskih podataka iz jednog u drugi oblik, na primjer, pretvaranje tekst fajla iz jednog u drugi kodni oblik. Skladištenje informacija (podataka) predstavlja smještaje podataka na odreĊeni medijum radi pamćenja i/ili obrade. Zaštita podataka podrazumijeva sredstva za zaštitu podataka od oštećenja i kontrolu njihovom pristupu. Obrada podataka je bilo koji raĉunarski proces kojim se konvertuju (pretvaraju) podaci u informacije ili znanje. Prenos podataka se ĉesto vrši sa jednog mjesta na drugo. Pretraţivanje informacija danas je sve zastupljenije, olakšava pristup ţeljenim informacijama i obuhvata pretraţivanje informacija u dokumentima, traţenje dokumenata, pretraţivanje u bazama podataka, na veb-u, itd…
41
U sredstva informacionih tehnologija koja predstavljaju osnovu informacionih sistema ubrajaju se: raĉunarski sistemi27, kompletan sistemski i aplikativni softver, periferni ureĊaji (optiĉki ĉitaĉi, skeneri, digitalne kamere, multimedije i sliĉno), te komunikacioni sistemi (oprema, ureĊaji i mreţe). Nakon drugog svjetskog rata došlo je do znaĉajnih dogaĊaja koji su odredili pojavu i razvoj ICT: objelodanjena su istraţivanja i konstrukcije raĉunara koji su za vrijeme rata ĉuvani kao vojna tajna. Poĉetkom pedesetih godina na trţištu su se pojavili prvi raĉunari koji su bili sastavljeni preteţno od elektronskih cijevi, a zauzimali su prostor cijelih soba i trošili na stotine kilovat sati elektriĉne energije dnevno. krajem ĉetrdesetih godina, pojavom tranzistora i daljim razvojem poluprovodniĉke tehnologije, nastala je nova tehnološka grana koja se danas zove mikroelektronika. Proizvodnja mikroelektronskih sklopova i na njima zasnovana proizvodnja raĉunara danas je jedna od najvaţnijih privrednih grana u najrazvijenijim zemljama svijeta. istovremeno s razvojem mikrolektronike i raĉunarske tehnologije razvijalo se i podruĉje telekomunikacija. Od jednostavnih telefonskih centrala, povezanih ţiĉanim kablovima, i relativno izolovanih radiodifuznih sistema od prije tridesetak godina razvio se današnji svjetski sistem za prenos glasa, slike i pisanih informacija. Tim se sistemom do nedavno meĊusobno izolovani raĉunari mogu meĊusobno povezati u raĉunarske mreţe preko kojih se velikom brzinom razmjenjuju podaci. Informacija sve više postaje osnovni resurs savremene civilizacije. Ona je bitan preduslov planiranja i izgraĊivanja budućnosti prema ljudskim potrebama i mogućnostima. Stoga je ubrzaniji razvoj informacionog sistema imperativ napretka u svim podruĉjima društvenog ţivota i rada. Savremeni tehniĉki i tehnološki razvoj na podruĉju ICT daje neslućene mogućnosti korišćenja informacije kao resursa. Znanje ljudi i inteligentno korišćenje informacija postaje kljuĉni faktor razvoja društva. Svi znaĉajni razvojni projekti snaţno se oslanjaju na ICT. Upotrebom najsavremenije opreme, ljudskog znanja i iskustva, razvijen je niz ureĊaja i programskih paketa koji nalaze primjenu u:
27
Raĉunarski sistem ĉini raĉunar sa svim povezanim ulaznim i izlaznim ureĊajima i jedinicama.
42
projektovanju, voĊenju i upravljanju proizvodnim procesima (CAD/CAM), automatizacija softverskog inţinjeringa (CASE), automatizaciji kancelarijskog poslovanja, softverski i komunikacioni sistemi za potrebe elektronske razmjene podataka (EDI – Internet), podrška odluĉivanju (DSS, GDSS). Obzirom da informacione tehnologije postoje više od šest decenija, tj. od pojave prvog tranzistora, one se dijele na nove i stare. U stare se ubraja telegraf, fiksna telefonija, radio i televizija, a u nove mobilna telefonija, Internet i raĉunari. Razvijene zemlje naglasak stavljaju upravo na nove tehnologije. I nove i stare informacione tehnologije obuhvataju djelatnosti proizvodnje i usluga. Informacione tehnologije nude širok spektar specifiĉnih prednosti: povećanje efikasnosti i produktivnosti, dijeljenje i skladištenje informacija, komunikaciju, brţu akumulaciju, širenje i primjenu znanja. Informacione tehnologije su već obiljeţile i sasvim sigurno će još snaţnije obiljeţiti narednih nekoliko desetljeća.
3.6.
Principi informacionih tehnologija
PredviĊanje mogućih pitanja i pronalaţenje adekvatnih odgovora predstavlja jedan od najefikasnijih naĉina u rješavanju problema bilo koje vrste. Ovaj metod primjenjuju i mnogi studenti u toku pripreme ispita; oni se trude da "pogode" koja će im pitanja profesor postaviti da bi zatim napamet nauĉili odgovore na ova pitanja. Ali, šta će se dogoditi ako neko pitanje nije pravilno anticipirano ili ga je profesor donekle izmjenio? U tom sluĉaju nauĉeni odgovor više neće biti primjenljiv; u stvari, uĉenje ovog pogrešnog odgovora pokazaće se upravo kontraproduktivno u pokušaju da se problem riješi. Daleko najefikasniji naĉin uĉenja bilo kog predmeta sastoji se u ovladavanju osnovnim ĉinjenicama tog predmeta i razumijevanju principa na 43
kojima se te ĉinjenice zasnivaju. Pod principom se ovdje podrazumijeva fundamentalno pravilo, ideja vodilja ili motiv koji, kada se primjeni na odreĊenu situaciju, dovodi do ţeljenih rezultata. Stavljanje teţišta na principe, umjesto na konkretne situacije i gole ĉinjenice jedini je naĉin za pouzdanu pripremu. Prvi princip informacione tehnologije objašnjava samu namjenu IT-a: Najveća korist od informacione tehnologije je u tome što ona ljudima pomaţe u rješavanju problema, oslobaĊa njihovu kreativnost i ĉini ih znatno efikasnijim no što bi oni ikada mogli biti bez primjene IT-a u izvršavanju svojih aktivnosti. Drugi princip: Podjednaku vaţnost za efikasnu primjenu informacione tehnologije ima takozvani „high-tech“ princip: Što je neka informaciona tehnologija „sofisticiranija“ (high-tech), utoliko je vaţnije temeljno razmotriti njene „high-tech“ aspekte - to jest, njenu „ljudsku stranu“. Jedan srodan princip kaţe sljedeće: „Uvijek nastojite da informacionu tehnologiju prilagodite ljudima, umjesto da od ljudi zahtijevate da se prilagode informacionoj tehnologiji“.
3.7.
Funkcije informacionih tehnologija
Prema James A. Seen, (2007), informaciona tehnologija (IT Information Technology) izvršava šest funkcija iz oblasti rukovanja informacijama: (1) biljeţenje, (2) obrada, (3) generisanje, (4) skladištenje, (5) preuzimanje i (6) prenos. Naĉin primjene ovih funkcija odreĊuje koliki će uticaj IT imati na dati proces. 1. Biljeţenje (capture) Ĉesto je korisno prikupljati detaljne zapise o izvršenim aktivnostima. Ovaj proces, koji se obiĉno naziva biljeţenjem podataka (data capture), vrši se
44
u svim sluĉajevima kada se smatra da će prikupljeni podaci kasnije biti od neke koristi. Neke druge kategorije biljeţenja podataka: • Prilikom svakog uzimanja neke knjige iz biblioteke, biljeţi se ime i prezime, odnosno identifikacioni broj) osobe koja je knjigu pozajmila, kao i naslov (pozivni broj) konkretne knjige. • Na biletarnici pozorišta biljeţi se svako sjedište za koje je prodata ulaznica. • U bolniĉkim sobama za intenzivnu njegu, specijalni monitori biljeţe otkucaje srca i broj bijelih krvnih zrnaca u krvotoku pacijenta. • UreĊaji za snimanje glasa i podataka, smješteni u pilotskoj kabini aviona, biljeţe cjelokupnu konverzaciju pilota, kao i sve parametre leta koji su vezani za trenutnu lokaciju aviona. • Kada naruĉite neku knjigu iz bilo koje Internet knjiţare, pored samog naslova naruĉene knjige biće zabiljeţeno vaše ime i prezime, adresa stanovanja, broj kreditne kartice, kao i adresa na koju ţelite da vam knjiga bude isporuĉena. 2. Obrada (processing) Kao aktivnost koja se najĉešće povezuje sa raĉunarima, obrada (processing) obiĉno predstavlja osnovni cilj zbog kojeg se ljudi i organizacije uopšte odluĉuju za kupovinu raĉunara. Funkcija obrade sastoji se od konverzije, analize, izraĉunavanja i sintetizacije svih mogućih vrsta podataka ili informacija. Obrada je jedan od najstarijih naĉina poslovne obrade podataka (data processing). Podrazumijeva preuzimanje podataka (brojki, simbola i slova) i njihovo pretvaranje u informaciju. Klasiĉan primjer obrade podataka predstavlja izraĉunavanje stanja na tekućem raĉunu, koje se vrši tako što se na poĉetno stanje (prvog dana u mjesecu) dodaju sve uplate i od njega oduzimaju iznosi troškova, te tako dobijeni iznos predstavlja trenutno stanje na raĉunu. Obrada informacija predstavlja proces transformacije bilo kog tipa informacije u neki drugi tip informacije. Ovom obradom mogu biti obuhvaćeni tekst (izvještaji, sluţbena prepiska), zvuk (glas, muzika, tonovi) i slika (vizualne informacije poput dijagrama, grafikona, crteţa i animiranih crteţa).
45
U posljednje vrijeme veliko je interesovanje za multimedijalnim sistemima, koji takoĊe predstavljaju jednu vrstu obrade informacija. U ovim sistemima se istovremeno obraĊuje više razliĉitih tipova informacija - na primjer, tokom prikazivanja neke animirane prezentacije na monitoru koriste se informacije koje su preuzete iz raĉunara, ĉesto praćene muzikom, glasom ili zvuĉnim efektima. Od ostalih tipova obrade, pomenućemo slijedeće: • Obrada teksta (word processing) Kreiranje tekstualnih dokumenata, kao što su izvještaji, elektronski bilteni (newsletters) i poslovna korespondencija. Sistemi za obradu teksta omogućavaju korisniku da u raĉunar unosi podatke, tekst i slike, koje zatim moţe transformisati u upotrebljiv dokument atraktivnog formata. • Obrada slika Konverzija vizualnih informacija (grafike, crteţa i fotografija) u format kojim se moţe upravljati unutar nekog raĉunarskog sistema, odnosno koji se moţe razmjenjivati izmeĊu ljudi i raĉunara. U toku procesa skeniranja vrši se konverzija slika odštampanih na papiru ili sa foto-negativa, u oblik koji je razumljiv raĉunaru. • Obrada glasa Transformisanje i prenos govornih informacija. Glasovne informacije se u raĉunarski sistem najĉešće unose putem telefona ili mikrofona prikljuĉenog na raĉunar. Pojavljuju se, meĊutim, neki novi sistemi, koji ljudima omogućavaju direktnu komunikaciju sa raĉunarom radi izdavanja instrukcija za preduzimanje konkretnih akcija. 3. Generisanje Informaciona tehnologija se ĉesto koristi za generisanje informacija kroz proces obrade. Pod generisanjem informacija podrazumijeva se organizovanje podataka i informacija u neki upotrebljiv oblik, bilo da se radi o brojkama, tekstu, zvuku ili slici. Ponekad se tokom ovog procesa informacije regenerišu u njihovom originalnom obliku. U ostalim sluĉajevima, generiše se potpuno novi oblik informacija. Primjera radi, zabiljeţene muziĉke note se reprodukuju u obliku zvuka, zajedno sa odgovarajućim ritmom i pauzama (drugim rijeĉima, kao muzika). 46
Vizualizacija takoĊe predstavlja jednu vrstu generisanja informacija, tokom koje se podaci konvertuju u odgovarajuću vizualnu formu. Kao rezultat toga, naizgled besmisleni nizovi brojeva pretvaraju se u razumljive dijagrame, uzorke i relacije izmeĊu zavisnih veliĉina. Ĉesto se vizualizacijom mogu generisati ĉak i trodimenzionalne slike, koje pored visine i širine imaju još i „dubinu". 4. Prenos (transmisija) Slanje podataka i informacija sa jedne lokacije na drugu naziva se prenosom. Telefonski sistemi prenose naš govor sa mesta njegovog nastanka do ţeljenog odredišta. Raĉunarski sistemi ĉine isto to, ĉesto pritom koriste takoĊe telefonske linije. MeĊutim, raĉunarski sistemi mogu za slanje podataka i informacija koristiti i neke druge medijume, kao što su sateliti ili svjetlosni signali koji se prenose putem optiĉkih vlakana. Postoje dva uobiĉajena oblika prenosa informacija: • Elektronska pošta ili e-mail: Prijem, skladištenje i prenos tekstualnih i slikovnih poruka izmeĊu korisnika nekog raĉunarskog sistema. Sadrţaj e-mail poruka pošiljalac obiĉno unosi pomoću tastature, dok ih primalac pregleda na monitoru svog raĉunara (ĉime se eliminiše potreba za štampanjem poruka na papiru). Ĉesto se, meĊutim, e-mail porukama pridodaju još neke informacije - slike i fotografije, dodatni tekstualni, zvuĉni fajlovi - koje se za poruke „kaĉe“ u vidu priloga (attachments). U tom sluĉaju, ovi prilozi se prenose zajedno sa osnovnom e-mail porukom. E-mail poruke mogu razmjenjivati pojedinci meĊu sobom, a mogu se poslati i velikom broju ljudi istovremeno. • Glasovne poruke ili govorna pošta (voice mail) Pod ovim terminom se podrazumijeva jedna posebna vrsta obrade glasa (voice processing), kod koje pozivaĉ ostavlja govornu poruku izgovorenu preko telefona. Ova glasovna poruka se zatim prenosi, skladišti i preuzima (reprodukuje) od strane primaoca.
47
3.8.
Razlika izmeĎu informacionih tehnologija i informaciono-komunikacionih tehnologija
Za povezanost mikroelektronike, raĉunarske tehnologije i komunikacija upotrebljavaju se u zadnjih nekoliko godina dva naziva. Jedan od naziva je informaciona tehnologija, koja se obiljeţava skraćenicom IT (engl. Information Technology). U evropskom okruţenju u nazivu se posebno istiĉe njezina komunikaciona komponenta, te se upotrebljava naziv informaciono – komunikaciona tehnologija, koja se obiljeţava skraćenicom ICT (engl. Information and Communications Technology). Svoje je atribute ta tehnologija dobila zbog toga što omogućava prihvatanje, ĉuvanje, prenos i jednostavnu upotrebu svih vrsta informacija28. U posljednje vrijeme se termin IT proširuje da se naglasi upotreba komunikacija, posebno elektronskih. Informacione i komunikacione tehnologije (Information and communications technologies – ICTs) obuhvataju tehnologije kao što su stoni i prenosni (desktop i laptop) raĉunari, softver, periferni ureĊaji i ureĊaji za povezivanje na Internet koji su namijenjeni za obradu informacija i komunikaciju. To je veoma široka, sloţena i dinamiĉna oblast. Zahtijeva neprekidno praćenje novina i stalno uĉenje tokom cijelog ţivota (engl. Lifelong learning), odnosno profesionalno usavršavanje. Za razliku od informacionih tehnologija, informaciono-komunikacione tehnologije (ICT) predstavljaju spektar meĊusobno povezanih tehnologija. Prema definiciji Svjetske banke29, informaciono-komunikacione tehnologije se sastoje od hardvera, softvera, mreţa i medija za sakupljanje, smještanje, procesiranje, prosljeĊivanje i prezentaciju informacija (glasovnih, tekstualnih i slikovnih). „ICT je krovni termin koji ukljuĉuje bilo koji komunikacioni ureĊaj ili aplikaciju, koja obuhvata: radio, televiziju, mobilni telefon, raĉunar, mreţni hardver i softver, satelitske sisteme itd; kao i razne usluge i aplikacije povezane sa njima, kao što su: videokonferencija i uĉenje na daljinu.“30 Informacione tehnologije, kao disciplina, bave se više tehnologijama nego informacijama, što je sluĉaj sa informacionim sistemima. IT je nova 28
Sotirović, V: Informatiĉke tehnologije, Tehniĉki fakultet „Mihajlo Pupin“, Zrenjanin, 2004. http://www.worldbank.org/ 30 http://searchcio-midmarket.techtarget.com/definition/ICT 29
48
disciplina koja se vrlo brzo razvija kao rezultat zahtjeva iz prakse, odnosno potreba preduzeća i drugih organizacija. Danas poslovanje u svim oblastima potpuno zavisi od informacionih tehnologija, jer sve organizacije koriste sisteme zasnovane na IT. Informaciona i komunikaciona tehnologija (engl. Information and communications technology), se koristi kao opšti naziv za sve vrste tehnologija koje omogućavaju korisnicima kreiranje, pristup i manipulaciju informacijama. ICT je kombinacija informacione tehnologije i komunikacione tehnologije31. Predstavljaju povezani sistem, koji se koristi kao infrastruktura za automatsko prikupljanje, obradu, ĉuvanje, premještanje, razmjenu, prikaz, kontrolu i distribuciju podataka i informacija.
3.8.1. Komunikacione tehnologije Komunikaciju moţеmo dеfinisati kao razmjеnu iskustava, osjеćaja i misli. Od prvih krikova primitivnog ĉovjеka do satеlitskih prеnosa, komunikacijе su prеdstavljalе i prеdstavljaju jеdnu od tеmеljnih prеtpostavki razvoja društva. Pojava govora prеdstavljala jе prvi znaĉajni korak u razvoju komunikacija. Pojava govora omogućila jе prеnos iskustva i saznanja. Drugi znaĉajan korak prеdstavlja pojava pisma. Pojava pisma omogućila jе prеnos misli i iskustva za budućnost, tе u udaljеnе krajеvе. Najbrţi razvoj komunikacijе omogućila jе pojava raĉunara. Komunikaciona tehnologija je pojam kojim opisujemo telekomunikacionu opremu pomoću koje moţemo informacije slati, primati, traţiti i pristupati im. Komunikacije izmeĊu odreĊenih subjekata koji su meĊusobno geografski udaljeni se nazivaju telekomunikacije, tj. komunikacije na daljinu. U posljednje vrijeme komunikacija meĊu ljudima se odvija posredstvom elektronskih signala preko satelita, koaksijalnih kablova ili optiĉkih vlakana. „U literaturi, komunikacione tehnologije se ĉesto dijele na tri tipa. Najĉešće se koristi tip medija koji predstavljaju radio i televizija, koji proizvode 31
Komunikaciona tehnologija je pojam kojim opisujemo telekomunikacionu opremu pomoću koje moţemo informacije slati, primati, traţiti i pristupati im. Komunikacije izmeĊu odreĊenih subjekata koji su meĊusobno geografski udaljeni se nazivaju telekomunikacije, tj. komunikacije na daljinu. U posljednje vrijeme komunikacija meĊu ljudima se odvija posredstvom elektronskih signala preko satelita, koaksijalnih kablova ili optiĉkih vlakana.
49
poruke koje će biti primljene. Dvosmjerna komunikacija kao što su telefoni i telegrafi omogućavaju korisnicima slanje i primanje poruka. Internet nudi mješovite komunikacije koje mogu ići u oba pravca. Komunikaciona tehnologija postoji da poveţe, informiše, zabavi korisnike, ali i da prodaju proizvode.“32 Komunikacione tehnologije spadaju u najstarije tehnologije koje je ĉovjek koristio ili koristi. Od svog postanka ljudi su komunicirali najprimitivnijim naĉinima sporazumjevanja i crtanjem na zidovima pećina. Hiljadama godina su komunicirali koristeći rijeĉi, pergament, kamene blokove i dimne signale. Komunikacija je poĉela gestom i vatrom, nastavljena svjetlosnim signalima, Morzeovom azbukom, telefonom, raĉunarom. „Komunikacije su se drastiĉno promijenile 1837. godine, kada je Semjuel Morze (Samuel Morse) izumio telegraf. Zahvaljujući ovom izumu, bilo je moguće poslati informacije pomoću elektriĉnih impulsa preko bakarne ţice. Poruke su se slale tako što se svaki karakter prevodio u niz dugaĉkih, ili kratkih elektriĉnih impulsa, ili, ako ne koristimo tehniĉke izraze, u nizove taĉaka i crtica - ti nizovi su prenošeni preko ţice. Pridruţeni skup karaktera i elektriĉnih impulsa naziva se Morzeov kod.“33 Mogućnost slanja informacija bez oĉiglednog verbalnog, ili vizuelnog medijuma predstavljala je kamen temeljac mnogim izumima koji će zauvijek promijeniti naĉine komunikacije izmeĊu ljudi. „Aleksander Graham Bel (Alexander Graham Bell) je 1876. godine pomjerio telegraf jedan korak unaprijed. Pokazao je kako glas moţe direktno da se konvertuje u elektriĉnu energiju i prenosi preko ţice korišćenjem naizmjeniĉnog napona. Na drugom kraju ţice elektriĉni signali su konvertovani nazad u zvuk. Rezultat je bila mogućnost prenosa govora elektronskim putem izmeĊu dvije taĉke, ĉije je rastojanje zavisilo samo od mogućnosti fiziĉkog povezivanja tih taĉaka“34. Za ljude ĉiji su ţivoti zavisili samo od toga šta su mogli da vide i ĉuju ovaj izum je bio apsolutno nevjerovatan i djelovao je nestvarno. Najraniji telefoni su zahtijevali poseban par ţica za svaki telefon na koji je neka osoba htjela da se poveţe. Da bi nekoga pozvala, ta osoba je najprije morala da poveţe svoj telefon na par ţica i da se nada da je neko na drugom kraju sluša. Nije bilo nikakvog zvona, ili ureĊaja za signaliziranje koji bi osobu 32
http://www.ehow.com/about_6766569_communication-technology-definition.html Wiliam A. Shay: Savremene komunikacione tehnologije i mreže, „Kompjuter Biblioteka“, Ĉaĉak 2004. god. str. 2. 34 Wiliam A. . Shay: Savremene komunikacione tehnologije i mreže, „Kompjuter Biblioteka“, Ĉaĉak 2004. god. str. 3. 33
50
na drugom kraju obavijestio o pozivu. To se promijenilo pronalaskom razvodne table (switchboard), razvodnog ureĊaja koji je povezivao linije izmeĊu telefona. U narednih 70 godina telefonski sistem je toliko napredovao da je telefon postao sasvim uobiĉajeni aparat u svakoj kući. Veliki doprinos dao je i Mihajlo Pupin sa tzv. "Pupinovim kalemima" koji su postavljeni na svaka dva kilometra bitno popravljali frekvencijske karakteristike telefonskih vodova i omogućavali prenos telefonskog signala na daleko veće udaljenosti nego do tada. Još jedan znaĉajan dogaĊaj u istoriji komunikacionih tehnologija desio se 1901. godine, kada je mladi inţenjer Guglielmo Marconi uspio poslati SOS signal preko okeana, i time postaje opšte prihvaćen kao zaĉetnik radio tehnologije. Njegovi su uspjesi otvorili vrata savremenoj upotrebi beţiĉnog prenosa signala, naroĉito na moru kao pomoć brodovima u nevolji. Marconi je i „Titanic“ opremio najsavremenijom radio opremom što se pokazalo presudnim u spašavanju ţivota nakon što se brod sudario s ledenom santom. Upravo je ta tragedija pokazala veliku ulogu beţiĉne komunikacije i dala snaţan impuls daljnjem razvoju radio tehnologije. „Marconi je dio svoje karijere radio kod Nikole Tesle kao tehniĉar, i tu je vidio i radio sa nekim tehniĉkim pronalascima koje će nastaviti razvijati samostalno. Iako mu je priznat patent na radio prenos, Guglielmo Marconi gubi pravo na isti 1943. godine, kada Vrhovni sud SAD-a priznaje pravo na ovaj patent Nikoli Tesli.“35 Kljuĉnu ulogu za stvarni poĉetak radio medija su imala tehniĉka unapreĊenja kvaliteta zvuka. Radio tehnologija je naroĉito uznapredovala za vrijeme Prvog svjetskog rata zbog vojnih potreba. MeĊutim, pretpostavljalo se da su radio talasi iskoristivi i za druge svrhe. Sljedeći znaĉajan dogaĊaj u komunikacionim tehnologijama je pojava televizije. Poĉeci današnjih televizijskih sistema datiraju od vremena kada je Willoughby Smith 1873. godine otkrio fotokonduktivitet hemijskog elementa selena, te otkrića skenirajućeg diska od strane Paula Nipkova 1884. godine. Princip rada televizije zasnovan je na ideji da se slike pretvore u elektriĉne signale koji se u obliku radio talasa emituju u etar. Ti radio talasi stiţu do TV antena ulaze u TV prijemnik gdje se ponovo pretvaraju u elektriĉne signale. Ovi elektriĉni signali se uz pomoć elektriĉnih sklopova pretvaraju u sliku uz koju ide i prateći ton. Redovno TV emitovanje poĉelo je 1936. godine u Velikoj Britaniji, a 1939. godine u SAD-u.
35
http://en.wikipedia.org/wiki/Guglielmo_Marconi
51
3.9.
Trendovi razvoja informacionih tehnologija
Informaciona tehnologija je jedna od kljuĉnih generiĉkih tehnologija jer prodire u sve sfere privrede, nauke, društvenog i privatnog ţivota i u njih unosi radikalne promjene. Ona snaţno utiĉe na naĉin rada i ţivota ljudi. Neke od znaĉajnih promjena u naĉinu rada su: rad u grupi i mogućnost rada izvan kancelarije. Rad u grupi je sve potrebniji jer su zadaci koji se postavljaju pred organizaciju sve kompleksniji, a sve više organizacija se oslanja na timove za izvršenje nekog zadatka ili projekta. Takav rad zahtijeva mogućnost brze i jednostavne komunikacije, te korišćenje softverskih alata koji podrţavaju rad u grupi, odrţavanje sastanaka na daljinu i sliĉno. Informaciona tehnologija s brzom komunikacijom i mogućnošću distribuiranog korišćenja baza i skladišta podataka, spremna je odgovoriti novim izazovima. Svojim burnim razvojem posljednjih nekoliko desetljeća dala je peĉat postindustrijskom društvu i ostvarila bitan uticaj na sva podruĉja rada i ţivota razvijenih društava. Ogromna sredstva za istraţivanja i razvoj rezultiraju brojnim inovativnim postupcima, metodama, ureĊajima i primjenama. Stoga ćemo prikazati neke od najvaţnijih trendova razvoja, raĉunara, softvera, raĉunarskih mreţa, mobilnih i internet servisa,... Danas je potpuno razumljivo da se ništa ne razvija brzinom kojom napreduju upotreba mobilnih telefona i pristup cyber prostoru. Vrijednost svjetskog trţišta mobilnih i fiksnih internet servisa36 eksponencijalno se povećava zahvaljujući sve većem broju ljudi, zajednica i nacija koji se prikljuĉuju na te servise. Takvi „mreţni efekti“ su prisutni skoro od samog nastanka trţišnog fenomena mobilnih i internet servisa. Pametni telefoni (engl. smart phones) su donijeli znaĉajne promjene, kombinujući mobilni telefon sa elektronskim organizatorom, muziĉkim ureĊajem, digitalnim fotoaparatom, multimedijskim aplikacijama i pristupom internetu uz mogućnost provjeravanja elektronske pošte u bilo kom trenutku i na bilo kom mjestu. Korisnici sada 36
Mobilna tehnologija se pokazala kao najrasprostranjenija i najbrţe prihvaćena tehnologija u istoriji, sa oko 5 milijardi pretplatnika u 2010. godini i stopom penetracije u domaćinstvima od preko 50% u mnogim zemljama u razvoju. Mobilna telefonija milionima pojedinaca širom svijeta daje mogućnost da pronaĊu posao, ostvare zaradu ili rade efikasnije, ĉime je ostvarena znaĉajna korist. Ova tehnologija je svakako već sada dominantna, imajući u vidu da je broj pretplatnika mobilnih usluga do kraja 2010. godine procijenjen na 900 miliona.
52
moraju da usklade svoja oĉekivanja i ponašanje sa potraţnjom za uslugama koje dobijaju potpuno drugaĉiju formu. Satelitski sistemi takoĊe predstavljaju dragocjeno rješenje, naroĉito u pogledu obezbjeĊivanja kapaciteta u ruralnim podruĉjima, kao i kapaciteta okosnice mreţe koji je drugim operatorima neophodan kako bi pruţali usluge svojim korisnicima. Nedavni dogaĊaji katastrofalnih posljedica takoĊe su doprinijeli tome da predstavnici vlasti shvate znaĉajnu ulogu koju su satelitske usluge imale u pravovremenom reagovanju u vanrednim situacijama (kao što su zemljotresi u Ĉileu, Japanu, na Haitiju i poplave u Pakistanu). U zavisnosti od lokalnih uslova kao što su geografska lokacija, ekonomski prosperitet, ruralno i urbano okruţenje i lokalni teren, postoji niz razliĉitih tehnoloških rješenja kojima se moţe obezbjediti širokopojasni pristup – od kablovskog do beţiĉnog, od satelitskog do radiorelejnog; od xDSL do mobilnih tehnologija, itd. Prema (Turban E., McLean E., Wetherbe J., 2003) opšti trendovi relevantni za razvoj svakog raĉunarskog sistema i informacione tehnologije su: 1. Odnos trošak/performansa - za 10 godina raĉunar će koštati koliko i danas ali će biti 50 puta brţi (jaĉi); cijena radne snage će se u tom periodu udvostruĉiti pa će se komparativna prednost raĉunara u odnosu na ljude poboljšati. 2. Objektno-orijentisano okruţenje - nov naĉin programiranja i korišćenja raĉunara sa ciljem da se smanje troškovi izgradnje i odrţavanja informacionih sistema; razvijaju se takve jedinice softvera koje mogu biti zajedniĉki korišćene, kupovane i ponovo korišćenje. 3. Umreţeno računarstvo - omogućava korisnicima da doĊu do drugih korisnika i baza podataka na bilo kom mjestu. 4. M-trgovina (mobilna trgovina) - obavljanje elektronske trgovine preko beţiĉnih aparata. Broj korisnika mobilnih aparata neprestano raste i to će sigurno doprinjeti brţem tazvoju m-Trgovine. 5. Mreţni računar – kao pojam uveden 1997. godine, a podrazumijeva da korisnikov raĉunar nema hard disk već ga opsluţuje centralna raĉunarska stanica (server). Smatra se da će ovakav trend sve više biti u upotrebi. 6. Integrisano kućno računarstvo - televizija, novine, radio, telefon, sistemi za obezbjeĊenje i druga sredstva će uskoro biti integrisana i njima će se upravljati iz jedne jedinice. 53
7. Internet – velika raĉunarska mreţa i sistem za jednostavnu i efektivnu komunikaciju sa tekstom, slikom i zvukom37. Neki od najpopularnijih dijelova Interneta su: World Wide Web, E-mail i P2P file sharing (ili razmjena dokumenata). 8. Intranet - korporativna mreţa koja funkcioniše sa tehnologijama za Internet; sve više organizacija koristi Intranet za internu komunikaciju. 9. Ekstranet - kombinacija Intraneta i Interneta; sluţi za komunikaciju i saradnju izmeĊu organizacija. 10. Korporativni portal - odnosi se na Web sajt kompanije koji se koristi kao ulaz za korporativne podatke, informacije i znanje. 11. Umreţeno preduzeće- omogućava kontakt sa svim entitetima sa kojima preduzeće posluje. Predstavlja sistem izvršavanja svih elemenata poslovnih aktivnosti ekonomskog procesa elektronskim putem, odnosno stvaranje dodatnih vrijednosti koristeći se informaciono-komunikacionim tehnologijama. 12. Optičke mreţe - telekomunikacione mreţe velikog kapaciteta zasnovane na optiĉkim vlaknima. Ima sve veću primjenu kod Interneta, videa, prenosa podataka i drugih digitalnih usluga.
3.10. Uticaj informacionih tehnologija na razvoj informacionog društva Danas ţivimo u svijetu u kome tehnološki napredak dovodi do kvalitativnog skoka, do informatizacije koja ima sve karakteristike nove, industrijske i društvene revolucije. U suštini kvalitativnih tehnoloških skokova nalazi se nauĉna revolucija. Istovremeno dolazi do spajanja tradicionalno 37
Prema saopštenju MeĊunarodna unija za telekomunikacije (ITU), broj korisnika Interneta u svijetu će 2010. godine premašiti dvije milijarde, što je gotovo trećina ukupne svjetske populacije od 6,9 milijardi ljudi. U proteklih pet godina broj korisnika Interneta se udvostruĉio, a do kraja 2010. pristup internetu ima 71 odsto stanovništva u razvijenim drţavama i samo 21 odsto ljudi koji ţive u zemljama u razvoju. Podaci te agencije pokazuju da pristup Internetu znaĉajno varira po regionima, tako da u Evropi pristup svjetskoj raĉunarskoj mreţi ima 65 odsto ljudi, taj procenat u Severnoj i Juţnoj Americi iznosi 55 odsto, dok je u azijsko-pacifiĉkom regionu 21,9 odsto, a u Africi samo 9,6 procenata.
54
odvojenih sfera ljudske djelatnosti, kao što su: obrazovanje, proizvodni rad, upravljanje, informisanje, odluĉivanje i kontrola. Da bi što kvalitetnije obavljali svoj posao, moramo se permanentno obrazovati. Mnogi aspekti našeg rada dobijaju karakter nauĉnog i istraţivaĉkog. Karakteristiĉan je integrativni karakter savremene nauĉno-tehnološke revolucije koji je pod velikim uticajem informacionih tehnologija. Nekad se nauka razvijala neovisno o proizvodnji, neovisno o obrazovanju. Danas su te aktivnosti uzajamno proţete, povezane i isprepletene. U samoj srţi strategije tehnološkog razvoja je ĉitav kompleks informacionih i komunikacionih tehnologija. Razvijeno je shvatanje da se u današnjem svijetu moţe nametnuti i dominirati prvenstveno tehnologijom. U tom kontekstu valja tumaĉiti znaĉajna i rastuća izdvajanja za nauĉnoistraţivaĉki razvoj i rad kao i za unapreĊenje informacionih tehnologija. Iz svega proizilazi da odnos ĉovjeka prema tehnologiji, prema društvu i prema proizvodnji, a posebno prema informaciji i znanju, danas, pod uticajem savremene raĉunarske tehnologije, sistemskog pristupa i aktuelne komunikacijske revolucije, dobija bitno nove znaĉajke. Cjelokupno ljudsko znanje razvija se prema eksponencijalnoj krivulji, 90% toga znanja nastalo je u posljednjih 30 godina. Zato se sasvim opravdano tvrdi da je izgubiti jednu godinu, ili kasniti jednu godinu za frontom svjetskog razvoja danas, jednako kao zaostati prije 10 godina za 5 godina ili i više. Dodajmo tome podatak da 90% svih nauĉnika cjelokupne ljudske istorije predstavlja naše savremenike. To ukazuje na ĉinjenicu da je nauka postala relativno nova pojava na svjetskoj pozornici, ali ujedno prerasta u masovnu ljudsku djelatnost i dobija sve epitete zasebne industrijske grane. Uzevši u obzir sve navedene ĉinjenice, moţe se zakljuĉiti da najrazvijenije zemlje svijeta danas velikim koracima ulaze u fazu razvoja koju valja nazvati informacionim društvom. Privreda tih zemalja sve više se temelji na obnovljivim resursima (znanje i informacije, biološki izvori, sunĉeva energija) i na tzv. visokim tehnologijama, koje troše skromne koliĉine energije i praktiĉno neograniĉene resurse. Informaciono društvo (Information society) je društvo u kojem su znanje i pravovremene, sveobuhvatne i taĉne informacije osnovni upravljaĉki resursi, koji osiguravaju progres i budućnost svojim graĊanima. Termin informaciono društvo implicira centralnu ulogu informacije. U ovoj novoj eri izvor produktivnosti se sve više nalazi u tehnologiji stvaranja znanja, obrade 55
informacija i komunikacije. Posebno se upotreba postojećih znanja u dolaţenju do novih uvida karakteristiĉno vezuje za potencijal informacionog društva. Ovaj izuzetan krug pozitivnih fidbek petlji poĉiva na dva glavna oslonca: informacijama i tehnologiji. Naziv informaciono društvo je prihvaćen u politici, pravu, sociologiji, ekonomiji, psihologiji, ali i u drugim oblastima, ĉime se potvrĊuje znaĉaj koji u društvu imaju informacije. Razvijene industrijske zemlje poprimaju sve jaĉa obiljeţja informacionog društva: proizvodnja materijalnih dobara sve se više povlaĉi pred proizvodnjom informacija, dok uticaj informacionokomunikacionih tehnologija na privredu, kulturu, politiku i privatni sektor kontinuirano raste. Na osnovu svih objašnjenja o konceptu informacionog društva, identifikuju se razliĉite neosporive osobine i zakljuĉci koji karakterišu informaciono društvo, a to su: znaĉaj informacije i kreativnog znanja; istaknuta uloga informacionih tehnologija u proizvodnji i širenju informacija; upotreba informacionih mreţa za distribuciju informacija; radikalne promjene u ţivotima obiĉnih ljudi kao rezultat uvećanja integracije informaciono- komunikacionih tehnologija u sve sfere javnih i privatnih ţivota; neophodnost da graĊani dobiju potrebna iskustva i vještine, i imaju pristup masivnim proširenim riznicama informacija. Kljuĉni princip je osiguravanje da svi mogu imati koristi od mogućnosti koje informacione tehnologije mogu da ponude. Korak u intenzivnu primjenu informacionih tehnologija, po svemu sudeći za ĉitav svijet predstavlja glavninu koraka u društvo 21. vijeka. Doprinos informacionih tehnologija ogleda se u svim oblicima i podruĉjima ljudske djelatnosti. Informatizacija proizvodnih procesa omogućava ogromne uštede i snaţno utiĉe na porast produktivnosti, stalnošću kvalitete i racionalnim trošenjem sirovina i energije. Robotizacija, fleksibilni sistemi, raĉunarski podrţan dizajn i proizvodnja, glavni su epiteti informatizacije industrije. No, informacione tehnologije takoĊe omogućavaju efikasnije kancelarijsko poslovanje, racionalizacije usluga svih vrsta, te stvaraju 56
pretpostavke za kvalitativne skokove u obrazovanju, nauĉnom radu, kao i svim oblicima komuniciranja, informisanja, upravljanja i kontrole. Kao što je industrijalizacija poljoprivrede omogućila ogroman skok u rastu produktivnosti proizvodnje hrane, tako informatizacija industrije otvara nove i neslućene perspektive za rast i razvoj industrijske proizvodnje. Tako je na primjer u Sjedinjenim Ameriĉkim Drţavama procijenjeno da je 1990. godine više od 30% svih poslova bilo neposredno vezano uz raĉunare, a gotovo 90% rutinskih proizvodnih procesa bilo je pod potpunom kontrolom istih bez ĉovjekove prisutnosti. Prikupljanje, obrada, smještaj i dostavljanje informacija korisnicima (informatika ili primjena informacionih tehnologija) moţe se smatrati ĉetvrtim sektorom nacionalne privrede (uz poljoprivredni, industrijski i usluţni). Ovaj informatiĉki sektor pokriva vrlo širok raspon djelatnosti, od već spomenute, vezane uz prikupljanje, obradu, memorisanje i stavljanje na raspolaganje podataka i informacija, pa do obrazovanja, biblioteĉko-referalne djelatnosti, nauke itd. i direktno se naslanja i proţima sa usluţnim sektorom, iz ĉega proizilaze brojne mogućnosti, kao što je na primjer poslovanje i trgovanje putem Interneta. Eksplozivno širenje i upotreba ove tehnologije rezultirale su nepovratnom transformacijom industrijskog u tzv. Informaciono društvo – društvo u kojem kljuĉni društveni resursi industrijskog doba (prije svega materijal i energija) na skali društvenih vrijednosti ustupaju mjesta informacijama, odnosno znanju, koji u novom informatiĉkom dobu38 postaju najviše društvene vrijednosti. Informacione tehnologije omogućile su stvaranje novog društvenog oblika koji se naziva „informatiĉko (informaciono) društvo“, zato što se proizvodnja i promet informacija shvata kao osnovna društvena djelatnost, kao što je u industrijskom društvu bila proizvodnja i promet roba. Na Svjetskom samitu o informacionom društvu (Ţeneva, decembar 2003) u taĉki 1. Deklaracije principa predstavnici naroda svijeta izjavili su da je njihova zajedniĉka ţelja i obaveza da izgrade informaciono društvo koje je 38
Eksplozijom spektakularne tehnologije standardizovan je moderan svijet u svega nekoliko decenija. Upravo zbog toga Nikolas Negroponte tvrdi da smo već sada prešli iz informatiĉkog u postinformatiĉko društvo... „Kako se meĊusobno povezujemo, mnoge vrijednosti drţave-nacije (ili nacionalnog suvereniteta) ustupiće svoje mjesto elektronskim zajednicama. Mi ćemo se socijalizovati u digitalnom komšiluku u kojem fiziĉki prostor gubi vaţnost, a vrijeme dobija drugaĉiju ulogu“ Nikolas Negroponte, „Biti digitalan“ Clio, Beograd 1998.
57
okrenuto ljudima, ukljuĉivo i orijentisano ka razvoju, u kojem svi mogu da stvaraju, pristupe, koriste i dijele informacije i znanje, omogućavajući pojedincima, zajednicama i narodima da ostvare svoj puni potencijal u promovisanju njihovog odrţivog razvoja i unapreĊenju njihovog kvaliteta ţivota. Po rijeĉniku zakonodavstva EU, informaciono društvo je sinonimno sa onim što se zove „nove informacione i komunikacione tehnologije“ (IKT). Te tehnologije se ustvari odnose prvenstveno na masovno korišćenje informacionokomunikacione mreţe „Internet“. Aktivnosti u podoblasti informacionog društva u Evropskoj Uniji (EU) nalaze se meĊu aktivnostima u oblasti nauke i tehnologije. Podoblast informacionog društva u EU obuhvata audio-vizuelne i medijske politike, komunikacije, digitalnu agendu za Evropu, IKT istraţivanja, Internet, medijsku koordinaciju, medijsku knjiţevnost i medijske programe. U Oksfordskom rijeĉniku tehnologija se definiše kao primjena nauĉnog znanja u praktiĉne svrhe, naroĉito u industriji, a društvo kao grupu ljudi koji ţive u više ili manje ureĊenoj zajednici. Prema Vikipediji na srpskom jeziku, informaciono društvo je društvo u kome stvaranje, distribucija i manipulacija informacijama postaje znaĉajna kulturna i ekonomska aktivnost. Zasniva se na „ekonomiji znanja“ jer profit generiše eksploatacijom znanja, a u manjoj mjeri prirodnih resursa. Centralno mjesto u ovim društvima zauzimaju informacione tehnologije koje direktno utiĉu na proizvodnju i ekonomiju. Smatraju se nasljednikom industrijskih društava.
Slika 1: "Talasi" primjene tehnoloških inovacija39
39
The Economist, February 20, 1999.
58
Istorija razvoja ljudskog društva obiljeţena je potrebom za stalnim snaţenjem ljudskih sposobnosti u cilju efikasnijeg, ekonomiĉnijeg, prije svega, mehaniĉkog rada. Potreba za ''snaţenjem'' intelektualnih sposobnosti, oslobaĊanja ĉovjeka od nekih oblika velikog i napornog umnog rada bio je drugi, dovoljan, uslov da se krene u razvoj raĉunskih mašina. Rapidna evolucija digitalne tehnologije prezentuje brojne izazove i mogućnosti nauĉno-istraţivaĉkom sektoru, a njen uticaj na nauĉno-istraţivaĉki rad je već sada više nego oĉigledan, posebno u visoko-razvijenim zemljama, što je sigurno i jedan od znaĉajnih razloga njihove razvijenosti. Inovacije na polju robotike, nano-tehnologije i genetike, kao i u mnogim drugim nauĉnoistraţivaĉkim oblastima, omogućene su niskim troškovima raĉunarskih operacija i kontrolnim mogućnostima koje pruţaju raĉunari i softver. 40 Progres u domenu informatiĉke tehnologije predstavlja revoluciju, koja je na velika vrata u naš ţivot uvela raĉunar – tehniĉko sredstvo jedinstveno po svojim karakteristikama, mogućnostima i namjeni. Po svim znacima ova revolucija je jednako fundamentalna kao i ranije izvedena energetska revolucija, koja je fiziĉku snagu ĉovjeka zamjenila i višestruko multiplicirala mehaniĉkom energijom. Ima mišljenja da znaĉaj raĉunara, sredstva za pojaĉavanje snage ljudskog uma, za ljudsku mentalnu aktivnost moţe se porediti sa znaĉajem pronalaska toĉka i poluge za ljudsku fiziĉku aktivnost. Upravo zbog toga, raĉunar – jedan od blistavijih proizvoda ljudskog uma, postaje sastavni i nezaobilazni dio naše svakodnevice. Brzo i izgleda sveobuhvatno preuzima i najvitalnije funkcije ljudske djelatnosti povezane sa najsloţenijim i najosjetljivijim odnosima, pojavama i procesima u društvu. Iz ovog se moţe vidjeti da je ogroman znaĉaj razvoja informacionih tehnologija za svaki subjekt, regiju, zemlju pa i kontinent. U razvijenim zemljama svijeta u razvoj informacionog sektora aktivno se ukljuĉuju vlade, javne sluţbe i institucije. Sve to dovodi do optimalne politike tehnološkog razvoja s posebnim akcentom na razvoj informacionog sektora i informacionih tehnologija.
40
Preparing for the Revolution: Information Technology and the Future of the Research University, op. cit, str. 1-4. The economic impacts of inadequate infrastructure for software testing, U.S. Department of Commerce, National Institute of Standards & Technology. 2002, http://www.nist.gov/director/prog-ofc/report02-3.pdf, str. ES-1.
59
Slika 2: Globalni razvoj ICT (1998-2008) U svojoj knjizi „Business and Speed of Thought“ Bill Gates, osnivaĉ Microsoft-a i jedan od najbogatijih ljudi na svijetu menadţerima savjetuje kako uspješno poslovati u digitalno doba: 1. insistiranje na komunikaciji elektronskom poštom; 2. prouĉavanje podataka o prodaji on line; 3. finansijske podatke treba osigurati i zaposlenima na niţim nivoima; 4. korišćenje digitalnih alata za stvaranje virtuelnih timova; 5. pretvaranje papirologije u digitalni proces; 6. korišćenje raĉunara za pojedinaĉne zadatke i poslove; 7. korišćenje digitalnih povratnih veza za poboljšanje proizvoda; 8. korišćenje digitalnih naĉina za rješavanje ţalbi kupaca; 9. korišćenje Interneta za zaposlene izvan mjesta njihovog zaposlenja; 10.svaki poslovni proces mora se završiti na vrijeme; 11.korišćenje digitalne dostave i iskljuĉivanje posrednika; 12.korišćenje digitalnih alata putem kojih će korisnik riješiti problem. Kako kaţe Bil Gejts (Bill Gates)41, nekadašnji većinski vlasnik, a danas poĉasni predsjednik korporacije Majkrosoft-a (Microsoft-a), jedne od najuspješnijih svjetskih kompanija: „Tajna poslovnog uspjeha u digitalnom dobu je uspjeh informacionog sistema. Tajna uspjeha informacionog sistema je savremena, fleksibilna infrastruktura utemeljena na standardima personalnih raĉunara i Interneta“. 41
Izvor podataka: Gates, B., Hemingway, C.: Poslovanje brzinom misli, Izvori, Zagreb, 1999, str. 250.
60
Ovladavanje korišćenjem informacionih tehnologija postaje danas jednako vaţno, kao što je pismenost postala vaţna nakon što je Gutenberg “zarotirao svoju galaksiju“42.
3.11. Prednosti informacionih tehnologija Raĉunari meĊusobno povezani komunikacionim mreţama svojim korisnicima pruţaju kako na privatnom tako i na poslovnom planu slijedeće ĉetiri prednosti: (1) brzina, (2) dosljednost, (3) preciznost i (4) pouzdanost. Navešćemo primjer Caterpillar-ovog dizajn virtuelne realnosti. Kompanija Caterpillar Inc., sa sjedištem u drţavi Ilinois, vodeći je svjetski proizvoĊaĉ dţinovskih graĊevinskih mašina. Naĉin na koji ova firma dizajnira i izraĊuje graĊevinske mašine danas drastiĉno se razlikuje od naĉina na koji je ona to radila u Doba Industrije. Danas je, Caterpillar sve svoje mašine podvrgava simulaciji - probnoj voţnji raĉunarskom tehnologijom, prije no što uopšte pristupi njihovoj serijskoj proizvodnji - prednost koja ne bi bila moguća bez virtuelne realnosti. Pod virtuelnom realnošću se podrazumijeva iluzija stvarnosti, generisana uz pomoć raĉunara. U sluĉaju kompanije Caterpillar, specijalan superraĉunar upravlja procesom projektovanja trodimenzionalnih slika na sva ĉetiri unutrašnja zida simulatora - dimenzija 3-puta-3 metra - dok je poseban zvuĉni sistem vrhunskog kvaliteta zaduţen za reprodukciju svih zvukova koje pri radu „proizvodi“ virtuelni model neke nove mašine. Model nove mašine (slika 3.) generiše se na ekranu koji u punoj veliĉini prikazuje okvir, karoseriju, motor, kašiku ili noţ, kao i crijeva za hidrauliku. Na virtuelnoj instrument tabli prikazane su sve lampice i brojĉanici, baš kao što će izgledati na pravoj mašini. Kroz vjetrobranska stakla se na sve ĉetiri strane simulatora mogu vidjeti virtuelni putevi, drveće, zgrade, ljudi i vozila u pokretu. Sa svog sjedišta vozaĉ moţe okretati volan i pomoću raznoraznih ruĉica i poluga pomjerati mašinu naprijed, nazad ili u stranu, pritom sve vrijeme raskopavati i 42
Radivojević, M.: Elektronsko poslovanje- e-Uprava, Univerzitet za poslovne studije, Banja Luka, 2006
61
premještati zemlju. Kada vozaĉ okrene volan, mašina se takoĊe okreće u odgovarajuću stranu. Promjene u brzini i smjeru kretanja vidljive su kroz vjetrobranska stakla, na taj naĉin što se zgrade, drveće i ljudi ĉas pribliţavaju, a ĉas udaljavaju. Pritom se, takoĊe, jasno ĉuju zvuci snaţnih motora, ţagor ljudi, zvuci kamenja, blata i pjeska koje se prosipa prilikom kopanja i utovara u kamione. Za kreiranje iluzije nisu potrebni nikakvi šljemovi, viziri ili specijalne rukavice.
Slika 3: Testiranje novih Caterpillar mašina u virtuelnoj realnosti Testiranje nove opreme u virtuelnoj realnosti omogućava kompaniji Caterpillar da projektuje graĊevinske mašine koje su jednostavne za upotrebu i posjeduju upravo savršene osobine za obavljanje posla za koji su namijenjene. Testiranja razliĉitih modela prije no što se poĉne sa njihovom proizvodnjom pomaţe kompaniji Caterpillar da dugi niz godina zadrţi poziciju najvećeg proizvodaĉa graĊevinske opreme na svijetu. Priĉa o Caterpillar-ovoj virtuelnoj realnosti ilustruje sve ĉetiri prednosti informacione tehnologije: 1. Brzina Svaki pokret vozaĉa virtuelnog modela neke graĊevinske mašine biva momentalno detektovan i u djeliću sekunde konvertovan u odgovarajuće kretanje na ekranu simulatora. S obzirom na to da su ljudska ĉula u stanju da osjete ĉak i najmanje kašnjenje, sve osim momentalne reakcije imalo bi za posljedicu narušavanje ĉitave iluzije stvarnosti. 62
2. Preciznost Prilikom svakog pomjeranja neke upravljaĉke poluge, prekidaĉa, ruĉice ili volana, detektuje se pravac, veliĉina i brzina tog pomjeranja, pa na osnovu toga izraĉunava precizna reakcija mašine koja se momentalno prenosi na ekran simulatora. 3. Dosljednost Jedni te isti pokreti i instrukcije vozaĉa svaki put imaju za rezultat potpuno identiĉne reakcije sistema. 4. Pouzdanost Kompanija Caterpillar moţe sa sigurnošću raĉunati na dostupnost svog razvojnog sistema virtuelne realnosti i sposobnost da uvijek generiše pravilne i precizne rezultate.
3.12. Negativne implikacije primjene informacionih tehnologija Pored ogromnog znaĉaja, prednosti i dometa informacionih tehnologija, reći ćemo nešto i o negativnim implikacijama vezanim za informacione tehnologije. Naţalost, informacione tehnologije produbljuju jaz izmeĊu bogatih i siromašnih. Bogati dio ĉovjeĉanstva, pretrpan informacijama i bremenit svim mogućim dostignućima nauke i tehnologije, dominira svijetom u svakom pogledu, dok drugi dio istovremeno brine kako da prevlada glad i siromaštvo. Pri tome jaz postaje sve veći. Kod ogromnog dijela ĉovjeĉanstva, mogućnost praćenja koraka savremenog svijeta sve je manja. Ogromna koncentracija znanja postaje jedan od kljuĉnih problema savremenog svijeta. U razvijenim zemljama Zapada koncentrisan je najveći dio svih istraţivaĉa u svijetu, ogroman dio svih svjetskih ulaganja u nauĉno-istraţivaĉki rad, kao i najveći dio nauĉnoistraţivaĉke i informacione opreme i patenata. Visoka ulaganja u nauku jedna je od izraţenih karakteristika ove polarizacije. Najprofitabilnije podruĉje investiranja danas je upravo nauĉno-istraţivaĉka djelatnost. U segmentu informacionih tehnologija ova ĉinjenica je posebno izraţena. No, i u nauĉnoj 63
djelatnosti, kao i na podruĉju informacionih tehnologija, efekti se ne mogu postići ako se ne ostvari odreĊena kritiĉna koliĉina ulaganja, u sprezi sa odgovarajućom kritiĉnom masom kadrova, te adekvatnom opremljenošću. Nameće se kljuĉno pitanje kako odgovoriti izazovima savremenih informacionih tehnologija i kako iskoristiti pozitivne efekte koji iz njihove primjene proizilaze za privredu i društvo u cjelini, uz sve postojeće okolnosti. Odgovori na postavljena pitanja izvan su dometa naših nastojanja i mogućnosti, a ukljuĉivanje u savremene tokove nauke i tehnologije koliko god je to moguće za nas predstavlja imperativ. Na tom tragu su i naša nastojanja za sticanjem osnovnih znanja iz podruĉja informatike i informacionih tehnologija, kao osnove za ovladavanjem novim znanjima i sve sloţenijim tehnologijama, ali znanjima i tehnologijama koje pruţaju gotovo neslućene mogućnosti.
3.13. Mogućnosti koje nude informacione tehnologije Vaţno je napraviti jasnu razliku izmeĊu nemogućnosti da od raĉunara dobijete ţeljene rezultate sa jedne i otkaza samog raĉunara (ili komunikacione mreţe) sa druge strane. U svitanje kompjuterske ere, stopa otkaza raĉunara bila je veoma visoka, zbog toga što su ugraĊene komponente pregorijevale nakon svega par ĉasova rada. Danas, meĊutim, raspolaţemo krajnje pouzdanim raĉunarima i komunikacionim mreţama, koje su u stanju da godinama funkcionišu bez ijedne pojave neispravnosti. Pojedini sistemi - takozvani bezotkazni (fail-safe) ili nonstop sistemi - ĉak su opremljeni udvojenim komponentama; ako jedna od njih otkaţe, druga automatski stupa u dejstvo kako bi omogućila nesmetan i neprekidan rad raĉunara. Uprkos svemu tome, raĉunari nisu savršeni. Primjera radi, primjetna je pojava da raĉunari i mreţe u univerzitetskim uĉionicama trpe otkaze znatno ĉešće od ostalih. U opštem sluĉaju, najĉešći uzrok ovih otkaza leţi u pretjerano intenzivnoj upotrebi. Jednostavno, ovi raĉunari su izloţeni znatno većem opterećenju od projektovanog, tako da neminovno dolazi do njihovog preopterećenja i posljediĉnog pada sistema.
64
Pomoć ljudima Kako da postanem efikasniji? Produktivniji? Kako da izrazim svu svoju kreativnost? Ako sebi redovno postavljate pitanja ove vrste, datom autosugestijom ćete natjerati sebe da radite najbolje što moţete i u punoj mjeri ostvarite sve svoje potencijale. Postoji, meĊutim, i druga vrsta pitanja, ona koja vašu paţnju usmjeravaju prema spolja: Kako da pomognem drugim ljudima? Šta bih ja liĉno mogao uĉiniti u cilju obezbjeĊenja zdravstvene zaštite i zaposlenja za sve kojima je to neophodno? Kako mogu pomoći u zaštiti ţivotne sredine; borbi protiv zagaĊenja vazduha, vode i zemlje; ili spasavanju ugroţenih vrsta od potpunog istrjebljenja? Na koji naĉin moj privatni biznis moţe popraviti kvalitet društva u kome ţivim? Sva ova pitanja su kompleksna, prepuna izazova i izuzetno znaĉajna. Rješavanje problema Problem se moţe definisati kao uoĉena razlika izmeĊu nekog postojećeg stanja i ţeljenog stanja - na primjer, vremena koje zaista imate na raspolaganju za pripremu nekog ispita i vremena koje biste ţeljeli da imate. Problemi mogu biti drastiĉni, poput nesreća na putu sa velikim brojem poginulih i povrijeĊenih, ili banalni i svakodnevni, poput guţve u saobraćaju. Bio on drastiĉan ili banalan, svaki problem moţe u odreĊenim situacijama predstavljati izazov. Pod rješavanjem problema podrazumijeva se proces uoĉavanja problema, identifikacije alternativnih naĉina njegovog rješavanja, te uspješne primjene odabrane solucije. Primjera radi, upotrebom nekog od programa za obradu teksta prilikom pisanja seminarskih radova ili programa za kreiranje radnih tabela pri analizi najrazliĉitijih finansijskih studija, moći ćete da u velikoj mjeri riješite problem kratkog vremena za pripremu ispita, jer uz pomoć pomenutih programa moţete izvršiti znatno veći obim poslova. (Problem: Uoĉena razlika izmeĊu postojećeg i priţeljkivanog stanja stvari - Rješavanje problema: Proces koji se sastoji od uoĉavanja problema, identifikacije alternativnih naĉina za njegovo rješavanje, te uspješne primjene odabrane solucije.
65
Obrazovanje U namjeri da svoje zaposlene i potencijalne potrošaĉe poštede svih troškova i neprijatnosti koje nose poslovna putovanja, sve veći broj kompanija se odluĉuje za kreiranje online sistema za obuku, preko kojih se zainteresovani mogu upoznati sa naĉinom upotrebe odreĊenih proizvoda i usluga. Kompanija Cisco Systems, smještena u samom središtu ĉuvene Silikonske Doline u sjevernoj Kaliforniji, jedan je od najznaĉajnijih snabdjevaĉa raĉunarske opreme bez koje bi ĉak i Internet bio samo pusta ţelja. Gotovo sve potrebne informacije o novim proizvodima ova kompanija svojim zaposlenima i zainteresovanim potrošaĉima nudi putem Interneta u bilo kom dijelu svijeta gdje god se oni trenutno nalazili. Online edukacija ove vrste u potpunosti eliminiše potrebu za organizacijom kurseva obuke i usluga ove kompanije. Obuka Pojedine kompanije intenzivno koriste informacionu tehnologiju u programima za obuku zaposlenih, Primjera radi, budući agenti osiguravajućeg društva State Farm Insurance mogu, u toku obuke, na raĉunarskim monitorima gledati prikaze razliĉitih dogaĊaja u kojima je nastala šteta (saobraćajne nesreće ili prirodne katastrofe). Pritom oni imaju mogućnost da fotografije snimljene na licu mjesta detaljno analiziraju iz razliĉitih uglova, pri ĉemu se od njih traţi da procijene visinu štete i koliĉinu potrebnih radova na njenom otklanjanju. Uspostavljajući punu interakciju sa raĉunarom, kandidati postavljaju sva moguća pitanja u cilju prikupljanja što više informacija o šteti. Raĉunar im, meĊutim, ne daje nikakva šira objašnjenja, već samo koncizne odgovore na postavljena pitanja. Na kraju svakog ĉasa kandidatima se daju sugestije o dodatnim pitanjima koje je trebalo da postave i o drugim aspektima prikazanog dogaĊaja koje je trebalo da provjere kako bi uradili precizniju analizu ukupne visine štete. „Papirologija“ Uprkos nekim ranijim predviĊanjima, era „kancelarije bez papira“ još uvijek nije ĉak ni na vidiku. Većina poslovnih kompanija i dalje šalje, prima i skladišti ogromne koliĉine štampanih dokumenata. Ipak, pojedine meĊu njima 66
polako poĉinju da preduzimaju korake u cilju smanjenja utroška papira. Pristigla dokumentacija se pomoću skenera odmah prenosi direktno u raĉunarski sistem, a nakon toga, ovako kreirane elektronske verzije dokumenata moţe, na monitoru svog desktop raĉunara, u svakom trenutku pregledati sluţbenik kome je odreĊena dokumentacija potrebna. Na taj naĉin su graĊani i privredni subjekti brţe usluţeni, a troši se znatno manje papira. Novac i investicije Širom svijeta, trţišta akcija prolaze kroz proces tranzicije. Na nekim berzama hartija gotovo da izlazi iz upotrebe. U stvari, ponegdje se gase ĉak i prostorije za trgovinu akcijama, barem u onom obliku koji je do sada bio uobiĉajen. Berzanski brokeri mogu sve transakcije vršiti elektronskim putem, jer su meĊusobno povezani mreţom za razmjenu podataka preko koje mogu slati i primati ponude uz pomoć svojih PC raĉunara i radnih stanica. U bliskoj budućnosti, ovakva elektronska trgovina u potpunosti će zamjeniti klasiĉnu trgovinu akcijama na investicionim trţištima širom svijeta. Poljoprivreda Nekoliko kompanija iz oblasti hemijske industrije i proizvodnje vještaĉkih Ċubriva svojim potrošaĉima nudi usluge planiranja, koje predstavljaju svojevrsnu kombinaciju poljoprivredne ekspertize i efikasne primjene informacione tehnologije. Savjetnici ove kompanije razvili su sofisticirane raĉunarske programe, koji farmerima pomaţu da razmotre alternativne naĉine upotrebe obradivog zemljišta. Ovi programi analiziraju razliĉite strategije sadnje biljaka i Ċubrenja zemljišta, ujedno procjenjuju osjetljivost usjeva na kišu i druge uslove okruţenja. Svaka od ponuĊenih strategija moţe biti pojedinaĉno razmotrena, kako bi se odredilo koja će od njih dati najbolje rezultate u smislu produktivnosti i profita. Oporezivanje i računovodstvo Ljudi ne vole da plaćaju porez, a još manje da popunjavaju formulare. Iako se po prvom pitanju ne moţe ništa uĉiniti, odgovorni iz poreske uprave su se potrudili da instaliraju sistem koji ljudima omogućava da poreske prijave 67
podnose elektronskim putem, preko PC raĉunara u svom domu ili kancelariji. Sve veći broj raĉunovodstvenih firmi usvaja ovu mogućnost elektronskog podnošenja poreskih prijava i nudi je svojim klijentima kao novi vid usluge i kao znaĉajnu prednost. Zdravstvo i medicina Svima je dobro poznato da zdravstvene klinike i bolnice u velikoj mjeri koriste raĉunare za voĊenje medicinske dokumentacije i izdavanje raĉuna za izvršene usluge. Pored toga, u njima se raĉunari koriste i prilikom dijagnostikovanja bolesti i odreĊivanja adekvatne terapije. Primjera radi, CAT skener je optiĉko-elektronski ureĊaj koji ljekarima omogućava da zavire ispod koţe pacijenta. Dok glava skenera polako prelazi iznad tijela pacijenta, na kompjuterskom displeju se prikazuje slika strukture kostiju i unutrašnjih tkiva. CAT skeneri su postali nezamjenljivo oruţje u ranom otkrivanju raka i drugih teških bolesti koje zahtijevaju hitno i neodloţno lijeĉenje. Industrija Tokom posljednjih par decenija roboti su se iz oblasti nauĉne fantastike preselili u fabriĉke pogone. Danas skoro da na svijetu nema nijednog tipa automobila, bilo da se radi o modelima marke Daimler-Chrysler, Peugeot, Ford, GM, Honda ili Toyota, koji nije proizveden rukom nekog robota. Roboti obiĉno rade na monotonim poslovima od kojih ljudi najĉešće bjeţe, kao što su farbanje limarije ili zavarivanje spojeva na šasiji. Energetika Danas na većini benzinskih stanica gorivo moţete plaćati kreditnom karticom. U tu svrhu, dovoljno je da svoju kreditnu karticu ubacite u automatski drţaĉ na samom ureĊaju za punjenje goriva, nakon ĉega moţete sami otpoĉeti sa punjenjem. Pritom će raĉunar, koji je ugraĊen u ureĊaj za punjenje, automatski izraĉunati cijenu preuzetog goriva, preko komunikacionih linija poslati detaljne podatke o izvršenoj transakciji do vaše banke, odnosno agencije koja vam je izdala kreditnu karticu, i na kraju odštampati vaš primjerak priznanice. 68
4. INFORMACIONE TEHNOLOGIJE KAO DIO INFORMACIONOG SISTEMA Uvod Informacioni sistemi (IS -Information Systems) mogu se zasnivati na klasiĉnim rješenjima, koja pretpostavljaju korišćenje poslovne dokumentacije (tzv. manuelna obrada informacija), ili rješenjima koja su djelimiĉno ili potpuno bazirana na primjeni informacione tehnologije. Ova posljednja vrsta informacionih sistema naziva se informacioni sistemi bazirani na raĉunaru, kompjuterizovani informacioni sistemi ili raĉunarom podrţani informacioni sistemi. U literaturi, na engleskom jeziku, koristi se pojam CBIS (Computer Based Information System - IS podrţan raĉunarom). U ovoj knjizi će se pod IS podrazumijevati informacioni sistemi podrţani raĉunarom, odnosno CBIS sistemi. Informacioni sistemi, zasnovani na primjeni informacione tehnologije sadrţe slijedeće komponente: - hardver, - softver, - mreţa, - procedure, - metode i tehnike (znanja zaposlenih), - procesi i podaci, - baze podataka i - društveni kontekst. Na slici 4. je predstavljen princip rada informacionog sistema. Input sakuplja neobraĊene podatke unutar organizacije ili iz okruţenja. Procesiranje je proces koji ove podatke obraĊuje i dovodi ih u razumljivu formu. Output prenosi procesirane tj. obraĊene podatke ljudima koji će ih koristiti ili aktivnostima za koje će biti od koristi. IS zahtijeva feedback, a to je
69
output koji je vraćen odreĊenom broju ĉlanova u organizaciji da im pomogne da procjene ili isprave fazu inputa.
Slika 4: Princip rada informacionog sistema Menadţment koristi IT kao jedan od osnovnih alata da se prilagode nastalim promjenama u razvoju IS. Hardver se koristi za input, procesne i output aktivnosti u informacionom sistemu. Softver se sastoji od detaljno programiranih instrukcija koje kontrolišu i koordiniraju hardverske komponente u IS. Tehnologija za ĉuvanje podataka ukljuĉuje i medij za smještaj podataka, kao što su magnetni ili optiĉki disk ili traka, i softver koji kontroliše organizaciju podataka na medijima. Komunikaciona tehnologija koja se sastoji i od fiziĉkih ureĊaja i softvera, povezuje razne dijelove hardvera i prenosi podatke sa jedne lokacije na drugu. Raĉunarska i komunikaciona oprema mogu biti umreţene zbog razmjene podataka, slika, zvuka, glasa ĉak i videa. Sve ove tehnologije predstavljaju pomoćna sredstva koja mogu biti podijeljena kroz organizaciju i osnovati informaciono-tehnološku (IT) infrastrukturu. IT infrastruktura brine se o 70
osnivanju platforme na kojoj firma moţe graditi specifiĉne informacione sisteme. Informaciona tehnologija se odnosi na tehnološki aspekt informacionih sistema, a posebno hardver, komunikacione tehnologije, operativne sisteme, sisteme za upravljanje bazama podataka, softver za mreţu i druge komponente. Zbog toga se u literaturi IT posmatra kao dio IS, a zbog znaĉaja IT kod nekih autora se poistovjećuje sa IS, što je pogrešno. Znaĉaj IT je evidentan, ali je kljuĉni faktor uspjeha ĉovjek koji primjenjuje metode, tehnike i procedure u odgovarajućim poslovnim procesima radi obezbjeĊivanja poslovnih i širih društvenih ciljeva. 4.1. Pojam i cilj informacionog sistema Prema opštoj teoriji sistema, svaki sistem sadrţi elemente na ulazu i izlazu, odnosno inpute i outpute, kao i odgovarajuće upravljanje. Svaki informacioni sistem ima tri aktivnosti koje su neophodne da korisnik informacionog sistema donosi odluke, da kontroliše operacije, analizira probleme, i da kreira nove proizvode ili da daje usluge. Ove aktivnosti su input, procesiranje i output. Pojam „sistem“ sreće se u razliĉitim oblastima ljudskog djelovanja, jer svagdje gdje ĉovjek stvara sistem postoji ili moţe da postoji. U svim tim oblastima pojmu „sistem“ pripisivana su upravo ona znaĉenja koja su u konkretnoj situaciji bila najprikladnija i najprihvatljivija. MeĊutim, postoje permanentne potrebe i pokušaji da se ovom pojmu dade jedinstveno, opštevaţeće znaĉenje. Razumije se da to nije tako jednostavno, svakako i zato što svaki autor definicije sistema pojam „sistem“ prevashodno tumaĉi sa svog (radnog aspekta, bez adekvatnog sagledavanja i drugih oblasti ljudske aktivnosti u kojima on nije „prisutan“, ili je njegovo „prisustvo“ simboliĉno43. Ipak, svi autori definicija slaţu se da rijeĉ „sistem“ uzeta u najširem smislu oznaĉava nekakav skup ĉiji su elementi meĊusobno zakonomjerno povezani. Podskupovi tog skupa su podsistemi; nadskupovi su, prema tome, nadsistemi posmatranog sistema; elementi skupa su ujedno i elementi sistema. Dakle, mi prihvatamo da je sistem skup meĊusobno povezanih elemenata (izmeĊu elemenata postoje veze i odnosi), sa sljedećim bitnim svojstvima: funkcionalnost (djelovanje) i svrhovitost (svrsishodnost, podreĊenost cilju). 43
Prof.dr Rade Tanjga: Poslovna informatika – elektronsko izdanje, Banja Luka, 2006.
71
Funkcionalnost je sposobnost (svojstvo) sistema za samostalno obavljanje potrebnih operacija (procesa) u smislu: pretvaranja energije, uobliĉavanja materije, obrade podataka i informacija, itd. Svrhovitost shvatamo kao djelovanje saglasno nekom prethodno utvrĊenom cilju. Iako su danas informacioni sistemi u pravilu kompjuterizovani, to nije nuţno. Postojala je potreba prikupljanja, ĉuvanja i obrade informacija i prije pronalaska mašina za automatsku obradu podataka. Informaciono-komunikacioni sistemi su u svakom svom pojavnom obliku – kako u istorijskoj, tako i u uporednoj perspektivi – tijesno povezani sa sistemima ostalih kljuĉnih društvenih institucija i stoga poput sistema spojenih posuda, reaguju na svaku promjenu globalnog društvenog sistema u koji je uklopljen.44 Brze i diskontinuirane promjene, koje obiljeţavaju 21. vijek, a koje nastaju u okruţenju poslovnog sistema, tjeraju poslovni sistem na stvaranje mreţe informacionih veza tj. na stvaranje informacionog sistema. On omogućava donošenje odluka u vezi s prilagoĊavanjem poslovnog sistema promjenama u okruţenju. Efikasno obavljanje gotovo svih vrsta poslova, u bilo kojem podruĉju ljudske djelatnosti, popraćeno je podacima ili informacijama. Stoga se moţe zakljuĉiti da su informacije nuţne za obavljanje poslova i da je informacioni sistem koji ih prikuplja, biljeţi i obraĊuje nuţan za funkcionisanje poslovnog sistema. U modernim poslovnim sistemima današnjice potrebne su blagovremene i kvalitetne informacije kako bi menadţeri mogli donositi ispravne i kvalitetne poslovne odluke. Tok informacija je osnova za uspješno poslovanje menadţmenta, pa se u svijetu istraţuju novi naĉini poslovanja koji su bazirani na povezanosti toka informacija unutra i van samog poslovnog sistema. Informacioni sistemi se oslanjaju na formalne i neformalne izvore. Personalni raĉunari, na primjer, mogu raditi samo s formalnim izvorima podataka, mogu ih sortirati i presloţiti kako bi se mogli koristiti na upotrebljiv naĉin. Zbog toga informaciona tehnologija nije samo stvarna raĉunarska oprema nego i izvor koji je usko povezan s neformalnim informacionim procesima.
44
Radojković M., Stojković B.: Informaciono komunikacioni sistemi, CLIO, 2004, str.8
72
Slika 5. Informacioni sistem – podsistem poslovnog sistema
Informacioni sistem djeluje unutar nekog poslovnog sistema, omogućavajući mu da komunicira unutar sebe i sa svojim okruţenjem. Informacioni sistem preuzima informacije, obraĊuje ih i tako obraĊene prezentuje poslovnom sistemu ili okruţenju. Informacioni sistem je, dakle, podsistem poslovnog sistema. Djelovanje informacionog sistema unutar poslovnog sistema prikazano je na slici 5. Efikasan informacioni sistem, iako se ĉini nevidljivim, nezaobilazan je dio svakog poslovnog sistema. Da bi postojao, poslovni sistem mora imati svoj informacioni sistem i u njemu razraĊene postupke informacionih aktivnosti, koje osiguravaju tok svrsishodnih poslovnih informacija. U nekim organizacijama te postupke obavljaju (samo) ljudi, a u drugima se koristi i savremena informaciona tehnologija. Prema tome, informacioni sistem moţe i ne mora biti podrţan informacionom tehnologijom. I u današnjem dobu modernog menadţmenta neki veoma sofisticirani informacioni sistemi su korišćeni bez upotrebe sofisticirane tehnologije, npr. just-in-time proizvodnja mnogo godina je radila na osnovu rukom ispisanog kartiĉnog sistema. Stoga se moţe zakljuĉiti da je slovo „T“ u skraćenici „IT“ koja oznaĉava informacionu tehnologiju, znak naše civilizacije. Just-in-time koncepcija skladištenja od kompanije traţi minimalne zalihe proizvoda na skladištu, odnosno nabavku i isporuku od strane dobavljaĉa taĉno na vrijeme kad su im potrebne za proizvodnju. Iz toga je vidljivo da upravljanje
73
informacijom u just-in-time procesu omogućava veliko smanjene troškova i povećava brzinu isporuke. Primjer za to je japanska automobilska kompanija Tojota koja je godinama koristila Kanban (Kanban na japanskom znaĉi kartica sa zabilješkama) sofisticirani sistem za kontrolu proizvodnje, bez ikakve upotrebe raĉunara. Tojota je naravno zamjenila ruĉno praćenje proizvodnje raĉunarskim odnosno „kompjuterizovala“ je proces proizvodnje budući da je njezina konkurentska prednost ostvarena u prošlosti završila, a potrebni su brţi i mnogo zahtjevniji i moderniji sistemi koji omogućavaju isporuku u stvarnom vremenu. Tojota danas uspješno primjenjuje savremene informacione tehnologije te je i dalje zadrţala prednost ispred svojih konkurenata. Kupac tako moţe uspješno putem Interneta naruĉiti automobil po svojoj ţelji tj. automobil prilagoĊen kupcu, koji je jednako kvalitetan i jednako se brzo proizvodi kao i automobil koji se proizvodi serijski. Svaki sistem, pa tako i informacioni sistem neke organizacije moţe se najbrţe opisati kroz odgovore na tri osnovna pitanja: - Šta mu je cilj? - Koje su mu funkcije? - Od ĉega se sastoji tj. od kojih elemenata? Cilj informacionog sistema jeste dostaviti prave informacije na pravo mjesto u organizaciji, u pravo vrijeme i uz minimalne troškove. MeĊutim, u praksi nije lako ostvariti te ciljeve. Funkcije informacionog sistema mogu se opisati kroz obavljanje ĉetiri osnovne funkcije: - Prikupljanje podataka – odgovara na pitanje kojim se izvorima sistem sluţi, odakle dolaze podaci i kako se vrši priprema, prikupljanje i unošenje podataka. - Obrada podataka – prikupljeni podaci se obraĊuju u skladu sa zahtjevima korisnika, a to znaĉi da se oni putem raznih operacija transformišu, saţimaju ili rašĉlanjuju. - Smještaj podataka i informacija – prikupljeni i obraĊeni podaci se smještaju radi kasnijeg daljnjeg korišćenja.
74
-
Dostavljanje podataka i informacija korisnicima radi potrebe analize, upravljanja, odluĉivanja ili kontrole – prikupljeni i obraĊeni podaci mogu se odmah dostaviti korisnicima. Informacioni sistem predstavlja dio komunikacionog sistema, a sastoji se iz zbira ljudi i sredstava koji generišu ili koriste informacije i stupaju u meĊusobne komunikacione veze radi realizacije ţeljenog cilja. Svaki sistem ima ulazne i izlazne veliĉine koje mogu biti materijalnog, energetskog i informacionog karaktera45. Informacioni sistem je ureĊen skup informacija koji, kao model neke pojave ili procesa iz okruţenja, sluţi da realno predstavi stvarnost i da omogući upoznavanje, praćenje, upravljanje i kontrolu odgovarajućeg procesa ili pojave u stvarnosti. Informacioni sistem ima i koristi ulazne i izlazne informacije. Ulazne informacije su podaci o nekoj pojavi, procesu ili sistemu pojava, odabrani tako da najbolje posluţe ispunjavanju ciljeva i zadataka koji se postavljaju pred informacioni sistem. Koliĉina podataka o nekom procesu moţe biti ogromna i zato je jako vaţno znati ko i sa kojom svrhom će ih koristiti. Od toga zavisi obim podataka koji će biti unošeni u informacioni sistem. Izlazne informacije su na odreĊeni naĉin transformisani, obraĊeni i prezentovani podaci, koji se mogu iskoristiti za donošenje odluka ili rješavanje problema. Da bi izlazne informacije bile adekvatne, još kod projektovanja informacionog sistema moraju jasno biti definisani problemi, ciljevi i zadaci. Ulazne i izlazne informacije najĉešće nisu istovjetne, pa se kroz informacioni sistem vrši kvalitativna i kvantitativna obrada ulaznih informacija da bi se dobile izlazne informacije prilagoĊene odreĊenoj namjeni. Osnovni cilj uspostavljanja informacionog sistema je da se organizacionim procedurama, uz korišćenje savremenih informatiĉkih resursa i najnovijih tehnologija, omogući efikasan sistem prikupljanja i obrade podataka, te korišćenja podataka od strane svakog uĉesnika sa zahtjevom obezbjeĊenja istog nivoa efikasnosti u meĊusobnom koordiniranju svih uĉesnika, kako bi se ostvarili ciljevi: unapreĊenja rada, unapreĊenja tehniĉko-tehnološke osnove, obezbjeĊivanja kvalitetnog izvršavanja zadataka i poslova, aţurnog i kvalitetnog izvršavanja zakonom definisanih obaveza, povećanja stepena informisanosti svih uĉesnika, a posebno izvršioca.
45
Prof. dr Boško Rodić: Poslovni informacioni sistemi, Fakultet za poslovnu informatiku, Beograd, 2003.
75
4.2. Definisanje informacionog sistema Informacioni sistem moţemo definisati kao sistem čiji je zadatak da uz minimalne troškove obezbjedi potrebne informacije svim korisnicima u svakom trenutku. U literaturi se informacioni sistem definiše razliĉito, u zavisnosti od aspekta izuĉavanja i pristupa autora, pa navodimo još neke od definicija: Informacioni sistem je sistem u kome se veze izmeĊu objekata i veze sistema sa okolinom ostvaruju razmjenom informacija. U uţem smislu informacioni sistemi obuhvataju: hardver, softver, procese i podatke, baze podataka, metode i tehnike (znanja zaposlenih), procedure i mreţe. Sistem je skup objekata i njihovih veza. Osnovne komponente sistema za obradu podataka su: obuĉeni ljudi za rad na sistemu (lifware), organizacione metode (orgware), povezanost sistema (netware) i organizovana baza podataka (dataware). Informacioni sistem je skup komponenata organizovanih tako da omogućavaju registrovanje, prikupljanje, prenos, obradu, skladištenje, analizu i distribuciju informacija za razliĉite namjene. Informacioni sistem je skup meĊusobno povezanih komponenti koje zajedno rade na prikupljanju, procesiranju, storniranju i distribuciji informacija u cilju podrške odluĉivanju i kontroli u organizaciji (Laudon and Laudon, 1984) Informacioni sistem je sistem koji prikuplja, memoriše, ĉuva, obraĊuje i isporuĉuje informacije vaţne za organizaciju i društvo, tako da budu dostupne i upotrebljive za svakoga ko se ţeli njima koristiti, ukljuĉujući poslovodstvo, klijente, zaposlene i ostale. Informacioni sistem je aktivni društveni sistem koji se moţe, ali i ne mora, koristiti informacionom tehnologijom (Internacionalna federacija za obradu podataka – International Federation for Information Processing – IFIP). Hirschheim i saradnici (1995) razliĉito definišu informacioni sistem, zavisno od toga da li se posmatra funkcionalnost ili struktura takvog sistema. Iz strukturalne perspektive informacioni sistem se moţe definisati kao skup ljudi, procesa, podataka, modela, tehnologije i djelimiĉno formalizovanog jezika, koji formira kohezivnu strukturu koja sluţi nekoj organizacionoj svrsi ili funkciji. Sa 76
funkcionalne taĉke gledišta, informacioni sistem je tehnološki implementiran medij koji sluţi za prikupljanje, storniranje, i diseminaciju lingvistiĉkih izraza, kao i za podršku pravljenju zakljuĉaka. Falkenberg i saradnici (1998) jasno razdvajaju tri potencijalne interpretacije termina informacioni sistem: kao tehniĉki sistem, kao sociološki sistem i kao konceptualni sistem. TakoĊe, postoje i razliĉiti pristupi pri definisanju informacionih sistema: Robert T. definiše informacioni sistem kao odreĊeni skup metoda, postupaka, resursa oblikovanih tako da se potpomogne postizanje nekih ciljeva. Brush i Strater, definišu informacioni sistem kroz ĉetiri komponente i to: operacije obrade podataka; metode obrade podataka, raĉunar, odnosno tehnologija; sistemska analiza i tehnika modelovanja; Alex N. smatra da je informacioni sistem sveukupnost svih informacionih procesa u preduzeću. Grupa autora (2002) smatra da je informacioni sistem skup ljudi i opreme koji po odreĊenoj organizaciji i metodama obavljaju prikupljanje, prenos, obradu, ĉuvanje i dostavljanje podataka i informacija na korišćenje. Seres S. za informacioni sistem kaţe da je to sistem koji je u mogućnosti da saopšti informaciju. U knjizi „Organizacija informacionih sistema” – informacioni sistem se definiše kao sistem koji obezbjeĊuje neke informacije o tom sistemu. B. Orlović pod informacionim sistemom podrazumijeva sistem koji funkcioniše po principu povratne sprege, omogućava da se sistemom upravlja ne samo pomoću oĉekivanog, nego i na osnovu njegovog stvarnog ponašanja. Informacioni sistem je kompleksan sistem i predstavlja osnovu za svjesno djelovanje ĉovjeka u proizvodnim i drugim procesima. On se sastoji iz niza nadreĊenih i podreĊenih informacionih sistema tj. elemenata, i ne moţe imati striktno i odreĊeno definisano ponašanje. Informacioni sistem je otvoren sistem i ne moţe se poistovjetiti sa raĉunarom tj. automatskom obradom podataka. On obuhvata sve informacione djelatnosti i koristi raznovrsne matematiĉke i druge metode. Informacioni sistem se sastoji iz tri meĊusobno povezana dijela: informacija, tj. informacione baze; kvantitativnih i drugih metoda, modela, tehnika koji se koriste pri komunikaciji; tehniĉkih i drugih sredstava za prikupljanje, obradu, prenošenje i sintezu informacija.
77
Za razumijevanje strukture informacionog sistema potrebno je razumjeti generiĉku anatomiju sistema. Fundamentalna inţenjerska disciplina „Teorija sistema“ definiše sistem kao: skup meĊusobno povezanih objekata sa meĊusobnim vezama i vezama sa okruţenjem, povratnom spregom i kontrolom, koji rade zajedno izvršavajući neke procese radi postizanja zajedniĉkog cilja. Sistem obavlja tri osnovne funkcije: ulaza, ili unošenja ulaznih resursa – ljudi, znanje, vrijeme, materijali, novac; obrade, ili izvršavanja procesa, automatizovanog procesiranja i industrijske proizvodnje i izlaza, ili obezbjeĊivanja proizvoda ili usluga. Oĉigledno, da u toku izvršavanja sve tri funkcije sistema, objekti sistema reaguju meĊusobno i sa okruţenjem. Na bazi kontrole izlaznih rezultata sistem kontroliše ulaz negativnom povratnom spregom – ako je izlaz ispod oĉekivanih vrijednosti, povećava se uzimanje ulaznih resursa iz okruţenja i obrnuto. Dakle, sistem ima još dvije znaĉajne funkcije – povratnu spregu i kontrolu. Povratna sprega mjeri performanse funkcija ulaza, obrade i izlaza sistema i obezbjeĊuje mjerne podatke funkciji kontrole. Kontrola evoluira podatke iz povratne sprege i prilagoĊava ulaz sistema tako da sistem obezbjedi ţeljeni izlaz. Svaki sistem ima svoje granice koje definišu ograniĉenja sistema; sve izvan granica sistema naziva se okruţenje sistema. Okruţenje sistema obezbjeĊuje resurse za ulaz i koristi izlazne rezultate sistema. Prema opštoj definiciji sistema i raĉunar je sistem, pa ga je ispravno nazivati raĉunarski sistem. Tastatura raĉunara obavlja funkciju ulaza sistema, CPU izvršava obradu podataka, a monitor, odnosno GUI interfejs obezbjeĊuje izlazne informacije. U suštini raĉunar izvršava samo ĉetiri osnovne funkcije: prima ulazne informacije iz fiziĉkog okruţenja, obraĊuje informacije izvršavajući aritmetiĉko-logiĉke operacije nad ulaznim informacijama, proizvodi izlazne informacije za okruţenje - korisnike, druge raĉunare ili mašine i skladišti informacije u memorijske ureĊaje. Sa aspekta funkcionalnosti raĉunara i generiĉke definicije sistema, raĉunar je – sistem. Svaki raĉunarski sistem sadrţi hardverske komponente – fiziĉke dijelove raĉunara, koji su specijalizovani za izvršavanje svake od navedenih funkcija. Raĉunarski hardver je platforma za procesiranje informacija i na osnovu tog kriterijuma dijeli se na:
78
Ulazne ureĊaje: tastature (keyboards), ureĊaje za pokazivanje (miš, touchpad, touchpen), skenere, ĉitaĉe bar kodova, mikrofone, koji primaju ulazne informacije iz okruţenja i predstavljaju interfejs izmeĊu korisnika i CPU raĉunara; Procesor (CPU): „mozak“ raĉunara koji procesira informacije izvršavajući aritmetiĉke proraĉune i logiĉke operacije i donosi osnovne odluke na bazi poreĊenja vrijednosti informacija, a obuhvata mikroprocesor, matiĉnu ploĉu, primarnu memoriju (RAM), jedinicu za napajanje i dodatne namjenske (ekspanzione) kartice; Izlazne ureĊaje: monitore koji u okruţenje šalju vizuelne izlazne informacije, štampaĉe (printere) – štampane informacije i zvuĉnike -tonske informacije; Memorije i ureĊaje za skladištenje informacija: memorija raĉunara ĉesto se naziva primarna memorija, glavna memorija ili samo memorija, najĉešće RAM (Random Access Memory) tipa, a koriste se za skladištenje programa i podataka kojima CPU neposredno treba da pristupi; ureĊaji za skladištenje ukljuĉuju ĉvrsti disk – HD (Hard Drive) koji se ĉesto naziva interna sekundarna ili on-line memorija, zatim CD, DVD, USB i drugi spoljni sekundarni ureĊaji za skladištenje-ZIP diskovi, magnetne trake i fleš memorije, koji su istovremeno ulazni i izlazni ureĊaji, u zavisnosti da li se informacije uĉitavaju ili se oĉitavaju. Kombinacija ova ĉetiri tipa komponenti ĉini hardverski dio raĉunarskog sistema. Svaki sistem ima svoje granice koje definišu njegov obim i ograniĉenja. Okruţenje raĉunarskog sistema je sve što je izvan granica sistema. Svaki sistem moţe biti dio, ili podsistem većeg sistema. Na primjer, PC moţe biti podsistem LAN-a (lokalne raĉunarske mreţe), koja moţe biti podsistem MAN-a (gradske raĉunarske mreţe), a ovaj podsistem WAN-a (regionalne raĉunarske mreţe), koji moţe biti podsistem Interneta. Sam Internet je u suštini globalni WAN. Zajedniĉka granica izmeĊu sistema koja povezuje dva sistema ili sistem i okruţenje naziva se interfejs sistema. Interfejs predstavlja izlaz jednog sistema, a ulaz u drugi sistem. Veliki sistemi kao što su Internet ili korporacijski sistemi mogu imati više podsistema za interfejse46. 46
M. Milosavljević, M. Vejnović i G. Grubor: Informatika, Univerzitet Singidunum, Beograd, 2009.
79
4.3. Razvoj informacionih sistema Informacioni sistemi se 60-tih godina sve više oslanjaju na korišćenje informacione tehnologije u ostvarivanju svojih zadataka što je posljedica nastanka informacione krize i nemogućnosti da se tradicionalnim naĉinima rada ispune njihovi ciljevi pravovremenog pruţanja informacija korisnicima u svakodnevnom radu. Naravno, u to vrijeme nije se previše paţnje poklanjalo pitanjima zaštite i bezbjednosti informacionih sistema budući da je njihovo korišćenje i rad bilo poznato samo nekolicini struĉnjaka, koji su se bavili poslovima elektronske obrade podataka. Upravo ta “zatvorenost” sistema onemogućavala je pristup i zloupotrebu drugima ĉime se korišćenjem postojećih mjera zaštite47 u velikoj mjeri ostvarivao zadovoljavajući stepen njihove bezbjednosti. U to doba raĉunarska oprema je bila skupa, pa je naglasak stavljen na fiziĉku zaštitu raĉunara tj. zaštitu od poţara i sliĉnih uništenja. To je takoĊe i vrijeme kada su programeri i operateri jedini dolazili u kontakt s informatiĉkom opremom, te bili izravni posrednici ka krajnjim korisnicima informacija. Krajem 60-tih dolazi do tehnološkog napretka u pogledu minijaturizacije raĉunarske opreme, a takoĊe rastu i mogućnosti procesiranja podataka. Rezultat toga je pad cijena opreme, a veća “mobilnost informacionih sistema” uticala je na brzo širenje broja korisnika informacione tehnologije. Tokom 70-tih i 80-tih godina razvoj informacionih tehnologija širi lepezu proizvoda, pa dolazi do pojave centralnih, liĉnih i procesnih raĉunara. Omogućene su telematiĉke usluge (raĉunarske mreţe, teletekst, videotekst, elektronska pošta), informacioni servisi i drugo. Gotovo da i nema ljudske djelatnosti u koju nije ušla informaciona tehnologija, pa su tako informacije postale najvaţniji i najranjiviji privredni resurs. Poĉetkom 90-tih godina dolazi do jaĉanja globalnog povezivanja i sve šireg korišćenja Interneta i World Wide Web-a. Komunikacija se seli u podruĉje virtuelne stvarnosti, a informacioni sistemi postaju sve više dijelom toga nematerijalnog svijeta. Finansijski i drugi tokovi odvijaju se sve više unutar njega, a razvijeni svijet ne moţe više normalno funkcionisati bez podrške raĉunarskih i informacionih sistema.
47
Šezdesetih godina XX vijeka za zaštitu i bezbjednost podataka koristio se izraz “bezbjednost raĉunara” (engl. computer security).
80
4.4. Osnovne grupe resursa Sistem predstavlja cjelinu i sklad izmeĊu njegovih kljuĉnih komponenti. U svim vrstama informacionih sistema postoji pet kljuĉnih resursa, a to su: Hardware (hardverski resursi ili materijalni resursi) – spadaju u komponente raĉunarskih sistema koji tehniĉki podrţavaju rad informacionog sistema. Oni obuhvataju: mikroraĉunare, miniraĉunare, velike raĉunare i sve periferne ureĊaje koji idu uz njih, ukljuĉujući i elektromagnetne medije. Software (nematerijalni resursi ili softverski resursi) – ukljuĉuju sve vrste programskih instrukcija i procedura. Rijeĉ je o operativnim sistemima, programskim prevodiocima, i mnogim korisniĉkim programima. Znaĉajan softverski resurs su i procedure koje upućuju korisnika kako da koristi informacioni sistem. Lifeware (kadrovski resursi ili ljudski resursi) – koji su neophodni za funkcionisanje informacionog sistema. Ljudske resurse ĉine specijalisti i krajnji korisnici informacionog sistema. Ovi resursi su organizovani zavisno od podjele rada i mogu biti: projektanti informacionog sistema, analitiĉari, programeri, softver inţenjeri, specijalisti za hardver i mreţe, operateri itd., odnosno struĉnjaci koji izvršavaju razne zadatke. Data (informacioni resursi ili baze podataka) – su organizovane kolekcije povezanih podataka koje koristi aplikativni softver, pri ĉemu najĉešće više aplikacija dijeli jednu bazu. Ovaj resurs se najviše organizuje u Data Warehouse i bazama znanja. Netware (resursi raĉunarskih mreţa ili telekomunikacije) – omogućuju prenos informacija elektronskim putem na daljinu. Većina raĉunara je povezana u neku raĉunarsku mreţu sa aktivnom i pasivnom opremom, ureĊajima i instalacijama i kontrolnim softverom koji omogućavaju prenos podataka. To su Internet, ekstranet i intranet.
81
Slika 6: Elementi informacionog sistema Kljuĉni zadaci informacionog sistema neke organizacije su da putem mreţe raĉunara ''pokrivaju'' poslovne transakcije i osiguravaju potrebne informacije menadţerima u odgovarajućem vremenu i upotrebljivom obliku. Informacioni sistem organizacije, uopšteno govoreći, upravlja tokovima podataka i informacija od njihova izvora do menadţera koji će ih koristiti. U praksi se prepoznaju, uslovno, sljedeće vrste informacionih sistema: - informacioni sistemi za obradu podataka (DP – Data Processing) - upravljaĉki informacioni sistemi (MIS – Management Information Systems) - informacioni sistemi za podršku odluĉivanju (DSS – Decison Support Systems) - ekspertni sistemi (ES – Expert Systems ). Klasiĉni ili transakcioni informacioni sistem, informacioni sistem za obradu podataka, je osnovni dio svakog informacionog sistema i pruţa podršku tekućem odvijanju poslovnog procesa i transakcija. Ima tri opšte funkcije: - voĊenje evidencije – ukljuĉuje evidentiranje zapisa o svakoj poslovnoj transakciji u bazi podataka; - izdavanje – odnosi se na stvaranje raznovrsnih dokumenata potrebnih u poslovanju kao što su raĉuni, ĉekovi, uplatnice itd.; izvještavanje – sluţi za praćenje odnosno kontrolisanje poslovnog procesa.
82
Izgradnja informacionog sistema poĉinje izgradnjom njegovog transakcionog dijela u cjelini ili u dijelovima. MeĊutim mnoge organizacije danas nisu svoj informacioni sistem znaĉajnije unaprijedile od faze transakcione odnosno elektronske obrade podataka. Sistemi za podršku odluĉivanju pored sirovih podataka posjeduju i baze modela, dokumenata, prognoza i statistika koji menadţerima pomaţu prilikom donošenja poslovnih odluka. Ti sistemi imaju napredniju mogućnost obrade informacija na osnovu ĉega stvaraju baze modela. Oni daju mogućnost simulacije dogaĊaja i procesa, predviĊanja, analize razliĉitih scenarija i podrţavaju dugoroĉno odnosno strategijsko odluĉivanje. Ekspertni sistemi imaju mogućnost skladištenja znanja struĉnjaka iz odreĊenog podruĉja, upotrebe tog znanja pri odluĉivanju i stvaranju novog znanja. Ekspertni sistemi su najviša faza razvoja informacionog sistema jer u sebi imaju ugraĊeno ekspertno znanje, stoga ih i koriste top menadţeri u kompaniji. Oni im danas sluţe poput najboljih savjetnika. S obzirom da informacije u stvarnom svijetu dolaze iz raznih izvora informacioni sistem moţemo uopšteno podijeliti na formalne i neformalne. Formalni informacioni sistem pruţa deskriptivne informacije, preslikava realni svijet u sistem. Formalni informacioni sistem odgovara na pitanja kao što su npr: koliĉina proizvodnje, statistiĉka opaţanja kvaliteta i koja neslaganja postoje izmeĊu planiranog i stvarnog budţeta. Menadţeri ne smiju zanemariti ni neformalni informacioni sistem, odnosno neformalne izvore informisanja, npr. razgovor na parkingu, restoranu ili u hodnicima. Pri donošenju odluka menadţeri koriste i formalne i neformalne izvore informisanja. Sve do nedavno, raĉunarski sistemi su mogli obraĊivati samo formalne podatke. Postojala je ĉvrsta i rigidna granica u primjeni informacione tehnologije izmeĊu formalnih i neformalnih podataka, a dizajneri sistema su se navikli na postojanje te granice. Problem formalnih sistema je da su oni ograniĉeni. Vrijednost informacije se poĉinje gubiti već od samog trenutka uvoĊenja informacione tehnologije, zbog promjena koje nastaju u stvarnom svijetu. Da bi bio efikasan formalni sistem treba biti sposoban odgovoriti na takve promjene, koje nije lako dešifrovati. Ako menadţeri prime netaĉnu informaciju iz formalnih sistema oni će je zaobići. Nakon odreĊenog vremena, povećanjem promjena u okruţenju, formalni sistem postaje manje znaĉajan.
83
Postoje mnoge priĉe o menadţerima koji su primali podatke o poslovanju fabrike ili pogona, vjerujući da su taĉni, dok su ljudi upravljali fabrikom na potpuno drukĉiji naĉin. Problem leţi u pravovremenoj sinhronizaciji, budući da je raĉunar stvoren da prima i šalje informacije izmeĊu stvarnog svijeta i korisnika. Većina formalnih sistema su stoga, prema tzv. Paretovom pravilu samo 80% taĉni. Ostalih 20% predstavlja rizik poslovanja koji se ne moţe tolerisati, stoga treba riješiti problem sinhronizacije. Moderni informacioni sistemi danas se oslanjaju na formalne i neformalne izvore podataka i informacija; raĉunari mogu raditi samo s formalnim izvorima podataka, mogu ih sortirati i presloţiti kako bi se mogli koristiti na upotrebljiv naĉin. Zbog toga informaciona tehnologija nije samo stvarna raĉunarska oprema nego i izvor koji je usko povezan s neformalnim informacionim procesima. Veoma je bitno da se ova dva sistema: formalni i neformalni meĊusobno integrišu i oslanjaju jedan na drugog. Informaciona tehnologija se danas kreće prema neformalnim komunikacijama. Napredni poslovni sistemi danas se ne dizajniraju u svrhu izvršavanja odreĊenih funkcija, već svoje mogućnosti pruţaju na korišćenje menadţerima. Sistemi elektronske pošte (e-mail) su takav primjer. Forma komunikacije je prepuštena korisniku, dok mogućnost slanja poruke na daljinu ostaje u domeni raĉunara. Mjesecima nakon instaliranja elektronske pošte, iskustva kompanija pokazuju brzo povećanje kako neformalnih tako i formalnih komunikacija. Menadţeri trebaju pokušati usaglasiti potrebe sa mogućnostima informacionog sistema, što predstavlja izazov upravljanja informacionom tehnologijom. Tajna poslovnog uspjeha u informacionom (informatiĉkom) dobu leţi u uspjehu informacionog sistema. Suština uspjeha informacionog sistema je savremena, fleksibilna infrastruktura utemeljena na standardima personalnih raĉunara, primjeni savremene informacione tehnologije i Interneta. 4.5. Tipovi informacionih sistema Najjednostavnija i osnovna podjela informacionih sistema je: - Formalni i - Neformalni. Formalni IS zasnivaju se na opšte prihvaćenim i fiksnim definicijama podataka i procedura za sakupljanje, biljeţenje, obradu i korišćenje tih podataka. 84
Pod formalnim sistemom podrazumijeva se IS koji je strukturiran tj. on radi na osnovu saglasnosti sa prethodno definisanim pravilima koja su relativno fiksna, odnosno već propisana i utvrĊena i ne mijenjaju se lako. Neformalni IS oslanjaju se na neodreĊena pravila ponašanja. Tu nema slaganja o tome šta je informacija ili kako bi trebala biti zabiljeţena ili obraĊena. Ovakvi sistemi su veoma bitni za ţivot jedne organizacije. Formalni IS mogu biti raĉunarski bazirani ili ruĉni. Ruĉni sistemi koriste tehniku papira i olovke. Raĉunarski bazirani IS se oslanjaju na tehnologiju hardvera i softvera da obrade podatke. U knjizi, pod izrazom informacioni sistem podrazumijevaće se raĉunarski bazirani formalni IS koji se koristi raĉunarskom tehnologijom. Iako raĉunarski bazirani IS koriste raĉunarsku tehnologiju da pokrenu proces obrade toka podataka u razumljivu informaciju, postoji oštra razlika izmeĊu raĉunara i raĉunarskog programa s jedne strane, i IS s druge strane. 4.6. Vrste informacionih sistema Informacioni sistem treba da sadrţi informacije neophodne razliĉitim korisnicima. Postoje razliĉite vrste informacionih sistema, a klasifikacija se moţe izvršiti prema razliĉitim kriterijumima: - Orijentisanosti – obrada podataka, upravljanje; - Funkcijama ili dijelovima procesa rada koje obuhvataju – proizvodnja, nabavka, prodaja, raĉunovodstvo itd. - Nivou odluĉivanja kojem sluţe – operativne, taktiĉke, i strategijske; - Tehniĉkoj osnovi na kojoj su zasnovani – integrisani, neintegrisani; - Sistemu obrade podataka – serijska, of-line, on–line. Savremeni informacioni sistem nije orijentisan na prikupljanje i obradu podataka, nego na proces donošenja odluka. Prilikom projektovanja i izgradnje savremenog informacionog sistema, potrebno je da se odredi obim koji će biti obuhvaćen od strane informacionog sistema. Opredjeljujući faktor u koncipiranju i izboru podsistema je integritet podataka, koji obezbjeĊuje logiĉku povezanost poslovnih procesa i funkcija. Informacioni sistem ne moţe da postoji mimo podsistema koji su orijentisani ka izvršavanju odreĊenih kategorija poslova i zadataka. Predstava poslovnih procesa su informacioni moduli, a aplikacija je najniţa zaokruţena informaciona cjelina, kojom se rješava neki 85
poslovni proces. Dijelovi aplikacija su programi napisani na nekom od programskih jezika. Kod podjele IS za osnov klasifikacije se mogu uzimati razliĉiti kriterijumi. Tako se IS razvrstavaju uglavnom prema sljedećim kriterijumima: 1. prema primijenjenoj tehnologiji a. konvencionalni i b. kompjuterizovani IS, 2. prema obimu odnosno, obuhvatu a. jednostavni i b. kompleksni IS, 3. prema podruĉju primjene ili orjentisanosti IS a. IS nabavke, b. IS prodaje, c. IS proizvodnje, d. marketing IS, e. društevni IS, f. poslovni IS, 4. prema vrsti podataka, a. IS o teritoriji, b. IS o proizvodu, c. IS zasnovan na statistiĉkim podacima, d. IS zasnovan na nauĉnim podacima itd..., 5. prema stepenu razvijenosti IS a. nerazvijeni IS, b. klasiĉni IS i c. IS na većem stepenu razvoja - Integralni IS, 6. prema karakteru informacionog toka a. Opšta poslovna djelatnost na koju se informacioni tok odnosi, b. Opšta priroda ili svojstva informacije koja se obraĊuje i prenosi, c. Vremenski okvir informacionog toka. 86
Posebno je interesantna takozvana upravljaĉka i funkcionalna podjela informacionih sistema. Prema upravljaĉkom kriterijumu IS se mogu razvrstati na: 1. transakcione IS (TPS), 2. upravljaĉke IS (MIS), 3. sisteme za podršku odluĉivanju (DSS), 4. ekspertne sisteme (ES). 5. Sisteme znanja (KWS i Office system) 6. Geografske IS (GIS) Polazeći, pak, od funkcionalne podjele, IS se svrstavaju u sljedeće grupe: 1. raĉunovodstveni IS, 2. finansijski IS, 3. marketing IS, 4. IS u proizvodnji (CAD- CAM); Da i kod podjele IS u literaturi postoje znaĉajne razlike i neusaglašenosti potvrĊuju autori koji pod funkcionalnom podjelom podrazumijevaju sljedeću klasifikaciju IS: 1) Sistemi za prikupljanje informacija, 2) Sistemi za prenos informacija, 3) Sistemi za obradu informacija, 4) Sistemi za ĉuvanje informacija, 5) Informaciono-istraţivaĉki sistemi, 6) Informaciono-upravljaĉki sistemi, 7) Informacioni sistemi za podršku odluĉivanju; Zahvaljujući brzini, organizaciji i kvalitetu obrade podataka koja se postiţe primjenom moderne raĉunarske tehnike sve savremene informacione sisteme karakteriše raĉunarska podrška. Njihova specifiĉnost je u tome što je proces unosa, obarade podatka i izdavanja informacija automatizovan, tako da za ĉovjeka ostaje samo funkcija kontrole i opsluţivanja.
-
Specifiĉna svojstva Poslovnih informacionih sistema: dokumentovanost podatka i informacija - dokaz o poslovnim stanjima, promjenama, ili tvrdnjama. Nije dovoljno da postoji samo dokument već i da su podaci u njemu taĉni, ĉitljivi i razumljivi; 87
-
-
racinalnost i ekonomičnost - teţnja da se sa što manje napora i energije postigne što više rezultata (ispit, i skripte ili u biznisu nelegalni poslovi). Svaka informacija ima svoj troškovnik, koji prikazuje cijenu koja se za neku informaciju plaća i kakavi su ekonomski efekti od njene upotrebe. Zato odnos izmeĊu cijene proizvodnje neke informacije i njenog doprinosa u efektima funkcionisanja poslovnog sistema predstavlja polazni kriterijum za odluĉivanje hoće li se neka informacija proizvoditi. Efekti od korišćenja informacije kroz troškove prikupljanja, obrade i prezentovanja informacija; unificiranost i standardizovanost tehničkih elemenata IS-a (bolje reći kompatibilnost novih i starih tehnologija); jedinstvenost informacionog sistema.
Postoje razne klasifikacije poslovnih informacionih sistema. U praksi i literaturi je najzastupljenija nešto proširena upravljaĉka podjela po kojoj se informacioni sistemi dijele u 5 grupa i to: 1) Neautomatizovani, 2) Automatizovani, 3) Upravljaĉki, 4) Sistemi za podršku odluĉivanju i 5) Ekspertni sistemi
4.7. Vrednovanje kvaliteta informacionog sistema Informacioni sistem treba da posjeduje pozitivne vrijednosti (karakteristike), a osnovni kriterijumi za ocjenu vrijednosti informacionog sistema su: - Fleksibilnost sistema – podrazumijeva sposobnost prilagoĊavanja u uslovima promjena. Za informacioni sistem to znaĉi njegovu sposobnost da se mijenja, usljed unutrašnjih i spoljnjih zahtjeva. Metode koje pospješuju fleksibilnost su: modularnost, strukturni i objektivno-orijentisani pristup. - Pouzdanost – pokazuje koliko sistem moţe da ostvaruje ţeljene rezultate u okviru definisanih uslova. Na pouzdanost informacionog sistema znaĉajan uticaj imaju hardver, softver, kadrovi, mreţa, propisana pravila i druge aktivnosti.
88
-
-
-
-
-
Korisnost – informacioni sistem je koristan ako ispunjava ciljeve koji su u funkciji ostvarivanja postavljenih ciljeva cijelog poslovnog sistema. Korisnost se moţe utvrditi uporeĊivanjem postavljenih ciljeva. Ekonomičnost – ekonomiĉan je informacioni sistem kada su njegove korisnosti veće od sredstava uloţenih za njegovu izgradnju, razvoj i funkcionisanje. Opravdanost – raĉunarska oprema izraţava opravdanost njene primjene ako zadovoljava potrebe izvoĊenja odgovarajuće aktivnosti u informacionom sistemu. To znaĉi da će negativnu ocjenu dobiti ona radna mjesta gdje je oprema zastarjela, i ona kod kojih je izvršena nabavka opreme ĉije mogućnosti prevazilaze potrebe. Mogućnost prihvatanja informacionog sistema – podrazumijeva da su prethodno nabrojani kriterijumi vrednovani pozitivnom ocjenom. Vaţno je da lica koja uĉestvuju u vrednovanju sagledaju prednosti i nedostatke, kako bi prihvatili njihovu što uspješniju realizaciju. Bezbjednost informacionog sistema – podrazumijeva bezbjednost i integritet njegovih resursa i aktivnosti. Da bi se osiguralo bezbjedno funkcionisanje informacionog sistema, neophodno je da se propišu pravila, procedure i tehnološke mjere.
4.8. Upravljanje informacionim sistemom Problem upravljanja sistemom se postavlja ĉinom uvoĊenja obrade podataka. Metodološku osnovu za procjenu kvaliteta upravljanja informacionim sistemom ĉini profitna funkcija. Mora se voditi raĉuna o funkcionisanju i troškovima informacionog sistema svakog upravljaĉkog nivoa. Troškovi se mogu odnositi na hardver i softver. U troškove hardvera spadaju ulaganje za kupovinu i instaliranje informatiĉke opreme, ulaganje za njeno odrţavanje, ukljuĉujući i gubitke koji se manifestuju zbog njenog zastarjevanja. U troškove softvera spadaju ulaganja oko njegove izrade, kupovine i odrţavanja. Strukturu upravljanja informacionog sistema, saĉinjavaju skup dejstava unutar sistema i komunikacija sa drugim dijelovima sistema. U praksi se danas primjenjuju dva osnovna modela upravljanja informacionim sistemom, a to su centralizovani model i decentralizovani model. Centralizovani model upravljanja karakteriše se time što se na centralizovan naĉin odreĊuje obim informacionih sadrţaja, 89
maksimum angaţovanja resursa i ostvarenje usluga i u kome jedan centralni upravljaĉ donosi sve odluke. Decentralizovani model upravljanja karakteriše se time što se vrši dekomponovanje upravljanja po pojedinim dijelovima informacionog sistema uz postojanje obaveznih veza prema centralnom upravljanju. U primjeni bilo kog modela neophodno je odrţavati dinamiĉku ravnoteţu izmeĊu informacija i dobijenih rezultata.
4.9. Potreba izgradnje integralnog informacionog sistema Jednom snimljeni informacioni zahtjevi, mogu da posluţe za izgradnju samo jednog nivoa informacionog sistema. Svaki novi informacioni zahtjev dovodi do ekstenzivnog razvoja informacionog sistema, jer je svaki novi upravljaĉki problem zahtijevao uvoĊenje nove aplikacije, što je uslovljavalo višestruko skladištenje istih podataka. Ovaj problem bi se mogao riješiti uvoĊenjem novog metoda u razvoju informacionog sistema, tj. korišćenjem sistemskog pristupa i koncepta integralnosti. Koncept integralnog informacionog sistema podrazumijeva da se: - informacioni sistem zasniva na jedinstvenoj koncepciji i da djeluje kao cjelina; - podaci unose samo jedanput i sa jednog mjesta; - obezbjeĊuje centralizovana kontrola podataka; - obezbjeĊuje veća ekonomiĉnost i efikasnost korišćenja baze podataka; - obezbjeĊuje najbolji odnos izmeĊu koristi od informacionog sistema i troškova; - obezbjeĊuje bolje odrţavanje aţurnosti podataka; - podaci u okviru baze koriste kao izvor za neograniĉeni broj razliĉitih informacionih zahtjeva; - jedinstvena baza podataka ne predstavlja krajnju upotrebu podataka; - korišćenje podataka ostvaruje po odgovarajućim aplikativnim softverskim rješenjima.
-
Za integralni informacioni sistem je znaĉajno: Jedinstvo sadrţaja – zahtijeva od svakog korisnika da preciznije definiše svoje potrebe za podacima tj. informacijama.
90
-
Jedinstvo identifikacije – znaĉi da se šifre jedne ĉinjenice mogu primijeniti u svim aplikacijama. Jedinstvo komunikacionog sistema – znaĉi zahtjev da prikljuĉena oprema udovoljava zahtjevima standarda za prikljuĉivanje na mreţu.
Integralnost informacionog sistema – zahtijeva jedinstveno upravljanje definisanom obradom podataka u mreţi, ispravno upravljanje izradom i funkcionisanjem informacionog sistema, jedinstvenu kadrovsku politiku i ujednaĉenost njegove organizacije. Integralni pristup moţe da bude realizovan na dva naĉina: kao centralizovan – pri ĉemu se ovaj model temelji na jedinstvenoj bazi podataka i kao distribuiran – pri ĉemu se baza podataka dijeli ili nju ĉine više nezavisnih baza podataka. Zadatak integralnog informacionog sistema je da pruţi relevantne informacije o kompletnom stanju u organizaciji (instituciji) kao osnovu za kvalitetniji i ekspeditivniji rad, te pravovremeno i kvalitetno odluĉivanje.
91
5. ISTORIJSKI RAZVOJ INFORMACIONIH TEHNOLOGIJA U sve većoj ţelji da kontrolišemo sopstvenu sudbinu mi ne ţelimo samo da shvatimo trenutnu tehnologiju nego i da provirimo u prošlost kako bismo prepoznali trendove koji nam mogu omogućiti da predvidimo neke elemente budućnosti. Gledanje unazad da bi se otkrile paralele i analogije sa modernom tehnologijom moţe obezbjediti osnove za razvoj standarda po kojima moţemo procjeniti izvodljivost i potencijal tekuće ili predloţene aktivnosti, ali i osjećaj odgovornosti za oĉuvanje dostignuća naših prethodnika.
Slika 7: Istorijski razvoj informacionih tehnologija Najbitnija razlika koja odvaja ljudski rod od ostalog poznatog ţivog svijeta je sposobnost razvijanja i korišćenja pomagala za rješavanje svakodnevnih problema. Poĉev od primitivnih oruĊa za rad i borbu, svi alati i pomagala razvijeni kroz istoriju su sluţili da uvećaju fiziĉku snagu i olakšaju izvršavanje kako fiziĉkih tako i intelektualnih poslova. Vremenom su alati postajali sve sofisticiraniji pa je i njihov razvoj uslovljavao pojavu posebnih nauĉnih i struĉnih disciplina koje su se tim razvojem bavile. U jednom trenutku razvoja ljudske civilizacije javila se i potreba za prenosom poruka i izvršavanjem osnovnih raĉunskih operacija. Ta potreba je uslovila pojavu i razvoj discipline koja je danas poznata kao informacione tehnologije. Razvoj 92
informacionih tehnologija je posebno izraţen u prethodna dva vijeka i moţe se sa pravom reći da je izazvao pravu revoluciju u razvoju ljudske civilizacije. U današnje doba raĉunar bi definisali kao elektronski ureĊaj za automatsku obradu podataka, mašinu koja prema zadatim uputstvima (programu) moţe prihvatiti i zapamtiti podatke, s njima izvršiti niz operacija te rezultate raĉunanja neposredno prikazati ili saĉuvati za buduću upotrebu. No, znaĉenje rijeĉi raĉunar tokom ljudske istorije razvijalo se zajedno s ureĊajima koji su nosili to ime. Rijeĉ se izvorno koristila za opisivanje osoba koje su izvodile brojanje ĉlanova plemena, stoke, zemljišta, kao i aritmetiĉka raĉunanja. Ljudi su oduvijek traţili naĉine da te svakodnevne zadatke olakšaju korišćenjem pomoćnih sredstava i biljeţenjem rezultata na papirusu, tkaninama, drvenim glinenim i kamenim ploĉicama, koţi ili papiru. Prva metoda brojanja bila je korišćenje 10 prsta, no prsti su efikasni kod brojanja ali nisu prikladni za raĉunanje. Daljnje metode koje su naši preci primjenjivali bili su kamenĉići za brojeve veće od 10, urezivanje zareza na kosti ili štapu, kamenĉići u rupama i zapisivanje crtica. Tokom dugotrajnog razvoja od tih primitivnih metoda raĉunanja, pa do raĉunara kakve danas poznajemo, ljudi su osmislili razne sprave i mašine koje su im pomagale pri raĉunanju. Svi oblici informacionih tehnologija su imali isti cilj, a to je da pomognu rješavanje problema ĉije je ruĉno rješavanje ili jako dugo ili nemoguće. Ti problemi mogu biti raznorodni ali je princip njihovom rješavanju skoro uvijek isti: postoje ulazni podaci ĉijom se matematiĉkom transformacijom dobijaju potrebni izlazni podaci. Ono po ĉemu su se informacione tehnologije razlikovale jeste tehnologija unosa ulaznih podataka i tehnologija izrade samih matematiĉkih transformacija kojima dobijamo potrebno rješenje. Tehnološki proizvodi (sprave, mašine, sistemi) obiĉno ne nastaju odjednom, već bivaju razvijani postepeno, kao rezultat dugotrajnog rada mnogih ljudi, njihovih brojnih pokušaja i promašaja. Ipak, pojedini tehniĉki izumi obiĉno se vezuju uz neko vrijeme kada su razvijeni ("izmišljeni") i uz neko ime (obiĉno jedno ime, ali ne uvijek). ... Navedimo neke od najvaţnijih tehniĉkih pronalazaka u podruĉju informacione tehnologije, zajedno sa vremenom njihova nastanka i sa pronalazaĉima kojima se ti pronalasci pripisuju ... Kao i svaka istorija, i istorija razvoja elektronskih digitalnih raĉunara ima i svoju praistoriju, tj. pojavi savremenih raĉunara prethodili su mnogi
93
pokušaji da se napravi nekakva mašina sposobna da izvodi jednostavnije ili sloţenije raĉunske operacije. Shodno tome moţemo da razlikujemo ĉetiri perioda u razvoju informacionih tehnologija: 1) predmehaniĉki, 2) mehaniĉki, 3) elektromehaniĉki i 4) elektronski.
5.1. Predmehanički period 3000 p.n.e – 1450 n.e Raĉunanje je staro koliko i ĉovjeĉanstvo. Prvi znakovi kojima su ljudi biljeţili ĉlanove plemena, stoku, zemljište, vrijeme urezivani su u kamenu, na drvenim stupovima i sl. Slika 8: prvi znakovi Praktiĉno još u starom vijeku primjenjivalo se znanje raĉunanja, prije otprilike 5000 godina, u drevnom Vavilonu, Sumeru, Egiptu, Kini i Indiji. Graditelji ogromnih piramida, hramova i drugih graĊevina morali su se koristiti raĉunskim znanjima. Prva sprava za računanje u svijetu je poznati “Stonehenge”. On je omogućio još prije 4000 godina taĉno predviĊanje Mjeseĉevih mijena. Uz pomoć Mjeseca koji je bacao sjenu kamenja na taĉno oznaĉena mjesta na tlu moguće je bilo predvidjeti vrijeme sljedećeg punog Mjeseca, te vrijeme pomrĉine Mjeseca.
a) Slika 9a): Shema obnovljenog Stonehengea Slika 9b): Stonehenge danas u funkciji računanja Mjesečevih mijena 94
b)
Prva poznata prenosna sprava za računanje je abakus. Abakus je najstariji (4.000 godina p.n.e u Vavilonu) mehaniĉki alat za raĉunanje. Njime se raĉunalo pomoću kamenĉića koji su se umetali u ţljebove napravljene u pijesku. Zatim se abakus sastojao od okvira i razapetih ţica na kojima su postavljene ploĉice ili kuglice. Takvim su se abakusom koristili u Egiptu i u Kini 2500 godina, a nešto kasnije i u antiĉkoj Grĉkoj. Etimološki rijeĉ abacus datira iz 1.387, a znaĉi raĉunanje na pješĉanoj podlozi, (lat. abakos, hebrejski ābāq – pijesak, grĉki abax znaĉi ploĉa za raĉunanje). Razliĉite varijante abakusa korišćene su u: Mesopotamiji, starom Egiptu, Persiji, Grĉkoj, Rimu, Kini, Indiji, Japanu, Koreji, Americi (Inca Guipu), Rusiji, a koristi se i danas dizajniran u drvenom okviru sa po 10 kuglica nanizanih na 10 redova paralelno postavljenih ţica. Zahvaljujući abakusu, u Egiptu, Mesopotamiji i Kini postoje najstariji zapisi o brojevima saĉuvani do današnjih dana. Usavršeni abakus i danas koriste za svakodnevno raĉunanje narodi Rusije, Kine i Japana. S razvojem trgovine javila se potreba za brojevima kao znakovima potrebnim za računanje i mjerenje. Pretpostavlja se da je dekadni sistem brojeva razvijen kod većine naroda zato što su ljudi za raĉunanje koristili deset prsta na rukama.
Slika 10: Primjeri različitih znakova za brojeve i mijenjanje njihovih oblika
Slika 11: Razne vrste abakusa 95
Oko 3000. godine p.n.e Sumeri u Mesopotamiji su ustanovili sistem za pisanje. Na glinenim ploĉicama su oštrim predmetom urezivani znaci koji su odgovarali govornom jeziku. Njihovo pismo je danas poznato pod nazivom klinasto pismo i još uvijek nije dešifrovano. Slika 11 : klinasto pismo na glinenoj pločici 3000 godina p.n.e - Na Srednjem istoku je izmišljena prva informaciona tehnologija – pismo. 3000 - 1500 godina p.n.e – Vodeni sat ili klepsidra (Clepsydra) je naprava za mjerenje vremena uz pomoć protoka vode iz posude, obiĉno kroz uzani otvor. Kazaljka sata se podiţe kako se u donju posudu uliva voda iz rezervoara. Kada se napuni donja posuda, doĊe do isticanja vode kroz cijev na dnu posude te se pokrene zupĉaniĉki mehanizam. Mehanizam okrene bubanj za 1/365 punog okreta, tj. 1 dan. Iako nikad nisu postigli takav stepen taĉnosti prema savremenim standardima mjerenja vremena, vodeni sat je bio najtaĉniji instrument u širokoj upotrebi milenijumima, sve dok nije zamjenjen mnogo preciznijim satovima s klatnom u 17. vijeku. Prema istraţivaĉu Dţimu Macjejevskom, vodeni satovi su bili prvi mjeraĉi vremena koje je stvorilo ĉovjeĉanstvo. Iako ne postoji saglasnost oko toga gdje i kada je prvi vodeni sat napravljen, zna se da su vodeni satovi postojali na podruĉju Mesopotamije u (Sumeru, Vavilonu, Asiriji), i u Indiji i Kini. Smatra se da je nastao izmeĊu 3000. p.n.e. - 1500. p.n.e., a moţda i ranije. Neki nacrti vodenih satova razvili su se nezavisno, a neka znanja su prenošena razvojem trgovine. U najranijim vremenima, vodeni satovi su korišćeni za potrebe astronomije i astrologije. Ovi rani vodeni satovi su podešavani pomoću sunĉanog sata. Kroz vjekove, vodeni satovi su korišćeni za mjerenje duţine govora advokata, za rad prostitutki, kao noćni satovi straţara, za besjede i sluţbe u crkvama. Slika 12: Vodeni sat 96
2600. g. p.n.e. - Egipćani su otkrili mogućnost pisanja na posebno pripremljenim listovima biljke papirus. Za pisanje se koristila i kora od drveta, lišće ili štavljena koţa (najpoznatiji je pergament). 1500 godina p.n.e - Uspostavljena je prva javna biblioteka u Tell el Amaranu (Egipat), a 800 godina kasnije otvorena je prva javna biblioteka u Atini. 1000 godina p.n.e - Feniĉani su definisali fonetski kod. Zgodan naĉin da se bilo koji jezik kodira sa svega 26 simbola alfabeta. (To najbolje znaju Kinezi uĉeći na hiljade ideograma). 82. godine p.n.e. - Antikitera mehanizam, antiĉki mehaniĉki kalkulator (takoĊe se opisuje kao prvi „mehaniĉki raĉunar“) koji je sluţio za raĉunanje astronomskih pozicija. Pretpostavlja se da je imao veze i sa olimpijadama. Otkrio ga je 1901. godine lovac na morske sunĊere u olupini potopljenog trgovaĉkog broda kod grĉkog ostrva Antikitera, izmeĊu Kitere i Krita. Analize teksta pronaĊenog uz mehanizam sugerišu da je aparat korišćen 15 – 20 godina prije toga. Tehnološki artefakti sliĉne sloţenosti nisu se pojavljivali narednih hiljadu godina.
a)
b)
Slika 13. „Antikitera” izvaĎena iz mora a) i reparirana b) Britanski nauĉnik i istoriĉar Derek de Sola Prajs objavio je 1952. godine rad u kojem je objasnio astronomsku namjenu ovog mehanizma. On je zakljuĉio da Antikitera mehanizam predstavlja simulator kretanja planeta oko Sunca i da se moţe nazvati prvim analognim raĉunarom. 97
Aparat ima 30 saĉuvanih zupĉanika (pretpostavlja se da ih je ukupno bilo 37). Zubi zupĉanika imaju oblik jednakostraniĉnog trougla. Datum bi se u mašinu unio mehaniĉki, a aparat bi dao podatke o poloţaju Sunca, Mjeseca i druge astronomske podatke. Nije još izvjesno da li se mehanizam zasnivao na geocentriĉnom ili heliocentriĉnom principu. Imao je 3 glavna kruţna indikatora, jedan naprijed, i dva pozadi. Prednji indikator je bio podijeljen na sektore mjeseci godine egipatskog kalendara. Unutar njega, postojala je podjela sa grĉkim simbolima zodijaka. Julijanski kalendar je uveden u upotrebu 50 – 100 godina poslije nastanka ovog aparata. Sprijeda su postojale bar tri kazaljke, jedna za datum, a druge dvije kao indikacija poloţaja Sunca i Mjeseca. Mehanizam je dizajniran tako da uzima u obzir promjenljivu ugaonu brzinu Mjeseca i prikazuje njegove faze na sfernom modelu. 100. godine n.e. - u Kini je pronaĊen naĉin za proizvodnju papira koji se, neznatno modifikovan, koristi i danas. 300. godina n.e. - U Kini je izmišljen papir. 800. godina - cifra 0 (nula) poĉinje se upotrebljavati na podruĉju Kine. 1400. godina - U Koreji je konstruisana prva štamparska mašina sa pokretnim slovima.
5.2. Mehanički period 1450. g. – 1840. g. Ovaj period su obiljeţila raĉunska sredstva ĉije su komponente funkcionisale na mehaniĉkim principima. U skoro 4 vijeka pojavio se veliki broj ovih sredstava koja su imala za cilj efikasnije obavljanje kako jednostavnih tako i sloţenih raĉunskih operacija. U konstruisanju mehaniĉkih mašina za raĉunanje pomoglo je naĉelo rada mehaniĉkih satova i njihova izrada. Mehaniĉke raĉunske mašine koje su radile na tom naĉelu koristile su se sve do ĉetrdesetih godina XX. vijeka kada su se poĉeli izraĊivati elektromehaniĉke i elektronske mašine za raĉunanje.
98
Nakon pronalaska abakusa ništa se u svijetu sprava za raĉunanje nije dogaĊalo sve do XV. vijeka kad je Leonardo da Vinci skicirao mehaničku mašinu za računanje. 1457. godina - U Njemaĉkoj su udareni temelji modernog štamparstva. Publikovanjem prve biblije zarotirana je Gutenbergova galaksija. 1612. godina - Dţon Nejpier (John Napier), (15501617), otkriva pojam logaritma i izdaje prve logaritamske tablice. Na osnovu njegovih principa stvorena je prva sprava za raĉunanje logaritama koja je vrlo uspješno bila u upotrebi sve do sredine 70-ih godina 20. vijeka. Slika 14: Logaritamske tablice 1622. godine - Vilijam Otred (Wiliam Oughtreed), (1574–1660), engleski matematiĉar, stvara prvu logaritamsku spravu za raĉunanje, u poĉetku kruţnog oblika, kod nas popularno zvana šiber. Kao pomoć pri raĉunu i preteĉa kalkulatora koristi se do 80-ih godina prošlog vijeka.
a)
b)
Slika 15: Vilijam Otred, a) i kružni klizni lenjiri, b) 1642 – 43. godine - Blez Paskal (Blaise Pascal) (1623-1662), poznati francuski matematiĉar i fiziĉar, stvara prvu mehaniĉku mašinu za sabiranje i oduzimanje, „Pascaline“ koja je mogla baratati sa do 8 cifara. 99
Ako ne raĉunamo razliĉita ruĉna raĉunska sredstva, poput razliĉitih vrsta raĉunaljki i abakusa koji su se javili još u starom vijeku, moţemo reći da je Blez Paskal napravio prvu raĉunsku mašinu u svojoj 19-toj godini ţivota.
a) Slika 16: Blez Paskal a) i Paskalov kalkulator – Paskalina b)
b)
On je tada pomagao svom ocu koji je bio sakupljaĉ poreza i ţelio je da mu olakša posao. Prvi model je izraĊen 1645. godine, a 1652. godine izraĊeno je već 50 prototipova, od kojih je više od 12 prodato. Cijena i sloţenost mašine onemogućili su dalju proizvodnju, kao i ĉinjenica da je samo Paskal liĉno mogao da je popravi. U to vrijeme, on je već imao druga nauĉna interesovanja. Kalkulator je imao nazupĉane toĉkove koji su omogućavali automatsko sabiranje i oduzimanje, sliĉno modernom ureĊaju u automobilu koji biljeţi prijeĊene kilometre. Paskalov kalkulator za raĉunanje je radio tako što su se brojevi unosili okretanjem toĉkića povezanih zupĉanicima. Zupĉanici, njih 6-7 ili 10, pomicali su brojĉanik te se na nizu prozorĉića ispisivao rezultat. Iako preteĉa raĉunarskog inţenjerstva, kalkulator je imao slab komercijalni uspjeh, zbog veoma visoke cijene. Usavršavajući ureĊaj Paskal je ukupno razvio 15 razliĉitih varijanti mehaniĉkih kalkulatora. 1671. godine - Gotfrid Vilfelm Lajbnic (Gottfried Wilhelm Leibniz), (1646-1716), slavni njemaĉki matematiĉar, izumio je spravu za raĉunanje s bubnjem (Stepped Reckoner), koja je mogla da obavlja sve ĉetiri osnovne aritmetiĉke operacije, kao i da izraĉunava kvadratni korijen. Sve ove operacije izvodile su se ponavljanjem operacije sabiranja.
100
a) Slika 17: Gotfrid Vilfelm Lajbnic a) i Lajbnicova mašina b)
b)
Više ovakvih mašina je izraĊeno pod Lajbnicovim rukovodstvom, ali uspjeh nije bio baš veliki jer operacija prenosa prilikom raĉunanja nije u potpunosti automatizovana. Ipak, mašina je Lajbnicu donijela izbor u Londonsko kraljevsko društvo 1673. godine. Naravno da je i ova mašina bila u potpunosti mehaniĉka i nije donijela nikakvu novinu u tehnologiji, ali ipak predstavlja ekvivalent jednostavnog dţepnog kalkulatora 300 godina prije pojave dţepnih kalkulatora kakve danas koristimo. 1774. godine - Philipp – Matthaus Hanh gradi i prodaje manji broj mehaniĉkih kalkulatora preciznih na 12 decimala. 1820-ih godina - Čarls Bebidţ (Charles Babbage), (1791-1871), britanski matematiĉar i pronalazaĉ, profesor matematike na Univerzitetu u Kembridţu, poĉeo je razvoj Diferencijalne mašine (Difference Engine) mehaniĉkog ureĊaja koji moţe izvršavati jednostavne matematiĉke operacije, a koristila se za izraĉunavanje tabela u pomorskoj navigaciji. Mašina je projektovana tako da je izvršavala uvijek isti algoritam, metod konaĉnih razlika korišćenjem polinoma. Do izuma diferencijalne mašine na polju razvoja sprava za raĉunanje ništa se nije dešavalo 150 godina. Najinteresantnija karakteristika diferencijalne mašine je njeno rješenje izlaza. Skup metalnih ploĉica na izlazu iz mašine trebao je omogućiti štampu rezultata na papiru. Rezultati su upisivani na bakrenu ploĉu pomoću ĉeliĉnih kalupa. Na izvjestan naĉin, upotrebljeni metod je nagovjestio kasniju primjenu write-once medijuma, kao što su bile bušene kartice ili prvi optiĉki diskovi. Zbog sloţenosti i zbog nedostatka finansijskih sredstava mašina nikada nije završena. MeĊutim, 1991. godine britanski nauĉnici su rekonstruisali 101
Diferencijalnu mašinu, slijedeći Bebidţove detaljne crteţe i specifikacije. Mašina je radila bez zastoja, automatski raĉunajući iskljuĉivo sabiranje brojeva sa taĉnošću do 31 cifre, što je dokazalo kvalitet Bebidţovog dizajna.
a) Slika 18: Čarls Bebidž a) i diferencijalna mašina b)
b)
Mada je diferencijalna mašina radila priliĉno dobro, Bebidţ se nije zadovoljavao raĉunskim sredstvom koje je moglo da izvršava samo jedan algoritam. Ubrzo je poĉeo da troši, za ono vrijeme, sve veće i veće sume sopstvenog kao i veliku svotu vladinog novca, na projekat i konstrukciju nasljednika diferencijalne mašine kojeg je nazvao analitiĉka mašina. Poĉetkom 1830-e Bebidţ je poĉeo razvoj svoje Analitičke mašine (Analitical Engine), koja je dizajnirana da izvršava mnogo kompleksnije proraĉune. Ovaj ureĊaj je bio namijenjen za izvoĊenje bilo kog raĉuna sa taĉnošću do 20 cifara. Iako je ta mašina trebala biti izraĊena od osovina, zupĉanika i sliĉnih dijelova, naĉelo njegova rada sliĉno je današnjem raĉunaru. Slika 19: Analitička mašina 102
Analitiĉka mašina se moţe smatrati prvim mehaniĉkim programabilnim raĉunarom. Ona je imala ĉetiri dijela: memoriju, jedinicu za izraĉunavanje i ulaznu i izlaznu jedinicu zasnovane na principu bušenih kartica (naravno, sa odgovarajućim ĉitaĉem i bušaĉem kartica). Memorija je bila kapaciteta 1000 rijeĉi od po 50 decimalnih cifara i sluţila je za smještanje promjenljivih i rezultata. Jedinica za izraĉunavanje je mogla da prihvati operande iz memorije, da ih sabira, oduzima, mnoţi ili dijeli, i da vrati rezultat u memoriju. Kao i diferencijalna, i analitiĉka mašina je bila u potpunosti mehaniĉka. Veliki napredak u odnosu na diferencijalnu mašinu sastojao se u tome što je analitiĉka mašina bila raĉunar opšte namjene. Instrukcije su se ĉitale sa bušenih kartica i izvršavale. Neke instrukcije su nalagale prenos dva broja iz memorije u jedinicu za izraĉunavanje, izvršavanje odreĊene operacije nad njima i vraćanje rezultata u memoriju. Druga grupa instrukcija je mogla da izvrši testiranje broja i uslovno grananje u odnosu na to da li je broj negativan ili pozitivan. Upisivanje razliĉitih programa na bušene kartice je omogućavalo da analitiĉka mašina izvršava razliĉita izraĉunavanja, dok to nije bio sluĉaj sa diferencijalnom mašinom. Na ţalost, Bebidţ nikada nije do kraja realizovao analitiĉku mašinu zbog njene komplikovane mehaniĉke konstrukcije i nesavršenosti tehnologije devetnaestog vijeka. Ipak, njegov rad ima veliki znaĉaj, s obzirom da i moderni raĉunari imaju sliĉnu strukturu, pa se moţe reći da je Bebidţ praotac modernih digitalnih raĉunara. Njegova zasluga u razvoju raĉunara je fundamentalno rješenje osnova savremenih digitalnih raĉunara koje se ogleda u postavljenom naĉelu rada raĉunara koji se koristi i danas. On je funkcije mašine podijelio u tri dijela: čuvanje, procesiranje i kontrola. Predloţio je da se ĉuvanje, koje se danas naziva memorija, podijeli u dva spremnika: jedan za brojeve (podatke) nad kojima se vrše operacije i drugi za ĉuvanje uputstava radi odreĊivanja operacija koje će se vršiti nad brojevima. On je prvi u mehaniĉku mašinu unio i memorijske mogućnosti i to na karticama s izbušenim rupicama. Slika 20. prikazuje karticu s rupicama na kojoj razliĉit uzorak rupica predstavlja razliĉit broj ili, ako se radi o kontrolnoj kartici, razliĉitu naredbu. Slika 20: Bušena kartica 103
Uputstva su bila vrlo jednostavna, npr. uzmi broj s kartice, oduzmi 1 od toga broja, idi na sljedeću karticu s uputstvima itd. To se naĉelo koristilo i kod prvih elektronskih raĉunara, ĉak do osamdesetih godina XX. vijeka. Kako je analitiĉka mašina bila programabilna, potreban je bio softver, a samim tim i programer. Tokom izrade analitiĉke mašine Bebidţ je upoznao Ejdu, groficu od Lavlejsa, koja mu je pomogla u dizajniranju i programiranju raĉunara za stvaranje muzike. 1823. godine - Ejda Bajron, grofica od Lavlejsa (Augusta Ada King Countess of Lovelace), (1815-1852), ćerka Lorda Bajrona, opisala je Bebidţovu analitiĉku mašinu. Ejda Avgusta, grofica Lavlejs, je interpretatorka i promoterka Bebidţovih vizionarskih radova. Poznata je po opisu njegove Analitiĉke mašine. Danas se smatra “prvim programerom”, pošto je napisala program, tj. manipulaciju simbola prema pravilima, za mašinu koja nije bila izgraĊena. Prognozirala je širu primjenu raĉunara od samog raĉunanja, na šta su se usmjeravali svi njeni savremenici, ukljuĉujući i samog Bebidţa. Slika 21: Ejda Lavlejs Za 9 mjeseci u periodu od 1842-1843, prevela je memoare italijanskog matematiĉara Luigi Menabrea o Analitiĉkoj mašini, ali je dodala skup primjedbi koje su duţe od samog prevoda, ukljuĉujući Sekciju G koja kompletno i detaljno opisuje raĉunanje Bernulijevih brojeva sa Analitiĉkom mašinom. Istoriĉari razvoja raĉunarstva smatraju ovaj opis prvim raĉunarskim programom na svijetu. Pristup Ledi Lavlejs takoĊe otkriva neke mogućnosti analitiĉke mašine koje ni sam autor nije predviĊao. U ĉast Ledi Lavlejs nazvan je programski jezik Ada, kreiran u Ministarstvu odbrane SAD, 1980. TakoĊe, vojni MIL-STD-1815 je dobio broj po godini njenog roĊenja, a hologramski znak Microsoft autentiĉnih proizvoda sadrţi njenu sliku. Ejdu nazivaju majkom modernih raĉunara i prvom programerskom na svijetu, naroĉito zbog ĉinjenice, što je naknadno utvrĊeno, da su svi programi koje je ona napisala bili korektni.). 104
5.3. Elektromehanički period 1840. g. – 1939. g. Razvoj industrije i saobraćaja krajem 19. vijeka zahtijevao je znatno sloţeniju obradu podataka. Kljuĉni dogaĊaj u daljem razvoju raĉunarstva predstavljalo je otkriće elektriĉne energije i razvoj elektrotehnike kao nove nauĉne discipline. Razvoj elektrotehniĉkih ureĊaja je uslovio i omogućio i razvoj raĉunarskih sredstava koji su primjenjivali elektrotehniĉke komponente i kombinovali ih sa postojećim mehaniĉkim komponentama. 1844. godine - Samuel Mors šalje prvu telegrafsku poruku iz Washingtona u Baltimore. 1850. godine - Amedee Mannheim stvara Slide Rule (sprava za logaritamsko raĉunanje.
Slika 22: Šiber48 (logaritmar) 1853. godine - stvoren prvi mehanički diferencijalni kalkulator. 1854. godine - Dţorţ Bul (George Boole), (1815 –1864), britanski matematiĉar i filozof, izdaje “An investigation of Laws of Thought“ opisujući simboliku i logiĉka pravila koja će postati osnovom organizacijom raĉunara. Dţorţ Bul je prihvatio i dalje razvio ideje Lajbnica. Premda tako reći samouk, dao je veliki doprinos matematici, a posebno, raĉunarstvu razvivši Bulovu algebru, kao algebarsku strukturu - kolekciju elemenata i operacija na njima - u kojoj se saţimaju osnovna svojstva skupovnih i logiĉkih operacija, posebno skupovnih operacija presjeka, unije i komplementa i njima odgovarajućih logiĉkih operacija AND, OR i NOT. Osnove svoje teorije on je iznio u djelu An Investigation of the Laws of Thought, on Which are Founded the Mathematical Theories of Logic and 48
Ova moderna varijacija logaritamske raĉunaljke bila je glavni oslonac inţenjerima NASE u svemirskim programima Mercury, Gemini i Apollo.
105
Probabilities koje je objavio 1854. godine, gdje opisuje simboliĉko i logiĉko razmišljanje, što postaje osnovom modernih raĉunara.
a) Slika 23: Džordž Bul i Prekidačko kolo
b)
Bulova algebra je osnova modernih raĉunarskih kalkulacija, te se on smatra utemeljiteljem raĉunarske nauke. U svom djelu "Bulova algebra" opisao je formulisanje filozofskih problema u takvom obliku da oni mogu poprimiti samo jedno od dva stanja "istinit" - "neistinit", a Bul im je dodijelio znakove binarnog brojnog sistema 0 i 1. Koristeći ova dva znaka (0 i 1), on je razvio svoj sistem kojim se veze izmeĊu ovakvih izreka mogu izraziti formulama. Bulova algebra je, osim kao dio apstraktne algebre, izuzetno uticajna kao matematiĉki temelj raĉunarskih nauka. Jedno od otkrića koje je postalo osnova za projektovanje savremenih raĉunara je bio koncept binarnog sistema postavljenog od strane Irskog nauĉnika Dţordţa Bula. U svom djelu „Matematiĉka analiza logike“ Dţordţ Bul je izloţio simboliĉko i logiĉko rezonovanje primjenom binarnog sistema, danas poznato kao Bulova algebra. 1876. godine – Aleksander Graham Bel (Alexander Graham Bell) je izumio i patentirao telefon. Krajem devetnaestog vijeka dolazi do naglog razvoja industrije u SAD. Veliki broj mladih i ambicioznih ljudi migrira iz Evrope u SAD. Veliki broj doseljenika doveo je do nemogućnosti praćenja stvarnog broja stanovnika. Tada Kongres donosi odluku da se popis stanovništva vrši svakih deset godina. 1880. godine napravljen je popis, a ni poslije sedam godina svi podaci nisu bili sreĊeni, a pribliţavao se novi popis. Taj dogaĊaj natjerao je ĉovjeka da shvati da njegov um nije svemoguć, te da treba traţiti neku pomoć. Kakvu 106
pomoć, nikom nije bilo jasno, pa je raspisan konkurs da se vidi ima li neko ideju. Tri prijedloga su ušla u uţi izbor, i to: - William C. Hount s obojenim karticama, - Charles F. Pidgin s bojom šifrovane kartice, - Herman Holerit s ĉudesnom mašinom. Prema procjeni ljudi ukljuĉenih u posao, najmanje šanse su davane Holeritu. Dogovoreno je da se eksperimentom provjeri zamisao svih koji su ušli u uţi izbor. Za sreĊivanje podataka o popisu u St.Louis-u došlo se do sljedećih rezultata: Hunt 55 sati, Pidigin 44 sata i Hollerith 5,5 sati. Bilo je jasno da je Holeritova mašina najbrţa i ona je odabrana za sreĊivanje popisnih rezultata 1890. godine. Njegova mašina bila je sliĉna Bebidţovoj mašini, samo je Holerit koristio kvalitetnije. 1884. godine. Herman Holerit (Herman Hollerith), (1860-1929), njemaĉko-ameriĉki statistiĉar, patentirao je svoju mašinu za tabeliranje pomoću bušenih kartica. Svoju mašinu je unaprijedio ugradivši mogućnost sortiranja korišćenjem bušenih kartica za potrebe popisa u SAD 1890. godine. Prednost njegove mašine je bila mogućnost brzog oĉitavanja podataka sa bušenih kartica korišćenjem specijalnog elektriĉnog ureĊaja. Primjenom Holeritove mašine znaĉajno je ubrzan postupak obrade popisa. Herman Holerit razvio je sistem kodovanja podataka na bušenim karticama i mehaniĉki tabulator na bazi bušenih kartica, da bi brţe izvlaĉio statistiĉke podatke iz miliona sirovih podataka. Patent je korišćen u SAD 1890. godine za popis stanovništva, a program se svodio na prebrojavanje, ĉime su izbjegnute greške ĉitanja, a obezbjeĊena je praktiĉno neograniĉena memorija za pristup. Koristeći postojeće metode, za obradu popisa stanovništva u SAD-u 1880. godine bilo je potrebno više od 7 godina. Sa tekućim rastom stanovništva predviĊalo se da će za popis 1890. godine biti potrebno više od 10 godina da se podaci u potpunosti obrade. Skratio je vrijeme obrade podataka sa nekoliko godina na 6 sedmica.
107
a)
b)
Slika 24: Herman Holerit a) i Holeritova mašina b) Po nagovoru John Shaw Billings-a Holerit je razvio mehanizam za pravljenje elektriĉnog trigera (okidaĉa) - brojaĉa za snimanje informacija. Koristio je kljuĉnu ideju da se podaci mogu numeriĉki kodovati. Zapazio je da, ako se brojevi mogu izbušiti na specificiranim lokacijama na kartici, u poznatim redovima i kolonama, kartice se mogu mehaniĉki raĉunati i sortirati. Holerit je osnovao statistiĉki biro, Tabulating Machine Company - TMC (1896) i proizvodio mehanizme za ĉitanje bušenih kartica i mašine za bušenje kartica upravljane sa tastaturom, koji su omogućavali vještom operateru bušenje 200-300 kartica po satu. Ove ureĊaje i bušene kartice koristili su statistiĉki biroi širom svijeta. Razvio je oţiĉeni panel za tip tabulatora iz 1906, koji je omogućavao izvršavanje razliĉitih poslova bez reinţenjeringa mašine, što je prvi korak prema programiranju. Ovi izumi su bili temelj savremene industrije procesiranja informacija. Njegova prva kompanija TMC, udruţuje se sa tri druge kompanije, te 1924. nastaje IBM (International Business Machine), koja i danas predstavlja jednog od najznaĉajnijih proizvoĊaĉa raĉunara na svijetu. U IBM-u je razvijen (1906) prvi tabulator sa automatskim unosom podataka, koji je izbacivao 150 kartica/minuti. U narednim godinama IBM je razvijao seriju mašina tipa IBM: 301(1928), 401 (1933), 405 (1934), 497 (1949). IBM (Holerit) kartice su komad ĉvrstog papira, koji sadrţi digitalne informacije predstavljene prisustvom ili odsustvom rupica u predefinisanim lokacijama. Korišćene su u 19. i poĉetkom 20. vijeka u tekstilnoj industriji i drugim industrijskim granama, a tokom 20. vijeka za unos, procesiranje i skladištenje
108
podataka. Prvi savremeni raĉunari koristili su bušene kartice za offline unos programa i podataka. 1895. godine - Guglielmo Marconi šalje prve radio signale. 1900 – 01. godine - poĉinje upotreba bušenih kartica (punched cards) i automatskog ĉitaĉa za obradu podataka popisa stanovništva. 1900. godine - Nikola Tesla (1856-1943), jedan od najpoznatijih svjetskih pronalazaĉa i nauĉnika u oblasti fizike i elektrotehnike, izmeĊu ostalog, dao je svoj doprinos i u oblasti raĉunarstva: patentirao je I (AND) logičko kolo. Do ovog otkrića došao je razvijajući sistem za daljinsko upravljanje ureĊajem koji se sastojao od većeg broja primopredajnih elemenata. Logiĉka kola su skup elektronski kontrolisanih prekidaĉa koji izraĉunavaju operacije Bulove algebre. Logiĉka kola su realizovana pomoću releja, fluida i poluprovodniĉkih elemenata. Dok se poluprovodniĉka logiĉka kola danas upotrebljavaju u većini aplikacija, relejna i prekidaĉka kola se mogu još uvijek sresti u nekim industrijskim primjenama. Tri osnovna logiĉka kola su I ( AND ), ILI ( OR ) I NE ( NOT). Tabela istinitosti logiĉkog AND kola: Nikola Tesla je prvi ostvario patent na logiĉka kola. U.S. Patent No.645576 - "System of Transmission of Electrical Energy" , Mar. 20, 1900. Originalne eksperimente Tesla je izvodio 1902. godine na temu tehnika za beţiĉnu komunikaciju, ujedno definišući osnovno AND logiĉko kolo - osnovnu komponentu savremenih digitalnih raĉunara. U.S. Patent. No. 723188, "Method of Signaling", Mar.17,1903. U.S.Patent.No.725605, "System of Signaling", Apr. 14, 1903. Teslino logiĉko AND kolo prikazano je na slici:
a)
b)
Slika 25: Nikola Tesla a) i logičko kolo b) 109
1900. godine - Norbert Viner je utemeljio teoriju kontrole koja je omogućila da se dizajnira sistem koji maksimizira funkciju u vremenu. MeĊutim, nisu dostignuti ciljevi koji su teţili vještaĉkoj inteligenciji (AI). Nedostajali su jezik, vid i planiranje. Lingvistika (1957 – danas) je trebala preko veze jezik – misao da pomogne da se naprave inteligentni agenti49. Cilj je (bio) da se omogući da razumijevanje jezika obuhvata razumijevanje sadrţaja i konteksta, a ne samo strukture reĉenice. 1917. godine - Karel Câpek prvi upotrebljava riječ „robot“ u svojoj predstavi RUR. 1927. godine - prva demonstracija televizije. 1928. godine - izraĎen sat na bazi kvarcnog kristala što omogućava do tada nezamislivu preciznost mjerenja vremena. 1937. godine - Dţordţ Stibic (George Stibitz), eksperimentišući u Bell laboratoriju, razvija binarni sklop zasnovan na Bulovoj algebri. [Bulova algebra (ili logika) je zapravo jednostavna logika koja moţe imati samo jednoznaĉne odgovore.] Profesor Dţon Atanasov (John Vincent Atenassof) (1903-1995) sa Ajova Stejt Koledţa (SAD) i Dţordţ Stibic (George Stibbitz) iz Belovih Laboratorija projektovali su kalkulatore. Atanasovljeva mašina je bila jako napredna za ono vrijeme. Koristila je binarnu aritmetiku i imala kondenzatore kao memorijske elemente koji su se povremeno osvjeţavali radi spreĉavanja curenja naelektrisanja. Savremeni dinamiĉki RAM ĉipovi upravo rade na ovom principu. MeĊutim, ova mašina nikada nije proradila zbog neodgovarajuće tehnologije ondašnjeg doba. Stibicov raĉunar je bio primitivniji od Atanasovljevog, ali je proradio. Rad ove mašine je javno demonstriran 1940. godine na konferenciji u Darmut Koledţu. U publici je bio i Dţon Mokli (John Mauckley), tada anonimni profesor fizike na Pensilvanijskom Univerzitetu. Za ime fiziĉara Dţona V. Atanasofa sa Iowa State University vezuje se konstruisanje prvog digitalnog elektronskog raĉunara 1942. godine.
49
Agent – bilo šta, što percipira okolinu pomoću senzora i zatim djeluje na tu okolinu pomoću aktuatora.
110
Atanasoff-Berry Computer (ABC) je raĉunar koji je koristio binarnu aritmetiku, paralelno procesiranje i regenerativne kondenzatorske memorije. Memorija ovog raĉunara bila je odvojena od dijela za raĉunanje.
a)
b) Slika 26: Džon Atanasov a) i Atanasoff-Berry Computer (ABC) b) 1937. godine - Klod Šenon (Claude Edwood Shannon), (1916-2001), inţenjer elektronike i matematiĉar, pokazao je kako se rezultati Bula mogu primjeniti u projektovanju i analizi digitalnih kola sastavljenih od elektromagnetnih releja. Klod Šenon, osnivaĉ informacione teorije kao posebne nauke, 1937. godine je publikovao rezultate do kojih je došao u svojoj magistarskoj tezi. Ovi rezultati predstavljaju osnovu projektovanja digitalnih raĉunara i logiĉkih kola. Tri godine kasnije je doktorirao na MITu. Slika 27: Klod Šenon Dokazao je 1938. godine da je Bulova algebra upravo kao stvorena za rješavanje tehniĉkih problema s elektriĉnim prekidaĉima. Njegova "algebra sklopki" nadovezuje se na Bulove spoznaje. On je prvi uveo pojam BIT za "informacioni atom". Poznat je kao osnivaĉ matematiĉke teorije telekomunikacija i teorije informacija. Autor je prvog raĉunarskog programa za igranje šaha. 1937. godine - Alan Tjuring, svojim radom „On Computable Numbers“, predstavlja koncept „Tjuringova mašina“. Tjuringova mašina je hipotetska naprava koja moţe logiĉki manipulisati simbolima napisanim na beskonaĉnom komadu papira. Tjuringova mašina posjeduje sve osnovne osobine modernih raĉunara. 111
5.4. Elektronski period 1939. g. – danas Kako su sva pomenuta raĉunska sredstva bila mehaniĉka, za praktiĉne poĉetke razvoja elektronskih raĉunara uzimaju se tridesete i ĉetrdesete godine XX vijeka. Na pojavu prvog „pravog“ elektronskog raĉunara znatno je uticao II. svjetski rat. Pri izradi oruĊa za ratne potrebe trebalo je izvršiti velike koliĉine raĉunskih operacija. Tadašnji kalkulatori i ljudi to nisu mogli pratiti. Zbog toga su na razliĉitim mjestima, ali u isto vrijeme trojica nauĉnika, svaki u svojoj zemlji, radili na projektu izrade elektronskog kalkulatora i to: KONRAD ZUSE, HOWARD AIKEN i ALAN TURING. Alan Tjuring (Alan Turing) (1912-1954), britanski matematiĉar, logiĉar i kriptograf, otac savremene raĉunarske nauke, definisao je prvi principe modernih raĉunara. On je 1936. godine definisao apstraktnu mašinu koja se po njemu zove Tjuringova mašina, koja daje matematiĉki preciznu definiciju algoritma ili "mehaniĉke procedure". Ona je praktiĉno opis mašine koja će tek biti konstruisana. Njegov cilj je bio da opiše probleme koji mogu logiĉki da se riješe. Slika 28: Alan Tjuring Sa Tjuringovim testom, napravio je znaĉajan i karakteristiĉno provokativan doprinos razvoju debate o vještaĉkoj inteligenciji: da li će ikada biti moguće izmisliti mašinu koja je svjesna i moţe misliti. Tokom 1948. prelazi na Manĉesterski univerzitet, gdje poĉinje razvoj MARC I, meĊu prvim istinskim raĉunarima u svijetu. Tokom II svjetskog rata radi u Bletchley Park-u, britanskom centru za razbijanje šifara, a jedno vrijeme je bio rukovodilac Hut8 sekcije za kriptoanalizu Njemaĉke mornariĉke šifre. Tokom 1942. je razvio tehniku Turingismus ili Turingery za razbijanje nove Njemaĉke tzv. Lorencove šifre, ukljuĉujući metod bombe, elektromehaniĉke mašine koja je otkrila algoritam njemaĉkog šifarskog ureĊaja Enigma. Bomba je pretraţivala korektnost podešavanja Enigme (redosljeda i podešavanje rotora itd.), koristeći pri tome fragmente otvorenog teksta.
112
Slika 29: Turing-Welchman-ova bomba (a) i šifarski ureĎaj Enigma (b) Po ocjeni kriptoanalitiĉara i saradnika Jack Good-a, njegov najveći doprinos je upravo dizajn bombe, gdje je iskoristio ideju da se moţe efektivno koristiti logiĉki teorem iz koga se sve moţe izvući dedukcijom. TakoĊe je uveo svoj tim kod Max Newman-a za razvoj raĉunara Kolos, prvog programabilnog elektronskog raĉunara u svijetu, ĉija je brzina omogućavala primjenu kriptoanalitiĉkog metoda brutalne sile za proboj dnevno izmjenjivanih šifara. Od 1945-47 Tjuring radi u National Physical Laboratory, gdje dizajnira Automatsku raĉunarsku mašinu (ACE). U radu 1946. predstavlja prvi kompletan dizajn raĉunara sa uskladištenim programom u Velikoj Britaniji. Programom je nazvao niz naredbi zapisan u memoriji sa nizom simbola. Izradio je i softver za prvi realni raĉunar Manchester Mark I. Tjuring je identifikovao problem vještaĉke inteligencije i predloţio eksperiment danas poznat kao Tjuringov test, kao pokušaj definisanja standardne mašine nazvane “sentien”. Ideja se zasnivala na tome da se za raĉunar smatra da “misli” ako moţe prevariti ispitivaĉa da pomisli da raĉunar vodi konverzaciju sa ĉovjekom. Smatra se da je 1954. godine Alan Tjuring izvršio samoubistvo, ali njegova smrt je i danas enigma, pa je o njegovom ţivotu napisano više knjiga i pozorišnih drama. 1938. godine - William Helwett i David Packard osnivaju HelwettPackard [HP]. 1940. godine - prve televizijske emisije u boji. 113
1941. godine - Konrad Cuze (Konrad Zuse), (1910-1995), njemaĉki inţenjer i pionir raĉunarstva, gradi Z3, prvi funkcionalni programibilni elektromehaniĉki raĉunar. Za jednu matematiĉku operaciju trebalo mu je 3 sekunde.
a) b) Slika 29: Konrad Zuse a) i Konrad Zuse i njegov računar b) Tokom tridesetih godina Konrad Zuse, još kao student napravio je niz automatskih raĉunskih mašina zasnovanih na tehnologiji elektromagnetnih releja. Interesantno je to da on nije bio upoznat sa Bebidţevim radom. Njegove mašine su uništene u bombardovanjima tokom II svjetskog rata, tako da one nisu uticale na dalji razvoj u ovoj oblasti. Ipak, Zuse je jedan od pionira na ovom polju. On je kompletirao prvi programabilni digitalni raĉunar opšte namjene, 1939. godine. Mašina je izraĊena na bazi elektriĉnih releja za stvaranje binarnih stanja (ima-nema elektriĉnog impulsa) i automatizaciju procesa inţenjerskih proraĉuna. Konrad Cuze kao prvi pokušaj izrade raĉunara, konstruisao je, u period od 1936-1938. godine, ureĊaj Z1–binarni, elektromehaniĉki kalkulator sa ograniĉenim programiranjem i instrukcijama na bušenoj traci. UreĊaj nije radio dobro zbog nedovoljno precizno izraĊenih mehaniĉkih dijelova. Godine 1940, izradio je Z2 raĉunar na bazi telefonskih releja, a godinu dana kasnije, na bazi rashodovanih telefonskih releja konstruiše Z3, 64-bitni, programabilni kalkulator sa memorijskom i aritmetiĉkom jedinicom. Njegov svjetski najveći uspjeh bio je konstrukcija funkcionalnog, prvog, programom kontrolisanog, kompletiranog Tjuringovog raĉunara – Z3 (1941), gdje se program skladištio na izbušenoj traci. Dizajnirao je prvi programski jezik na visokom nivou, Plankalkül, (1948), što je samo teoretski doprinos, pošto nije implementiran u toku njegovog ţivota. Osnovao je prvu kompaniju za proizvodnju raĉunara 1946, a prvi 114
proizvod je bio raĉunar Z4, drugi u svijetu komercijalni raĉunar, iznajmljen kompaniji ETH u Cirihu 1950. godine. Kasnih 60-tih Zuse sugeriše koncept raĉunarskog prostora, ili raĉunarstva baziranog na univerzumu. 1943. godine - izgraĊen je britanski elektronski raĉunar (baziran na vakumskim cijevima) Colossus, ĉija iskljuĉiva namjena je bila probijanje njemaĉkih vojnih enkripcija, a posebno Enigme Motiv za ubrzani rad na elektronskim raĉunarima bio je II svjetski rat. Tokom jednog dijela rata njemaĉke podmornice su pravile pustoš meĊu britanskim brodovima. Komande i podaci o kretanju savezniĉkih brodova bili su slati iz Berlina putem radio veze. Naravno da su Britanci mogli da prisluškuju te radio poruke, ali je problem bio što su one bile šifrovane pomoću ureĊaja koji se zvao ENIGMA (interesantno je da je preteĉa ove mašine bio ureĊaj koji je konstruisao pronalazaĉ amater Tomas Dţeferson (Thomas Jeferrson) - bivši predsjednik SAD). Još na poĉetku rata je britanska obavještajna sluţba uspjela da nabavi jedan primjerak mašine ENIGMA. Ali, da bi se vršilo dešifrovanje, potrebno je bilo vršiti veliki broj izraĉunavanja, a sve je to moralo da bude obavljeno vrlo brzo pošto se radio poruka uhvati. Britanska vlada je oformila tajnu laboratoriju gdje je napravljen elektronski raĉunar nazvan COLOSSUS. Slika 30: Računar Colossus Raĉunar je konstruisan 1943. godine u vrijeme Drugog svjetskog rata, u strogoj tajnosti. Koristio se za dešifrovanje povjerljivih njemaĉkih poruka. Raĉunske operacije obavljao je sa 2000 elektronskih cijevi. Raĉunar se sastajao od ulaza za podatke, odnosno 5 rola papira s rupicama na kojima je bila poruka koju je trebalo dešifrovati. Papirnate trake ĉitale su se optiĉkim ĉitaĉem, a niz rupica pretvarao se u elektriĉne impulse. Elektriĉni su se impulsi zatim prenosili i nad njima su se izvršavale razliĉite operacije. Na kraju se dobila dešifrovana poruka. Elektronske cijevi koje su obavljale operacije mogle su prepoznati samo dva stanja električnog impulsa: kada je on prisutan i kada nije. Svi brojevi i 115
svi postojeći znakovi pretvarali su se u ta dva stanja, kojima je dalje mogla upravljati elektronska cijev. Tako su nas elektriĉna energija i elektronska cijev prisilile da iz desetocifarskog dekadnog sistema, koji se koristio u mehaniĉkim mašinama, prijeĊemo na binarni sistem sa samo dvije cifre 0 i 1, gdje nula oznaĉava nepostojanje signala, a jedinica postojanje. U projektovanju mašine uĉestvovao je i ĉuveni engleski matematiĉar Alen Tjuring. Britanska vlada drţala u strogoj tajnosti ovaj projekat i na njega je, kao na vojnu tajnu, stavljen tridesetogodišnji embargo. Osim što je izazvao uništenje Zuseovog rada, i podstakao konstruisanje COLOSSUS-a, rat je uticao na razvoj raĉunarstva i u SAD. Vojsci SAD je, radi zauzimanja elemenata u teškoj artiljeriji, bilo potrebno izraĉunavanje razliĉitih tabela. Taj posao je, kada se ruĉno obavljao, zahtijevao odreĊeno vrijeme i bio je podloţan greškama. 1944. godine - Hauard Ejken (Howard Hathaway Aiken), (19001973), profesor sa Harvarda, bio je pionir raĉunarstva i prvi inţenjer u razvoju IBM-a, konstruisao je raĉunar MARK I.
a)
b)
Slika 31: Howard Aiken a) i računar MARK I b) Dok su Zuse, Stibic i Atanasov projektovali automatske kalkulatore, jedan mladić po imenu Hauard Ejken se muĉio ruĉno vršeći sloţena numeriĉka izraĉunavanja tokom svog rada na doktorskoj disertaciji na Harvardu. Pošto je odbranio disertaciju shvatio je vaţnost mogućnosti raĉunanja pomoću mašina. Otišao je u biblioteku i tamo otkrio Bebidţev rad. Odluĉio je da napravi mašinu opšte namjene na bazi releja umjesto mehaniĉkih zupĉanika zbog kojih Bebidţ i nije uspio. Došao je na ideju da u Holeritovu mašinu sa bušenim karticama implementira zaboravljeni Bebidţov koncept programabilne raĉunske mašine 116
opšte namjene. Cijeli projekat je bio finansijski i struĉno potpomognut od strane IBM-a i rezultirao je konaĉnom realizacijom 1944. godine. Mašina je dobila naziv ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator). Bila je duga 17 metara, visoka skoro 2,5 metara. U mašinu je bilo ugraĊeno 800 km ţice, 750 000 dijelova i 3 miliona elektriĉnih spojeva. Ova mašina je kasnije nazvana Harvard MARK I i smatra se prvim elektro-mehaniĉkim raĉunarom opšte namjene, sa kompletiranim Tjuringovim konceptom raĉunara. Inspirisan Diferencijalnom mašinom, a uz pomoć Grace Hopper-a i donacije IBM-a od $1 milion, istovremeno je konstruisao 1944. godine elektromehaniĉki raĉunar MARK I za automatsko rješavanje diferencijalnih jednaĉina. Taj raĉunar imao je 3300 ugraĊenih elektronskih cijevi i mnoštvo drugih dijelova povezanih sa ukupno 80 km ţice. Bio je hiljadu puta brţi od najbrţeg tadašnjeg mehaniĉkog raĉunara, ĉime je i završila era mehaniĉkih mašina za raĉunanje. Nastavio je razvoj raĉunara MARK II, zatim MARK III sa nekim elektronskim komponentama i MARK IV koji je bio prvi potpuno elektronski raĉunar sa oko 18000 elektronskih cijevi, magnetnom disk memorijom i memorijom od magnetnih jezgara. 1944. godine - pojam Cybernetics (kibernetika) prvi put je upotrijebljen na konferenciju u Princetonu. 1945. godine - zabiljeţen je prvi bug50 kada je moljac prekinuo spoj u prototipu Mark II raĉunara. 1946 godine - ENIAC (Electronic Numeric Intergrator and Computer) je predstavljen na univerzitetu u Pennsylvaniji. Za ameriĉku vojsku izgradio ga je Moor-ov institut i svrha mu je bila izraĉunavanje balistiĉkih tabela. Već pomenuti Mokli, koji je bio upoznat sa radom Atanasova i Stibica, znao je za potrebu armije za mehaniĉkim kalkulatorom, ali je predloţio izradu elektronskog raĉunara. Prijedlog je prihvaćen 1943. godine, i Dţon Mokli (John Mauchly) i njegov postdiplomac Ekert (J. Presper Eckert) su poĉeli da rade na elektronskom raĉunaru koga su nazvali ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). 50
Termin „Bug“ se odnosi na grešku u nekom programu, a na ovoj slici prikazan je originalni zapis zajedno sa „odgovornim“ kukcem
117
a)
b) Slika 32: Džon Mokli i Presper Ekert a) i računar ENIAC b) Ova mašina se sastojala od 18000 vakumskih cijevi i 1500 releja. ENIAC je bio teţak 30 tona i zauzimao je veliĉinu odbojkaškog igrališta. Snaga mašine bila je 140 kW. Kvario se u prosjeku svakih sedam minuta (što nije ĉudo, obzirom na ogromnu disipaciju i upotrebljenu tehnologiju) a za mnoţenje dva broja potrebne su bile 3 ms. Što se arhitekture tiĉe, ENIAC je imao dvadeset registara, a svaki je mogao da sadrţi desetocifreni decimalni broj, i to tako što je svaka cifra predstavljena sa po deset vakumskih cijevi. Programirao se postavljanjem 6000 multipozicionih prekidaĉa, a veze izmeĊu komponenata su bile ţiĉane. Mašina je završena 1946. godine kada je bilo prekasno da se upotrijebi u svrhu za koju je originalno bila namjenjena. MeĊutim, kako je rat bio završen, Mokli i Ekert su organizovali ljetnu školu sa ciljem da objasne svoj rad kolegama. Ova ljetna škola predstavlja poĉetak eksplozije interesovanja za izgradnju velikih raĉunara. Poslije tog istorijskog trenutka mnogi drugi istraţivaĉi se zapoĉeli sa proizvodnjom elektronskih raĉunara. Prvi naredni raĉunar koji je proradio 1949. godine bio je EDSAC izgraĊen na Univerzitetu Kembridţ u Velikoj Britaniji. Njegov autor bio je Moris Vilks (Maurice Wilkes), a ovaj raĉunar vrijedi pomenuti jer je to bio prvi raĉunar sa zapamćenim programom. Slijedili su JOHNIAC napravljen u firmi Rand Corporation, ILLIAC napravljen na Univerzitetu u Ilinoisu, MANIAC iz Los Alamos Laboratory i WEIZAC sa Vajcmanovog instituta u Izraelu. Ekert i Mokli su poĉeli da rade na narednom raĉunaru EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), ali je taj projekat bio fatalno ugroţen kada su njih dvojica napustila Univerzitet u Pensilvaniji radi osnivanja kompanije u Filadelfiji (Eckert-Mauchley Computer Corporation). Poslije više fuzionisanja, ova kompanija je postala današnja Unisys Corporation. 118
Dţon fon Nojman (John von Neumann), (1903-1957), jedan od uĉesnika ENIAC projekta u meĊuvremenu, je otišao na Prinstonov Institut za napredne studije da bi radio na sopstvenoj verziji EDVAC-a, koju je nazvao IAS mašina. U vrijeme kada je poĉeo da se bavi raĉunarima fon Nojman je bio jedan od najvećih matematiĉara toga doba. Za njega kaţu da je bio genije kalibra Leonarda da Vinĉija. Govorio je više jezika, bio je struĉnjak za fiziku i matematiku i mogao je da se prisjeti svega što je ikada ĉuo, vidio ili proĉitao.
a) b) Slika 33: John von Neumann a) i John von Neumann-ova arhitektura računara b)
Fon Nojman je zakljuĉio da je programiranje raĉunara pomoću velikog broja prekidaĉa i kablova sporo i teško, i da je bolje program predstaviti u digitalnom obliku u memoriji raĉunara. On je takoĊe shvatio da je, umjesto decimalne aritmetike koju je koristio ENIAC, bolje koristiti binarnu aritmetiku (s obzirom da je kod ENIAC-a svaka cifra predstavljana sa po deset vakumskih cijevi od kojih je uvijek samo jedna bila upaljena). Njegov arhitekturni princip, poznat kao fon Nojmanova mašina, primjenjen je kod prvog raĉunara sa zapamćenim programom EDSAC, i još uvijek je osnova za gotovo sve raĉunare i do današnjih dana. Ova arhitektura, kao i IAS mašina koju je fon Nojman izradio u saradnji sa Hermanom Goldštajnom (Herman Goldstine), imala je ogroman uticaj na dalji razvoj raĉunara. Skica ove arhitekture je prikazana na slici 33. Fon Nojmanova mašina je imala pet osnovnih dijelova: memoriju, aritmetiĉko logiĉku jedinicu, jedinicu za upravljanje programom i ulaznu i izlaznu opremu. Memorija se sastojala od 4096 rijeĉi od kojih je svaka imala 40 bitova. Svaka rijeĉ je sadrţala ili dvije 20-bitne instrukcije ili dva 39-bitna oznaĉena cijela broja. Osam bitova instrukcije je definisalo operaciju, a preostalih 12 je specificiralo rijeĉ u memoriji. 119
Unutar aritmetiĉko logiĉke jedinice, preteĉa savremene CPU (Central Processing Unit) je bio specijalni interni 40-bitni registar nazvan akumulator. Tipiĉna instrukcija, na primjer, sabira memorijsku rijeĉ sa sadrţajem akumulatora ili upisuje sadrţaj akumulatora u memoriju. Mašina nije imala aritmetiku u pokretnom zarezu, jer je fon Nojman smatrao da će svaki kompetentni matematiĉar moći da sam odredi poziciju decimalne taĉke. Otprilike u isto vrijeme kada je fon Nojman pravio IAS mašinu, istraţivaĉi na MIT-u (Massachusetts Institute of Technology) su takoĊe pravili jedan raĉunar. Taj raĉunar zvan Whirlwind I je, za razliku od ENIAC-a i drugih mašina sliĉnog tipa koje su imale dugaĉke memorijske rijeĉi, imao 16-bitne rijeĉi i bio je projektovan za upravljanje u realnom vremenu. Ovaj projekat je doveo do izuma memorije od magnetnih jezgara Dţeja Forestera (Jay Forrester), a kasnije i do prvog komercijalnog mini raĉunara. Dok se sve to dešavalo, IBM je bio mala kompanija koja je proizvodila bušaĉe kartica i mašine za mehaniĉko sortiranje kartica (oni su i poĉeli sa proizvodnjom mehaniĉkih pisaćih mašina i druge mehaniĉke kancelarijske opreme, pa otuda i ime kompanije - International Business Machines). Iako je IBM finansirao jedan dio projekta Hauarda Ejkena, oni nisu bili naroĉito zainteresovani za proizvodnju raĉunara sve dok nisu 1953. godine proizveli raĉunar 701. Dakle, dugo vremena pošto su Ekert i Mokli postali broj jedan na trţištu sa njihovim raĉunarom UNIVAC, raĉunar 701 je imao 2k 36-bitnih rijeĉi sa dvije instrukcije po rijeĉi. To je bila prva u seriji mašina koje će za samo desetak godina postati dominantne na trţištu raĉunara. Tri godine kasnije, proizveden je 704, koji je imao 4k rijeĉi memorije izraĊene u tehnologiji magnetnih jezgara, 36-bitne instrukcije, i hardver za izvršavanje operacija u pokretnom zarezu. Godine 1958. IBM je proizveo svoj posljednji raĉunar sa vakumskim cijevima - mašinu sa oznakom 709. Recimo nekoliko rijeĉi i o softveru. Već smo pomenuli naĉin na koji se programirao ENIAC. Kasnije se poĉelo sa raĉunarima koji imaju zapamćene programe (EDSAC). U svakom sluĉaju, jezik na kome se programiralo bio je mašinski jezik - jezik nula i jedinica. Programi na takvom jeziku bili su nepregledne liste redova ispisanih nulama i jedinicama. Pisanje takvih programa bilo je mukotrpno, njihovo ĉitanje još teţe, a najgore je bilo pronaći grešku u programu. Uz sve to, mašinski jezici (kako im to i ime kaţe) su mašini orijentisani: drugi raĉunar - drugi jezik. Takve raĉunare mogli su da programiraju samo oni koji su dobro poznavali njihovu arhitekturu. Vrlo brzo su 120
programeri poĉeli da razmišljaju o tome kako da svoje programe skrate i uĉine jasnijim pa su se dosjetili da binarne nizove pretvore u brojeve u dekadnom, a kasnije u heksadekadnom brojnom sistemu. Ovo je tek malo smanjilo fiziĉki obim listinga programa, a uvelo je potrebu za prvim rudimentarnim prevodiocima koji su prevodili dekadne, odnosno heksadekadne brojeve, nazad u binarni sistem (raĉunari su još uvijek, pa i danas, razumijevali iskljuĉivo mašinski jezik). Nešto kasnije su uvedeni asemblerski jezici, ili jezici II generacije, gdje su naredbe predstavljane simboliĉkim oznakama. Ovo je dovelo do daljeg smanjenja obima programa, do nešto bolje ĉitljivosti, ali i do sloţenijih prevodilaca - asemblera. MeĊutim, i dalje se radi o mašini orijentisanim jezicima, a odnos broja naredbi mašinskog i asemblerskog jezika je 1:1. O operativnim sistemima nije bilo ni govora. Sve potrebne radnje je uglavnom izvršavao sam operater. Ipak, era elektronskih digitalnih raĉunara je zapoĉela, kao i nezaustavljiv intenzivni razvoj na ovom polju. Jedan dogaĊaj u nauĉnom svijetu, tek koju godinu pošto je proizveden ENIAC, dovešće, u godinama koje su slijedile, do revolucije u oblasti raĉunarstva i, uopšte, elektronike. 1949. godine - razvijen je „Short Order Code“ koji se smatra prvim višim programskim jezikom. 1950. godine - Alan Tjuring objavljuje, u ĉasopisu Mind, ĉlanak u kojem utvrĊuje kriterijume za „Tjuringov test kompjuterske inteligencije“ [test za utvrĊivanje vještaĉke inteligencije]. 1951. godine - firma Unisys predstavlja UNIVAC 1 (UNIVersal Automatic Computer) - prvi komercijalni elektronski raĉunar opšte namjene, dostupan na trţištu. Ime je skraćenica izraza UNIVersal Automatic Computer. Raĉunar je bio sastavljen preteţno od elektronskih cijevi. Zauzimao je prostor veliĉine jedne sobe (teţio je 10 tona), a trošio je i mnogo energije (125 kW). Voda kojom su cijevi bile hlaĊene toliko se zagrijavala da se koristila za grijanje prostorija. Slavu je stekao nakon godinu dana prilikom ispitivanja javnog mnijenja, taĉno predvidjevši rezultate ispitivanja do tada nezamislive taĉnosti. Slika 34: Računar UNIVAC 121
Do 1957. godine IBM i UNIVAC proizvode raĉunare za vojsku, velike firme i univerzitete. U IBM-u su mislili da će zadovoljiti sve svjetske potrebe za raĉunarima kada proizvedu deset velikih raĉunara. 1956. godine: prva upotreba keyboarda (tastature) za izravan unos podataka u raĉunar, IBM-ov istraţivaĉki tim stvara FORTRAN (prvi naučni programski jezik). 1957. godine - skenirana je prva fotografija. 1958. godine - Jack Kilby iz Texas Instrumentsa i Robert Noyce iz Fairchild Semicondustora odvojeno dolaze do pronalska integrisanog kola. Kada više tranzistora smjestimo na komadić silicijuma i poveţemo ih metalnim izvodima utisnutim u silicijum, dobijamo integrisano kolo. Slika 35: Integrisano kolo Daljnji razvoj bio je predvidiv: što više tranzistora na što manje prostora. Integrisana kola u poĉetku su sadrţavala desetke i stotine, a kasnije milione elektronskih komponenata. Procesor (2003. god.) sadrţi više od 100 miliona tranzistora na ploĉici površine nekoliko santimetra ĉetvornih. Od 1957. do 1981. firma DEC svoje raĉunare PDP i VAX nudi po pristupaĉnoj cijeni, što i malim firmama omogućava upotrebu računara, te broj korisnika raste. Slika 36: Elektronski računar PDP 1959. godine - stvoren je COBOL (Coman Buissnes Oriented Language), programski jezik orijentisan prema poslovnim aplikacijama. 1960. godine - na univerzitetu Cornell pušten je u rad Perceptor, prvi raĉunar koji ima sposobnost uĉenja na greškama (što je ostvareno upotrebom neuronskih mreţa). 122
1962. godine: Steve Russel, student na MIT-u, programira prvu računarsku igru, Spacewar, poĉinje istraţivanje vezano za novi model organizacije raĉunarskih mreţa koji šalje podatke u nesekvencijalnim paketima koji se sastavljaju na odredištu. Ovaj koncept je osnova organizacije modernih raĉunarskih mreţa. 1963. godine: Ivan Sutherland stvara Sketchpad, interaktivni program za crtanje koji postaje osnova za CAD (Computer Aided Designe) i WYSIWYG (What You See Is What You Get) koncepte, Douglas Englebert s istraţivaĉkog instituta Stanford pronalazi raĉunarskog miša.
Slika 37: jedan od najranijih miševa 1965. godine - Gordon Moore, suosnivaĉ kompanije Intel, postavlja Mooreov zakon, koji kaţe da će se broj tranzistora od kojih se sastoji procesor udvostruĉavati svake godine. On opisuje rast gustine pakovanja tranzistora u procesoru, a samim tim i rast performansi procesora. U originalu Mooreov zakon je glasio: “Svake godine se broj tranzistora po kvadratnom inĉu mikroprocesora udvostruĉuje”. Moore 1995. revidira svoj zakon na dvije godine. U novije vrijeme period dupliranja je povećan na 18 mjeseci. Zakon vaţi već skoro 50 godina i prognoze su da će vaţiti i narednih 10 godina. Zakon je vrlo negativno primljen, no Moore je bio u pravu jer se rast broja tranzistora još i danas ponaša taĉno po njegovom zakonu.
123
Slika 38: Moore-ov zakon 1965-66. godine - prvi put je opisan termin „hypertext“ koji oznaĉava tekst vezan za multimedijalne sadrţaje i druge tekstove. 1967. godine - poĉetak razvoja PASCALA, strukturnog programskog jezika. 1968. godine - Douglas Englebert na Computer Conference-i predstavlja raĉunarskog miša, hipertekst, objektno programiranje, dinamiĉko povezivanje datoteka i saradnju pomoću dijeljenja ekrana. 1969. godine: ameriĉko Ministarstvo odbrane pokreće ARPAnet, prethodnik Interneta, Bell laboratoriji poĉinju razvijati operativni sistem UNIX. 1970. godine - razvijen je prvi floppy disk. 1971. godine - Intel razvija prvi mikroprocesor, 4004 (procesor organizovan na LSI (Large Scale Integration) principu – sadrţi preko 15.000 zasebnih komponenti integrisanih u jedan procesor), sposoban je izvoditi 60.000 matematiĉkih operacija po sekundi (mikroprocesor je osnovni element raĉunara, aritmetiĉko-logiĉki i upravljaĉki dio, smješten na integrisanom kolu). Slika 39: Mikroprocesor Intel 4004 124
1972. godine: Ray Tomlinson, raĉunarski inţenjer u firmi Bolt, Beranek i Newman, šalje prvu e-mail poruku, razvijen je TelNet standard koji omogućava korisnicima da upravljaju udaljenim raĉunarima, u Bell laboratorijima razvijen je programski jezik C, jedan od najuticajnijih programskih jezika (nazvan je C iz vrlo jednostavnog razloga, njegov prethodnik zvao se B). 1973. godine: razvijen je FTP (File Transfer Protocol) protokol koji omogućava slanje datoteka udaljenim raĉunarima, Xerox predstavlja svoj eksperimentalni raĉunar Xerox Alto (katkada ga nazivaju prvim personalnim raĉunarom), s konceptom grafičkog korisničkog interfejsa, opremljen mišem i mreţnom karticom. Iako Alto nikada nije ušao u serijsku proizvodnju, koncept oko kojeg je izraĊen imaće velik uticaj na stvaranje Apple Lise i Macintosha. 1974. godine - Intel predstavlja 8080 procesor. 1975. godine: Ed Roberts i Les Solomon - prvi personalni računar dostupan širem krugu korisnika - ALTAIR 8800. IzgraĊen je na Intelovu 8080 procesoru. Nakon kupovine raĉunar je trebalo sastaviti. Bio je to naporan posao jer je trebalo spojiti brojne ţice, te postaviti i uklopiti mnoštvo elemenata koje je trebalo i lemiti. Altair nije imao operativni sistem. Nije imao programski jezik. Nije imao ni tastaturu ni monitor. Nije imao trajne memorije (samo 256 bajta RAM-a). Ulazni ureĊaj bili su prekidaĉi na prednjem dijelu kutije, izlaz je bio na 16 svjetlećih dioda. Programiranje je bilo binarno, serijama nula i jedinica. Kad bi se ureĊaj iskljuĉio, nestalo bi i programa i podataka i rezultata. Koštao je 1.289 dolara. Prodano je oko 5.000 tih raĉunara. Da bi raĉunar radio nešto korisno, bilo je potrebno kupiti još nekoliko periferija vrijednih oko 2.000 USD. IBM predstavlja laserski štampaĉ,
125
Xerox patentira Ethernet - temelj svih današnjih mreţa. Napisan je prvi Ethernet protokol i uspostavljen prvi LAN (Local Area Network – lokalna (raĉunarska) mreţa), Zilog predstavlja Z80 mikroprocesor koji će kasnije postati srcem svih znaĉajnih personalnih raĉunara temeljenih na CP/M operativnom sistemu. Prva igra - ENCOUNTER. Firma Objective Design predstavila je Encounter, prvu mikroraĉunarsku igru koja se isporuĉivala kupcu u asembleru, ispisana na papirnoj traci. Pol Alen i Bil Gejts (Paul Allen i Bill Gates) osnivaju Microsoft. Razvijaju programski jezik BASIC za Altair 88000. Slika 40: Pol Alen i Bil Gejts 1976. godine: IBM predstavlja i prvi ink-jet štampač, Steve Jobs i Steve Wozniak dizajniraju i grade Apple I raĉunar, (koristi mikroprocesor 6502) - prvi raĉunar na kojem se odmah moglo poĉeti raditi bez velikog lemljenja i spajanja ţica, te kasnije iste godine osnivaju firmu Apple, JVC poĉinje prodavati VHS videorekordere. 1977. godine: Gary Kidall iz Digitala razvio je CP/M (Control Program for Microcomputers), operativni sistem koji je pokretao prvu generaciju PC raĉunara. Kasnije ga je zasjenio i u potpunosti istisnuo MS-DOS. Osnovan je Microsoft, Apple predstavlja APPLE II, potpuno sklopljen sistem s MOS 6502 procesorom i 4 KB RAM-a, a koštao je 3.759 dolara. Korisnici upotrebljavaju vlastite televizore kao monitore i kasetofone za ĉuvanje podataka.
Slika 41: Apple II 1978. godine:
Intel predstavlja 8086 procesor. 126
Epson America predstavio je MX-80, prvi jeftini 9-igliĉni štampaĉ i time pokrenuo revoluciju stonih raĉunarskih štampaĉa. Taj štampaĉ je ĉak mogao štampati i grafiku. Slika 42: Epson štampač 1979. godine: pokrenut je Usenet, mobilni telefoni se poĉinju testirati u Japanu i Chicagu, Dan Bricklin i Bob Frankston predstavljaju VisiCalc, tabelarni kalkulator koji stvara ĉitavu industriju. Sony predstavlja Walkman. Intel predstavlja 8088 procesor. Video igre za raĉunarske konzole, kao što su Space Invaders i Pac Man, postaju u svijetu velikim hitom i pravom pomodnom pojavom. Atari isporuĉuje svoje prve raĉunare Atari 400 i Atari 800, koji su oznaĉili poĉetak ere raĉunarskih igara. Model 800 bio je prava mašina: imao je 8 KB RAM-a, posebne ĉipove za grafiku i zvuk, a mogao je primiti 2 ROM ketridţa. Ĉipove je dizajnirao otac “duše” Amige Jay Miner. Slika 43: Računar Atari 1980. godine: IBM predstavlja PC (personal computer) koncept upotpunjen sa Microsoftovim DOS operativnim sistemom. Otvorena arhitektura IBM-ovog PC-a je osnova za organizaciju većine današnjih raĉunara koje upotrebljavaju kućni i poslovni korisnici. Tim Barners-Lee piše mali program pod imenom Enquire Within Upon everything. Njegov koncept stvaranja slučajnih veza izmeĎu odvojenih objekata na kraju evoluira u World Wide Web – globalnu ili svjetsku mreţu. nastaju prvi tvrdi (hard) diskovi. Format im je bio 5,25 inĉa, a kapaciteti su varirali izmeĊu 5 i 10 MB. IBM naruĉuje od Microsofta operativni sistem za PC. javlja se Hayes Smartmodem 300. Taj model donosi AT skup naredbi, koji će na kraju postati industrijskim standardom. 127
pojavljuje se ZX80 i ZX81 (prethodnici legendarnog Spectruma) - ĉudesne mašine za ta pionirska vremena: 1 KB RAM-a i 4 KB ROM-a u kojem je bio upisan BASIC. Najbolje od svega je cijena: koštali su manje od 200 USD, a kasnije i manje od 100 USD, što je raĉunare uĉinilo vrlo dostupnim i na neki naĉin potaklo informatiĉki bum. Tvorac tih raĉunara je sir Clive Sinclar, kojem je upravo zbog uspjeha ZX serije bila dodijeljena i plemićka titula. Slika 44: Sinclair 80 12.08.1981. godine: Jedan od najznaĉajnijih datuma u istoriji razvoja raĉunara jer je IBM izbacio prvi prenosni računar, koji najviše odgovara onom što danas zovemo PC raĉunar. Taj IBM-ov PC je sadrţao CPU, RAM memoriju, Floppy drive, imao je dodatne slotove, koristio je odreĊeni operativni sistem i imao je mogućnost prikljuĉka ostalih komponenti. Slika 45: IBM PC model 5150 iz 1981. godine Koristio je CPU 8088, imao 64 KB RAM-a, Floppy formata 5.25, imao je ĉak 5 dodatnih slotova, koristio je operativni sistem PC DOS koji je kasnije prerastao u MS DOS i imao je mogućnost prikljuĉka matriĉnih štampaĉa i monitora. 1982. godine: Sony najavljuje CD (compact disk) tehnologiju znatno povećavajući kapacitet skladištenja digitalnih podataka, termin „Internet“ prvi put je upotrijebljen kao opis za nekoliko povezanih raĉunarskih mreţa, razvijen je TCP/IP protokol (Transmision Control Protocol / Internet Protocol) koji ĉini okosnicu modernog Interneta, 128
Osnovana je firma Compaq Computer Corp. koja je prva proizvela kopiju IBM PC raĉunara i postala najveći konkurent IBM-u na poslovnom trţištu personalnih raĉunara. 1983. godine: Već postoji 10 miliona PC raĉunara u SAD. Apple izbacuje raĉunar koji je imao grafiĉki interfejs i koristio miša. Zvao se Lisa PC. Cijena mu je bila negdje oko 10 hiljada dolara. Ĉasopis Time izabire raĉunar, umjesto osobe, za svoju naslovnicu godine. Ovaj dogaĊaj oznaĉava rastući uticaj raĉunarske tehnologije na društvo. Slika 46: Naslovna strana časopisa Time 1984. godina: IBM izbacuje PC sa 80826 procesorom. Apple predstavlja Mekintoš (Macintosh), raĉunar sa grafiĉkim interfejsom (GUI – Graphic User Interface) sa cijenom od pristupaĉnih 2500 dolara. Predstavljanje je slijedila dotad nezapamćena reklamna kampanja predvoĊena vrlo poznatom „Orwell-ovskom“ reklamom. Predstavljen je DNS (Domain name system), sistem koji omogućava upotrebu mreţnih adresa, u obliku kojeg danas poznajemo, umjesto dotadašnjeg niza brojeva. IBM predstavlja DB2, program za stvaranje i manipulaciju baza podataka, prva verzija Microsoft Worda 1.0 kao i Lotus 1-2-3. U knjizi Neuromancer, William Gibson prvi put upotrebljava termin “cyberspace”. Profesor Fred Cohen sa univerziteta University of Southern California objavljuje prvi rad o raĉunarskim virusima. 1985. godina: Pojava Microsoft Windows operativnog sistema. 1986.godina: IBM PC sa procesorom 80386. 1988. godine: Student Robert Morris Jr. piše prvi mreţni raĉunarski virus ĉime naglašava potrebu za većom sigurnošću unutar mreţnog okruţenja, 129
predstavljen IRC (Internet Relay Chat), Friedrich Reintzer otkriva teĉni kristal, Firma Creative Labs proizvodi zvuĉnu karticu SoundBlaster. 1990. godine - Hewlett-Pacard i IBM zajedno poĉinju razvoj na RISC procesorima. 1991. godine: Tim Berners – Lee piše prve protokole za World Wide Web (WWW) koji objedinjuju URl i HTTP protokole te HTML. World Wide Web je razvijen u CERN-u (Conseil Européan pour la Reaherche Nucléaire - Evropska organizacija za nuklearna istraţivanja), poslato je 2,3 milijarde e-mail poruka, Linus Benedict Torvalds stvara prve verzije Linux-a. 1993. godine: na univerzitetu Illinois razvijen je Mosaic, grafiĉki web browser (mreţni pretraţivaĉ) koji je prototip za sve današnje browsere. Intel proizvodi procesor Pentium (3.2 miliona tranzistora).1994. godine uspješno su predstavljeni koncepti kvantnog i DNA raĉunara. Windows NT, MS Office 4.0 i MS-DOS 6.0. 1994. godine: Tim Bernes-Lee osniva organizaciju The World Wide Web Consortium, Osnovana kompanija YAHOO. 1995. godine: Predstavljena je Java, programski jezik koji se moţe izvršavati na svim modernim operativnim sistemima, Toy Story postaje prvi dugometraţni film napravljen iskljuĉivo raĉunarskom animacijom, predstavljen Windows 95, objavljena norma USB, izlaskom igara kao što su Quake i Command & Conquer - Red Alert poĉinje brţi razvoj hardwarea namijenjenog novoj kategoriji korisnika raĉunara prvenstveno orijentisanih zabavi, 130
predstavljena prva stabilna verzija Linux kernela. 1997. godine: Izlazi prva javna verzija Opera browsera, Bill Gates je najbogatiji poslovni ĉovjek na svijetu, poĉine prodaja DVD diskova, IEEE objavljuje 802.11 (norma za beţiĉne mreţe) Garry Kasparov gubi šahovski meĉ protiv IBM-ovog Deep Blue raĉunara. Slika 47: Gari Kasparov 1998. godine: Sergey Brin i Larry Page osnivaju Google, te je predstavljen Google, Internet pretraţivaĉ baziran na Linux-u, predstavljen Windows 98, Apple predstavlja iMac, koncept raĉunara koji radikalno odskaĉe od dotadašnjih normi zbog svoje integrisanosti i naglaska na dizajn, pojavio se Napster, prvi pravi program za razmjenu muzike u mp3 formatu, u Japanu pušten u prodaju prvi MP3 player (Saehan, MPMan). 2000. godine: Poĉetak godine oznaĉen je velikim isĉekivanjem posljedica Y2K buga (Year 2000. bug). Stariji raĉunarski sistemi i programi zapisivali su godine u skraćenom formatu sa samo dvije zadnje brojke (99 umjesto 1999 – zbog manjeg zauzeća memorije) i vjerovalo se da postoji opasnost od iskljuĉivanja takvih raĉunarskih programa ili da će se poĉeti ponašati vrlo nepredvidivo kada nastupi 2000. godina (zbog promjene 99→00). No na sreću, nisu se dogodile nikakve predviĊane katastrofe i osim nekih sitnih grešaka ulazak u 2000. godinu prošao je bez posljedica. Procesori prelaze granicu od 1GHz. Lansiran je Windows 2000, te DOS prestaje postojati. 2001. godine: Apple predstavlja svoj novi operativni sistem – OS X, zasnovan na UNIX jezgri, 131
predstavljen USB 2 protokol i SATA 1.0 standard, postaju dostupne nove Internet domene kao što su .info i . biz, Kompanija Dell computers postaje najveći proizvoĊaĉ personalnih raĉunara. 2002. godine: Poĉetkom godine demonstriran je prvi biološki raĉunar koji za rad upotrebljava DNA molekule, WLan (Wireless ili beţiĉni Lan) ulazi u komercijalnu upotrebu, Draper Investment Company stoji iza projekta pod imenom "Sky peer-topeer", koji je kasnije skraćen na "Skyper", da bi sljedeće godine postao „Skype”. 2003. godine: Predstavljen Blu-Ray standard koji omoućava zapis 25 GB podataka na medij veliĉine CD-a/DVD-a, NEC Earth Simulator najbrţi je superraĉunar na svijetu sa brzinom od 35.86 TFLOPS. Brzina superraĉunara se odreĊuje prema broju matematiĉkih operacija u sekundi. 1 FLOPS (Floating Point Operations Per Second) oznaĉava jednu matematiĉku operaciju u sekundi. Trenutna snaga superraĉunara mjeri se u TeraFLOPS (1012 FLOPS). Predstavljen je Athlon 64, prvi 64 bit procesor za PC raĉunare. „bit“ kod procesora oznaĉava koliki je najveći broj s kojim procesor moţe manipulisati u jednom ciklusu, svaki veći broj se mora prenijeti u drugi ciklus što usporava izvršavanje matematiĉke operacije. Taj broj je potencija broja 2 i zadnjih 15-ak godina u upotrebi su 32 bit procesori koji mogu manipulisati najviše sa brojem 232. Procesori nove generacije mogu manipulisati puno većim brojevima (264) što im omogućava i veću brzinu. Još jedna velika razlika je i u koliĉini RAM-a s kojom procesori mogu raditi. Kod 32 bit procesora najveća koliĉina je 4 GB, s time da jedan program ne moţe upotrijebiti više od 2 GB. 64 bit procesori omogućavaju znatno veću koliĉinu radne memorije, ĉak i 10-ak TB. Zbog ovako velike razlike u arhitekturi procesora, programi koji rade na 32 bit ne mogu raditi na 64 bit i obrnuto. Upravo zbog kompatibilnosti programa i nove generacije procesora, svi procesori namjenjeni Desktop trţištu sadrţe 32 bit komponentu (svojevrsnog prevodioca) koja omogućava normalan rad svih programa. 132
2004. godine: PCI Express standard ulazi u komercijalnu upotrebu, Google objavljuje uslugu besplatne elektronske pošte Gmail. 2005. godine: U komercijalnu upotrebu ulaze prvi dvojezgreni procesori, IBM Blue Gene/L superraĉunar postaje najbrţi raĉunar, sa brzinom od 360 TeraFLOPS-a. 2006. godine - poĉetkom godine predstavljen je prvi Apple raĉunar baziran na Intel procesorima što je oznaĉilo veliku promjenu u filozofiji kompanije. Nekoliko mjeseci poslije omogućena je i instalacija Windows operativnog sistema. 2008. godine - U prvoj polovini godine konaĉno su riješene sve dvojbe oko nasljednika DVD formata. Od dva konkurentska rješenja u vidu Blu-Ray i HD-DVD diskova, Blu-Ray se pokazao tehniĉki i komercijalno uspješniji.
5.5. Razvoj digitalnih računarskih sistema Nastanak raĉunara vezan je za vjekovnu teţnju ĉovjeka da raĉuna i da sebi olakša taj proces, te da ga uĉini ispravnijim i brţim. Ideja o konstruisanju ureĊaja za automatizaciju stara je nekoliko hiljada godina. Mašina koja je nazvana kompjuter (Compute - izraĉunati), prvobitno je sluţila kao sprava za raĉunanje, da bi se danas pomoću nje dolazilo do svih potrebnih informacija i znanja. Pojavom te mašine svijet više ne izgleda onakav kakav je bio do tada. Razvoj raĉunara smatra se najvaţnijim tehnološkim dostignućem XX vijeka. On je zapoĉeo takozvanu „Computer Revolution“ koja se po efektima moţe porediti sa industrijskom revolucijom XVIII i XIX vijeka. Raĉunar je postao osnovno sredstvo za rad.
133
U razvoju raĉunarskih mašina, razvijani su sa promjenljivim uspjehom i analogni raĉunari. Dok digitalni sistem koristi diskretne nivoe elektriĉnog napona kao kodove za simbole, a manipulacija ovim simbolima je metoda operacija digitalnog raĉunara, elektronski analogni raĉunar manipuliše sa fiziĉkim veliĉinama napona ili struje. Taĉnost analognih raĉunara je uglavnom ograniĉena taĉnošću opreme za oĉitavanje, generalno do 3 ili 4 znaĉajne cifre. Druga ograniĉenja, kao što su šum, nelinearnost, temperaturni koeficijent i parazitni efekti, zajedno su uticali na stagnaciju razvoja analognih raĉunara i doveli do dominacije digitalnih raĉunara. Hardver digitalnih raĉunara razvijan je brzo poslije ovih ranih dana raĉunarskog sistema. Elektronske cijevi koje su korišćene u prvim raĉunarima dovele su do ubrzanja evolucije digitalnih raĉunara. Tranzistori zamjenjuju elektronske cijevi poĉevši od 1956. (raĉunari 2. generacije), zatim tranzistori i štampane veze, kada se raĉunari poĉinju masovnije koristiti na univerzitetima i meĊu nauĉnicima. Od sredine 60. godina tranzistore zamjenjuju integrisana kola (raĉunari 3. generacije), koja su omogućila povećanje pouzdanosti, smanjenje dimenzije, veću brzinu, veću efikasnost i niţe cijene. Razvoj integrisanih kola LSI (large scale integration) i VLSI (very large scale integration) doveo je do mikroraĉunarske revolucije (1970). Intelovi inţenjeri su konstruisali prvi mikroprocesor (1971). Javljaju se popularni mali raĉunari za personalnu upotrebu - Apple i Commodore. Dolazi do ubrzanog razvoja stonih - desktop raĉunara, koji ipak nisu u potpunosti zamjenili velike raĉunare – mainframe i superraĉunare, koji takoĊe doţivljavaju promjene. Prava istorija elektronskih digitalnih raĉunara dijeli se u nekoliko generacija. Vremenske periode tokom kojih su pojedine generacije trajale treba uzeti samo orijentaciono, jer u struĉnoj literaturi razliĉiti autori navode razliĉite podatke. Ovo otuda što su raĉunari pojedine generacije korišćeni i poslije nastanka nove generacije raĉunara, tako da je teško povući preciznu granicu. Većina autora se slaţe s podjelom na 5 ili 6 generacija raĉunara. Od davnina koristi se niz mehaniĉkih ureĊaja i pomagala koja su ĉovjeku pruţala pomoć pri raĉunskim operacijama. Kako je u današnje vrijeme dominacija digitalnih raĉunarskih sistema baziranih na elektronskim komponentama, interesantno je upoznati se njihovim istorijskim razvojem.
134
Slika 48: Pregled tehnoloških generacija elektronskih računara Razvoj proizvodnih tehnologija uslovio je poboljšanja raĉunarskih sistema, te prema fazama razvoja, razlikuje šest generacija raĉunara.
5.5.1. Računari prve generacije (1951 - 1958) Poĉetak ere digitalnih raĉunarskih sistema datira od završetka II svjetskog rata. IzraĊen za vojne potrebe, 1945. godine pušten je u rad prvi elektronski digitalni raĉunar - ENIAC, sastavljen od pribliţno 18000 vakumskih elektronskih cijevi, bez radne memorije, kojem je bio najveći problem da ostane ispravan do kraja obavljanja raĉunske operacije, dakle gotovo nikakva pouzdanost. Vakumske elektronske cijevi bile su osnovni aktivni element hardvera raĉunara prve generacije. Zbog toga su bili glomazni i nepouzdani, zauzimali gotovo ĉitavu zgradu i trošili ogromnu energiju. 1947. godine isporuĉen je prvi komercijalni korisniĉki raĉunar UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer). Nekako u to doba javlja se i kompanija IBM (International Business Machines), do tada poznata po elektromehaniĉkim raĉunskim mašinama. 1954. godine proizvela je raĉunar IBM 705 i to je poĉetak njene dominacije u svijetu raĉunarske tehnike; povremeno je zauzimala i preko 90% svjetskog trţišta digitalnih raĉunarskih sistema. Svojim raĉunarima praktiĉki su diktirali standarde raĉunarske tehnike. 135
Prvi sistemi, smješteni u velikim klimatizovnim prostorijama, bili su kao stvoreni za ţivot kukaca (bug) koji bi, šetnjom po unutrašnjosti sistema izazivali elektronski kratki spoj, a time nekontrolisane greške u izvršavanju programa. Iako buba u unutrašnjosti modernih sistema više nema, nesuvisle greške u izvršavanju programskog koda nose njihov naziv - bug.
Slika 49: Elektronska cijev
Slika 50: UNIVAC I
Tipiĉan predstavnik prve generacije raĉunara je UNIVAC I, a poznatiji su: EDSAC (Maurice Wilkes, 1949), BINAC (Eckert’s i Mauchly’s Electronic Control Company -1949), Whirlwind i (J.Forrester, 1949), SEAC (Samuel Alexander i Ralph Slutz, 1950), SWAC (Harry Huskey, 1950), IAS (Institute of Advanced Study, 1952) i IBM 701, 1952. Mašine su bile velike, skupe i nepouzdane; zahtijevale su klimatizaciju i obuĉeno osoblje za rad i programsko upravljanje. Bili su dostupni velikim organizacijama i drţavnim agencijama, ali su postali i nezamjenjivi alat za nauĉnike, inţenjere i druge profesionalce. Raĉunari prve generacije su koristili mašinski jezik za programiranje. Podaci i instrukcije su unošeni preko bušenih kartica, a duţina rijeĉi do 40 bita (IAS). Imali su spore ulaze i izlaze. Koristili su nekoliko tipova memorija i na kraju razvoja magnetnu primarnu memoriju sa feritnim jezgrom. Tehnologija za izradu memorija postepeno je poboljšavana i zasluţuje posebnu paţnju. Cijevi punjene ţivom ĉinile su „linije sa kašnjenjem“ i korišćene za interne memorije velike brzine u raĉunarima DSAC, BINAC, SEAC i dr. U raĉunarima Manchester baby, SWAC, IAS i IBM 701 korišćena je elektronska memorija od dvodimenzionalne pravougaone površine binarnih cifara uskladištenih u CRT (Cathode Ray Tube). U bubanj memoriji (drum) podaci su skladišteni elektromagnetnim poljem na površinu metalnog cilindra. Posljednje otkriće u istoriji raĉunara prve generacije napravio je Jay Forrester pronalaskom memorije sa magnetnim jezgrom, tzv. memorije sa feritnim jezgrom, koja je 136
testirana u raĉunaru 1953, a uvedena u upotrebu u prvoj simulaciji neuronske mreţe 1954.
5.5.2. Računari druge generacije (1959 – 1963) Godine 1948. su trojica struĉnjaka, koji su radili za Bell Laboratories, Bardin (John Bardeen), Bretejn (Walter Brattain) i Šokli (William Shockley) izumili tranzistor, za šta su 1956. godine dobili Nobelovu nagradu za fiziku. Za samo desetak godina tranzistori su napravili revoluciju u raĉunarskoj industriji, tako da su do kraja pedesetih vakumske cijevi potpuno izbaĉene iz upotrebe, bar što se proizvodnje raĉunara tiĉe. Funkcionalna zamjena elektronskih vakumskih cijevi sa tranzistorom, omogućila je razvoj raĉunara druge generacije. Iako je tranzistor otkriven 1948. godine, do 1959. nije bilo tehnologije i proizvodnih metoda za njihovo korišćenje. Tranzistor je mogao izvršiti sve funkcije kao vakumske cijevi, transformišući elektriĉni naboj kroz tanki silicijumski poluprovodniĉki sloj. Raĉunari druge generacije sadrţali su oko 10000 pojedinaĉnih tranzistora koji su ruĉno priĉvršćivani na ploĉe i s drugim elementima povezivani ţicama. Tranzistori su imali nekoliko prednosti nad elektronskim cijevima, bili su jeftiniji, brţi, manji, trošili manje elektriĉne energije i razvijali manje toplote. Zahvaljujući takvim svojim karakteristikama oni su omogućili da raĉunari postanu manji, brţi, jeftiniji, pouzdaniji i da troše manje struje od prve generacije raĉunara. Druga generacija raĉunara se i dalje oslanjala na bušene kartice za unos i ispis podataka. Za programiranje tih raĉunara više se ne koristi samo mašinski jezik već i asemblerski jezik, koji je omogućio programerima da instrukcije zapisuju rijeĉima (a ne brojevima, kao što je to bio sluĉaj u mašinskom jeziku). TakoĊe u tom periodu nastaju i tzv. viši programski jezici, asemblerski jezici kao što su FORTRAN (Formula Translator, 1956), ALGOL (1958) i COBOL (Common Business-Oriented Language, 1959), koji su zamijenili dugi i teški, šifrovani binarni kôd (Gersting 35) sa rijeĉima, reĉenicama i matematiĉkim formulama. Istovremeno sa razvojem hardvera, razvija se i poboljšava softver raĉunara, pa su raĉunari postali mnogo lakši i brţi za programiranje i širu upotrebu u poslovnim sistemima, inţenjerskim poslovima i nauĉnim istraţivanjima. 137
Tranzicija raĉunara prve u drugu generaciju raĉunara nije bila nagla i trajala je oko dvije godine (1954-56), ukljuĉujući razvoj tehnologije dizajna i programskih jezika. Tehnologija poluprovodniĉkih dioda i tranzistora ĉinila je osnovu elektronskih prekidaĉa pa je vrijeme prekidanja svedeno na oko 0,3 mikrosekunde. Ovu tehnologiju koristili su raĉunari, kao što je TRADIC i TX-0, izgraĊeni 1954. Korišćena je superiornija primarna memorija sa feritnim jezgrom i magnetni diskovi i trake za sekundarnu memoriju i znaĉajnije je povećana brzina rada. Jedna od znaĉajnijih inovacija bili su jedinica sa pokretnim zarezom za raĉunanje realnih brojeva i registri indeksa za kontrolu radne petlje. Prvi raĉunari sa tranzistorskom tehnologijom bili su rani superraĉunari IBM 7030 i LARC (Livermore Atomic Research Computer) firme Sperry-Rand, razvijeni za istraţivanja u oblasti atomske fizike. Koristili su primitivni tip paralelnog procesiranja. Znaĉajnije komercijalne mašine ove generacije su IBM 704, 709 i 7094 korišćene su u poslovnim organizacijama, univerzitetima i drţavnim institucijama. U raĉunar IBM 7094 uvedeno je ulazno/izlazno (I/O) procesiranje. Raĉunari druge generacije sadrţavali su štampaĉe, magnetne trake i diskove za skladištenje, memorije i uskladištene programe. Uskladišteni program tj. instrukcije za rad raĉunara smještene u internoj memoriji i novi programski jezici omogućili su rentabilnost upotrebe raĉunara za poslovne sisteme i laku izmjenu namjene raĉunara unošenjem novog seta programskih instrukcija. Vaţan primjer je raĉunar IBM 1401, široko prihvaćen u industriji. Ova mašina se tako dobro prodavala da se broj raĉunara u svijetu udvostruĉio, a IBM postao vodeći proizvoĊaĉ.
Slika 51: Tranzistor
Slika 52: IBM 1401 138
5.5.3. Računari treće generacije (1964 – 1970) Glavno tehnološko unapreĊenje raĉunara treće generacije bila je primjena integrisanih kola. Pronalazak integrisanih elektronskih kola 1964. godine donio je novi revolucionarni pomak u raĉunarskoj industriji. U poĉetku bila su to kola malog stepena integrisanosti (SSI - Small Scale of Integration) koja je dozvoljavala da nekoliko tranzistora bude na jednom ĉipu, a kasnije (1968. godine) su se pojavila MSI kola (Medium Scale of Integration) kod kojih je na jednom ĉipu smještano više desetina tranzistora. Godine 1971. dolazi do proizvodnje integrisanih kola velikog stepena integrisanosti (LSI - Large Scale of Integration) sa više stotina tranzistora na jednom ĉipu. Istraţivaĉi su razvili tehnologiju pakovanja stotine tranzistora u jedno integrisano kolo, ili mali silicijumski čip. Do sredine 1960-ih, raĉunari zasnovani na tranzistorima, zamijenjeni su sa manjim, moćnijim mašinama treće generacije (1964-1970), izgraĊenim na bazi integrisanih kola. Integrisana kola su brzo zamijenila rane tranzistore iz istih razloga, zbog kojih su tranzistori zamijenili vakumske cijevi: Pouzdanosti: integrisana kola su otpornija na greške, pošto su se ĉipovi mogli rigorozno testirati prije svake upotrebe; Veličine: jedan ĉip je mogao zamijeniti cijelo strujno kolo, što je omogućilo izgradnju znatno manjih raĉunara; Brzine: manji raĉunari su postali neuporedivo brţi od prethodnih, jer elektroni u ĉipu imaju znatno kraću distancu kretanja; Efikasnosti: ĉipovi troše znatno manje energije, imaju manju disipaciju toplote, a raĉunar manju ukupnu potrošnju elektriĉne energije; Cijene: masovna proizvodnja jeftinijih ĉipova, veća dostupnost raĉunara.
Slika 53: Integrisano kolo
Slika 54: IBM 360 139
Rapidni progres raĉunarske industrije, ilustruje Moore-ov zakon (direktor Intela, 1965), koji je veoma taĉno predvidio da će se procesorska snaga silicijumskog ĉipa po istoj cijeni udvostruĉavati svakih 18 mjeseci u naredne dvije decenije. Do razvoja raĉunara treće generacije dovelo je nekoliko najznaĉajnijih inovacija - otkrića integrisanog kola, poluprovodniĉke memorije, mikroprogramiranja, razliĉitih obrazaca paralelnog procesiranja, uvoĊenja operativnih sistema (OS) i dijeljenja vremena. Funkcionalni paralelizam, trend u raĉunarima treće generacije, prvi put je primijenjen u raĉunaru CDC6600 (Seymour Cray, 1964) sa 10 miliona instrukcija u sekundi, koji je sadrţavao 10 funkcionalnih jedinica koje rade simultano i 32 nezavisne memorijske banke. Raĉunar je imao brzinu od 1 milion pokretnih zareza u sekundi (1 MFlops). CDC7600, prvi Crayov vektorski procesor sa brzinom od 19 MFlopsa razvijen je 1969. Ovi raĉunari su koristili kombinovani programerski jezik (CPL) iz 1963., koji je 1967. prerastao u osnovni raĉunarski programski jezik – BCPL (Basic Computer Programming Language). Problem zagrijavanja tranzistorskih raĉunara riješen je razvojem silikonskih integrisanih kola (1958, Jack Kilby, Texas Instruments), u nauci poznata kao poluprovodnička integrisana kola, koja su omogućila veliko smanjenje dimenzija raĉunara. Proizvedeni su i prvi metaloksidni poluprovodnik za obradu podataka (ĉije su glavne komponente bile osnov za otkriće mikroprocesora 1971), zatim 8-bitna ALU (aritmetiĉko-logiĉka jedinica) i akumulator. Ova tehnološka rješenja iskoristio je IBM za tranziciju sa tranzistora na integrisano kolo i sa bušenih kartica na elektronske raĉunarske sisteme, serijom IBM System/360. Operativni sistemi su omogućili rad raĉunara sa više razliĉitih programa odjednom, sa centralnim programom koji monitoriše i koordinira memoriju raĉunara, (HONEY WELL-6000 serija). Na bazi DEC raĉunara, razvijen je UNIX operativni sistem (1969, Kenneth Thompson i Dennis Ritchie, AT&T Bell Laboratories), prvi moderan, široko prihvaćen OS koji je omogućavao korisniku da alocira resurse raĉunara u toku rada umjesto u fazi dizajna.
5.5.4. Računari četvrte generacije (1971 – 1987) Ĉetvrtu generaciju raĉunara karakterišu komponente izraĊene na bazi poluprovodniĉkih sklopova korišćenjem LSI (Large Scale Integrated) i VLSI 140
(Verry Large Scale Integration) visoko integrisanih sklopova koja omogućava stvaranje mikroprocesora koji predstavlja osnovu današnjih raĉunara. Prvi mikroprocesor, razvijen je 1971. godine u Intelu. Mikroprocesori su izazvali radikalnu promjenu u izgledu, kapacitetu i dostupnosti raĉunara. Mikroprocesorska revolucija poĉela je kasnih 1970-ih, pojavom jeftinih raĉunara veliĉine klasiĉne mehaniĉke pisaće mašine, kao što su raĉunari Apple, Tandy i Commodore. Poboljšane hardverskih karakteristika dovodi do smanjenja dimenzija raĉunara, povećanja kapaciteta glavne i periferne memorije, znatno brţe obrade podataka. Raĉunari ove generacije postali su dostupni skoro svima. Operativni sistemi su jednostavniji za upotrebu većem broju korisnika. Novi programski jezici su omogućili lakše pisanje aplikativnog softvera koji se koristi u svim sferama društva. Novi raĉunari, nazvani personalni, preuzeli su većinu poslova mainframe i superraĉunara iz perioda institucionalnog računarstva (1950-60tih) – upotrebe velikih raĉunara u drţavnim institucijama i velikim organizacijama. MeĊutim, moćni veliki raĉunari su takoĊe tehnološki evoluirali i njihova proizvodnja i upotreba za specifiĉne zadatke nije prestala do danas. Od kasnih 1950-tih odnos troškova i efektivnosti raĉunara porasla je 100 miliona puta, raĉunarska moć - 100.000 puta, a cijena je opala za 1000 puta.
Slika 55: Mikroprocesor
Slika 56: Prvi IBM personalni računar
Raĉunari ĉetvrte generacije koristili su tehnologiju visokog stepena integracije (LSI) sa 1000 elemenata po ĉipu i vrlo visokog stepena integracije (VLSI) sa 10.000 i više elemenata po ĉipu. Ovaj razvoj je omogućio ugradnju cijelog procesora u jedan ĉip, ili za jednostavniji raĉunarski sistem ugradnju cijelog raĉunara sa procesorom, glavnom memorijom i I/O kontrolerima, u jedan ĉip. Memorija sa feritnim jezgrom zamijenjena je sa poluprovodniĉkom. Na bazi 141
ovih tehnologija razvijena je serija raĉunara sa vektorskim procesiranjem i pipelining tehnikom, sa velikom brzinom rada i paralelnom arhitekturom (Cray1, Cray X-MP i Cyber205), gdje je stotina procesora mogla raditi na razliĉitim dijelovima jednog programa, ali su uglavnom ostajali u eksperimentalnoj fazi. Došlo je do razvoja i novih, viših programskih jezika kao što su FP (functional programming), PROLOG (programming in logic), sa kojima su programeri mogli ostaviti mnogo detalja za kompajlere ili operativni rad sistema. Razvijeni su alternativni programski jezici PASCAL i C, koji postaje jezik programiranja UNIX OS za raĉunar DEC PDP 11. Ubrzo je došlo do razvoja više superraĉunarskih centara u SAD. Tipiĉni predstavnici ove generacije raĉunara su Apple I i Apple II sa A i B disketom i monitorom i IBM PC. Apple II (1977) koristio je BASIC programski jezik, displej od 24 linije x 40 kolona i primarnu memoriju od 4100 karaktera, po cijeni od $1.298. IBM (PC) 5150 (1981) raĉunar je imao modularni dizajn i RAM memoriju od 16.000 karaktera, po cijeni od $1.265. Od 1981-1982. izlaze ZX81 sa primarnom memorijom od 8-16KB i Spectrum sa 48KB. Doug Engelbart’s (1925) je osmislio human-computer interaction - GUI (graphical user interface) i razvio hypertext. Prvi je uveo u upotrebu kursor kontrolisan mišem i multiple windows - WIMP (windows, icons, menus and pointers). Na drugoj strani Steve Jobs (1955) je u razvoju Macintosh (1984) primijenio GUI, ikone i razvio desktop – radnu površinu, upotrebu miša i drugih pointing devices, kao i Double click i Click-and-drag funkcije za podršku pokazivaĉima.
5.5.5. Peta generacija računara (od 1990. god.) Najnovija istraţivanja usmjerena su na minijaturizaciju i povećanje kapaciteta memorije, razvoj vještaĉke inteligencije, prepoznavanje uzoraka i komunikaciju govorom. To su obiljeţja pete generacije raĉunarske tehnologije kojoj smo svjedoci danas. Razvoj vještaĉke inteligencije bavi se problemom konstrukcije raĉunarskog sistema koji će se vladati na naĉin svojstven razmišljanjima ljudskog bića, a prepoznavanje uzoraka moţe se jednostavnijim jezikom objasniti kao sistem koji u skupu uzoraka traţi nepoznati uzorak koji po svojstvima odgovara unaprijed zadanim znaĉajkama. 142
Dakle, peta generacija raĉunara zasnovana je na vještaĉkoj inteligenciji i drugim naprednim tehnologijama, koje su još uvijek u razvoju, mada već postoje programi i informatiĉke tehnologije koje se primjenjuju. Navešćemo samo neke od njih: prepoznavanje glasa i lica (liĉnosti), paralelno procesiranje (paralelna obrada podataka, na više procesorskim mašinama), superprovodnici, vještaĉka inteligencija (od nedavno najbolji šahisti na svijetu su raĉunari), nanotehnologije51 (novi materijali uĉiniće monitore još jeftinijim). Cilj razvoja pete generacije raĉunara je da raĉunari budu sposobni da razumiju prirodni govor (znaĉi ne samo da odgovaraju na glasovne komande, već i da su sposobni da analiziraju cijele reĉenice) i da budu sposobni za samoorganizaciju. Većina ovih tehnologija se razvija i primjenjuje u prvom humanoidnom robotu koji je nazvan ASIMO japanske firme Honda. Projekat pete generacije raĉunara iniciralo je japansko Ministarstvo meĊunarodne trgovine i industrije (1982), sa ciljem izrade raĉunara za širu upotrebu sa performansama superraĉunara i korišćenjem kapaciteta vještaĉke inteligencije. Sliĉni projekti su pokrenuti u SAD-MCC (Microelectronics and Computer Technology Corporation), Engleskoj (Alvey) i Evropi - ESPRIT (European Strategic Program of Research in Information Technology). Umjesto teţišta na povećanje broja logiĉkih elemenata u jednom CPU kod treće i ĉetvrte generacije, raĉunari pete generacije su usmjerili paţnju na povećanje broja CPU. Većina projekata nije uspjela, potrošena su ogromna sredstva bez oĉekivanih rezultata, jer su jeftinije radne stanice (npr., SUN i Intelx86) ubrzo premašile brzinu raĉunara sa paralelnom arhitekturom. Raĉunarske tehnologije su dostigle superiornije paralelno procesiranje uvoĊenjem sistema, kao što je Sequent Balance 8000, koji je povezivao do 20 procesora na jedan zajedniĉki memorijski modul. Ova mašina je bila konkurentna raĉunaru DEC VAX-780 u kontekstu opšte namjene UNIX sistema i svaki procesor je radio na razliĉitim poslovima korisnika. S druge strane, INTEL IPSC-I ili Hypercube (najveći sa 128
51
Nanotehnologija koristi metode i alate koji omogućavaju rad s dimenzijama manjim od 100 nanometara. Ako se zna da u razmak od jednog nanometra stane samo oko 10 prosjeĉno velikih atoma, postaje jasno o kakvom se tehnološkom izazovu radi. Njene metode omogućavaju slaganje molekula iz atoma ili iz pojedinih skupina atoma bez ikakvih neĉistoća, u neku kristalnu ili drugu strukturu. Teško je i naslutiti sve ono što obećava razvoj nanotehnologije, ne samo u mikroelektronici nego i u mnogim drugim podruĉjima ljudskog djelovanja.
143
procesora), kako je nazvan, spajao je svaki procesor sa svojom memorijom i koristio mreţni interfejs za povezivanje procesora. Uvedena je tehnika Data parallel ili SIMD, gdje su svi procesori radili po instrukcijama jedne kontrolne jedinice. Poluprovodniĉka memorija je postala standard, dolazi do veće primjene individualnih korisniĉkih radnih stanica i do široke primjene raĉunarskih mreţa LAN i WAN tipa i razvoja distribuiranog raĉunarskog okruţenja. Razvija se RISC (Reduced Instraction Set Computer) tehnologija interne organizacije CPU, sa manje instrukcija, a RAM memorija postaje znatno jeftinija. Raste raĉunarska moć komparativno jeftinijih servera i radnih stanica i povećava se nauĉna vizuelizacije po kvalitetu i kvantitetu. Karakteristike pete generacije mogu se opisati u više nivoa i to: 1.) Podruĉje primjene raĉunarskog sistema - vrlo je raznoliko; baze podataka i dokumenata, projektovanje, obrazovanje, ekspertni sistemi, upravljanje proizvodnjom i druga podruĉja ljudske djelatnosti. 2.) Programski sistem - s elementima saĉinjenim za inteligentni podsistem, podsistem za rješavanje problema i zadataka, logiĉko zakljuĉivanje i rukovanje bazama znanja. 3.) Programski jezici - obuhvataju kreaciju komunikacije govorom, slikom, crteţom, dizajn programskog sistema prema zadacima. 4.) Arhitektura raĉunarskog sistema - raznolikost u povezivanju elemenata raĉunarskog sistema, od procesora pa do specijalno kreiranih periferija u svrhu stvaranja jedinstvene namjenske cjeline; projektovanje i izrada brodova, multimedija i drugo. 5.) UgraĊena tehnologija - koja sistemu osigurava prihvatljive performanse i funkcionalnost za namijenjene zadatke. Razvoj tehnologije omogućio je funkcionalnost do te mjere da su sistemi prihvatljivi za korišćenje i obiĉnom ĉovjeku.
Slika 57. Robot koji pokazuje emocije (robot na slici plače jer je njegov drug iz fabrike robota otpušten s posla) 144
5.5.6. Šesta generacija računara Postoji mišljenje da postoji i šesta generacija raĉunara koje karakteriše razvoj neuronskih mreţa koje bi trebalo da istovremeno obraĊuju veliki broj informacija korišćenjem više hiljada procesora što liĉi na rad ljudskog mozga. Što bi trebali biti raĉunari šeste generacije? Danas smo svjedoci svakodnevnog i uobiĉajenog prisustva Interneta (mreţna infrastruktura + usluge) i sveopšteg povezivanja raĉunara u mreţu. Za oĉekivati je sveobuhvatnu kompjuterizaciju i ogroman rast raĉunarske moći, i opštu prisutnost „nevidljive“ inteligentne mreţe raĉunara koji voze automobile prema ţelji korisnika, prate njegovo zdravstveno stanje i automatski zovu ljekara ako je potrebno. U toku je eksplozija raĉunarske snage zbog nadasve efikasne minijaturizacije osnovnih raĉunarskih komponenti. Raĉunarska inteligencija sve se više razvija i polagano se povezuje s ĉovjekovim umom. Današnji namjenski raĉunari i ureĊaji koje nadziru, kao ĉovjekoliki roboti, vide i ĉuju mnogo bolje od ĉovjeka, ali ne razumiju šta su, šta to vide i ĉuju. No vještaĉka inteligencija sigurno je sve bolja. Već se moţe uskladiti sa ĉovjekom, što dokazuju razni umetci koji se mogu ugraditi u ĉovjeka, pa i u mozak, da se uĉinci neke zloćudne bolesti umanje kao epilepsija i sliĉne. Virtuelni svijet sve nam je bliţi i normalniji bilo od igara pa do „druţenja“ s rodbinom kojoj su ĉlanovi kilometrima udaljeni. Nekoliko hiljada raĉunarskih entuzijasta i „zaluĊenika“ danas je preraslo u par miliona aktivnih uĉesnika virtuelnog svijeta u kojem proţivljavaju virtuelne maštarije na razliĉite naĉine. Virtuelna faza je prva faza ovladavanja vještaĉkom inteligencijom. Rezultat su mašine koje bi nam ispunjavale svaki hir. Raĉunari šeste generacije razvijani su u periodu od 1990 do danas. U ovom periodu tehnologija raĉunara je tijesno povezana sa paralelnim procesiranjem, ali i sa boljim razumijevanjem algoritama za potpunije korišćenje paralelne arhitekture. Iako su vektorski sistemi još uvijek u upotrebi, procjenjuje su da će u budućnosti dominirati paralelni sistemi. MeĊutim već ima rješenja koja kombinuju paralelno-vektorsku arhitekturu. Drugi cilj ove generacije raĉunara je da se postigne brzina reda Teraflopsa, tj. 1012 aritmetiĉkih operacija u sekundi, što se moţe postići izgradnjom sistema sa više od 1000 procesora. Savremeni procesori su konstruisani kao kombinacija RISC arhitekture, pipelinig i paralelnog procesiranja. Mreţna tehnologija se širi veoma brzo, 145
posebno WAN mreţe i WLAN – beţiĉne lokalne mreţe. Primjeri raĉunara šeste generacije su brojni. Amеriĉka firma Applе Computеr uvela je iPod - digitalni muziĉki plejer, kao prenosni mеdijski urеĊaj. Prvi iPod izašao jе na trţištе 23. oktobra 2001. i kroz godinе ovaj urеĊaj sе promijеnio tako da jе vеć izašlo više gеnеracija iPoda. Uz iPod, takoĊе, dolazi pripadajući softvеr iTunеs koji sluţi za sinhronizovanjе iPoda sa raĉunarom, prеbacivanjе mеdijskih datotеka sa raĉunara na iPod, digitalizovanjе pjеsama, tе za prikljuĉivanjе na Intеrnеt radi kupovanja mеdijskih datotеka.
Slika 58: iPod nano
Slika 59: iPhone 5 hologram
Stiv Dţobs (Steve Jobs), (1955-2011), je u januaru 2007. godine objavio iPhone – konvergenciju Internet-omogućenog pametnog telefona. Poruka Stiva Dţobsa diplomcima Stenford Univerziteta ući će u istoriju: "Vaš posao će ispuniti veliki dio vašeg ţivota i jedini naĉin da njime budete potpuno zadovoljni je da vjerujete da je ono što radite velika stvar, a jedini put do velike stvari je da volite ono što radite. Ako to niste našli, traţite...". Slika 60: Stiv Džobs iPhonе jе proizvod kompanijе Applе, a kao što mu samo imе kaţе, radi sе, prijе svеga, o mobilnom tеlеfonu. MеĊutim iPhonе funkcionišе kao tеlеfon sa kamеrom, ukljuĉujući tеkstualnе porukе i vizuеlnе govornе poštе, prеnosni mеdia plеjеr, kao i Intеrnеt klijеnt, sa е-mail, surfovanjе Wеbom i Vi-Fi povеzivanjе. iPhonе sadrţi Touch Scrееn еkran i tu upisujеmo ţеljеnе komandе, ukljuĉujući tastaturu. 146
iPhone 5 će imati moćni dual core procesor sa izuzetno velikim brzinama, bolju grafiĉku karticu za još kvalitetnije video snimke i fotografije, izuzetan dizajn, a najavljuje se da će raditi i na 4G mreţi. Oĉekuje se da će iPhone 5 imati sigurnosnu funkciju sa prepoznavanjem lica. Ne morate više da brinete da li će vam neko ukrasti telefon i pokušati da ga koristi. Biće otporan na lomljenje i imaće ekran otporan na ogrebotine. Najniţi model će imati 32GB prostora i 64GB memorije. Trajanje baterije – ĉak do 14 sati razgovora na 3G mreţi, a do 7 sati na 4G, HD Audio – visok kvalitet zvuka koji će biti izuzetno jasan, ugraĊen GPS – nikada se nećete izgubiti niti ćete morati da preuzimate i instalirate neke od GPS aplikacija i kamera od 8 megapiksela. Novi milenijum je poĉeo kao zlatno doba kompanije Applе: iPod (2001), iTunes (2003), MacBook (2006), iPhone (2007), iPad (2010). Ovi ureĊaji su postali informatiĉki planetarni trend. Globalni pozicioni sistеm (Global Positioning Systеm – GPS)52 jе trеnutno jеdini53 potpuno funkcionalan globalni satеlitski navigacioni sistеm (Global Navigation Satеllitе Systеm – GNSS). GPS sе sastoji od 24 satеlita rasporеĊеnih u orbiti Zеmljе, koji šalju radio signal na površinu Zеmljе. GPS prijеmnici na osnovu ovih radio signala mogu da odrеdе svoju taĉnu poziciju nadmorsku visinu, gеografsku širinu i gеografsku duţinu – na bilo kom mjеstu na planеti danju i noću, pri svim vrеmеnskim uslovima. Slika 61: GPS satеlit
52
GPS ima vеliku primjеnu kao globalni sеrvis u raznim oblastima, u komеrcijalnе i nauĉnе svrhе, za navigaciju na moru, zеmlji i u vazduhu, mapiranju zеmljišta, pravljеnju karata, odrеĊivanju taĉnog vrеmеna, otkrivanju zеmljotrеsa i sliĉno. Razvijеn je od stranе Ministarstva odbranе SAD pod imеnom NAVSTAR GPS u agеnciji DARPA (nеki izvori navodе da jе NAVSTAR skraćеnica od Navigation Signal Timing and Ranging GPS, dok drugi navodе da jе to sluĉajno izabrano zvuĉno imе dato od stranе John Walsh-a, osobе koja jе imala ulogu o odluĉivanju o sudbini projеkta). U poĉеtku jе korišćеn iskljuĉivo u vojnе svrhе da bi kasnijе bio bеsplatno stavljеn na raspolaganjе svima kao javno dobro. Godišnji troškovi odrţavanja sistеma su oko 750 miliona amеriĉkih dolara. 53 Postoje još i (sa manje funkcionalnosti) ruski „Glonass“ i „Galileo“ Evropske unije.
147
Osnovne karakteristike razvoja raĉunara od prve generacije do danas su: povećanje brzine (radnog takta), povećanje kapaciteta primarne i sekundarne memorije, povećanje širine magistrale, paralelno procesiranje, niţa cijena, manje dimenzije i manja potrošnja. Razvoj raĉunara pratila je sve veća raĉunarska moć, ali se ona danas ne ostvaruje kroz jedan individualni raĉunar već posebnim tehnikama umreţavanja manjih raĉunara ili raĉunarskih sistema. Naredna slika najbolje ilustruje razvoj raĉunarskog sistema; odnos cijene koštanja ureĊaja, programske opreme i odrţavanja tokom proteklih godina.
Slika 62: Cijena cjelina digitalnog računarskog sistema tokom istorijskog perioda
148
6. SAVREMENI RAČUNARSKI SISTEM 6.1. Definicija računara Digitalni (ili cifarski54) računar (computer) jе еlеktronski, automatski, programabilan urеĎaj za obradu podataka. To jе ono što vеćina nas podrazumijеva kada sе govori o raĉunarima. Da bismo shvatili šta jе digitalni raĉunar, objasnićеmo znaĉеnjе svakе rijеĉi ovе dеfinicijе. Elеktronski - u raĉunaru nеma pokrеtnih mеhaniĉkih dijеlova vеć samo еlеktronskih, u kojima sе uspostavlja еlеktriĉna struja. U fiziĉkom smislu, raĉunar jе samo skup еlеktriĉnih kola i prеkidaĉa (to nisu mеhaniĉki nеgo еlеktronski prеkidaĉi). Automatski - raĉunar sâm, bеz iĉijе pomoći, izvršava zadati skup instrukcija. Taj skup instrukcija zovе sе program. Programabilan - instrukcijе zadatе raĉunaru mogu sе promijеniti; raĉunar sе moţе programirati i rеprogramirati za izvršеnjе drugog posla, bilo promjеnom postojеćеg programa ili dodavanjеm novog. Digitalni - raĉunar radi sa ciframa, najĉеšćе samo sa ciframa binarnog sistеma 0 i 1 (cifra – digit). UrеĎaj za obradu - raĉunar radi s podacima koji su mu saopštеni i mijеnja ih, ili kako sе to još kaţе – obraĊujе ih. Podaci - raĉunar prima podatkе, mijеnja ih i dajе izlaznе podatkе; podaci kojе prima ili dajе mogu biti u obliku pisanih poruka (slova i brojеva), grafiĉkih prikaza, slika, signala i sliĉno. U digitalnim raĉunarima sе podaci (ĉinjеnicе – lat. data) prеvodе u niz еlеktriĉnih impulsa s kojima sе manipulišе. Svе ovе rijеĉi zajеdno objašnjavaju šta jе digitalni, to jеst cifarski raĉunar. Danas jе uobiĉajеno da sе kaţе samo raĉunar, a podrazumijеva sе da jе rijеĉ o digitalnom tipu raĉunara.
54
Za razliku od analognih i/ili hibridnih o kojima ovdje neće biti rijeĉi. Hibridni raĉunari su nastali kombinovanjem i povezivanjem dijelova analognih i digitalnih raĉunara.
149
Digitalni ili elektronski računar je sistem koji se sastoji od hardvera i softvera, a sluţi za unos, obradu i prikaz podataka. Raĉunar je u širem smislu elektronski sistem kome se mogu davati instrukcije za prijem, obradu, skladištenje i prikaz podataka i informacija. On prihvata ulazne podatke, obraĊuje ih i daje izlazne rezultate. Iako je razvoj raĉunara tekao iz istorijske perspektive relativno dugo, svaki današnji raĉunar i dalje slijedi osnovni plan Analitiĉke mašine Ĉarlsa Bebidţa. Savremeni raĉunar je mašina koja mijenja informacije iz jednog oblika u drugi, uzimajući neke informacije na ulazu i dajući druge informacije na izlazu. Svaki raĉunar se u osnovi moţe posmatrati kao jedan sistem sa ulaznim veličinama, procesima koji transformišu ulazne veliĉine u izlazne i izlaznim veliĉinama. U raĉunarskom sistemu ulazi su ulazni podaci koje unose korisnici raĉunara; centralna jedinica (CPU) koja procesira, kontroliše i transformiše ulazne podatke u izlazne, vrši procesiranje ili obradu, a izlazne informacije na monitoru, štampaĉu ili zvuĉniku su - izlazne veliĉine raĉunarskog sistema.
a) Slika 63: Generička funkcija računara a) i Savremeni računar b)
b)
Kako informacije mogu imati razliĉite i brojne forme, raĉunar postaje nevjerovatno raznovrstan alat. Zavisno od ulaznih podataka isti raĉunar se moţe upotrijebiti za potpuno razliĉite zadatke. Savremeni raĉunar je višenamjensko, prilagodljivo sredstvo gotovo neograniĉene namjene: vrši brojne matematiĉke operacije, lansira interkontinentalne balistiĉke rakete, upravlja mašinama, atomskom centralom itd. Prema broju korisnika raĉunari se dijele na: – jednokorisniĉke (personalni raĉunar) i – višekorisniĉke (mainframe based) raĉunare. Prema namjeni, dijele se na: – raĉunare opšte namjene (personalni raĉunar) i – raĉunare specijalne namjene (trenaţeri, raĉunari za upravljanje mašinama...) 150
Prema broju instrukcija i podataka koji se istovremeno izvršavaju (obraĊuju) dijele se na: – Serijske (single instruction –single date) - i to su PC raĉunari, – Paralelne (single instruction –multiple date) – to su superraĉunari i – Multiple instruction – multiple date – to su ultraraĉunari. Višenamjenska upotreba raĉunara se zasniva na hardveru, programu (softveru) i operacijama raĉunarskog sistema. MeĊutim, fleksibilnost namjene raĉunara krije se više u programu nego u hardveru raĉunara. Hardver računarskog sistema ĉine sve fiziĉki opipljive komponente (moguće ih je dodirnuti) kao što su ĉvrsti diskovi, jedinice za napajanje, kućište raĉunara, monitor, štampaĉ, zvuĉnici... Hardver raĉunara obuhvata interne i periferne komponente. Interne komponente ukljuĉuju CPU – procesor, ĉipove – kontrolere i memorije, matiĉnu ploĉu, posebne ekstenzione kartice (zvuĉna, video, mreţna, memorijska, ...), konektore (serijske, paralelne, video, audio, USB, mreţne, telefonske, ...), hladnjake (pasivni i aktivni) i izvor napajanja – ispravljaĉ. Periferije obuhvataju memorijske ureĊaje za skladištenje (HD, CD, DVD, USB, fleš memorije, …), izlazne ureĊaje (štampaĉe, monitore, zvuĉnike,…). Pod programom ili softverom raĉunarskog sistema podrazumijevaju se fiziĉki neopipljive komponente, odnosno, instrukcije koje upravljaju hardverom i vrše transformacije nad prikupljenim ulaznim podacima, sa ciljem da se dobiju ţeljene izlazne informacije. Program raĉunara je opšti termin koji se koristi za opisivanje skupa raĉunarskih programa, procedura i dokumentacije koji izvršavaju neke zadatke u raĉunarskom sistemu. Program raĉunara obuhvata: sistemske programe (OS), koji skriva kompleksnost hardvera od korisnika, aplikativne programe sa kojim korisnici interaktivno rade putem interfejsa, kompajlerske programe koji prevode tekst pisan u jednom raĉunarskom jeziku (izvornom kôdu) u drugi ciljni jezik (izvorni kôd) i druge uslužne programe. Program kontroliše svaki proces u raĉunarskom sistemu od poĉetka do kraja. Izmjenom programa raĉunar se pretvara u razliĉite alate, pa je tipiĉan savremeni raĉunar alat opšte namjene. Primjena programa u raĉunarskom sistemu podrazumijeva ispravan rad hardvera.
151
6.2. Funkcija računara Funkcija raĉunara je: obrada podataka, smještanje (ĉuvanje) podataka, premještanje (kopiranje) podataka i upravljanje. Raĉunar mora biti sposoban da vrši obradu podataka, a podaci mogu imati razliĉiti oblik i dijapazon obrade tih podataka moţe da bude veoma razliĉit. Raĉunar, takoĊe, mora biti sposoban i da ĉuva podatke. Ti podaci se mogu prihvatiti od strane raĉunara, privremeno smjestiti pa se nad njima moţe vršiti obrada, ili se mogu prihvatati i smjestiti na neki medijum, a kasnije koristiti. Raĉunar mora biti sposoban da vrši premještanje podataka izmeĊu samog sebe i spoljnjeg svijeta. Okruţenje raĉunara ĉine ureĊaji koji mogu biti izvor ili odredište podataka. Kada se podatak prima/predaje ureĊaju koji je direktno povezan na raĉunar, proces je poznat kao ulaz/izlaz (U/I), a ureĊaj zovemo periferni ureĊaj. Kada se podatak predaje/prima na veća rastojanja, ka/iz udaljenog ureĊaja, proces je poznat kao prenos podataka (data communication). Na kraju, u raĉunaru mora postojati dio koji će upravljati ovim funkcijama. Upravljaĉka jedinica upravlja raĉunarskim resursima. Osnovne operacije koje raĉunarski sistem izvršava su: ulazne operacije (podaci i instrukcije), aritmetiĉke operacije (sabiranje, mnoţenje, ...), logiĉke operacije (AND, OR, NOT,…), izlazne operacije (video, štampa, zvuk, ...) i skladištenje i ĉuvanje podataka (podaci i programi). Na osnovu ulaznih podataka koje zadaje korisnik, a koji predstavljaju veliĉine bitne za rješavanje nekog problema, raĉunar generiše izlazne podatke koji predstavljaju rješenje tog problema. 152
Iako podaci koje korisnik unosi, kao i rezultati koji mu se prezentuju mogu biti u razliĉitim formatima (tekst, brojevi, zvuk, video itd.), oni se u raĉunaru konvertuju u binarni oblik, jer samo tako mogu da budu obraĊivani. Binarne rijeĉi koje predstavljaju podatke su nizovi binarnih cifara 0 i 1 sa definisanim znaĉenjem. To znaĉi da se za svaku binarnu rijeĉ u sistemu zna šta ona predstavlja (podatak, instrukciju, i sl.). Obrada podataka zasniva se na izvršavanju relativno malog broja operacija definisanih nad binarnim rijeĉima. Operacije koje se izvršavaju nad jednom binarnom rijeĉi nazivaju se unarnim, za razliku od operacija koje se obavljaju nad dvjema binarnim rijeĉima koje se zovu binarnim operacijama. Sve operacije se mogu svrstati u ĉetiri klase: aritmetiĉke, logiĉke, operacije pomjeranja i prenosa. U aritmetiĉkim operacijama binarne rijeĉi se posmatraju kao binarni brojevi (neoznaĉeni, u pokretnom zarezu, u komplementu dvojke itd.). Logiĉke operacije se izvode nad pojedinaĉnim razredima binarnih rijeĉi. Operacije pomjeranja su unarne i definišu se kao pomjeranja binarne rijeĉi za odreĊen broj razreda ulijevo ili udesno uz odgovarajuće popunjavanje praznih razreda dobijenih usljed pomjeranja. Operacije prenosa sluţe za prenos binarnih rijeĉi sa jedne lokacije na drugu, pri ĉemu se rijeĉ koja se prenosi ne mijenja. U raĉunaru, operacije se realizuju pomoću kombinacionih i sekvencijalnih mreţa (registri, memorije, dekoderi, multiplekseri itd.). Da bi unio podatke u raĉunar, korisnik mora da pristupi nekoj od jedinica za ulaz koje raĉunar posjeduje. To su obiĉno tastatura ili miš. Rezultate dobija putem izlazne jedinice raĉunara, na primjer ekrana, štampaĉa, plotera i sl. Ulazno-izlazne jedinice se ĉesto nazivaju periferijama. Putem periferija raĉunar ostvaruje komunikaciju sa okruţenjem (na primjer sa drugim raĉunarima). Podaci koje korisnik unese u raĉunar smještaju se u operativnu memoriju. Ona komunicira sa ostalim dijelovima raĉunara, pri ĉemu ima najţivlju komunikaciju sa procesorom raĉunara. Procesor obavlja potrebne operacije nad podacima koji se nalaze u operativnoj memoriji. S obzirom da je operativna memorija brza i zbog toga skupa i ograniĉenog kapaciteta, svi podaci sa kojima raĉunar trenutno ne radi smještaju se u eksternu, tj. spoljnu memoriju koja je znatno sporija, ali ima mnogo veći kapacitet od operativne memorije. Primjeri eksterne memorije su hard disk, fleš disk, CD i sl. Ulazno-izlazne jedinice, operativna memorija, procesor i eksterne memorije ĉine glavne fiziĉke dijelove raĉunara koji se jednim imenom nazivaju hardver (hardware). Sam hardver nije dovoljan za rad raĉunara. Da bi raĉunar 153
mogao da izvrši neku obradu podataka, neophodno je definisati program rada raĉunara u kome će precizno biti zadate sve aktivnosti u okviru obrade, kako po pitanju sadrţaja, tako i po pitanju redosljeda njihovog izvoĊenja. Stoga program predstavlja niz pojedinaĉnih instrukcija ili naredbi koje se ĉuvaju u memoriji raĉunara. U raĉunaru postoji veći broj razliĉitih programa koji se jednim imenom nazivaju softver (software). Treba uoĉiti da se izborom programa mijenja naĉin obrade podataka iako hardver raĉunara ostaje neizmjenjen. Programi se, u zavisnosti od porijekla, mogu svrstati u dvije kategorije: sistemski i aplikativni softver. Sistemskim softverom se obiĉno nazivaju programi koji potiĉu od proizvoĊaĉa raĉunara i isporuĉuju se zajedno sa raĉunarom. To su najĉešće programi bez kojih raĉunar ne moţe da radi (na primjer operativni sistem), kao i neki usluţni programi koje korisnici primjenjuju nezavisno od problema kojim se bave. Aplikativni softver ĉine programi koje pišu razne kategorije korisnika za potrebe rješavanja svojih problema. Procesor izvršava program koji je prethodno smješten u operativnu memoriju instrukciju po instrukciju i to onim redosljedom kojim su instrukcije navedene u programu, sve dok ne doĊe do kraja programa. Ovaj postupak se moţe predstaviti ciklusima koji sadrţe sljedeća ĉetiri koraka: dohvatanje instrukcije iz memorije dohvatanje operanada, ukoliko se to zahtijeva u instrukciji izvršavanje instrukcije upis rezultata u memoriju ili slanje na neku izlaznu jedinicu ako se to u instrukciji zahtijeva. Operandi su podaci u binarnom obliku nad kojima se vrše ţeljene operacije. Na primjer, brojevi koje treba sabrati su operandi za operaciju sabiranja. Operandi se obiĉno nalaze u operativnoj memoriji (kao i programi), mada se mogu dobiti i od neke periferne jedinice. IzmeĊu procesora i memorije odvija se vrlo intenzivna komunikacija, jer je potreba za ĉitanjem instrukcija i podataka (operanada) iz memorije, kao i upisivanjem rezultata u nju vrlo ĉesta. Prenos instrukcija i podataka izmeĊu procesora i memorije obavlja se preko bidirekcionih (dvosmjernih) veza koje se nazivaju magistralom podataka. Izbor memorijske lokacije iz koje treba uzeti podatak ili u koju treba upisati podatak obavlja se pomoću adrese koju odreĊuje procesor. Adresa se šalje memoriji preko unidirekcionih (jednosmjernih) veza koje se nazivaju adresnom magistralom. Prenos po magistralama je paralelan, 154
što znaĉi da se svi biti memorijske rijeĉi prenose istovremeno. Širina adresne magistrale, u većini sluĉajeva, odreĊuje kapacitet operativne memorije. Tako, ako adresa ima n bita, pomoću nje se moţe adresirati C=2n razliĉitih memorijskih lokacija, pa C predstavlja maksimalni kapacitet memorije. Upis binarnog podatka u memoriju obavlja se u sljedećim koracima: procesor adresira ţeljenu memorijsku lokaciju postavljanjem njene adrese na adresnu magistralu procesor postavlja podatak koji treba da se upiše na magistralu podataka procesor šalje komandu memoriji da obavi upis podatka. Postupak ĉitanja binarnog podatka iz memorije odvija se na sljedeći naĉin: procesor adresira memorijsku lokaciju iz koje ţeli da proĉita podatak postavljanjem njene adrese na adresnu magistralu procesor šalje komandu memoriji da na magistralu podataka postavi adresirani podatak procesor preuzima podatak sa magistrale podataka. Pošto je u organizaciji raĉunara procesor odgovoran na izvršavanje instrukcija, on mora da ima mogućnost lokalnog ĉuvanja izvjesne koliĉine podataka. Za to se koriste brzi procesorski registri. Registri mogu da imaju razliĉite namjene. Na primjer, postoji registar u kome se ĉuva adresa naredne instrukcije koju treba dohvatiti, zatim registar sa instrukcijom koju treba izvršiti, registri u koje se smještaju operandi, registri opšte namjene itd. U zavisnosti od naĉina pristupa, registri se mogu klasifikovati u: adresibilne i interne registre. Adresibilni su oni registri kojima programer moţe da pristupa, tj. da ĉita i mijenja njihov sadrţaj. Nasuprot njima, interni registri nisu dostupni programeru, već se njihov sadrţaj postavlja i mijenja automatski tokom rada procesora. Da bi dohvatio neku instrukciju, procesor mora da ima informaciju o tome na kojoj lokaciji u memoriji se ona nalazi. Na poĉetku rada, adresa prve instrukcije programa se hardverski unosi u registar procesora u kome se ĉuva adresa naredne instrukcije. Pošto se ovaj registar obiĉno realizuje kao brojaĉ, adresa svake sljedeće instrukcije programa dobija se automatski inkrementiranjem brojaĉa (ukoliko nije naredba skoka). 155
Na osnovu poznate adrese, iz memorije se doprema odgovarajuća instrukcija i smješta u registar za instrukcije, nakon ĉega slijedi njeno izvršavanje. Izvršavanje instrukcije se svodi na obavljanje onih operacija koje su njome specificirane. Radi jednostavnije realizacije, tj. manje sloţenosti kombinacionih i sekvencijalnih mreţa kojima se realizuju, mnoge sloţenije operacije se izvode preko nekoliko jednostavnijih operacija. Na primjer, mnoţenje se ĉesto realizuje preko operacija sabiranja i pomjeranja, dijeljenje preko oduzimanja i pomjeranja i sl. U opštem sluĉaju, instrukcija se razlaţe na više koraka sa jednom ili više operacija u svakom koraku. U jedan korak moţe se ukljuĉiti više operacija ukoliko one mogu da se obavljaju paralelno, tj. istovremeno. Treba napomenuti da ovakvo izvršavanje ne predstavlja obavezu, jer se za svaku definisanu operaciju moţe konstruisati jedinstvena kombinaciona mreţa koja je realizuje. Da bi instrukcija mogla da se izvrši, neophodno je prethodno obezbjediti raspoloţivost operanada bitnih za njeno izvršenje. Stoga, instrukcija u svom formatu mora da specificira, osim operacije koju procesor treba da obavi, i podatke (ili adrese na kojima se podaci nalaze) nad kojima se operacija obavlja. Svaka instrukcija se sastoji iz dva dijela: operacionog koda (koji definiše operaciju) i adresnog dijela (koji specificira podatke, tj. operande). Da bi procesor znao koju operaciju treba da obavi, prvo se mora dekodovati kod operacije pomoću adresnog dekodera, a zatim se na osnovu adresnog dijela instrukcije dopremaju operandi. Adresni dio moţe da sadrţi jednu ili više adresa (ili podataka) u zavisnosti od broja operanada. Pošto se operandi dopreme u registre za operande, aritmetiĉko-logiĉka jedinica izvršava operaciju definisanu kodom operacije. Razultat se po potrebi prenosi u operativnu memoriju, ili se prosljeĊuje nekoj izlaznoj jedinici. U organizaciji raĉunara, osim procesora koji zauzima centralno mjesto, znaĉajnu ulogu imaju i brojni koncepti koji su vremenom uvoĊeni sa ciljem poboljšanja efikasnosti rada raĉunara.
6.3. Tipovi savremenih računara Savremeni ĉovjek radi sa razliĉitim tipovima raĉunara: superraĉunarima, mainframe, radnim stanicama, PC desktop, prenosnim (notebook), dţepnim (palmtop) i ugraĊenim raĉunarima. Iako su sve ove vrste raĉunara bazirane na 156
istoj tehnologiji, mašine imaju znaĉajne razlike. Raĉunari se mogu klasifikovati u razliĉite kategorije na osnovu više kriterijuma. Prema svojim dimenzijama i performansama, J.A.Seen55 raĉunare dijeli na ĉetiri kategorije: Mikro-raĉunare, Midrange raĉunare (srednje veliĉine), Mainframe raĉunare i Superraĉunare. Uobiĉajena podjela raĉunara je na bazi računarske moći na: superraĉunare, mainframe raĉunare, mini raĉunare - servere, radne stanice, mikro raĉunare (PC) i ugradive raĉunare.
6.3.1. Mikroračunari Termin mikroraĉunari, uveden sa pronalaskom ĉipa procesora u LSI tehnologiji, danas je praktiĉno anahronizam. Ova kategorija savremenih raĉunara naziva se personalni raĉunari, a ukljuĉuje sljedeće klase raĉunara: stoni (desktop PC), prenosni (laptop, notebook) i priruĉni (PDA, palmtop, IPod, iPhone itd.) Ovaj relativno kompaktan i najuobiĉajeniji tip raĉunara, po broju prodatih primjeraka godišnje daleko nadmašuje sve ostale tipove raĉunara zajedno. Više desetina miliona PC-ja se svake godine proda za kućnu i poslovnu upotrebu.
6.3.1.1. Personalni računari (PC–Personal Computer) Termin PC (Personal Computer) ima dva znaĉenja: IBM kompatibilni personalni raĉunar i personalni raĉunar opšte namjene za jednog korisnika. Oba znaĉenja se ravnopravno koriste, a pravo znaĉenje se otkriva iz konteksta. Termin PC se ĉesto koristi samo za raĉunare koji koriste Microsoft Windows OS. Gotovo dvije prethodne decenije termini personalni i desktop raĉunar imali su isto znaĉenje, jer su praktiĉno svi PC raĉunari bili desktop tipa. 55
J.A.Seen: Information Technology - Prentice Hall 2004
157
Personalni raĉunari (PC) su namijenjeni za individualnu primjenu, kao što je obrada teksta, raĉunovodstvo, igre i dr. Savremeni PC, daleko su moćniji od nekadašnjih mainframe raĉunara u vrijeme njihove dominacije. Kapaciteti PC veoma su povećani uvoĊenjem mikroprocesora i razvojem CPU u jednom ĉipu. Tokom 1980-tih razvijeni su PC za kućnu upotrebu, a savremeni PC nemaju tehniĉkih razlika za kućnu i poslovnu upotrebu. Broj instaliranih PC u svijetu dostigao je do juna 2008. jednu milijardu, a do 2014 oĉekuje se još jedna milijarda kupljenih PC. Najveća trţišta su SAD, EU i Japan na koja otpada 58% instaliranih PC. Do 2013. godine oĉekuje se duplo veći broj instaliranih raĉunara na novim trţištima, sa 70% druge milijarde PC raĉunara u svijetu. Oĉekuje se da oko 180 miliona PC (16% postojećih PC u svijetu) bude zamijenjeno, a 35 miliona rashodovano u toku 2008. Broj instaliranih PC raste godišnje za oko 12%. Najĉešće korišćeni operativni sistemi u PC su Microsoft Windows, Mac OS X i Linux, dok su najĉešći CPU mikroprocesori kompatibilni sa x86 procesorom. Savremeni PC ĉesto imaju ugraĊeni modem brzine 56 Kbps za konekciju na Internet. Prvi vlasnici PC raĉunara su morali pisati svoje aplikativne programe za izvršavanje specifiĉnih zadataka, dok savremeni PC korisnici imaju na raspolaganju veliki broj komercijalnih i besplatnih aplikativnih i usluţnih programa koji se lako instaliraju. Aplikativni programi za PC ukljuĉuju procesore teksta, spreadsheets, bazu podataka, igre i brojne usluţne programe. Prvi mikroprocesor proizvela je firma Intel 1971. godine i to je bio ĉetverobitni procesor sa oznakom 4004. Godinu dana kasnije (1972) ista kompanija je proizvela novi, osmobitni procesor 8008. Pored Intela, i druge kompanije su poĉele da proizvode mikroprocesore (Motorola, Zilog, MOS Technology, Texas Instruments, Natiolal Semiconductor). Ovi sofisticirani mikroprocesori malih dimenzija bili su jeftini, a mogli su da rade kao i veliki raĉunari. Da bi se koristili, trebalo je dodati memoriju i tastaturu za unos podataka, a kako bi se vidjeli rezultati obrade, bile su potrebne dodatne jedinice - ekran ili štampaĉ. Tako bi mikroprocesor mogao da obraĊuje podatke, tj. bio bi raĉunar u ĉipu. Nije trebalo dugo ĉekati da ovi ĉipovi budu ugraĊeni u mikroraĉunare, ĉime je otvoren put njihovoj masovnoj primjeni. Raĉunar je postao dostupan svima, otuda i naziv personalni raĉunar.
158
Prvi personalni računar Prvi personalni raĉunar MITS Altair pojavio se 1975. godine. Projektovali su ga Ed Roberts i Bill Yates, a bio je namijenjen hobistima. Prodavao se uglavnom u dijelovima, za sastavljanje, mada je postojala mogućnost kupovine i sastavljenog raĉunara. Nije imao tastaturu, ekran ili štampaĉ, ni eksternu memoriju. Programirao se pomoću prekidaĉa na kućištu, a kao izlaz koristio je sijalice. Zbog svoje kompleksnosti nije bio široko prihvaćen. Slika 62: Altair 8800 Apple Steve Jobs i Stephen Wozniak takoĊe su se iz hobija bavili raĉunarima. Oni su u Jobs-ovoj garaţi razvili raĉunar koji su nazvali Apple I. Raĉunar se prodavao sastavljen ili u dijelovima, sa uputstvom za sastavljanje. Zbog toga je prodato manje od 200 sastavljenih raĉunara. Godine 1977. predstavljen je novi model, Apple II, koji je ukljuĉivao tastaturu, napajanje i mogao da generiše grafiku u boji; godine 1978. uvedena je i jedinica za diskete umjesto magnetnih kaseta na kojima su se do tada skladištili programi. Do 1983. godine prodato je milion ovih raĉunara, a naredne godine još milion. Kompanija koju su osnovali, Apple Computers, imala je najbrţi rast u ameriĉkoj istoriji. Godine 1985. oba osnivaĉa su napustila kompaniju, Wozniak zato što nije mogao da radi u velikoj kompaniji, a Jobs je bio otpušten od profesionalnih menadţera koje je zaposlio jer se njegova filozofija nije slagala s njihovom. Godine 1983. kompanija Apple Computers uvela je raĉunar Lisa, koji je bio jednostavan za rukovanje. Njegovo korišćenje bilo je zasnovano na grafiĉkom okruţenju i pokazivanjem na komande u obliku sliĉica i menija na ekranu pomoću miša. Ovaj raĉunar je imao ograniĉen uspjeh, ali je otvorio put razvoju novog tipa, Apple Macintosh, koji je napravio prodor u ovom polju. Kada je 1985. godine Apple uveo štampaĉ Apple LaserWriter, udareni su temelji stonom izdavaštvu. U prvoj polovini osamdesetih godina pojavio se veći broj kompanija koje su proizvodile personalne raĉunare. Kod nas su bili najpoznatiji ZX 80 i 159
ZX 81 (Clive Sinclair) i Commodore 64. Ovi raĉunari su imali procesor, memoriju i tastaturu. Kao izlaznu jedinicu koristili su TV, za ĉuvanje programa kasetofon, a programski jezik bio je BASIC. Primjeri poznatih domaćih raĉunara iz tog doba su: GALAKSIJA, Pekom, Tim 011, Oric Nova i Ei Lira. IBM Uvidjevši uspjeh raĉunara Apple II, i kompanija IBM se upustila u posao s raĉunarima zasnovanim na mikroprocesoru i razvila sopstveni mikroraĉunar pod imenom IBM PC. Raĉunar je predstavljen 1981. godine i ubrzo je postao standard oko koga su brojne druge kompanije dizajnirale svoje raĉunare. Razvoj IBM PC raĉunara se u narednim godinama odvijao na sljedeći naĉin: • 1983. - IBM predstavlja novi raĉunar IBM PC/XT (Extended Technology) s memorijom od 128 do 256 kB i diskom od 10 MB. • 1984. - IBM predstavlja raĉunar AT (Advanced Technology), baziran na Intelovom procesoru 80286, kome je kasnije dodat i koprocesor 80287. Memorija je mogla da bude do 512 kB i disk do 20 MB. Raĉunar je imao i disketne jedinice od 360 kB i 1,2 MB. Ovaj model je postao standard za personalne raĉunare. PC raĉunare poĉele su da proizvode i mnoge druge firme, a nazivaju ih IBM kompatibilnim PC raĉunarima. • 1986. - Compaq uvodi prvi PC baziran na procesoru Intel 80386. • 1987. - IBM uvodi svoju grupu PS/2 i prodaje preko milion komada do kraja godine. • 1989. - Uvode se prvi raĉunari bazirani na procesoru 80486. • 1990. - Microsoft uvodi operativni sistem Windows 3.0. • 1991. - Više proizvoĊaĉa uvodi notebook PC raĉunare • 1992. - Microsoft uvodi operativni sistem Windows 3.1 i prodaje preko 10 miliona primjeraka. • 1993. - Poĉinje isporuka raĉunara baziranih na procesoru Pentium. • Pentium procesor je do danas modifikovan u verzije Pentium II, Pentium III i Pentium IV, nakon ĉega su poĉeli da se proizvode raĉunari zasnovani na procesori koji unutar istog kućišta objedinjuju 2, 4 ili 8 procesorskih jezgara. 6.3.1.2. Modularnost personalnih računara Za svoju popularnost i široku rasprostranjenost, osim niske cijene i veoma dobrih karakteristika ostvarenih razvojem raĉunara, personalni raĉunari duguju i svojoj modularnosti. 160
Svaki personalni raĉunar sastavljen je iz pojedinaĉnih dijelova (modula) koji svi zajedno ĉine skladnu cjelinu. Ti dijelovi su danas najĉešće: matiĉna ploĉa, procesor, unutrašnja memorija, grafiĉka kartica, hard disk, flopi disk, razni optiĉki ureĊaji, monitor, miš, tastatura, štampaĉ, itd. Bez obzira na ĉinjenicu da su pojedini dijelovi meĊusobno uslovljeni tipom i oblikom, svaki pojedinaĉni dio je veoma lako moguće zamijeniti novijom, usavršenijom, kvalitetnijom verzijom. Na taj naĉin moguće je personalni raĉunar stalno unapreĊivati, poboljšavati, bez da se mora kupiti potpuno nov raĉunar.
6.3.1.3. Klase personalnih računara U današnje vrijeme personalni raĉunari su prisutni u svim oblastima ţivota, pa praktiĉno ne postoji ni jedna ljudska djelatnost u kojoj se oni u većoj ili manjoj mjeri ne primjenjuju. Personalni raĉunari se dijele na slijedećih pet tipova: 1. Stoni (Desktop) raĉunari 2. Laptop (Notebook) raĉunari 3. Tablet PC raĉunari 4. Liĉni digitalni pomoćnici 5. Palm PC raĉunari 1. Stoni (desktop) računar Kao originalan oblik PC raĉunara, desktop raĉunari su dizajnirani tako da se njihova tastatura, monitor i osnovna jedinica za obradu podataka, moţe smjestiti na radni sto. Termin „desktop“ se odnosio primarno na horizontalno orijentisano kućište sa monitorom postavljenim na kućište raĉunara radi uštede prostora na stolu korisnika. Slika 65: Stoni (desktop) računar
161
Većina savremenih desktop raĉunara imaju odvojene ekrane i tastature, a proizvode se u raznim oblicima kućišta, poĉevši od tower (vertikalno orijentisanog), do malih kućišta koja se mogu skloniti iza LCD monitora. Raĉunare proizvode firme IBM, Dell, Compaq, Gateway, HewlettPackard, Toshiba i druge. Sluţe za obradu teksta, e-mail, izradu radnih tabela, stono izdavaštvo, raĉunovodstvene poslove, upravljanje poslovnim finansijama, kreiranje vizuelnih prezentacija itd. 2. Laptop (Notebook) računari Laptop (Notebook) raĉunar spada u prenosne raĉunare. Ovi raĉunari nisu vezani za stolove i imaju najbrţi razvoj u kategoriji PC. Naravno, sam termin prenosni je relativan. Prvi prenosni raĉunari teţili su oko 9 kg i bili smješteni u ĉvrstom koferu sa izdvojenom tastaturom i malim displejom sliĉnim TV ekranu. Savremeni prenosni raĉunari, s obzirom na dimenzije, su laptop (engl. lap = krilo, koljena) ili notebook (sveska), ruĉni raĉunari - palmtop (engl. palm = dlan)...Oni su namjenjeni za mobilni rad. Primjeri ovih raĉunara su: laptops (notebooks) i tablet PC. Laptop (notebook) je savremeni raĉunar, malih dimenzija, koji moţe da se napaja sa baterija ili sa elektriĉne mreţe i po svojim dimenzijama podsjećaju na obiĉnu svesku (notebook). Dizajnirani su prvenstveno sa ciljem da budu prenosivi (portabilni). Odlikuju se kompaktnošću komponenata, a imaju specijalan ekran, integrisan u sam raĉunar, koji troši malo elektriĉne energije i daleko je manjih gabarita nego standardni monitori. Laptopi su teški oko 2-3 kg, a performanse su im gotovo identiĉne desktop raĉunarima sa kojima se mogu spajati i koristiti nedostajuće performanse. Slika 66: Prenosni računari (Laptop) Interfejsni hardverski ureĊaji potrebni za rad raĉunara, kao što su paralelni i serijski portovi, grafiĉke kartice, zvuĉne kartice i dr., obiĉno su integrisani u jednu jedinicu.
162
Većina prenosnih raĉunara sadrţi bateriju za autonomni mobilni rad. U cilju optimizacije utroška energije, teţine i prostora, laptop raĉunari obiĉno dijele RAM sa video kanalom, što smanjuje performanse u odnosu na ekvivalentni desktop PC. Režim hibernacije obezbjeĊuje duţe trajanje baterije i autonomni rad od 1 - 8 ĉasova i ĉuva sve aktivne podatke koji su bili na desktopu prije hibernacije, ako nije završena funkcija shutdown, što su vaţne karakteristike kod prenosnih (Laptop i dr.) raĉunara. Jedan od kljuĉnih nedostataka prenosnih raĉunara je što se relativno malo mogu dograĊivati u odnosu na originalni dizajn. Neki se ureĊaji mogu prikljuĉiti spolja preko portova, ukljuĉujući USB. 3. Tablet PC računari Tablet PC je notebook, mobilni raĉunar oblika knjige, proizveden poĉetkom 90-tih (Pen Computing Ltd.) kao PenGo TabletComputer. Kasnije ga populariše i Microsoft. Sa svojom malom teţinom i dimezijama manjim od obiĉnog papira za pisma, spadaju u pero-laku kategoriju PC-ja. Tablet PC raĉunari se danas proizvode u mnogo razliĉitih oblika i veliĉina: beţiĉni (wireless) tablet-i, koriste specijalne elektronske olovke (pen). Zatim, notebook raĉunari sa displejima za crtanje; na kraju, postoje i takozvani convertible raĉunari, kod kojih se ekran moţe zakrenuti i tako pretvoriti u samostalan tablet PC. Tablet PC raĉunari se odlikuju prenosivošću što im daje mnoge namjene. Ovaj raĉunar posjeduje touchscreen, ili koristi graphics tablet/screen hybrid tehnologiju koja omogućava korisniku da radi sa raĉunarom sa štapićem (stylus), digitalnim perom, ili pritiskom prsta, umjesto tastature ili miša. Slika 67: Tablet PC
163
4. Lični digitalni pomoćnici (personal digital assistants - PDA) Ovi raĉunari su teţine manje od jedne funte (454 grama) i predstavljaju veoma brze mobilne ureĊaje. Kod većine PDA raĉunara imate mogućnost da elektronskom olovkom pišete direktno po displeju. Pomoću PDA ureĊaja moţete kreirati rokovnike obaveza za više godina unaprijed, praviti liste zadataka (to-do lists), drţati podatke o imenima i adresama velikog broja ljudi ili zapisivati kratke bilješke u toku poslovnih sastanaka. PDA moţe da pošalje faks. Sve veći broj PDA ureĊaja posjeduje i mogućnost beţiĉne komunikacije, pomoću koje su u stanju da šalju i primaju faksove i e-mail poruke, ĉak i onda kada nisu prikljuĉeni na telefonsku liniju. MeĊu najpoznatije proizvoĊaĉe PDA ureĊaja spadaju: Palm, HP i Sony. Slika 68: PDA ureĎaj 5. Palm PC računari Palm PC raĉunari predstavljaju verziju mikroraĉunara ĉija je popularnost posljednjih godina najviša. Veliĉine su dţepnog digitrona, što omogućava da se stave na dlan jedne ruke (palm). Koriste se za obavljanje manjeg broja poslova: poput voĊenja poslovnih kalendara, telefonskih imenika i adresara i elektronskih radnih tabela. Vremenom dobijaju sve veću snagu, tako da se predviĊa njihovo korišćenje u oblastima kao što su inţenjering ili medicina, na primjer, gdje prvenstveno sluţe za obavljanje brzih proraĉuna, te slanje i prijem podataka i informacija. HP-ov iPAQ je trenutno jedan od najprodavanijih modela palm PC raĉunara. PDA ureĊaji i palm PC raĉunari ĉesto se jednim imenom nazivaju ruĉnim (handheld) raĉunarima, jer se mogu drţati u jednoj ruci, dok se drugom rukom mogu unositi podaci. Pored PDA (Personal Digital Assistant), Palmtop PC raĉunara, koji su namjenjeni za mobilni rad u priručne računare (handheld computers) spadaju IPod i iPhone ureĊaji. Bez obzira na veliĉinu, svi priruĉni raĉunari su izvedeni na bazi sliĉnog mikroprocesora kao desktop raĉunari, ali su komparativno skuplji. Osnovni nedostatak im je nemogućnost nadogradnje i povećanja 164
performansi. Ultra-mobilni PC (UMPC) je tablet PC sa malim faktorom forme. UreĊaj je razvijen udruţenim naporom Microsoft, Intel i Samsung-a i dr. kompanija.
Slika 69: Primjeri Palmtop računara Savremeni UMPC tipiĉno ima sljedeće karakteristike: Windows XP Tablet PC Edition 2005, Windows Vista Home Premium Edition, ili Linux operativni sistem i niskonaponski Intel Pentium ili VIA C7-M procesor, brzine do 1 GHz. Priruĉni, džepni raĉunari mogu da rade sa alternativnim OS, kao što su NetBSD ili Linux i imaju većinu funkcija modernih desktop PC raĉunara, a neki ukljuĉuju karakteristike mobilnih telefona. Microsoft usaglašeni dţepni PC (PDA tipa) mogu se koristiti sa drugim ureĊajima kao što su prijemnici, ĉitaĉi bar kodova, RFID3 ĉitaĉi i video kamere. U toku 2007, sa pojavom Windows Mobile 6, Microsoft je ukinuo ime dţepni raĉunar i zamijenio ga sa Windows Mobile Classic. UreĊaji sa integrisanim mobilnim telefonom i touchscreen-om naziva se Windows Mobile Professional. Slika 70: Windows Mobile 6 Konvergencija ureĊaja koji kombinuju funkcije personalnog raĉunara i digitalnog video rekordera dovela je do razvoja tzv. kućnog bioskop PC (Home theater PC) - (HTPC). 165
UreĊaj je spojen sa TV ili monitorom, a koristi se kao digitalni foto ili muziĉki plejer, TV prijemnik ili digitalni video rekorder. Ovaj se ureĊaj ĉesto naziva medija centrom ili medija serverom. UreĊaj se moţe kupiti prekonfigurisan sa zahtjevanim hardverom i softverom i dodatnim programiranjem TV kanala u PC, ili se moţe izgraditi od diskretnih komponenti kao što su Windows Media Center, GB-PVR, SageTV, Famulent ili Linux-MCE.
6.3.2. Midrange računari Ovi tipovi raĉunara vezuju se za srednja i velika poslovna preduzeća, a povezuju ljude sa ogromnim koliĉinama informacija. Midrange računari najĉešće su namijenjeni za izvršavanje specifiĉnih funkcija u velikim korporacijama, za kontrolu sloţenih proizvodnih procesa ili za upravljanje sistemom rezervacija soba u hotelima. U manjim preduzećima, midrange raĉunari se koriste za praćenje poslovnih aktivnosti, ukljuĉujući i upravljanje bazama podataka i finansijskim sistemima.
Slika 71: midrange računar IBM AS/400
6.3.3. Mainframe računari Mainframe raĉunari su veći, skuplji i brţi od midrange raĉunara i omogućavaju meĊusobno povezivanje znatno većeg broja ljudi. Pored toga u mainframe raĉunarima se obiĉno ĉuvaju ogromne koliĉine podataka i 166
informacija. Jedna od prednosti mainframe sistema leţi u multitaskingu – mogućnosti istovremene obrade razliĉitih poslova. To su centralni raĉunari najveće snage, posebnih tehnoloških rješenja (ĉesto i s više procesora), ali i cijene. Primjena je uglavnom vojna i u najvećim svjetskim kompanijama. Rade 24 sata dnevno te im istovremeno mogu pristupiti mnogi korisnici sa svojih terminala. Mainframe raĉunare, danas koriste samo velike organizacije, za kritiĉne aplikacije i obradu masovnih podataka kao što su podaci sa glasanja, razni statistiĉki podaci, poslovni podaci ERP, finansijske transakcije itd. Sam termin potiĉe od prvobitnog izgleda - velikih metalnih sanduka ili okvira, a kasnije da bi se razlikovao od manje moćnih PC raĉunara. Ime se ĉesto odnosi na raĉunare kompatibilne sa arhitekturom uspostavljenom u toku 1960-tih, taĉnije IBM System/360 serijom, uvedenom prvi put 1965. godine. Većina glavnih karakteristika mainframe raĉunara iz 1960-tih, i dalje se razvija i usavršava. Savremeni mainframe raĉunari su znatno manjih dimenzija, koštaju oko 1 milion $, veliĉine su rashladnog ureĊaja i obavezno rade u aklimatizovanim prostorijama. Brzina mainframe raĉunara je reda miliona operacija u sekundi i mogu lako i brzo upravljati i procesirati veliku koliĉinu podataka. Mainframe raĉunari su višekorisniĉki - komuniciraju sa korisnicima koristeći tehniku dijeljenja resursa u vremenskoj domeni (time sharing). Omogućavaju konkurentnu obradu aplikacija i upravljanje sa više od 1000 transakcija. Ulaz podataka i izlazne informacije izvršavaju se preko desktop terminala, koji nemaju ugraĊene procesore, ili prenosivih terminala za unos podataka - PDET (portable data entry terminals), priruĉnih ureĊaja koji kombinuju tastaturu i displej i transformišu informacije od i prema raĉunaru. Primjeri PDET su ĉitaĉ bar koda, mjeraĉ gasova, optiĉki ĉitaĉ oznaka, ureĊaj za optiĉko prepoznavanje karaktera, skener, grafiĉka tabla i ĉitaĉ magnetnih kartica. Mainframe raĉunare koriste uglavnom velike organizacije kao što su drţavne institucije, avio kompanije, banke i dr. Slika 72: Mainframe računar
167
Umjesto veliĉine i cijene, danas se mainframe raĉunari od ostalih tipova raĉunara razlikuju po dvjema kljuĉnim karakteristikama: mogućnosti brzog preuzimanja ogromnih koliĉina podataka iz ĉitavog skupa i dţinovskih ureĊaja za skladištenje koji su prikljuĉeni na sistem. TakoĊe oni imaju sposobnost prilagoĊavanja servisa (to jest, privremenog gašenja pojedinih servisa bez negativnih uticaja na funkcionisanje ostalih servisa) u cilju obezbjeĊenja neprekidnog i pouzdanog rada sistema.
6.3.4. Superračunari Superraĉunar je veoma moćan raĉunar velikog kapaciteta, sposoban da obraĊuje veliku koliĉinu podataka u veoma kratkom vremenu. Ovakvim raĉunarima obiĉno se smatraju raĉunari velikih mogućnosti i brzine obrade, ĉija konstrukcija nije zasnovana na fon Nojmanovoj arhitekturi nego na paralelizaciji raĉunarskog procesa. Koriste se za rješavanje problema koji zahtijevaju izraĉunavanja visokih performansi. Na samom vrhu se nalaze problemi koji pripadaju klasi velikih izazova. Ovoj klasi pripadaju problemi koji se ne mogu riješiti u realnom vremenu korišćenjem danas raspoloţivih raĉunara. Namijenjeni su za nauĉnotehniĉke proraĉune s ogromnim brojem raĉunskih operacija. Takvi proraĉuni obiĉno su potrebni u: meteorologiji, seizmologiji, hidrologiji i za vojne potrebe. Najmoćniji od svih tipova raĉunara, superraĉunari su namijenjeni prvenstveno rješavanju zadataka koji zahtijevaju duga i komplikovana izraĉunavanja. S obzirom na to da su oni u stanju da izvrše nekoliko miliona raĉunskih operacija u sekundi, nauĉnici rado koriste ove raĉunare u cilju predviĊanja meteoroloških kretanja, za kreiranje modela hemijskih i bioloških sistema, mapiranje površine planeta ili prouĉavanje neuronske mreţe u ĉovjeĉjem mozgu. U preduzećima superraĉunari se koriste za osmišljavanje i testiranje novih radnih procesa, mašina i finalnih proizvoda. Danas, kada proizvoĊaĉi aviona odluĉe da dizajniraju neki novi model aviona, oni najprije pomoću superraĉunara vrše simulacije svih mogućih vremenskih uslova u kojima avion leti, što predstavlja virtuelnu simulaciju avionskog leta pod razliĉitim uslovima, prije no što uopšte zapoĉnu sa izradom pravog aviona. Sve ovo ne bi bilo moguće bez superraĉunara. Mnogi proizvoĊaĉi automobila takoĊe dizajniraju 168
nova vozila pomoću superraĉunara testiraju ih pod razliĉitim uslovima (ukljuĉujući i simulaciju sudara) kako bi temeljno provjerili ĉvrstoću strukture i bezbjednost dizajna. Iako su današnji stoni raĉunari po snazi jaĉi od superraĉunara pravljenih prije samo jedne decenije, moţe se reći da su zajedniĉke karakteristike superraĉunara bez obzira na period u kome su se javljali: • najveća raspoloţiva brzina obrade, • najveća moguća veliĉina memorije, • najveće fiziĉke dimenzije, i • najveća cijena (u poreĊenju sa ostalim raĉunarima). Ovi raĉunari su poĉeli da se proizvode krajem sedamdesetih i poĉetkom osamdesetih godina. U to vrijeme najpoznatiji su bili raĉunari firmi Cray (Cray 1, Cray H-MR, Cray Y-MP,...) i CDC (Control Data Corporation - Cyber 205). Kasnije su i drugi proizvoĊaĉi poĉeli da proizvode superraĉunare, kao, na primjer: Fujitsy, Hitachi, NEC. Oni se proizvode u malom broju primjeraka jer je podruĉje njihove primjene ograniĉeno, a i zahtijevaju specijalne uslove korišćenja i odrţavanja (hlaĊenje vodom ili teĉnim azotom). Koriste se za brojne istraţivaĉke zadatke i intenzivne proraĉune gdje se zahtijeva velika raĉunarska moć (brzina rada i kapacitet primarne memorije). Superraĉunari (npr., SiliconGraphics-Cray), su najmoćniji raĉunari koji koriste skupu, najmoderniju tehnologiju za simulacije i modelovanje kompleksnih fenomena, kao što su hemijske reakcije, nuklearne eksplozije, vremenska prognoza, hemijski i fiziĉki procesi, kosmiĉka istraţivanja, vojne potrebe, kriptoanaliza i dr.
Slika 73: Superračunar u NASA (SAD)
169
Slika 74: Superračunar Cray i njegov Kreator Seymour Cray (Simor Krej)
Danas je teško odrediti razliku izmeĊu super i mainframe raĉunara. Superraĉunari su najĉešće prilagoĊeni odreĊenom korisniku (kastomizovani); usmjereni su na procesorsku snagu i izvršavanje jednog zadatka. Mainframe raĉunari su namijenjeni za izvršavanje brojnih operacija sa podacima, ukljuĉujući manja raĉunanja, obezbjeĊuju dosta veliku procesorsku snagu i usmjereni su na protok podataka. Pored navedene podjele raĉunara prema svojim dimenzijama i performansama raĉunari se mogu koristiti kao serveri i radne stanice, te kao ugradivi i namjenski raĉunari. Serveri Serveri su svojim karakteristikama prilagoĊeni da upravljaju raĉunarskom mreţom. Za brojne savremene aplikacije klasa mini računara – manjih i jeftinijih od mainframe, ali moćnijih od PC raĉunara, odnedavno je zamjenjena serverima – raĉunarima dizajniranim da obezbjede programe i druge resurse ostalim umreţenim raĉunarima. Slika 75: Klijent-server Iako se gotovo svaki savremeni raĉunar moţe koristiti kao server, neki raĉunari su specifiĉno dizajnirani za serverske funkcije - skladištenje i obezbjeĊivanje velike koliĉine podataka i dijeljenje drugih resursa umreţenim korisnicima. Tako se, veliki raĉunar posvećen samo bazi podataka moţe nazvati server baze podataka; fajl serveri upravljaju velikim skupom fajlova; web serveri procesiraju web stranice i web aplikacije itd. Ove funkcije razlikuju servere od mainframe raĉunara, koji su generalno namijenjeni za izvršavanje brojnih zadataka. Kada su personalni raĉunari preuzeli ulogu stvarnog procesiranja podataka, neki mainframe raĉunari su dobili ulogu servera. Većina manjih servera su, u stvari, personalni raĉunari namijenjeni za skladištenje podataka drugih personalnih raĉunara. U drugim 170
sluĉajevima brojni mali raĉunari (u suštini specijalizovani PC) dizajnirani su da vrše serverske funkcije u klaster reţimu – najĉešće paralelnoj, ali i hijerarhijskoj, ili mreţnoj vezi malih raĉunara, zavisno od postavljenih zadataka. Radne stanice (workstation) Spoljni izgled i osnovna graĊa radnih stanica ista je kao kod personalnih raĉunara, ali imaju veću brzinu obrade podataka, veću memoriju i bolje mogućnosti grafiĉkog prikaza. Termin mini raĉunari nastao je u vrijeme kada je većina raĉunara bila veliĉine radnog stola sliĉno mainframe raĉunarima. Za nauĉnu analizu obimnih podataka i druge sliĉne aplikacije mini raĉunari su zamijenjeni savremenim radnim stanicama – desktop raĉunarima visokih performansi, namijenjenih masovnim i intenzivnim proraĉunima. Koriste ih nauĉnici, inţenjeri, analitiĉari, dizajneri raĉunarski animatori i dr. Iako većina radnih stanica moţe podrţati simultan rad više korisnika, praktiĉno ih koristi samo jedno lice u dato vrijeme. Sam naziv radna stanica razliĉito se tumaĉi. Mnogi nazivaju radnom stanicom sve desktop i terminalne raĉunare. Kako se povećava raĉunarska moć savremenih 32 ili 64-bitnih desktop raĉunara, to se razlika izmeĊu radnih stanica i moćnih desktop raĉunara individualnih korisnika sve više gubi. Najĉešće su povezane na veliki raĉunarski sistem i namijenjene su za zahtjevnije aplikacije kao što su 3D-grafika, dizajn, projektovanje i mogu imati moćniji hardver koji se ne nalazi u obiĉnim personalnim raĉunarima. Koriste OS koje normalno upotrebljavaju mainframe raĉunari, obiĉno jednu od varijanti UNIX-a. Radne stanice imaju procesore i grafiĉki displej visokih performansi, lokalno skladištenje velikog kapaciteta, mreţne kapacitete i operativne sisteme za više zadataka (multitasking operating system). Radne stanice se još uvijek koriste za dizajniranje pomoću raĉunara (computer-aided design), intenzivne nauĉne i inţenjerske proraĉune, procesiranje slika, modelovanje arhitekture, raĉunarsku grafiku za animacije i filmske vizuelne efekte. Ugradivi i namjenski računari Raĉunar je danas sastavni dio većeg broja mašina, naĉin za komunikaciju, sredstvo za svakodnevni rad. 171
Svi raĉunari nisu dizajnirani za opštu namjenu. Neki raĉunari su strogo namjenski i izvršavaju specifiĉne zadatke od kontrole temperature do upravljanja velikim graĊevinskim mašinama, ili kontrolu rada srca. Za razliku od desktop PC, ugraĊeni raĉunari imaju program koji se ne moţe mijenjati (uĉitan u mikroprocesor tzv. firmware), namijenjen za upravljanje specifiĉnom mašinom, ili jednom funkcijom te mašine. Sva potrošaĉka elektronika od elektriĉne ĉetkice za zube do automobila i industrijskih mašina, sadrţi ugraĊene savremene mikroračunare. Na slici su prikazani primjeri ugraĊenih raĉunara u: automobil i ruĉni ĉasovnik.
Slika 76: UgraĎeni računar u automobil
Slika 77: Časovnik-mobilni telefon
Za ugraĊene raĉunarske sisteme obiĉno se koriste sporiji i jeftiniji CPU od onih u PC, ali generalno treba da izvršavaju samo jednu funkciju. Raĉunari su u osnovi mnogih malih mašina: bankomat (automated teller machine - ATM) koji sluţi za izdavanje novca je takoĊe specijalizovan raĉunar. Primjeri ugraĊenih raĉunara su i ureĊaji za: kontrolu temperature i vlaţnosti, monitorisanje rada srca, monitorisanje kućnog protivprovalnog sistema itd.
6.4. Nova informatička dostignuća Pouzdano se moţe reći da savremene informacione tehnologije otvaraju neograniĉene mogućnosti, kako u sferi prikupljanja, memorisanja i obrade informacija, tako i u sferi distribucije informacija uz mogućnost njihova pretraţivanja i aţuriranja od strane šireg kruga subjekata - korisnika. Dvije inovacije koje su obiljeţile modernu civilizaciju i prethodna dva milenijuma su 172
atomska energija i raĉunari. U upotrebi se nalazi na hiljade najrazliĉitijih raĉunara ĉija masovna primjena potvĊuje da je ĉovjeĉanstvo zakoraĉilo u informatiĉku eru. Slavni pronalazaĉ i futurist Ray Kurzweil56 u svojoj knjizi „Doba duhovnih mašina“ predviĊa da će 2020. godine raĉunari biti ravnopravni ljudskom mozgu u pogledu sposobnosti i brzine obrade podataka. Uz to njihova cijena neće biti veća od hiljadu ameriĉkih dolara! Kurzweil nadalje predviĊa da će 2030. godine raĉunari imati osobnost i svijest. Nakon toga? Raĉunari će nastaviti vrtoglavi napredak, neograniĉeni fiziĉkom graĊom kojom je ĉovjek ograniĉen. U sljedećih 15-20 godina ĉeka nas biotehnološka, a za 20-25 godina nanotehnološka revolucija. Time će, smatra Kurzweil, nastati pretpostavke za neograniĉeno produţenje ljudskog vijeka. Ray Kurzweil nije pisac nauĉnofantastiĉnih romana niti šarlatan. On je dobitnik više prestiţnih nauĉnih nagrada meĊu kojima je i nagrada Ameriĉkog udruţenja izdavaĉa za najznaĉajniju nauĉnu knjigu iz podruĉja raĉunarstva za 1990. godinu. Nosilac je devet poĉasnih doktorata, a u mnogo je navrata dokazao svoju struĉnost i utemeljenost svojih predviĊanja. Ne moţe se dakle predviĊanje Ray Kurzweila tek tako odbaciti. 1987. godine Kurzweil je razvio prvu tehnologiju raĉunarskog prepoznavanja govora. Ipak, koliko god moćna, biotehnologija neće moći obaviti posao do kraja. Naprednije korake moguće je napraviti samo nanotehnologijom. Jednom kad biološke procese obrnutim inţenjeringom shvatimo do posljednjeg detalja, nanotehnologija će nam omogućiti da ih u vlastitom izdanju napravimo još boljima. Na primjer, kocka stranice jednog inĉa puna sićušne nanotehnološke elektronike imala bi milion puta veću mogućnost obrade podataka od ljudskog mozga. Moţda još jasnije, Kurzweil upućuje na neka postojeća istraţivanja kojima se pokušavaju razviti minijaturne robotske zamjene za crvena krvna zrnca koja prenose kiseonik. Nakon jedne injekcije kojom bismo u tijelo ubrizgali te malene robote, stotine puta efikasnije od njihovih bioloških uzora, mogli bismo petnaest minuta trĉati brzinom olimpijskog sprintera a da nijednom ne udahnemo, kaţe Kurzweil. „Jednom kad 56
Naslovi knjiga koje je napisao Raymond Kurzweil su: Doba inteligentnih mašina, Doba duhovnih mašina - Kada raĉunari prestignu ljudsku inteligenciju, Fantastiĉno putovanje - Ţivite dovoljno dugo da biste ţivjeli vjeĉno, Singularnost se bliţi - Kad ljudi nadrastu biologiju
173
potpuno sazru biotehnologija i nanotehnologija zaista ćemo imati sredstva da unedogled odgaĊamo bolesti, starenje i smrt“, kaţe Kurzweil. Minijaturizacija Zahvaljujući virtuoznoj minijaturizaciji elektronskih elemenata, mikroprocesori su našli svoje mjesto kako u proizvodima široke potrošnje (digitalni satovi, dţepni kalkulatori, videorekorderi i dr.), tako i tamo gdje trebaju povećati produktivnost rada u proizvodnji. Mikroelektronska tehnologija nalazi se gotovo u svim podruĉjima ljudskog rada i poslovanja, a pojavljuje se kao produţetak njegova intelekta. No, kad god se govori o mikroelektronskoj obradi informacija, odmah moramo imati na umu raĉunar kao sredstvo za prikupljanje, obradu, memorisanje i distribuciju informacija. Robotizacija Kao posljedica mikrokompjuterizacije pojavile su se nove mašine roboti a zatim i robotizacija koja upravo doţivljava u svjetskim okvirima svoj izrazito buran razvoj. Prema japanskom industrijskom standardu JISB 0134 iz 1979. godine, robot se definiše "kao mehaniĉki sistem koji moţe izvoditi fleksibilne funkcije kretanja koje odgovaraju funkcijama kretanja ţivih organizama ili pak takve funkcije kretanja kombinovati s inteligentnim funkcijama, slijedeći ljudsku volju". Za sada su to još uvijek manipulatori "bez mozga" koji bez problema mogu smrviti ĉovjeka koji uĊe u njihovo podruĉje djelovanja i to naravno, bez predumišljaja. Kao takvi sigurno postiţu bolje rezultate od ĉovjeka zaposlenog na takvom mjestu, kako po kvaliteti i ujednaĉenosti proizvoda tako i po izdrţljivosti u radu i po troškovima proizvodnje. Već danas postoje roboti koji nisu stvoreni samo za jednu fazu rada, nego se mogu reprogramirati za razne poslove, što im pruţa brojne mogućnosti primjene u gotovo svim sferama ljudske aktivnosti. Dakle, robotizacija nema alternative, a prva praktiĉna iskustva pokazuju da roboti ne ostavljaju radnike bez posla, nego im omogućuju da rade intelektualno znaĉajnije poslove, a one zamorne i teške poslove prepuštaju upravo njima robotima. Robotizacija će pogoditi samo one koji se ne budu znali ili ne budu htjeli prilagoditi novim promjenama. 174
Telematika Telematizacija kao spoj telekomunikacije i informatike, predstavlja novu nauĉnu disciplinu koja prouĉava hardversku i softversku organizaciju rada na osnovu neposredne komunikacije. Telematika ustvari omogućava završni proces prenosa primanja informacija - podataka. No, već su sada u primjeni mreţe za obradu podataka, informacione baze i sistemi za njihovo pretraţivanje, teletekst sistemi, e-pošta, interaktivne on-line raĉunarske mreţe. Digitalizacija Podruĉje velikih promjena je i digitalizacija kancelarijskog poslovanja. Ogromni administrativni aparat što obiĉno podrazumijeva ispunjavanje obrazaca i pretraţivanje po arhivi, kao i razne druge jednostavne i zamorne poslove, predstavljaju idealno podruĉje za implementaciju savremene informacione tehnologije. Stoga su raĉunarska obrada informacija, tekst procesori i nove tehnike memorisanja, pretraţivanja i prenosa informacija kao i mikrografija, veliki izazov kako za administrativni aparat tako i za kancelarijsko poslovanje kao cjelinu.57
57
V. Grbavac, 1996, str. 25-27
175
7. STRUKTURA RAČUNARSKOG SISTEMA Budući da je raĉunar elektronski ureĊaj koji se sastoji od više meĊusobno povezanih dijelova, moţemo govoriti o raĉunarskom sistemu. Sve dijelove sistema koji su izraĊeni od tvrde materije (plastika, metal itd.) jednom rijeĉju zovemo fiziĉki dio raĉunarskog sistema (hardware). Osim fiziĉkog dijela vrlo vaţan dio raĉunarskog sistema su programi (aplikacije) pomoću kojih upravljamo fiziĉkim dijelom, izvršavamo zadane poslove, te komuniciramo s drugima. Svi programi u raĉunarskom sistemu zovu se softver (software). U ranoj fazi razvoja raĉunari su se sastojali od mehaniĉkih dijelova dok su dijelovi današnjih raĉunara graĊeni od elektronskih elemenata (ĉipova). Stoga svi savremeni raĉunari imaju atribut elektronski. Savremeni raĉunari se sastoje od velikog broja meĊusobno povezanih hardverskih komponenata, tako da omogućavaju efikasno izvršavanje razliĉitih programa u cilju obrade odreĊenih podataka. Centralni dio personalnog raĉunara je matiĉna ploĉa (motherboard). Ona objedinjuje ostale komponente raĉunara, kontroliše i sinhronizuje njihov rad. Na matiĉnoj ploĉi nalaze se konektori preko kojih se u raĉunarski sistem ukljuĉuju procesor i radna memorija, kao njegovi najbitniji dijelovi. Tu je i prikljuĉak za hard disk, kao najvaţniji vid spoljne memorije. Na raspolaganju su i razne vrste portova za prikljuĉivanje perifernih ulazno/izlaznih jedinica, kao i razne vrste ekspanzionih slotova za proširivanje mogućnosti raĉunarskog sistema. Pored objedinjujuće, matiĉna ploĉa ima i kontrolnu funkciju, koju realizuje pomoću brojnih kontrolera integrisanih u okviru ĉipseta. Na njoj se nalazi i BIOS, program koji upravlja procesom startovanja raĉunara. Osim matiĉne ploĉe, vaţne komponente personalnog raĉunara su, procesor i operativna memorija, a zatim razne vrste spoljnih memorija (hard disk, CD-ROM, DVD-ROM itd.), kao i ulazno/izlazne jedinice (monitori, štampaĉi itd.). Uz hardver i softver u raĉunarski sistem moţemo ubrojati i samog korisnika koji njima upravlja, obavljajući razliĉite poslove. Svi raĉunari, od onih koji su ugraĊeni u mobilne telefone, pa do personalnih raĉunara (Personal Computer – PC), glavne hardverske komponente raĉunarskog sistema su: 176
ulazne jedinice – sluţe za unos podataka i instrukcija iz okoline u raĉunar, centralna procesorska jedinica – izvršava naredbe i vrši obradu podataka, izlazne jedinice – sluţe za prenos podataka iz raĉunara u okolinu, memorije (unutrašnje i spoljne) – sluţe za ĉuvanje podataka i komunikacije.
Slika 78: Glavne hardverske komponente računarskog sistema Elektronski računar (computer) je mašina koja se sastoji od elektronskih dijelova (hardver), te prema zadanim naredbama prihvata podatke (ulazne jedinice), pamti podatke (memorija), obraĊuje ih, a rezultate obrade prikazuje (izlazne jedinice) ili ĉuva za kasniju upotrebu. Svaki raĉunar omogućava ulaz podataka i programa, memorijsanje podataka, obradu podataka, izlaz podataka i upravljanje postupcima. Za unos podataka i programa koriste se ulazne jedinice. Izlazne jedinice sluţe za prikazivanje rezultata obrade. Upravljaĉka konzola sluţi za ukljuĉenje i iskljuĉenje raĉunara i za upravljanje radom raĉunara, do trenutka kada upravljanje preuzima upravljaĉka jedinica. Aritmetiĉka jedinica sluţi za izvršavanje aritmetiĉkih i logiĉkih operacija. Upravljaĉka jedinica upravlja radom raĉunara tj. koordinira i sinhronizuje rad svih jedinica raĉunara. Memorija ĉuva programe, podatke, meĊurezultate. 177
Upravljaĉka, aritmetiĉka i logiĉka jedinica su jedna cjelina i nazivaju se procesorom. U ovakvoj organizaciji raĉunara propusna moć odreĊena je brzinom perifernog, a ne centralnog dijela raĉunara. Periferni dio raĉunara je ulaznoizlazni podsistem. Centralni dio raĉunara ĉini procesor i memorija. Da bi se prevazišla neusaglašenost brzina dolazi do promjene organizacije raĉunara tj. uvodi se procesor ulaza-izlaza tzv. U/I kanal. Memorija je organizovana po brzinama i kapacitetima. Program i podaci ĉuvaju se u operativnoj (glavnoj) memoriji. IzmeĊu operativne memorije i procesora nalazi se ultra brza memorija koja ima zadatak da premosti razliku u brzini operativne memorije i procesora. Ultra brza memorija je znatno manja memorija od operativne i zbog toga ima znatno veću brzinu. Ona ĉuva meĊurezultate i najĉešće korišćene podatke, smanjujući tako potrebu obraćanja procesora operativnoj memoriji. Time se ubrzava rad procesora i smanjuje rasipanje njegovog vremena. Spoljna memorija sluţi za ĉuvanje velikog broja podataka (datoteka i baza podataka) i takvi se podaci trenutno ne koriste u obradi. Spoljna memorija je velikog kapaciteta ali je sporija.
Slika 79: Dijelovi računarskog sistema 178
7.1. Hardver računarskog sistema Hardver je naziv za sve fiziĉki vidljive i opipljive dijelove raĉunara, npr. centralna jedinica, matiĉna ploĉa, monitor, tastatura, miš, štampaĉ, disk i dr. Sve što je vaţno za rad raĉunara nalazi se u kućištu raĉunara. Osnovni dio raĉunara je matiĉna ploĉa na kojoj se nalaze najvaţniji dijelovi raĉunara, procesor i memorijski ĉipovi. Na njoj se nalazi i nekoliko utora za umetanje razliĉitih kartica: zvuĉne, grafiĉke kartice i dr. Tvrdi disk, disketna jedinica i ureĊaj CD/DVD-ROM takoĊe su povezani s matiĉnom ploĉom, a sluţe za skladištenje podataka. Podaci se na raĉunaru memorišu pomoću magnetnih memorija (diskete) i memorija koje koriste lasersku tehnologiju (CD-ROM, DVD). Na njima se ĉuvaju svi vaţni podaci i programi. Postoje i druge vrste memorija u raĉunaru na kojima se memorišu podaci, ali samo za vrijeme rada raĉunara. Te se memorije nazivaju RAM memorije i ROM memorije. Upisuje ih proizvoĊaĉ raĉunara i one se ne mogu mijenjati. Mogućnosti raĉunara najviše zavise o hardveru i njegovoj kvaliteti.
Slika 80: Hardverski dio računarskog sistema 179
7.1.1. Centralna jedinica računara Cеntralna jеdinica jе dio raĉunara koji ga ĉini danas nеzamjеnjivim “saradnikom ĉovjеka, a koji jе posljеdnji stеpеn pokušaja oponašanja ĉovjеka”. Kao što ĉovjеk pamti podatkе (nеkе od njih, ipak, vrеmеnom zaboravlja, što sе raĉunaru nе moţе dogoditi), zatim, na osnovu tih podataka, donosi zakljuĉkе, javljaju mu sе i novе idеjе, rjеšava zadatkе i problеmе, tako i raĉunar, nakon uĉitavanja podataka, on ih obraĊujе i priprеma za prеglеd u obliku informacija i izvjеštaja, ili ih mеmorišе za kasniju obradu i upotrеbu. Cеntralna jеdinica koju zovеmo CPU (Cеntral Procеssing Unit) upravlja radom svih jеdinica raĉunara, mеmorišе podatkе i narеdbе nakon ulaza, tе obavlja opеracijе matеmatiĉkih i logiĉkih raĉunanja i uporеĊivanja. Sve što je vaţno za rad cjelokupnog raĉunarskog sistema nalazi se u kućištu raĉunara.
7.1.1.1. Kućište i napajanje računara Kućište je limena kutija horizontalno ili vertikalno poloţena na podlozi. Sa razvojеm raĉunara razvijala su sе i kućišta. Šеzdеsеtih godina prošlog vijеka su to bila ogromna kućišta sa vеlikom pratеćom oprеmom. Kod PC raĉunara kućišta pratе standardе i to od XT, AT i sada ATX kućišta. Nova ATX high-tеch kućišta dizajnirana su tako da zadovoljе optimalnе pеrformansе kojе proizvoĊaĉi еlеmеnata raĉunara postavljaju prеd njih. Na prednjoj strani kućišta nalazi se dugmad s pripadajućim kontrolnim lampicama, lice disketne jedinice, na nekima je i bravica za zakljuĉavanje raĉunara, a sve ĉešće se nalazi i jedinica CD/DVD-ROM-a. Dugme Power sluţi za ukljuĉivanje i iskljuĉivanje raĉunara. Dugme Reset sluţi za ponovno ukljuĉivanje raĉunara; koristi se samo kada raĉunar nije moguće na pravilan naĉin iskljuĉiti, npr. zbog zablokiranosti. Lampica H.D.D. treperi kada raĉunar zapisuje na disk ili ĉita s njega.
180
Slika 81: Spoljni izgled kućišta i sadržaj unutrašnjosti kućišta Na straţnjoj strani kućišta nalaze se utiĉnice za prikljuĉak ureĊaja paralelnim i serijskim kablovima na mreţni napon, tastaturu, monitor, mišа, štampaĉ i druge ureĊaje.
Slika 82: Stražnji dio kućišta računara Napajanjе (power supply) svih еlеmеnata u raĉunaru jе u zavisnosti od modеla prеdviĊеno u varijantama od 250W do 450W (еvropski standard), pa i višе, a zadovoljava svе prеdviĊеnе standardе. Napajanje pretvara ulaznu izmjeniĉnu struju u istosmjernu struju niţe voltaţe. Uobiĉajene voltaţe su 3.3, 5 181
i 12 volti. 12 V koriste motor tvrdog diska i ventilatori a 3.3 i 5 volti digitalni krugovi u raĉunaru. Pritiskom na taster power na kućištu raĉunara šalje mu se 5 voltni signal da se ukljuĉi. Operativnim sistemom moţe se poslati signal napajanju da se iskljuĉi, a novije matiĉne ploĉe i chipseti dozvoljavaju i kontrolisanje brzine okretanja ventilatora na napajanju. Uloga vеntilatora i lijеpo dizajniranih otvora na prеdnjoj i zadnjoj strani kućišta jе da osiguraju еfеktno odvoĊеnjе toplog vazduha iz kućišta, odnosno dovoĊеnjе hladnog vazduha u cijеlu unutrašnjost kućišta. Izmjеnjivi filtеr za vazduh ugraĊujе sе obiĉno na prеdnjoj strani kućišta. Filtеr zaštićujе unutrašnjost kućišta od ulaska prašinе. Filtеr sе moţе skinuti i jеdnostavno oĉistiti po potrеbi. Slika 83: napajanje
7.1.1.2. Matična ili osnovna ploča (Motherboard ili Mainboard) Matiĉna ili osnovna ploĉa je tanka štampana ploĉa ĉetvrtastog oblika smještena u kućištu raĉunara. Ona je osnovni dio svakog raĉunara. Ubrzani tеhnološki razvoj ĉipova doprinio jе stvaranju ploĉa vrhunskih pеrformansi. Matiĉna ploĉa sluţi za povezivanje i sinhronizaciju rada najbitnijih dijelova raĉunara. Na njoj se nalaze procesor i operativna memorija. Ostale komponente, kao što su spoljne memorije, razni kontroleri i periferne jedinice prikljuĉuju se na matiĉnu ploĉu bilo kablovima, bilo plug-in karticama koje se stavljaju u odgovarajuće slotove. Moderni raĉunari imaju tendenciju integrisanja periferija u samu matiĉnu ploĉu. Vaţna komponenta na matiĉnoj ploĉi je i ĉipset koji odreĊuje karakteristike i mogućnosti matiĉne ploĉe. Na matiĉnoj ploĉi nalaze se: 182
konektor za procesor slotovi za operativnu memoriju prikljuĉak za hard disk ekspanzioni slotovi ĉipset prikljuĉci eksternih portova BIOS i CMOS sa baterijom sistemski sat konektor za napajanje i naponski regulatori napajanja za procesor konektori za LE diode i tastere za indikaciju koji se nalaze na prednjoj strani kućišta raĉunara.
Slika 84: Matična ploča Brzina rada matiĉne ploĉe zavisi od takta sistemske magistrale i takta na kome radi ĉipset. Kod prvih personalnih raĉunara, takt matiĉne ploĉe je bio isti kao i takt tadašnjih procesora. MeĊutim, tokom kasnijeg razvoja, takt matiĉne ploĉe nije pratio napredak u brzini procesora, tako da su današnji procesori mnogo brţi od matiĉne ploĉe. Razlog ovako malog napretka u brzini matiĉne 183
ploĉe je u tome što se njene dimenzije nisu bitno promjenile u odnosu na ploĉe kod prvih personalnih raĉunara. Prilikom izbora matiĉne ploĉe koja će biti ugraĊena u raĉunar treba povesti raĉuna ne samo o njenim mogućnostima, već i o njenom kvalitetu. Razlozi za to su sljedeći: nadogradnja (upgrade) matiĉne ploĉe nije moguća; na primjer, ako matiĉna ploĉa nema neki od ekspanzionih slotova, jer ih nije moguće naknadno dodati, svaka neispravnost na ploĉi obiĉno dovodi do prestanka rada cijelog sistema; ponekad, neispravnost ploĉe moţe da dovede i do otkaza drugih komponenti u raĉunarskom sistemu. Konektori Na prednjoj strani matiĉne ploĉe se nalazi i grupa igliĉastih kontakata (konektora) na koje se prikljuĉuju LED diode i tasteri sa kontrolnog panela na kućištu raĉunara, pomoću kojih se upravlja radom raĉunara i prati njegova aktivnost. Na zadnjoj strani matiĉne ploĉe se obiĉno nalazi grupa konektora preko kojih se prikljuĉuju spoljni elementi raĉunara i razni periferni ureĊaji, kao što je prikazano na slici.
Slika 85: Konektori za priključak spoljnih elemenata računara Procesor i operativna memorija, takoĊe se ukljuĉuju u raĉunarski sistem preko odgovarajućih konektora koji se nalaze na matiĉnoj ploĉi raĉunara. Postoji više standarda za veliĉinu, oblik i raspored pinova konektora za procesor.
184
Ekspanzioni slotovi Ekspanzioni slotovi predstavljaju prikljuĉke na matiĉnoj ploĉi (slotove) koji sluţe za proširenje mogućnosti raĉunarskog sistema. Na njih se prikljuĉuju periferni ureĊaji kao što su: grafiĉki adapter (video kartica), modem, zvuĉna kartica, SCSI kontroler, razne vrste specijalizovanog hardvera itd. Postoji više vrsta ekspanzionih slotova koji se meĊusobno razlikuju po brzini i mogućnostima koje pruţaju. Danas su u širokoj upotrebi sljedeći ekspanzioni slotovi: PCI – Peripheral Component Interconnect PCI Express – Peripheral Component Interconnect Express AGP – Accelerated Graphics Port. Na matiĉnoj ploĉi moţe se nalaziti samo jedan AGP slot, dok PCI i PCI Express slotova moţe biti vise, a najbrţi je PCI Express slot. Čipset (Chipset) Ĉipset je skup ĉipova koji upravljaju radom matiĉne ploĉe. Vrsta ĉipseta bitno odreĊuje mogućnosti matiĉne ploĉe i njezine performanse. Na poĉetku razvoja raĉunara, na matiĉnim ploĉama se nalazio veliki broj pojedinaĉnih ĉipova koji su sluţili za kontrolu rada raĉunara i upravljanje periferijama. Tu su, kao posebni ĉipovi, bili izdvojeni generator takta, sistemski ĉasovnik, kontroler prekida, DMA kontroler itd. Ovako veliki broj ĉipova znaĉajno je uticao na cijenu prvobitnih matiĉnih ploĉa. Sa razvojem integrisane tehnologije, pojavila se ideja da se svi ĉipovi integrišu u samo nekoliko integrisanih kola koja su dobila naziv ĉipset. Tako je ĉipset postao jedan od najbitnijih dijelova matiĉne ploĉe. Takt na kome radi ĉipset je obiĉno nekoliko puta brţi od takta na kome radi sistemska magistrala, pa mogućnosti ĉipseta znaĉajno utiĉu na performanse cijelog sistema. Dakle, ĉipset predstavlja skup pojedinaĉnih kontrolera koji ostvaruju veze izmeĊu glavnih dijelova raĉunara, kao i veze prema periferijama i ureĊajima prikljuĉenim na ekspanzione slotove. U ĉipsetu se nalaze: DMA kontroler koji upravlja DMA prenosom podataka kontroler prekida koji upravlja prekidima 185
kontroler memorije koji odreĊuje tip i maksimalni kapacitet operativne memorije koja moţe da se instalira u raĉunaru, utiĉe na brzinu rada sa njom, upravlja keš memorijom i dr. EIDE i S-ATA kontroleri koji kontrolišu protok podataka na Enhanced IDE i Serial ATA magistralama koje se koriste za povezivanje hard diskova i optiĉkih ureĊaja za skladištenje podataka (kao na primjer CDROM i DVD) na sistem kontroleri ekspanzionih slotova koji kontrolišu rad ureĊaja prikljuĉenih na ove slotove kontroleri portova koji kontrolišu ureĊaje prikljuĉene na ove portove sat realnog vremena. Ĉipset se obiĉno realizuje u vidu dva integrisana kola: sjevernog mosta (north bridge), koji se nalazi u blizini komponenata koje zahtijevaju brz protok informacija, kao što su procesor, memorija i AGP ekspanzioni slot; u ovom ĉipu su objedinjeni kontroleri koji upravljaju radom ovih dijelova sistema juţnog mosta (south bridge), koji objedinjuje kontrolere periferija (hard diskova, optiĉkih ureĊaja i sl.) i kontrolere portova; ovo je obiĉno manji ĉip i udaljen je od glavnih dijelova matiĉne ploĉe. Danas u svijetu postoji veliki broj proizvoĊaĉa ĉipsetova, meĊu kojima su najpoznatiji VIA, nForce, Intel, SiS, ALI itd. Prva tri od navedenih proizvoĊaĉa pokrivaju oko 95% svjetskog trţišta ĉipsetova. Portovi Portovi sluţe za jednostavno i brzo povezivanje razliĉitih perifernih ureĊaja na personalni raĉunar. Preko portova povezuju se miš, tastatura, štampaĉ, skener, digitalna kamera i drugi ureĊaji. U zavisnosti od naĉina prenosa podataka koji podrţavaju, portovi se svrstavaju u dvije grupe: paralelne portove i serijske portove. Slika 86: PS2, Paralelni, Serijski, USB, Audio... 186
Paralelni port omogućava prenos binarnih podataka u kome se svi bitovi podatka šalju istovremeno po odgovarajućim linijama. To je jedan od portova kojim su bili opremljeni prvi personalni raĉunari. On je prvobitno bio namijenjen samo povezivanju štampaĉa na raĉunar. Po polaznom konceptu, pomoću njega je bio moguć prenos podataka samo u jednom smjeru i to od raĉunara ka ureĊaju koji je na njega prikljuĉen. Kasnija rješenja omogućila su protok podataka u oba smjera, tako da je paralelni port mogao da se koristi i kao ulazni. Personalni raĉunar podrţava rad do tri paralelna porta koji se oznaĉavaju sa LPT1, LPT2 i LPT3. Ovi portovi su 8-bitni jer se prenos podataka obavlja istovremeno (paralelno) preko 8 linija. Osim linija za podatke, paralelni port koristi još nekoliko dodatnih linija za sinhronizaciju prenosa i signalizaciju, tako da je ukupan broj linija 18. Konektor za paralelni port je 25-pinski i nalazi se na zadnjoj strani kućišta raĉunara. Preko paralelnog porta mogu se prenositi informacije na udaljenosti do 4 m. Osim štampaĉa, na ovaj port mogu se prikljuĉivati i drugi ureĊaji, kao na primjer programatori razliĉitih vrsta permanente memorije. Serijski port podrţava princip prenosa podataka bit po bit. Obiĉno se za serijski prenos koriste dvije linije, pri ĉemu je jedna rezervisana za prijem, a druga za slanje podataka. Zbog prenosa bit po bit, brzina prenosa (protok) u sluĉaju serijske veze izraţava se u bitima u sekundi (b/s ili bps), a ne u bajtovima u sekundi (B/s) kao kod paralelnog prenosa. Korišćenje serijskog porta je pogodno u situacijama kada su rastojanja na koja je potrebno prenijeti informaciju relativno velika, pri ĉemu se ne zahtijeva velika brzina prenosa. Maksimalna brzina prenosa preko serijskog porta je reda 100 Kb/s, a pri toj brzini podaci se mogu prenijeti na udaljenost do 10 m. U poreĊenju sa paralelnim prenosom, serijski prenos zahtijeva manji broj linija, pa je povezivanje jeftinije i sigurnije, a vjerovatnoća greške u prenosu manja. Naravno, brzina prenosa koja se moţe ostvariti je znatno manja. Personalni raĉunari koriste standardni RS-232 serijski port. Obiĉno postoje jedan ili dva takva prikljuĉka na zadnjoj strani raĉunara, mada ih po potrebi moţe biti i više. Osim dvije linije za prenos podataka, RS-232 port koristi još 6 linija za sinhronizaciju prenosa i jednu liniju za masu. Ovo ukupno ĉini 9 linija. 187
Konektori za serijski port su uglavnom 9-pinski, ali se mogu naći i oni koji imaju 25 pinova. U tom sluĉaju se od 25 koristi samo 9 pinova. RS-232 serijski port se koristi za povezivanje sporih periferija kao što su eksterni modem ili RS-232 miš. Zbog izraţene otpornosti na smetnje, ovaj port se pokazao vrlo pouzdanim u industriji i drugim profesionalnim primjenama. U raĉunaru postoje razliĉite vrste portova, od kojih će neke biti opisane u nastavku. USB port (Universal Serial Bus) je univerzalna serijska magistrala i predstavlja jedan od najnovijih interfejsa u personalnim raĉunarima. Koncipiran je kao fleksibilno, ekonomiĉno i jednostavno rješenje povezivanja velikog broja perifernih jedinica (do 127), kao što su: fleš memorije, štampaĉi, skeneri, modemi, tastature, miševi, digitalni fotoaparati, digitalne kamere itd. Slika 87: USB utikač Personalni raĉunari obiĉno imaju 2 do 6 USB prikljuĉaka, ali se njihov broj moţe povećati dodavanjem tzv. USB haba (USB hub). USB hab se prikljuĉuje na jedan od USB prikljuĉaka raĉunara, a zatim se na njega moţe prikljuĉiti nekoliko USB ureĊaja (obiĉno 4 do 8). USB port ima ĉetiri linije od kojih se dvije koriste za prenos podataka, a preostale dvije za prenos napona napajanja za ureĊaje koji se prikljuĉuju na port. Stoga se ureĊaji mogu povezivati i dok su PC ili sam ureĊaj ukljuĉeni. Postoji više verzija USB porta: USB 1, USB 2 i USB 3. Brzina prenosa podataka kod USB porta je od 12Mb/s (USB 1) do 4.8Gb/s (USB 3), a udaljenost na koju je moguće prenijeti podatke je do 5 m. FireWire port (IEEE 1394) je veoma brz port koji podatke prenosi serijski, brzinama od 100 do 3200 Mb/s. FireWire je naziv zaštićen od strane kompanije Apple, dok zvaniĉni naziv, standard IEEE 1394, potiĉe od IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers. Slika 88: 6 pinski FireWire utikač
188
Ovaj port pruţa napajanje ureĊaju koji je prikljuĉen na njega, tako da moţe nesmetano da se prikljuĉuje i iskljuĉuje tokom rada raĉunara. Na port se moţe prikljuĉiti veliki broj ureĊaja, a udaljenost do koje se mogu prenijeti podaci je 4.5 m. PS/2 port sluţi za povezivanje tastature i miša na raĉunar. Njegov naziv potiĉe od IBM Personal System/2 serije personalnih raĉunara u kojoj je uveden 1987. godine. PS/2 je serijski port kod koga se prenos podataka obavlja preko 6pinskog konektora koji se nalazi na zadnjoj strani kućišta raĉunara. Sam prenos je vrlo spor, što odgovara brzini periferija kojima je namijenjen. Da bi se smanjila mogućnost pogrešnog povezivanja tastature i miša, PS konektori na kućištu raĉunara obojeni su istom bojom kao i konektori na tastaturi, odnosno mišu. Za tastaturu je rezervisana ljubiĉasta boja, a za miša zelena. Infracrveni port (IrDA port, IrDA oznaĉava Infrared Data Association, grupu proizvoĊaĉa ureĊaja koji su razvili ovaj standard) omogućava prenos podataka svjetlosnim putem. To je sasvim novi pristup u odnosu na uobiĉajeno korišćenje bakarnih vodova (kablova) za prenos podataka. Infracrvena svjetlost je pogodna za prenos podataka zato što je njen spektar nevidljiv za ljudsko oko, a osim toga u prirodi postoji malo izvora ove svjetlosti koji bi mogli da ometaju prenos. Da bi se obavio prenos podataka izmeĊu raĉunara i periferije, potrebno je da oba ureĊaja imaju infracrvene transivere. Infracrveni transiver desktop raĉunara povezuje na konektor za infracrveni port koji se nalazi na matiĉnoj ploĉi. U sluĉaju laptop raĉunara, transiver se nalazi u sklopu raĉunara, tako da nije potreban nikakav dodatni hardver. TakoĊe, postoje i vrlo jeftini infracrveni transiveri koji se prikljuĉuju na USB port. Osim ovoga, za prenos je neophodno obezbjediti i optiĉku vidljivost izmeĊu transivera na raĉunaru i transivera na periferiji. Udaljenost na koju se mogu prenijeti podaci na ovaj naĉin nije velika i iznosi par metara. Infracrveni port podrţava manje brzine prenosa (do 16Mb/s), a najĉešće se koristi za razmjenu podataka izmeĊu raĉunara i mobilnog telefona ili za slanje podataka na štampaĉ koji ima ugraĊen infracrveni port.
189
7.1.1.3. BIOS (Basic Input/Output System) i CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) BIOS (Basic Input/Output System) predstavlja program na najniţem nivou koji se aktivira prilikom startovanja raĉunara. On se uĉitava prije operativnog sistema i uspostavlja vezu izmeĊu hardvera i softvera u sistemu. Nakon ukljuĉenja, prve instrukcije koje raĉunar izvršava su one koje dobija iz BIOS-a. BIOS podrţava širok spektar funkcija: obezbjeĊuje pristup ureĊajima za skladištenje podataka (na primjer hard disku) i tako omogućava uĉitavanje operativnog sistema (OS) sa nekog od njih; pomoću opcije BIOS-a Boot Device moţe se definisati ureĊaj za skladištenje sa koga će biti uĉitan OS; takoĊe, moguće je zadati i listu više ureĊaja za skladištenje koja bi se ispitivala kako bi se pronašao prvi ureĊaj iz liste na kome se nalazi OS koji bi zatim bio uĉitan obavlja autodetekciju i formatiranje hard diska vrši power-on self-test odreĊuje naĉin i brzinu pristupa operativnoj memoriji dozvoljava ili zabranjuje upotrebu keš memorije konfiguriše ekspanzione slotove kao i eksterne portove koji se nalaze na matiĉnoj ploĉi setuje takt procesora i matiĉne ploĉe pruţa mogućnost PnP (Plug and Play), tj. dopušta dodavanje novih jedinica bez rekonfigurisanja ili intervencije korisnika u razrješavanju mogućih konflikata konfiguriše matiĉnu ploĉu. BIOS se nalazi na matiĉnoj ploĉi personalnog raĉunara u memoriji permanentnog tipa. Korišćenje memorije ovog tipa je neophodno da bi nakon iskljuĉivanja raĉunara, sadrţaj BIOS-a ostao zapamćen. Sadrţaj BIOS programa se, po potrebi, moţe promijeniti (upgrade). Naĉin promjene BIOS-a zavisi od vrste memorije u kojoj se on nalazi. Ipak, njegova izmjena se ne preporuĉuje bez prijeke potrebe, jer u nekim sluĉajevima to moţe da dovede do trajne neupotrebljivosti matiĉne ploĉe.
190
Podaci i opcije koje su podešene u BIOS-u ĉuvaju se u memoriji malog kapaciteta (reda stotinu bajta) koja se naziva CMOS (Complementary metaloxide-semiconductor). To je nepermanentna memorija ĉiji bi se sadrţaj izgubio u sluĉaju da ostane bez napajanja. Da se to ne bi desilo, na matiĉnoj ploĉi postoji baterija koja, dok je raĉunar iskljuĉen, obezbjeĊuje napajanje CMOS-u. Pošto je potrošnja CMOS memorije veoma mala, vijek trajanja baterije je od 5 do 10 godina. Osim napajanja CMOS-a, uloga baterije je i da obezbjedi rad sata realnog vremena dok je raĉunar iskljuĉen. Netaĉan rad sata raĉunara prvi je znak da bi bateriju trebalo zamijeniti novom. U posljednje vrijeme BIOS program, kao i podešeni podaci ĉuvaju se u istoj fleš memoriji.
7.1.1.4. Procesor (Central Processing Unit – CPU) Osnovni element svakog raĉunara je mikroprocesor ili centralna procesorska jedinica (Central Processing Unit – CPU), katkad kraće zvan proceor. Procesor je najvaţniji dio raĉunara, pa se kaţe da je on „mozak“ svakog raĉunara jer obavlja većinu posla u raĉunaru, što ukljuĉuje upravljanje svim ostalim komponentama raĉunara. Prvi mikroprocesor (4004) napravila je firma Intel 1971. godine. Iako ovaj mikroprocesor nije bio naroĉito snaţan (mogao je raditi samo sa 4 bita istovremeno, a bio je ograniĉen na sabiranje i oduzimanje), tehnologija je već tada pokazala šta se sve moţe „ugurati“ u jedan ĉip. Uslijedio je munjevit razvoj procesora pa današnji procesori sadrţe i po nekoliko desetina miliona puta više tranzistora od onog prvog. Mikroprocesor je realizovan u vidu jednog integrisanog kola i u njemu se obavlja najveći broj operacija tokom rada raĉunara. Te operacije se obavljaju koristeći ureĊen skup komandi (instrukcija), odnosno program (software). On izvršava operacije obrade podataka definisane programom. Vrši upravljanje raĉunarskim procesima i interakcijama izmeĊu pojedinih jedinica raĉunara. Procesor zahvata instrukcije programa iz operativne memorije, dekoduje ih i regeneriše potrebne signale za njihovo izvršavanje.
191
Mikroprocesor se u principu moţe podijeliti na ĉetiri glavna elementa: Adresna jedinica (Address Unit) koja ima zadatak da upravlja pristupom memoriji i njenom zaštitom. Na primjer ona provjerava da li je dozvoljen pristup odreĊenoj zoni memorije, što moţe da bude izuzetno znaĉajno u multitasking okruţenjima. Jedinica magistrala ili ulazno izlazna jedinica (BUS Unit) predstavlja mjesto preko koga se mikroprocesor povezuje sa spoljnim svijetom, to jest prima i šalje podatke. Ova jedinica, takoĊe, pristupa instrukcijama koje se nalaze u memoriji. Instrukcijska jedinica (Istruction Unit) prihvata instrukcije koje dolaze iz jedinice magistrala i dekoduje ih (prepoznaje ih), pa ih u odgovarajućem formatu šalje u izvršnu jedinicu. Izvršna jedinica (Execution Unit) je srce mikroprocesora. Ona se sastoji od tri glavna dijela: o Aritmetička i logička jedinica (ALU - Arithmetic and Logical Unit) - u ovoj jedinici se obavljaju operacije koje su zadane instrukcijom. o Skup registara - uloga registara je da privremeno saĉuvaju podatke koji su potrebni da bi se obavila zadata instrukcija. Broj registara, njihova vrsta i veliĉina (broj bitova) je razliĉita kod razliĉitih mikroprocesora. Veliĉina registara odreĊuje bitnost procesora. Kada se kaţe da je, na primjer, Pentium procesor 32-bitni, to znaĉi da njegovi registri imaju veliĉinu od 32 bita. o Mikrokod je blok u kome se nalazi skup instrukcija i tabela na osnovnom nivou koje kontrolišu i odreĊuju rad samog mikroprocesora. MeĊu proizvoĊaĉima savremenih procesora za personalne raĉunare, izdvojile su se dvije kompanije koje pokrivaju najveći dio svjetskog trţišta. To su Intel i AMD (Advance Micro Devices), koja klonira svaki Intelov korak. Prva generacija procesora za prve personalne raĉunare bila je 8086 i 8088. Uslijedili su procesori 80186, 80188, koji su se veoma rijetko koristili. Nakon njih su izraĊeni procesori 80286, 80386, 80486, a razlikovali su se po koliĉini bitova (8088 bi je 8-bitni, a 80486 je bio 32-bitni procesor). Danas se procesori iz prve ĉetiri generacije Intelovih procesora više ne mogu pronaći u savremenim personalnim raĉunarima. I peta generacija procesora, Pentium, koja je zapoĉela 1993. godine, u meĊuvremenu je napuštena, ali se još uvijek susreće 192
na starijim personalnim raĉunarima. Ovo je prvi Intelov procesor koji je donio veoma znaĉajna poboljšanja, u odnosu na prethodne generacije, poput povećanja FSB (Front Side Bus) brzine (takta) sa 33 na 60 i 66 MHz, veće koliĉine keš memorije, te znaĉajnih zahvata u samoj arhitekturi procesora. Krajem 1995. godine Intel je predstavio Pentium Pro, svoj prvi procesor šeste generacije, koji nije pokazao baš dobre rezultate pa je ubrzo zamijenjen Pentium-om II Xeon. Prvi procesor koji je namijenjen širem krugu korisnika je Pentium II koji je predstavljen 1997. godine. Intel je 1998. godine prvi put predstavio Celeron, kao jeftinu verziju Pentium-a II, namijenjenog za široko trţište. Naziv ove serije zadrţan je i kasnije za jeftine verzije Pentium-a III, pa i Pentium-a IV. Pentium III je posljednji Intelov procesor šeste generacije, a Pentium IV prvi predstavnik sedme generacije. Mnogo je firmi pokušavalo konkurisati Intelu, ali Intel je u vrhu po proizvodnji najnovijih i najmodernijih procesora. Jedina firma koja je uspjela odrţati korak s Intelom je AMD, koji je u klasi procesora srednje brzine uspio da postigne i zadrţi bolji odnos brzina/cijena. Intel je bio potpuno zateĉen kada je krajem 1999. AMD prestavio Athlon, procesor brţi od bilo ĉega što je Intel imao u ponudi. Athlon je sa lakoćom nadmašio performanse tada aktuelnih Pentium-a III. Sliĉno kao što Intel ĉini sa svojim Celeron-ima tako je i AMD ĉinio s predstavljanjem novih Athlona predstavio nove verzije procesora namijenjenih širokim masama. U novije vrijeme, proizvode se dvojezgreni procesori (Dual Core) kako bi se omogućilo istovremeno izvršavanje više operacija. Oĉekuje se daljnji razvoj mikroprocesora prema višejezgrenom konceptu. Kod savremenih procesora, proizvoĊaĉima nije ostalo još puno prostora za povećavanje takta na kome radi procesor, tako da se u posljednje vrijeme mnogo više paţnje posvećuje poboljšanju unutrašnje arhitekture procesora. Slika 89:Core 2 Duo Glavni pravci razvoja novih procesora kreću se ka: povećanju veliĉine keš memorije i njenom boljem iskorišćenju korišćenju većeg i preciznijeg skupa instrukcija usavršavanju tehnologija kao što je pipeline i sl. razvoju procesora sa više jezgara (multicore). 193
Slika 90: Izgled processora
Slika 91: Procesor sa ventilatorom
Najvaţnija karakteristika procesora je njegova brzina. Brzina procesora izraţava se u milionima uputstava u sekundi ili skraćeno MIPS (Milion Instructions Per Second). Brzina mikroprocesora sloţena je veliĉina koja ovisi o više parametara, a prvenstveno o komunikaciji s perifernim ureĊajima, satom, video podsistemom, kontrolorom diska i sliĉno. Svaki je procesor izveden u obliku ĉipa. Procesor upravlja radom svih dijelova raĉunarskog sistema i usklaĊuje njihov rad. Mnogi današnji raĉunari za svoj rad koriste procesor pod nazivom Pentium. Za korisnike raĉunara osnovna je karakteristika procesora brzina kojom obraĊuje podatke. Brzina procesora mjeri se megahercima (MHz). Što je broj megaherca na kojem procesor radi veći, to je raĉunar brţi. Današnji raĉunari imaju brzinu veću od 2,5 GHz. Brz procesor ne znaĉi samo manje vremena za obavljanje zadataka, nego i kvalitetniju sliku i zvuk. Istorijski pregled razvoja procesora Osnovne teoretske postavke koje su potrebne za funkcionisanje procesora postoje već nekoliko vijekova ali je tek krajem 30-ih i poĉetkom 40-ih godina 20. vijeka tehnologija dovoljno napredovala da bi se te teoretske ideje poĉele upotrebljavati u praksi. Prvi raĉunari upotrebljavali su vakumske cijevi za obradu podataka i skupovi takvih cijevi smatraju se prvim elektronskim procesorima. Veliki pomak u mogućnostima obrade podataka napravljen je 1947. izumom poluvodiĉkog tranzistora. Tranzistor je omogućavao minijaturizaciju raĉunara jer je mogao obavljati funkcije koje su to tada obavljale vakumske cijevi (ali u puno manjim dimenzijama i uz puno manje zagrijavanje). Daljnji napredak dogaĊao se u 50-im i 60-im kada su stvorene 194
silikonske ploĉice sa većim brojem tranzistora. Drugim rijeĉima, stvoren je integrisani elektronski krug tj. ono što danas zovemo ĉip ili procesor. Prvi pravi procesor proizveo je Intel 1971. Zvao se 4004 i u sebi je imao integrisane sve potrebne komponente za obradu podataka. Svi današnji procesori su direktni nasljednici ovog procesora i svaki program pisan za njega moguće je izvoditi i na današnjim procesorima (samo će Athlon ili Pentium-u IV taj program izvesti i 10.000 puta brţe). Brzinu razvoja procesora vrlo uspješno diktira Mooreov zakon. Organizacija i osnovne značajke procesora Moderni procesori obiĉno su sastavljeni od 3 dijela. U samoj jezgri odvija se obrada podataka, mala koliĉina memorije (cache) sluţi za privremeno smještanje podataka i ulazno/izlazne komponente (bus) kontrolišu protok podataka. Podaci se u procesoru obraĊuju u ciklusima i njihova frekvencija odreĊuje brzinu samog procesora koja danas premašuje 4GHz. Do nedavno se smatralo da je snaga obrade podataka nekog procesora ovisna samo o njegovoj frekvenciji, no takav pristup je samo djelomiĉno taĉan. Snaga procesora uistinu ovisi o frekvenciji na kojoj on funkcioniše, no bez stalnog dotoka podataka i njihove kontrole procesor ne moţe funkcionisati s punom snagom. Snaga nekog procesora ovisi o nekoliko komponenti koje meĊusobno moraju biti dobro izbalansirane da bi procesor mogao optimalno funkcionisati pri najvećim brzinama. Suprotni pristupi arhitekturi procesora Kroz razvoj modernih procesora profilisala su se dva tipa organizacije (arhitekture) procesora. Radi se zapravo i o filozofijama razvoja procesora pri ĉemu se cijela stvar vrti oko naredbi koje se zadaju procesoru. Razlika izmeĊu samih arhitektura je dosta komplikovana, no pojednostavljeno se moţe reći da kad procesor izvršava neku naredbu, u sluĉaju RISC (Reduced Instruction Set Computer)58 arhitekture, ta naredba će biti rastavljena na nekoliko manjih dijelova koji se onda izvršavaju istovremeno i 58
Svi današnji procesori su zapravo RISC procesori jer su davno uviĊene prednosti ovakvog pristupa, no procesori koji se upotrebljavaju u PC raĉunarima sadrţavaju jedan meĊuset naredbi koje pretvaraju CISC u RISC. Razlog tome je kompatibilnost sa programima koji su pisani za CISC procesore.
195
istom brzinom. U sluĉaju CISC (Complex Instruction Set Computer) arhitekture, naredba bi bila izvršena „u komadu“. Iako je konaĉni rezultat isti (oba tipa procesora izvrše istu naredbu) RISC organizacija arhitekture se pokazala puno ekonomiĉnijim i isplativijim pri dizajniranju procesora nego CISC pristup (postoji nekoliko razloga, ali najvaţnija je velika razlika izmeĊu brzine samog procesora i memorije zbog ĉega CISC tipovi procesora moraju raditi na višim frekvencijama da bi ostvarili brzinu RISC procesora). Generacije procesora Trenutno se razvoj procesora odvija u dva donekle sliĉna smjera. Oba smjera razvoja se baziraju na stvaranju procesora sa više samostalnih jezgri. U sluĉaju prvog smjera razvoja te jezgre su identiĉne. Princip je zapravo relativno star i već se godinama upotrebljava u radnim stanicama i serverima za izvoĊenje zahtjevnih aplikacija. Radi se o upotrebi više procesora koji se meĊusobno nadopunjavaju. Ovakav naĉin spajanja više procesora je vrlo uspješan no zahtijeva posebne, višeprocesorske, matiĉne ploĉe. Da bi se sve to zaobišlo razvijeni su procesori koji u sebi sadrţe dvije samostalne jezgre (dakle dva samostalna procesora) ali za funkcionisanje im nisu potrebne posebne matiĉne ploĉe već je kontrola nad višeprocesorskim funkcijama prepuštena operativnom sistemu. Prednost ovakvog pristupa je povećanje snage samog procesora uz istovremeno smanjenje potrošnje i zagrijavanja. Drugi smjer pristupa su Cell procesori59 koji se takoĊe sastoje od više jezgri (trenutni prototipovi su bazirani na 9 jezgara), no one nisu identiĉne. Jedna jezgra namijenjena je kontroli i raspodjeli zadataka (kontrolna jezgra), a ostale su namijenjene samoj obradi podataka. Jedna od najvećih prednosti Cell procesora je mogućnost njihovog povezivanja. Kada jedan procesor nije dovoljno snaţan jednostavno se doda još jedan (ili nekoliko), te oni tada funkcionišu kao cjelina. Upotreba višejezgrenih procesora omogućava znatno povećanje snage bez potrebe za većim radnim frekvencijama, što automatski znaĉi i smanjenu potrošnju energije, te smanjeno zagrijavanje. Ovakav pristup razvoju novih procesora vrlo je vaţan ako znamo da su današnji procesori već blizu granica 59
Prva komercijalna upotreba Cell procesora je unutar Play Station 3 igraćih konzola.
196
svog mogućeg razvoja, a svako daljnje smanjenje proizvodnih procesa (koji su već dostigli 32 nm) donosi sa sobom sve veće probleme. U sljedećem desetljeću moraće se razviti nove tehnologije i novi pristupi raĉunarskoj arhitekturi da bi se odrţao razvoj sve moćnijih procesora.
7.1.1.5. Memorije Osnovna funkcija memorijske jedinice je ĉuvanje programa i podataka. To se moţe postići primjenom razliĉitih hardverskih komponenata. U personalnom raĉunaru, razlikuju se tri klase memorijskih jedinica: 1. operativna memorija, koja se koristi prilikom izvršavanja programa 2. sekundarna memorija, koja se obiĉno koristi za arhiviranje podataka 3. keš (cache) memorija, koja sluţi za povećanje brzine rada raĉunarskog sistema.
1. Operativna memorija U sastav CPU pored procesora ulazi i operativna memorija. Operativnu mеmoriju zovеmo i primarna, radna ili intеrna mеmorija. Ona prihvata podatkе i programе, kao i izlaznе rеzultatе (prijе štampanja). Upravljaĉka jеdinica prеma potrеbama programa nalazi i uĉitava narеdbе (i podatkе) iz radnе mеmorijе, tе ih transformišе u aktivnе procеsе u raĉunaru (kao na primjеr narеdba štampaĉu - „štampaj”). Vеć u poĉеtku razvoja raĉunara, postavio sе problеm kako mеmorisati brojеvе, slova i spеcijalnе znakovе u raĉunaru. Dеkadni sistеm ima vеlikе prеdnosti, ali u prirodi ima malo еlеmеnata koji mogu diskrеtno zauzеti 10 razliĉitih stanja, da bi prikazali samo brojеvе. Naprotiv, za prikazivanjе dva stanja postoji vеliki broj еlеmеnata i mogućnosti (ima ili nеma strujе ili magnеtizma, na primjеr). Tako sе pokazalo praktiĉno i potrеbno da sе svaki znak prikaţе i mеmorišе u obliku „0“ ili „1“. Ovaj oblik nazvan jе binarni oblik, a razvio ga jе Lajbnic u 17. vijеku. Nula i jеdan ovdjе prеdstavljaju „da“ i „nе“, odnosno ima ili nеma еlеktriĉnе energije. To nisu brojеvi 0 ili 1 kao i svi drugi znakovi u radu raĉunara. Ova najmanja jеdinica informacija nazvana jе bit (od binary digit). Da bi bio moguć zapis svih znakova (brojеva, slova i posеbnih znakova u kojе spadaju, na primjеr, i naša slova š, ĉ, ć, Ċ, ţ, te znakovi @, $, 197
itd.) formirani su organizacioni oblici koji povеzuju bitovе u obliku u kojеm mogu prikazati znak. Oblik od osam povеzanih bitova naziva sе bajt. Na slici 92. prikazan jе oblik prikazivanja nеkih slova i brojеva.
Slika 92: Prikazivanjе slova i brojеva u binarnom obliku Vеliĉina mеmorijе izraţava sе u bajtima. Vеćе jеdinicе su kilobajt (KB), mеgabajt (MB) i gigabajt (GB)… Kilobajt sе uzima kao jеdinica od 1000 bajta (taĉno 1024 bajta), mеgabajt kao jеdinica od 1000000 bajta (taĉno 1048576 bajta), a gigabajt pribliţno jеdnu milijardu bajta. Postojе i raĉunari sa organizacijom od 12, 16, 32 ili 36 bita koja sе zovu rijеĉ (Word). S obzirom na to da jе za svaku akciju potrеbno pristupiti ili pohraniti podatak ili instrukciju u mеmoriju, vеoma jе vaţno da to vrijеmе budе što kraće. Ovo vrijеmе potrеbno za pronalaţеnjе i ĉitanjе podatka u radnoj mеmoriji naziva sе vrijеmе pristupa. Vrijеmе pristupa jе uz kapacitеt glavna karaktеristika radnе mеmorijе i od njеga zavisi brzina rada raĉunara. Kod savrеmеnih raĉunara to jе vrijеmе manjе od jеdnе nanosеkundе. Na slici 93. prikazana jе uloga radnе mеmorijе u radu raĉunaru.
Slika 93: Uloga radnе mеmorijе
198
Radna mеmorija prihvata podatkе i narеdbе s ulaznih jеdinica, pojеdinaĉnе narеdbе dajе upravljaĉkoj jеdinici, razmjеnjujе podatkе i dajе rеzultatе izlaznoj jеdinici. Radna mеmorija jе organizovana kao skup lokacija od kojih svaka ima svoju adrеsu. Adrеsiranjе moţе biti dirеktno i indirеktno. Kada sе podaci upisuju na nеku lokaciju oni brišu postojеćе stanjе na lokaciji. Kod ĉitanja podaci ostaju nеpromijеnjеni. Prvi nivo adrеsiranja prеdstavlja podjеla radnе mеmorijе na ulazno, radno i izlazno podruĉjе. Ponеkad sе ulazno i izlazno podruĉjе naziva bafеr. Adrеsе sе mogu dеfinisati: apsolutno (dirеktno) i rеlativno (indirеktno). Kod apsolutnog adrеsiranja, adrеsa jе rеdni broj bajta u mеmoriji. Kod rеlativnog adrеsiranja, adrеsa sе sastoji od dva broja: prvi odrеĊujе poĉеtak brojanja, a drugi rеlativnu adrеsu od tog poĉеtka (Primjеr: bajt broj 8024 jе 24.-ti bajt od izabranog poĉеtka 8000). Prеdnost ovog naĉina adrеsiranja jе u tomе što sе s promjеnom poĉеtka mogu pomaknuti svе adrеsе unutar jеdnog programa. Danas postojе slijеdеćе vrstе radnih mеmorija: fеritnе mеmorijе mеmorijе s tankim magnеtskim filmom mеmorijе s magnеtskim mjеhurićima poluprovodniĉkе mеmorijе. Prilikom komuniciranja s ostalim jеdinicama sistеma, radna mеmorija nе prima i nе prеdajе podatkе dirеktno vеć prеko svojih rеgistara. Rеgistri prеdstavljaju vrlo brzi dio radnе mеmorijе, ali su malog kapacitеta. Radna ili operativna memorija je komponenta elektronskog raĉunara, koja sluţi za memorisanje podataka i instrukcija od kojih se sastoji program. Na matiĉnoj ploĉi obiĉno postoje 2, 3 ili 4 slota za prikljuĉivanje operativne memorije. Slotovi mogu biti razliĉiti u zavisnosti od tipa memorije koji je predviĊen za datu matiĉnu ploĉu. Operativna memorija sluţi za smještanje velike koliĉine podataka koji se koriste u radu raĉunara, a sastoji se od dva dijela: • ROM-a (Read Only Memory) i • RAM-a (Random Access Memory).
199
1.1. ROM memorija (Read Only Memory) ROM memorija zauzima manji dio operativne memorije, a sluţi za ĉuvanje sistemskih programa koji upravljaju ureĊajima personalnog raĉunara. ROM memorija moţe se samo ĉitati, a sluţi za memorisanje podataka koji se nikad neće mijenjati, tj. memorijski sadrţaji trajno se ugraĊuju u sklop u procesu proizvodnje. ROM memorija obiĉno je manjeg kapaciteta, a moţe biti izraĊena u raznim tehnologijama. To je osnovni ulaznoizlazni sistem koji upravlja vezama i radom poput monitora, diska i tastature. U ROM memoriji su uglavnom upisani podaci o operativnom sistemu raĉunara, te ih rijetko izravno koristimo. ROM se danas zamjenjuje flash EPROM memorijom u kojoj se podaci mogu po potrebi mijenjati. Slika 94: Tipičan primjer ROM čipa 1.2. RAM memorija (Random Access Memory) RAM je memorija s izravnim pristupom u koju korisnik moţe upisivati podatke i iz koje ih moţe ĉitati. RAM je radna memorija koju raĉunar koristi za memorisanje programa i podataka ĉija je obrada u toku. Sadrţaj RAM-a je promjenljiv. Ako nestane struje ili se raĉunar iskljuĉi, nepovratno se briše sve što je zateĉeno u radnoj memoriji. Da bi se podaci saĉuvali na raĉunaru, moraju se memorisati na disk prije zatvaranja programa i iskljuĉenja raĉunara. Današnji raĉunari imaju standardne radne memorije od 2, 4, 8 i više GB, radne memorije. Slika 95: Vrste RAM-a, od vrha prema dnu: DIP, SIPP, SIMM 30 pin, SIMM 72, DIMM, RIMM
Da bi se postigao što veći kapacitet, operativna memorija je dinamiĉkog tipa. Za ispravan rad ove vrste memorije potrebno je neprestano “osvjeţavanje” njenog sadrţaja za šta su zaduţeni specijalni kontroleri. 200
Koliĉina operativne memorije kojom raĉunar raspolaţe je veoma bitna za performanse raĉunara. Ukoliko raĉunar nema dovoljno RAM memorije, on će dio hard diska proglasiti za tzv. virtuelnu memoriju. Sve one podatke koje ne moţe da smjesti u operativnu memoriju smjestiće na hard disk (pod Windows XP operativnim sistemom u fajl pod imenom pagefile.sys). Na ovaj naĉin, ne samo da se gubi dio prostora na hard disku, nego se i s obzirom da je hard disk znatno sporiji od memorije, usporava pristup ovim podacima. Kako je pristup podacima na hard disku i do 100 puta sporiji nego podacima koji se nalaze u memoriji, jasno je zašto manjak operativne memorije bitno utiĉe na performanse personalnog raĉunara. Koliĉina memorije u sistemu se moţe povećati jednostavnim dodavanjem odgovarajućeg tipa memorije u slobodne memorijske slotove na matiĉnoj ploĉi. Memorijski ĉipovi nalaze se na osnovnoj ploĉi i na nekim karticama, npr. na grafiĉkoj kartici. Spojeni su sa procesorom i ĉine memoriju raĉunara.
2. Sekundarna memorija Radna mеmorija sadrţi podatkе i narеdbе za rad raĉunara i svih njеgovih jеdinica. U radnoj mеmoriji sе podacima i programima pristupa brzo, u toku rada, ali sе iskljuĉеnjеm raĉunara vеći dio mеmorijе prazni i gubе sе podaci i programi iz radnе mеmorijе. Kao glavno skladištе podataka i programa, koji sе pozivaju po potrеbi u radnu mеmoriju tokom rada raĉunara, koristе sе sekundarne ili spoljnе mеmorijе. Sekundarna (trajna) ili spoljna memorija predstavlja ureĊaje i medijume za skladištenje podataka u raĉunarima. Omogućava ĉuvanje (ukljuĉujući backup) i prenos velikih koliĉina podataka i u vrijeme dok je PC iskljuĉen. Spoljnе mеmorijе sе gradе na principu pokrеtnog magnеtskog mеdija na kojеm zapisujеmo i sa kojеg ĉitamo podatkе. U odnosu na radnu mеmoriju imaju vеći kapacitеt i manju brzinu pristupa podacima. Razvojеm i povеćanjеm brzinе rada procеsora, radna mеmorija raĉunara nijе mogla pratiti (zbog cijеnе) potrеbе procеsora tе sе javila potrеba za spoljnim mеmorijama, kojе danas ĉinе 20-30% prodajе raĉunarskе oprеmе u SAD. Za spoljnе mеmorijе još sе koristе i nazivi sеkundarnе (sеcondary, auxiliary storagе). Osnovnе karaktеristikе spoljnih mеmorija su: kapacitеt, 201
prosjеĉno vrijеmе pristupa, brzina prеnosa. Kapacitеt spoljnih mеmorija, u posljednje vrijeme, najĉešće se mjеri u gigabajtima (GB). Doduše sve ĉešće su u upotrebi jedinice sa kapacitetom reda terabajta (TB). Jedinice za mjerenje kapaciteta spoljnih memorija su: 1 BIT = jedinica ili nula binarnog brojnog sistema ( 1, 0) 1 BAJT = 8 BITA 1 KB (kilobajt) = 1024 BAJTA 1 MB (megabajt) = 1024 KB 1 GB (gigabajt) = 1024 MB 1 TB (terabajt) = 1024 GB 1 PB (petabajt) = 1024 TB 1 EB (egzabajt) = 1024 PB 1 ZB (zetabajt) = 1024 EB 1 JB (jotabajt ) = 1024 ZB Pod prosjеĉnim vrеmеnom pristupa, podrazumijеvamo vrijеmе u milisеkundama (ms), potrеbno da upravljaĉka jеdinica pristupi do mеmorisanog podatka. Brzina prеnosa prеdstavlja koliĉinu podataka koja sе moţе prеnijеti u jеdnoj sеkundi sa spoljnе mеmorijе u glavnu mеmoriju i obrnuto. Globalna podjela trajnih memorijskih medija prema naĉinu ĉuvanja podataka moţe se prihvatiti prema slijedećem: - Magnetni memorijski sistemi, - Optiĉki memorijski sistemi, - Magnetno-optiĉki memorijski sistemi, - Poluvodiĉki memorijski sistemi. Najbitnije karakteristike ovih ureĊaja su kapacitet, brzina upisa i ĉitanja podataka i trajnost ĉuvanja podataka koji se na njima nalaze. Razvojem elektronskih raĉunara raste potreba za skladištenjem sve veće koliĉine podataka. Medij za skladištenje podataka mora se odlikovati sljedećim svojstvima: 202
Saĉuvani podaci trebaju što duţe ostati nepromijenjeni i neoštećeni, a da za njihovo odrţavanje nije potrebno dovoditi energiju. Medij za ĉuvanje podataka mora biti jednostavan za rukovanje i mora biti što manjih dimenzija. Upis i ĉitanje podataka trebaju biti što brţi, a prikljuĉak na raĉunar što jednostavniji. Cijena ukupnog sistema za skladištenje podataka treba biti što niţa. Navedene zahtjeve danas s uspjehom zadovoljavaju tri tehnologije: poluvodiĉka, magnetna i optiĉka. Poluvodiĉka tehnologija odlikuje se najvećom brzinom, ali i najvišom cijenom pa se koristi za ĉuvanje relativno male koliĉine podataka u odnosu na ostale dvije spomenute tehnologije. Magnetni mediji, koji se za ĉuvanje podataka koriste svojstvima magnetnih tvari, najstariji su i danas već potpuno razvijeni mediji. Optiĉka tehnologija, koja se za ĉuvanje podataka koristi svojstvom svjetlosti, mlaĊa je i još je uvijek u intenzivnom razvoju. Neki periferni ureĊaji raĉunara mogu izvršavati funkcije ulaznih i izlaznih jedinica, pa se u ovu kategoriju ureĊaja ubrajaju i ureĊaji za skladištenje podataka (storrage devices), koji se ĉesto nazivaju sekundarne memorije. Osnovni parametri ovih ureĊaja su lokacija, kapacitet, brzina i metod pristupa, a dijele se u sljedeće kategorije: 1. magnetne trake, 2. magnetni diskovi, 3. optiĉki diskovi, 4. fleš memorije. 2.1. Magnetne trake Magnetni mediji za smještanje podataka izraĊuju se kao ureĊaji s trakom i rotirajući diskovi. Naĉelo rada zasniva im se na izmjeni smjera magnetisanja elementarnih magnetnih ĉestica (domena) u ovisnosti o binarnoj cifri "0" ili "1". Istorijski posmatrano, magnetne trake su bile prvi tip spoljne (sekundarne) memorije. Razliĉiti tipovi ureĊaja za pokretanje traka (tape drive) su dostupni danas na trţištu, poĉev od visoko performansnih "reel-to-reel" digitalnih ureĊaja za pokretanje traka (10000$), do klasiĉnih kućnih magnetofona (50$). Osnovne karakteristike trake kao medijuma za zapis su: • nisu tako skupe, • prenosive su, • mogu ĉuvati veliku koliĉinu informacija, 203
• •
ne zauzimaju prostor i dosta su pouzdane.
UreĊaji s trakom vrlo su sliĉni magnetofonima i kasetofonima sa velikim kolutovima. Uglavnom se koriste kao rezervni memorijski sistemi za trajno ĉuvanje (arhivu) ili za sluĉaj obnove izgubljenih podataka (repliku). Podaci se smještaju u nizu blokova podataka uzduţ traĉke, a u kombinaciji s kompresijom podataka ovi ureĊaji mogu imati vrlo velike kapacitete po jednoj traci. Kako je broj traka ili kaseta praktiĉki neograniĉen, kapacitet arhive je proizvoljan. Za podatke koji se ĉuvaju na traci postoji velika vjerovatnoća da se neće koristiti u bliskoj budućnosti. Zapisu informacije na magnetnoj traci se pristupa sekvencijalno. Ako je traka pozicionirana na poĉetak, da bi se proĉitao fiziĉki zapis „n“ potrebno je proĉitati jedan za drugim sve fiziĉke zapise „od 1 do n-1“. Ako se pristupa ţeljenoj informaciji koja se nalazi na kraju trake, program treba da proĉita skoro cijelu traku, a to zahtijeva dosta dug vremenski period (200s). Trake su pogodne za rad kada su podaci zapisani na traci sekvencijalno. UreĊaji za pokretanje trake (drajv) mogu da rade u jednom od sljedeća dva naĉina rada: • Start-stop (inkrementalni) - drajv trake se moţe startovati i zaustaviti na svakom bloku podataka. • Strimer - predviĊeni su za ĉitanje dugih neprekidnih nizova podataka. Pogon (drajv) za magnetnu traku uobiĉajeno se koristi u mainframe raĉunarima, ali i u nekim PC ureĊajima. Podaci se snimaju i reprodukuju sa sloja namagnetisanih ĉestica na plastiĉnom nosaĉu – traci. Prvobitni magnetni koturovi, zamijenjeni su kasetama operativnijim za rad. Osnovno ograniĉenje je sekvencijalan pristup podacima, pa je, na primjer, za izvlaĉenje informacija iz središta trake, vremenski zahtjevan posao. Zato se trake u najvećem broju sluĉajeva koriste kao medijumi za arhiviranje, odnosno za za pravljenje sigurnosnih kopija (backup-ovanje).
Slika 96: Magnetna traka 204
2.2. Magnetni diskovi 2.2.1. Tvrdi disk ili hard disk - HDD (Hard Disc Drive) Tvrdi disk je ureĊaj za skladištenje podataka u raĉunaru, koji je, osim procesora, u posljednjih dvadesetak godina najviše napredovao. Znaĉajna poboljšanja ostvarena su kako u tehnologiji izrade, tako i u pogledu kapaciteta, performansi, pouzdanosti i cijene diska. U poĉetku, hard diskovi su bili glomazni i teški za proizvodnju. Prvi hard diskovi koji su liĉili na današnje imali su glave za ĉitanje i upis koje su ostvarivale fiziĉki kontakt sa površinom diska i na taj naĉin omogućavale odgovarajućem elektronskom sklopu da bolje oĉita magnetno polje sa površine. MeĊutim, zbog fiziĉkog kontakta, glave su se brzo trošile i uz to grebale površinu diska, što je ugroţavalo sigurnost podataka na disku. Do nastanka modernih hard diskova dovelo je otkriće IBM-ovih inţenjera koje se dogodilo 50-tih godina prošlog vijeka. Oni su došli do zakljuĉka da bi, uz odgovarajući dizajn, glave mogle da lebde iznad površine diska i da pristupaju podacima na disku dok oni prolaze ispod njih. IBM je napravio prvi komercijalno raspoloţiv disk 1956. godine. Disk je imao kapacitet od 5MB i sastojao se od 50 ploĉa preĉnika 24 inĉa. Gustina zapisa podataka je bila oko 2000 bita po kvadratnom inĉu, a brzina prenosa podataka je bila tada impresivnih 8800B/s. Glavni elementi od kojih se sastoji hard disk su: kućište, osovina, ploĉe, glave za ĉitanje i pisanje, kontroler i keš memorija.
Slika 97: Elementi hard diska
Slika 98: Izgled hard diska 205
Glavni elementi hard diska su jedna ili više okruglih ploĉa od nemagnetnog materijala, koje su vezane zajedniĉkom osovinom. Ploĉe su sa obje svoje strane presvuĉene tankim slojem magnetnog materijala, na koji se upisuju podaci i sa kojeg se kasnije, kada su potrebni, oĉitavaju. Iznad obje strane svake ploĉe nalaze se glave za ĉitanje i upisivanje podataka. Glave su smještene na specijalnim ruĉicama (aktuatorima), koje se nalaze na zajedniĉkoj osovini, tako da se istovremeno pokreću i mijenjaju svoj poloţaj, od ivice ploĉa pa skoro do njihovog centra. Svi mehaniĉki elementi hard diska (ploĉe sa osovinom i motorom, ruĉice koje nose glave za snimanje i ĉitanje sa mehanizmom za njihovo pokretanje) su hermetiĉki zatvoreni u kućište, kako bi se sprijeĉila oštećenja osjetljivih elemenata usljed neĉistoća (prašine) iz vazduha. Radom motora koji obrće ploĉe sa magnetnim materijalom, kao i radom sistema za pomjeranje ruĉica sa glavama za ĉitanje i pisanje upravlja kontroler koji se nalazi na štampanoj ploĉi smještenoj na donjoj strani kućišta hard diska. Kontroler na sebi, pored ostalih elemenata, ima i konektor preko koga se disk prikljuĉuje na raĉunar (u sluĉaju savremenih PC raĉunara to prikljuĉivanje se vrši na odgovarajuće interfejse na matiĉnoj ploĉi). Pored ovoga konektora postoji i konektor za prikljuĉenje napona za napajanje. Uloga kontrolera je da obezbjedi stabilnu brzinu obrtanja ploĉa sa magnetnim materijalom, zatim da na osnovu zahtjeva koje dobije sa matiĉne ploĉe raĉunara, obezbjedi pomjeranje ruĉica sa glavama za ĉitanje i pisanje na taĉno odreĊeno mjesto, i na kraju, da u sluĉaju upisivanja podataka na disk, signale koji stiţu sa matiĉne ploĉe obradi i pošalje u glave za snimanje kako bi bili upisani na disk, a u sluĉaju oĉitavanja podataka sa diska, elektriĉne signale koji se indukuju u glavama za ĉitanje pojaĉa, obradi i pošalje na matiĉnu ploĉu raĉunara. Konstrukcija hard diska Hard disk se sastoji od više kruţnih ravnih diskova (ploĉa) koji su sa obje strane presvuĉene specijalnim materijalom koji ima mogućnost skladištenja informacija u magnetnoj formi. Svaki bit binarnog podatka upisuje se na površinu diska primjenom specijalnih metoda kodovanja koje binarne vrijednosti, 0 i 1, prevode u magnetni fluks.
206
Ploĉe imaju otvor u centru i priĉvršćene su na valjkasti nosaĉ (spindle). Pokreću se pomoću specijalnog motora i rotiraju velikom brzinom. Za upis i ĉitanje podataka sa diska koriste se specijalni elektromagnetni ureĊaji koji se nazivaju glavama (heads). Njihova uloga je da poveţu magnetni medijum diska na kome se nalaze podaci sa elektronskim komponentama ostatka diska. Dakle, glave rade kao konvertori energije, jer transformišu magnetne signale u elektriĉne i obrnuto, u zavisnosti od toga da li se trenutno obavlja ĉitanje ili upis podataka. Zbog ovakve svoje funkcije, glave predstavljaju kritiĉnu komponentu u odreĊivanju performansi diska i jedna su od najskupljih njegovih komponenata. Glave su montirane na nosaĉ. UreĊaj nazvan aktuator postavlja nosaĉ zajedno sa glavama u odreĊenu poziciju u odnosu na površinu diska.
Slika 99: Elеktromеhanički dijеlovi tvrdog diska Tehnologija koja se danas koristi za izradu glava za hard disk je tzv. MR tehnologija. MR glave koriste princip magnetorezistivnosti, tj. mijenjaju svoju otpornost kada se podvrgnu razliĉitim magnetnim poljima. Upotrebom MR glava omogućena je mnogo veća gustina zapisa jer su one veoma osjetljive, što znaĉi da se bitovi podataka mogu postaviti bliţe jedan drugom (povećava se gustina, a time i kapacitet hard diska). 207
Da bi mogao da obavlja svoju funkciju, hard disk mora biti izraĊen sa velikom preciznošću. Njegova unutrašnjost izolovana je od spoljnjeg svijeta, kako bi se sprijeĉilo da prašina dospije na površinu ploĉa, jer bi to moglo da dovede do trajnog oštećenja glava ili površine diska. Sa donje strane hard diska nalazi se štampana ploĉa na koju je smještena integrisana inteligentna kontrolerska logika. Njena uloga je da kontroliše rad svih komponenti diska, kao i da komunicira sa ostatkom raĉunara. Štampana ploĉa kontrolera na disku sadrţi mikroprocesor, internu memoriju i ostale komponente koje kontrolišu rad diska. Ona predstavlja pravi raĉunar u malom. Kako diskovi vremenom postaju napredniji i brţi, sve više funkcija se dodaje kontrolerskoj logici, pa se u okviru nje koriste sve moćniji procesori i prateći ĉipovi, kao i veća memorija da bi se dobili brţi interfejsi i veći propusni obim. Osnovne funkcije mikroprocesora hard diska su: kontrola rada spindle motora kontrola rada aktuatora upravljanje vremenskim signalima za operacije ĉitanja i upisa keširanje podataka koji se ĉitaju sa ili upisuju na hard disk implementacija power management funkcije. Memorija na štampanoj ploĉi hard diska je nepermanentnog tipa i koristi se kao keš memorija. Ona sluţi da uskladi razliku u brzini koja postoji izmeĊu interfejsa prema matiĉnoj ploĉi i rada mehaniĉkih dijelova diska koji su relativno spori. Upotrebom keš memorije znaĉajno se poboljšavaju performanse i smanjuje broj pristupa disku. Podaci sa diska se neprestano prebacuju u keš, bez obzira da li je magistrala na matiĉnoj ploĉi slobodna ili ne. Sa druge strane, raĉunar moţe da šalje podatke na disk, iako on nije spreman za upis novih podataka. Prispjeli podaci se privremeno smještaju u keš, a na disk će biti upisani kada on bude slobodan za upis. Organizacija podataka na hard disku Svaka ploĉa hard diska ima dvije korisne površine (gornju i donju) na kojima se ĉuvaju podaci. Za svaku korisnu površinu postoji po jedna glava koja omogućava upis ili ĉitanje podataka sa nje. Tako, na primjer, hard disk sa 3 ploĉe ima 6 glava. 208
Iznad površina ploĉa, glave opisuju koncentriĉne kruţnice koje se nazivaju trakama (tracks). Skupovi kruţnica istih preĉnika na svim korisnim površinama nazivaju se cilindrima (cylinders). Radi lakšeg i brţeg pristupa podacima, svaka traka ugaono je podijeljena na sektore (sectors) koji sadrţe po 512 bajtova. Sektor predstavlja najmanji blok podataka kome se moţe pristupiti, tj. najmanji blok koji moţe da se adresira.
Slika 100: Organizacija podataka na hard disku Performanse hard diska Performanse hard diska su jedan od faktora koji najviše utiĉu na ukupne performanse raĉunarskog sistema. U pogledu protoka podataka, hard disk predstavlja jedno od uskih grla u sistemu, tako da se povećanje njegove brzine uvijek primjeti u svakodnevnom radu (brţe uĉitavanje OS i korisniĉkih programa). Brzina hard diska zavisi od primjenjenog fajl sistema, kao i od više drugih parametara: vremena pristupa podacima na ploĉi diska interne i eksterne brzine prenosa podataka brzine rotacije ploĉa gustine zapisa podataka dimenzija ploĉa.
209
Vrijeme pristupa podacima na ploĉi (access time) predstavlja zbir vremena traţenja i vremena latencije. Vrijeme traţenja (seek time) predstavlja prosjeĉno vrijeme koje je potrebno da bi se glave pomjerile izmeĊu dvije trake na sluĉajnoj udaljenosti. Ono zavisi od mehaniĉkih karakteristika diska, kao i od udaljenosti izmeĊu traka i izraţava se u milisekundama. Osim prosjeĉnog vremena traţenja, koriste se još i vrijeme traţenja izmeĊu dvije susjedne trake (track to track seek) i vrijeme traţenja izmeĊu dvije najudaljenije trake (full stroke seek time). Latencija (latency) predstavlja vrijeme koje je potrebno ploĉi diska da se okrene da bi se glava, koja se već nalazi na odgovarajućoj traci, postavila iznad ţeljenog sektora. To vrijeme najviše zavisi od brzine rotacije ploĉa. TakoĊe se koristi i prosjeĉna latentnost (average latency) koja predstavlja vrijeme potrebno za rotaciju od 180˚. Interna brzina prenosa podataka presudno utiĉe na ukupne performanse diska. Ona se izraţava u MB/s i predstavlja brzinu kojom se podaci mogu ĉitati sa površine diska. Brzina prenosa se raĉuna na osnovu fiziĉkih specifikacija, a to su brzina rotacije diska i gustina zapisa podataka. Ukoliko je primijenjena ZBR tehnologija, interna brzina prenosa podataka nije konstantna i zavisi od toga na kom dijelu diska se podaci nalaze. Brzina je znatno veća na obodu diska nego na njegovoj unutrašnjosti. Eksterna brzina prenosa podataka predstavlja maksimalnu brzinu prenosa podataka izmeĊu hard diska i matiĉne ploĉe. Ova brzina najviše zavisi od brzine interfejsa. Brzina rotacije ploča u velikoj mjeri utiĉe na ukupne performanse diska. Njenim povećavanjem se u isto vrijeme poboljšavaju i brzina prenosa i vrijeme pristupa. Ova brzina se izraţava u obrtajima u minuti (RPM – Rounds Per Minute ). To je broj koji najviše govori o performansama diska, jer će skoro uvijek disk koji se vrti sa većim brojem obrtaja biti brţi od diska koji se vrti sa manjim brojem obrtaja. Trend povećanja brzine rotacije hard diska je veoma spor, ali će se sigurno nastaviti, jer se time najviše ubrzava njegov rad. Gustina zapisa podataka po hard disk ploĉi povećava se drastiĉno iz godine u godinu, tako da prevazilazi sva ranija optimistiĉka predviĊanja. U odnosu na prve IBM diskove, postignuta poboljšanja su reda veliĉine desetina 210
miliona puta. Gustina zapisa direktno utiĉe na kapacitet hard diskova. Od poĉetnih 10MB u 1981. godini, kapacitet sada komercijalno dostupnih hard diskova personalnih raĉunara kretao se izmeĊu 500 GB i 2 TB podataka. Kapacitet im neprekidno raste, a 32bit-ni operativni sistemi najviše mogu prepoznati do 2 TB. Dimenzije ploča hard diskova imaju tendenciju smanjivanja. Tako su hard diskovi dimenzije 5.25” danas potpuno nestali sa trţišta, dok diskovi dimenzije 3.5” dominiraju u desktop raĉunarima i serverskim primjenama. Kod prenosnih raĉunara, diskovi od 2.5” su standard, ali se koriste i diskovi manjih dimenzija. Smanjenje dimenzija donosi sa sobom povećanje ĉvrstine ploĉa diskova, kao i smanjenje njihove mase što omogućava veće brzine rotacije kao i veću pouzdanost. Što se tiĉe broja ploĉa, hard diskovi danas najĉešće koriste izmeĊu jedne i ĉetiri ploĉe. Teţnja za povećanjem brzine diska ima smisla samo ako su podaci na disku sigurni. Stoga je vaţna karakteristika hard diska i njegova pouzdanost. Pouzdanost se izraţava pomoću: MTBF vrijednosti (mean time between failures), koja predstavlja srednje vrijeme izmeĊu dva otkaza, broja ukljuĉenja/iskljuĉenja (start/stop cycles) koje disk moţe da izdrţi. Za MTBF i broj ukljuĉenja/iskljuĉenja mogu se odrediti samo teorijske vrijednosti (milioni sati za MTBF, a stotine hiljada ukljuĉenja/iskljuĉenja), ali ne i statistiĉke, jer se u praksi ne mogu sprovesti mjerenja vremena do otkaza diskova u trajanju od nekoliko godina.
2.2.2. Diskete (flopy drive) Diskete ili meki diskovi su poput diska, a na njima se smještaju podaci i programi korisnika. Na disketama se smještaju rezervne kopije znaĉajnih podataka i programa korisnika, a prednost im je u tome što se pomoću njih podaci mogu prenositi s jednog raĉunara na drugi. Nedostaci su im u odnosu na disk što su manjeg kapaciteta od diska i što su od njega sporiji.
211
Disketna jedinica Disketna jedinica (disketni pogon) je ureĊaj koji omogućava rad s disketom. Glavni dijelovi disketne jedinice su pogonski mehanizam za okretanje diska i dvije magnetne glave za ĉitanje.
Slika 101:. Izgled diskete
Slika 102: Disketna jedinica
2.2.3. Zip & Jaz Zip pogon (Zip drive) je ureĊaj za smještasj podataka razvijen 1994. godine od strane tvrtke Iomega, sliĉan standardnom Floppy ureĊaju. Originalni ureĊaj ima kapacitet od 100 MB, a kasnije verzije i od 250 i 750 MB. Zip ureĊaj zbog svog kapaciteta postaje popularan krajem 90-tih godina ali nikada nije postao standard kao npr. floppy jer su se pojavili jeftiniji i veći kapacitetom CD i DVD ureĊaji i mediji. Firma Iomega je kasnije proizvela Jaz drive kapaciteta 500 Mb, 1 Gb i 2 GB koji je za razliku od Zip ureĊaja baziran na tehnologiji tvrdog diska, ali bez većeg uspjeha. Najnoviji pokušaj ove firme se zove REV Iomega i takoĊe, je baziran na tehnologiji tvrdog diska, a pruţa kapacitet od 35 i 70 GB. Nikada nisu bili rašireni u kućnoj upotrebi ali su bili popularni meĊu poslovnim korisnicima kao vrlo kvalitetan naĉin arhiviranja podataka.
212
Slika 103: Zip & Jaz ureĎaji
2.3. Optički diskovi 2.3.1. CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory) CD-ROM je optiĉki medijum za skladištenje podataka koji je u protekloj deceniji prešao put od skupe do jeftine komponente prisutne u svakom personalnom raĉunaru. S obzirom na relativno veliki kapacitet koji pruţa uz veoma nisku cijenu, CD-ROM se pokazao vrlo pogodnim, ne samo u standardnim, već i u raznim multimedijalnim primjenama. Zahvaljujući njegovoj pojavi, oblast multimedija je doţivjela pravu ekspanziju što je dovelo do naglog povećanja broja multimedijalnih aplikacija koje do tada nisu bile prisutne u većoj mjeri. CD-ROM je nastao 1978. godine kao rezultat udruţenog rada kompanija Philips i Sony. Godine 1984. CD tehnologija je standardizovana specifikacijom formata zapisa i kodova za detekciju i korekciju grešaka (ECC - Error Correction and Control ).
Konstrukcija CD-ROM ureĎaja Po konstrukciji, CD ureĊaji su veoma sliĉni drugim ureĊajima za skladištenje podataka koji koriste rotirajuće ploĉe (na primjer, hard diskovima). MeĊutim, izmeĊu njih postoji znaĉajna razlika u postupku upisa i ĉitanja podataka. Za razliku od pomenutih ureĊaja koji koriste magnetni medijum, CD ureĊaji koriste optiĉki metod zapisa i ĉitanja podataka. Princip rada CD-ROM 213
ureĊaja zasniva se na pretvaranju optiĉki uskladištenih podataka u elektriĉne signale. Postupak ĉitanja podatka sa CD-ROM diska odvija se tako što se prvo na površinu diska usmjeri laserski zrak, a zatim se detektuje intenzitet reflektovane svjetlosti. Na disku postoje jame (pit) i površi (land) koje predstavljaju binarne vrijednosti 0 i 1. Intenzitet svjetlosti reflektovane iz jame je mnogo slabiji od intenziteta svjetlosti reflektovane od površi. Reflektovana svjetlost sa površi i jama, preko sloţenog sistema soĉiva i ogledala, prenosi se do foto dioda koje detektuju razlike u intenzitetu svjetlosti i te razlike pretvaraju u elektriĉne signale. Ove impulse zatim dekoduje kontrolerska logika CD-ROM ureĊaja i u obliku digitalnih podataka (1 i 0) šalje na matiĉnu ploĉu raĉunara.
Slika 104: CD-ROM ureĎaj
Slika 105: Prikaz CD-a
Organizacija podataka na CD-ROM disku Za smještaj podataka na CD predviĊena je spiralna staza koja poĉinje od centra diska, a završava se na 5mm od njegovog oboda. Rastojanje izmeĊu dvije susjedne trake na stazi je 1.6μm. Duţ spiralne staze nalaze se površi i jame duţine oko 1μm. Podaci se na CD upisuju poĉevši od centra diska ka periferiji. Gustina zapisa je konstantna po jedinici površine, tj. ne zavisi od toga da li se podaci nalaze bliţe obodu ili centru diska. S obzirom da se disk u CD ureĊaju okreće konstantnom ugaonom brzinom, podaci se brţe ĉitaju sa spoljnih nego sa unutrašnjih staza. Osim podataka, CD sadrţi i dodatne informacije koje sluţe za sinhronizaciju prenosa i korekciju grešaka. Ove informacije doprinose većoj preciznosti i pouzdanosti u radu. Zauzimaju oko 13% kapaciteta diska i nevidljive su za korisnika CD ureĊaja. Preostalih 87% diska predstavlja 214
deklarisani kapacitet diska koji sluţi za skladištenje podataka. Kapacitet CD-a moţe biti 650MB ili 700MB. Na optiĉkom disku moţe se smjestiti do 650 megabajta informacija - otprilike onoliko koliko bi stalo na 500 disketa od 3,5 inĉa. Otporan je na magnetna polja, ali je manje otporan na mehaniĉka oštećenja naroĉito grebanje. Brzina rada CD ureĊaja deklariše se u umnošcima brzine ĉitanja muziĉkog CD-a, koja iznosi 150KB/s. Tako, jednobrzinski CD ureĊaj (oznaka 1x) ĉita podatke brzinom od 150KB/s, dok pedeset-dvo-brzinski CD ureĊaji (52x) ĉitaju podatke brzinom od 7800KB/s. Treba napomenuti da se deklarisana brzina odnosi na brzinu ĉitanja podataka sa krajnje spoljne trake diska, dok je brzina ĉitanja sa krajnje unutarnje trake više nego duplo manja. CD-R (Compact Disc - Recordable) Glavni nedostatak CD-ROM ureĊaja je nemogućnost upisa podataka na disk, što je posljedica ĉinjenice da se kod ove tehnologije nule i jedinice fiziĉki utiskuju u plastiĉni supstrat. Ovaj problem je riješen novom, CD-R tehnologijom koja je specificirana 1990. godine. Prvi CD-R ureĊaji na trţištu su se pojavili 1993. godine, a proizvoĊaĉ je bila kompanija Philips. CD-R ureĊaji podrţavaju sve CD formate, a osim snimanja, rade i kao CD-ROM ĉitaĉi. CD-R diskovi imaju supstrat na koji je nanesena “prazna” spirala (spiral pre-groove). Ova spirala sluţi CD-R ureĊaju da je prati prilikom upisa. Na supstrat se nanosi specijalan fotosenzitivni (snimajući) sloj, na njega veoma tanak reflektujući sloj od srebra ili zlata i na kraju dolazi zaštitni sloj, koji predstavlja gornju površinu diska. Boja CD-R diskova zavisi od boje i tipa fotosenzitivnog sloja i reflektujućeg sloja, tako da kombinacije ova dva sloja imaju zelenu, zlatnu, plavu ili srebrnu boju. Fotosenzitivni sloj ima osobinu da se, kada se osvijetli laserskom svjetlošću odreĊenog tipa i intenziteta, brzo grije i mijenja hemijski sastav. Kao rezultat ovog “prţenja”, tj. promjene hemijskog sastava površine koja je “sprţena” (burned), ova površina reflektuje manje svjetla nego ona koja nije “sprţena”. Na ovaj naĉin, cijeli snimljeni disk je podijeljen na dijelove koji su “sprţeni” (0) ili nisu “sprţeni”(1). Ovako snimljeni CD-R diskovi mogu da se ĉitaju na svakom CD-ROM ĉitaĉu, kao da se radi o fabriĉki narezanom CD-ROM disku. Pošto CD-R medijum na “sprţenim” dijelovima trajno mijenja hemijsku strukturu i fiziĉka svojstva, jednom snimljen disk se ne moţe presnimiti ili 215
obrisati. Tehnikom multi-session dozvoljava se da se na disk koji nije iskorišćen do kraja dosnimi još podataka, ali se gubi 13MB za svaku novu sesiju. CD-RW (Compact Disc - Rewritable) CD-RW radi na sliĉnom principu kao CD-R disk, s tim što umjesto fotosenzitivnog sloja ima tri nova sloja: donji dielektrik, fazno promjenljivi (snimajući) sloj i gornji dielektrik. Dielektriĉni slojevi sluţe da odvlaĉe toplotu sa snimajućeg sloja. Kad je disk prazan, snimajući sloj je kristalizovan i u tom stanju reflektuje svu svjetlost. Kad laser za snimanje zagrije taĉke na njemu iznad temperature topljenja (500-700˚C), smjesa na tom mjestu prelazi u teĉno stanje, a ako se to mjesto odmah ohladi, prelazi u amorfno stanje u kojem skoro potpuno apsorbuje svjetlost. Brisanje se vrši kad se amorfni sloj zagrije na temperaturu kristalizacije i tako drţi odreĊeno vrijeme, a zatim ohladi, ĉime se vraća u kristalizovano stanje. Podaci se na CD-RW diskove generalno snimaju sporije nego na klasiĉne CD-R diskove. 2.3.2. DVD-ROM (Digital Video Disc - Read Only Memory) DVD-ROM je tehnologija novijeg datuma koja omogućava skladištenje znatno većih koliĉina podataka nego CD tehnologija, uz znatno veće brzine transfera podataka. Prvi DVD-ROM ureĊaji postali su komercijalno dostupni 1997. godine. Kako je tehnologija sazrijevala, sliĉno kao i kod CD-ROM ureĊaja, pojavili su se DVD-ROM ureĊaji sa više brzina. Spoljni izgled diskova, kao i spoljašnjost i unutrašnjost DVD-ROM i CD-ROM ureĊaja na prvi pogled se ne razlikuju mnogo. Obje tehnologije podatke smještaju na diskove preĉnika 120mm i debljine 1.2mm. MeĊutim, meĊusobno rastojanje izmeĊu traka na DVD disku je znatno manje od rastojanja izmeĊu traka CD diska, tako da je ukupna duţina razvijene spirale kod DVD diska 11km, što je duplo duţe nego kod CD diska. TakoĊe, duţina površi ili jame kod DVD diska je duplo manja nego kod CD diska i iznosi oko 0.5μm, ĉime je bitno povećan kapacitet diska. Da bi ispravno proĉitao podatke koji odgovaraju površima i jamama ovih dimenzija, DVD ureĊaj mora da obezbjedi bolji fokus laserske svjetlosti, što se moţe postići primjenom crvenih lasera (CD ureĊaji koriste infracrvene lasere). Još bolji rezultati u budućnosti oĉekuju se od upotrebe plavih lasera. 216
DVD-ROM ureĊaji okreću diskove manjom brzinom nego CD-ROM ureĊaji, ali s obzirom na veću gustinu zapisa podataka, ukupni protok podataka je znatno veći nego kod CD-ROM ureĊaja ekvivalentne brzine rotacije. Na primjer, dok 1x CD-ROM ima maksimalni protok od 150KB/s, 1x DVD-ROM ima protok od oko 1.3MB/s, što je skoro 9 puta veća brzina. DVD tehnologija podrţava ĉitanje podataka sa dvoslojnih DVD diskova promjenom fokusa lasera za ĉitanje. Za prvi informacioni sloj se umjesto reflektujućeg sloja koristiti providni sloj, a za drugi (unutrašnji) informacioni sloj se koristi normalan reflektujući sloj. Ova tehnika ne povećava kapacitet diska za 100%, ali dozvoljava da na takav disk stane 8.5GB podataka. Osim što mogu da imaju dva sloja, DVD diskovi mogu biti i dvostrani. Da bi se omogućilo preciznije fokusiranje lasera na manje jame i smanjila osjetljivost na neravnine, proizvoĊaĉi su odluĉili da smanje debljinu zaštitnog plastiĉnog sloja kroz koju laser mora da proĊe da bi dospio do informacionih površina. Korišćenje tanjeg plastiĉnog supstrata nego što je to sluĉaj kod CD diska, rezultiralo je diskovima debljine od samo 0.6mm. Ovakvi diskovi bili su isuviše tanki, pa su se lomili i krivili jer nisu imali potrebnu ĉvrstinu. Zbog smanjene izdrţljivosti diskova, da bi oni ipak ostali ostali ravni, odluĉeno je da se dva ovakva diska zalijepe „leĊa o leĊa“, pa da se na taj naĉin opet dobije disk debljine 1.2mm. Na ovaj naĉin kapacitet diska je povećan za 100% u odnosu na jednostrani disk. U skladu sa navedenim, DVD tehnologija podrţava ĉetiri standarda za kapacitet diska: DVD-5 za jednostrani-jednoslojni disk kapaciteta od 4.7GB DVD-9 za jednostrani-dvoslojni disk kapaciteta 8.5GB DVD-10 za dvostrani-jednoslojni disk kapaciteta 9.4GB DVD-18 za dvostrani-dvoslojni disk kapaciteta 17GB DVD-ROM ureĊaji imaju mogućnost ĉitanja kako DVD, tako i CD diskova. Znatno su tolerantniji prema “problematiĉnim” CD diskovima, koje mnogi CD-ROM ĉitaĉi teško ili uopšte ne mogu da proĉitaju. DVD disk ima veću izdrţljivost i pouzdanost u odnosu na CD disk. Naime, DVD diskovi imaju ugraĊen mnogo bolji i efikasniji algoritam za korekciju grešaka (ECC), koji moţe da ispravi grešku koja se javila na 2000 uzastopnih bajtova podataka (duţina od oko 4mm trake). Zbog ogromne rasprostranjenosti CD formata, jedan od glavnih zadataka projektanata bio je da naprave ureĊaj koji bi omogućio upotrebu i CD i DVD diskova. To je 217
zahtijevalo projektovanje specijalnog optiĉkog sklopa koji moţe da podesi fokus kako za tanke (0.6mm) nosioce DVD formata, tako i za stare 1.2mm nosioce CD formata. Rješenje je postignuto upotrebom specijalnog soĉiva u ĉiji centar je utisnut hologramski element. Laserska svjetlost koja prolazi po obodu soĉiva, van holograma, fokusirana je tako da na površini diska stvara dovoljno malu taĉku pogodnu za ĉitanje DVD formata. Jedna trećina zraka prolazi kroz hologram u centru i reaguje sa njim tako da je takav zrak fokusiran i soĉivom i hologramom i na površini diska stvara taĉku pogodnu za ĉitanje CD formata.
2.3.3. Optičke trake Kao i magnetne, tako se i optiĉke trake danas sve rjeĊe susreću. Problemi koji prate njihovu eksploataciju u vezi su sa preciznim lociranjem bloka podataka u odnosu na poĉetak trake, ograniĉenom gustinom pakovanja, habanjem trake i veoma dugim vremenom pristupa. Prednost je, svakako, veliki kapacitet memorisanja informacija. 2.3.4. Optičke kartice Medijum optiĉkog zapisa su i optiĉke kartice. Zapis informacije kod kartica, u najvećem broju sluĉajeva, vrši sa obje strane na rezervisanoj površini pravougaonog oblika. Ĉitanje kartice se ostvaruje pomoću stacionarne optiĉke glave. Pomjeranje kartice se obiĉno izvodi ruĉno. Koliĉina informacije koja se moţe smjestiti na jednoj kartici reda je megabajta što je sasvim zadovoljavajući kapacitet kod velikog broja aplikacija, kao što je evidencija o zaposlenima u nekom preduzeću, a tiĉe se vremena dolaska na posao i odlaska sa posla lica koja posjeduju karticu za period do godinu dana.
2.4. USB stick, fleš disk USB Memory Drive ili Keydrive je mali prenosni ureĊaj za skladištenje podataka koji koristi fleš memoriju (flash memory) i USB konektor na raĉunaru. Za razliku od ostalih prenosivih medijuma za skladištenje podataka, USB fleš koristi poluprovodniĉku tehnologiju (ĉipove) za ĉuvanje podataka. Ovo ga ĉini 218
otpornim na fiziĉka oštećenja i prašinu. Kapacitet ovih diskova vremenom se mijenjao od poĉetnih 16MB do današnjih 64GB. U 2003. godini većina USB fleševa radila je na USB 1.0/1.1 standardu sa brzinom od 12Mb/s. U 2004. godini novi USB fleševi podrţavaju USB 2.0 interfejs, sa maksimalnom brzinom ĉitanja od oko 200Mb/s i brzinom upisa od oko 100MB/s. U idealnim uslovima, ovako saĉuvani podaci mogu da opstanu oko 10 godina. USB fleš disk se prikljuĉuje na normalan tip-A USB prikljuĉak, bilo na raĉunaru, bilo na USB hub-u. UreĊaj dobija napajanje preko USB prikljuĉka na raĉunaru, tako da mu nije potrebno spoljnje napajanje.
Slika 106:. USB flash ureĎaj
Solid-state drive Ova tehnologija je još u svojim zaĉecima ali je sasvim izvjesno da će s vremenom zamijeniti tvrde diskove kao glavni ureĊaj za smještaj podataka. Radi se o izmijenjenom tipu flash memorije koja ima mogućnost zadrţavanja podataka i nakon nestanka napona, vrlo sliĉno USB. Solid-state drive posjeduje brzinu pristupa podacima koja je nekoliko hiljada puta brţa od najboljih tvrdih diskova. Uz to, ova tehnologija rješava problem fragmentacije podataka koji je prisutan kod tvrdih diskova, jer je zbog izrazito velike brzine pristupa podacima i izostanka mehaniĉkih komponenti uticaj fiziĉke pozicije podataka (ili dijelova podataka) zanemariv. Trenutni nedostaci tehnologije su visoka cijena i mali kapaciteti ureĊaja u poreĊenju za tvrdim diskovima.
219
2.5. Nove tehnologije za skladištenje podataka Zbog sve veće potrebe za ureĊajima i medijumima za skladištenje većih koliĉina podataka, danas se u svijetu paralelno razvija nekoliko novih tehnologija za optiĉko skladištenje podataka. MeĊu najperspektivnijim od njih mogu se izdvojiti: BluRay Disc (BD) Holografski disk (HVD) 2.5.1. BluRay Disc BluRay Disc je optiĉki disk za skladištenje podataka koji je nastao 2003. godine. To je prvi video format visoke definicije koji nije razvio DVD forum (tijelo koje podrţava već uspješan i priznat DVD format). BluRay format je razvio konzorcijum od devet priznatih proizvoĊaĉa nazvan Blu-ray Disc Founders koga ĉine: Hitachi, LG Electronics, Matsushita Electric Industrial, Pioneer, Royal Philips Electronics, Samsung Electronics, Sharp, Sony i Thompson. Ideja je bila da se za ĉitanje i upis podataka na disk koristi novi, plavi laser (odatle potiĉe i naziv formata) koji radi sa talasnim duţinama od 405nm. Za konvencionalne DVD i CD formate koriste se crveni, odnosno infracrveni laseri koji rade sa talasnim duţinama od 650nm i 780nm, respektivno. Korišćenje kraćih talasnih duţina znaĉajno smanjuje prostor potreban za predstavljanje jednog bita na površini diska. Stoga se na Blu-ray disk istih dimenzija (preĉnik ploĉe 12cm) moţe smjestiti šest puta više podataka nego na DVD, a dvanaest puta više nego na CD. Maksimalan kapacitet jednoslojnog Blu-ray diska je 25GB, dok je za dvoslojni 50GB. Na Blu-ray disk moţe da stane dva sata TV programa visoke definicije. Glavni konkurent Blu-ray formatu bio je HD DVD format (High Definition DVD format), poznat i kao AOD (Advanced Optical Disc). AOD format su razvili Toshiba i NEC. Specifikacija tehnologije je završena 2004. godine, a prvi ureĊaji su se pojavili 2006. godine. HD DVD format je takoĊe koristio plave lasere sa talasnim duţinama od 405nm, ali je imao nešto manji kapacitet (20 GB). Prednost mu je bila u niţoj cijeni. Iako je HD DVD neko vrijeme smatran pravim nasljednikom DVD formata, u februaru 2008. godine,
220
Toshiba je odustala od daljeg razvoja, proizvodnje i plasmana HD DVD ureĊaja i time je Blu-ray dobio primat na trţištu60. 2.5.2. Holografski disk (HVD - Holographic Veratile Disc) Holografski disk je optiĉki disk koji je produkt japanske korporacije Optware. Korporacija je formirana 1999. godine od šest giganata elektronske industrije sa ciljem pronalaţenja naĉina da se tehnologija holografskog biljeţenja podataka pretoĉi u komercijalne proizvode. Tehnologija se zasniva na tzv. kolineranoj holografiji koja podrazumijeva korišćenje dva lasera, crvenog i zelenog. HVD je istih dimenzija kao i standardni DVD i CD diskovi (12 cm u preĉniku), ali su mu karakteristike znatno bolje. Njegov kapacitet je do 3.9 TB (terabajta) informacija, što je oko 5800 puta više od CD, 850 puta više od kapaciteta DVD, 160 puta više od jednoslojnog Blu-ray diska, a dva puta više od najvećih hard diskova u 2008. godini61.
3. Keš memorija (cache) Keš memorija predstavlja veoma brzu priruĉnu memoriju, relativno malog kapaciteta, koja se nalazi u okviru procesora ili u njegovoj neposrednoj blizini. Njena osnovna funkcija je poboljšanje performansi raĉunarskog sistema. Zbog brzine i lakoće rukovanja, keš memorija je statiĉkog tipa, pa samim tim ima visoku cijenu. Cijena keš memorije, kao i veliĉina silicijumske ploĉice koju ona zauzima glavni su razlozi za njenu upotrebu u relativno malim koliĉinama. Princip korišćenja keš memorije je sljedeći: kada procesor zahtijeva neki podatak iz operativne memorije, tada se iz nje u keš memoriju, osim traţenog podatka, prenosi i odreĊena koliĉina podataka koji se nalaze iza traţenog podatka u operativnoj memoriji. Ubrzanje rada ostvaruje se zahvaljujući tome što je velika vjerovatnoća da će naredni potrebni podaci biti meĊu podacima koji su već preneseni u keš. Kako je keš memorija znatno brţa od operativne, ovime je obezbjeĊen znatno brţi pristup podacima, a samim tim i brţi rad cijelog sistema. Keš memorija se moţe nalaziti unutar procesora ili izvan njega. Postoje dvije vrste keš memorije: L1 i L2 keš. 60 61
Violeta Tomašević: Osnovi raĉunarske tehnike, Univerzitet Singidunum, Beograd, 2009 Violeta Tomašević: Osnovi raĉunarske tehnike, Univerzitet Singidunum, Beograd, 2009
221
L1 (level 1) keš se nalazi u okviru samog procesora i radi na istom taktu kao i procesor. Moţe se javiti u dva oblika: kao jedinstveni blok memorije u kome se ĉuvaju i podaci i instrukcije, kao podijeljeni keš koji se sastoji od keša za podatke i keša za instrukcije. Jedinstveni keš daje bolje efekte prilikom rada sa multimedijalnim podacima kada velike koliĉine podataka prolaze kroz procesor. Podijeljeni keš daje bolje efekte kada, osim podataka, u procesor dolaze i brojne instrukcije. Koliĉina L1 keš memorije ograniĉena je tehnološkim mogućnostima proizvodnje procesora. Zbog velikog broja tranzistora koji realizuju jednu memorijsku ćeliju, L1 keš zahtijeva veliku površinu na silicijumskoj ploĉici na kojoj se pravi procesor. TakoĊe, L1 keš bitno doprinosi zagrijavanju procesora. L2 (level 2) keš memorija se nalazi van procesora, ali veoma blizu njega. Ona radi na taktu koji je jednak polovini takta procesora, ili na taktu ĉipseta. Iako je sporiji od L1, L2 keš je još uvijek znatno brţi od operativne memorije, tako da u velikoj mjeri doprinosi brzini rada sistema. Kapacitet L2 keš memorije je znatno veći od kapaciteta L1 keš memorije. Kontroler L2 keša integrisan je u okviru sjevernog mosta ĉipseta. Sa stanovišta raĉunarskog sistema poţeljno je imati što više keš memorije, naroĉito tipa L1. U savremenim raĉunarskim sistemima obiĉno su zastupljena oba tipa keš memorije. Kapacitet memorije Podaci i programi s kojima trenutno radimo nalaze se u radnoj memoriji. Veliĉina radne memorije od velikog je znaĉaja za upotrebu raĉunara. Nove generacije operativnih sistema koriste 1GB memorije ili više. • Najĉešće se 1 bajt (8 bitova) sakuplja i smješta na odreĊeno mjesto u memoriji koje zovemo memorijska lokacija. Svaka ima svoju adresu. (na primjer, jedno slovo zauzima jedan bajt memorije.) • Jedinice za kapacitet memorije (binarni brojni sistem - 0,1): 1 KB = 1024 bajta, 1 MB = 1048576 bajta 1 GB = 1073741824 bajta 1 TB = 1099511627776 bajta. • Povećanje kapaciteta memorije naziva se proširenje memorije.
222
Memorija se izgraĊuje u memorijskim modulima - ploĉicama na kojima su zalemljeni memorijski integrisani krugovi, a na ĉijem se rubu nalaze konektori za spajanje na matiĉnu ploĉu.
7.1.1.3. Kartice za proširenje Slotovi omogućavaju samo proširenje funkcionalnosti raĉunara, a sama nova funkcija se izvodi putem neke od kartica za proširenje, i to: 1. Grafička kartica (videokartica) Grafiĉka kartica ima svoju vlastitu grafiĉku procesorsku organizaciju GPU (Graphics Processing Unit) koja se brine da monitoru isporuĉi potrebite elemente za stvaranje slike. Uz monitor grafiĉka kartica je najvaţnija komponenta koja odluĉuje o kvalitetu slike na monitoru, jer ima posebno vaţan zadatak prevoĊenja procesorskog izlaza u sliku koja se javlja na monitoru. Grafiĉka kartica moţe biti integrisana na matiĉnoj ploĉi u obliku ĉipa ili dolazi kao poseban dio u obliku kartice. U poĉetku su raĉunarski monitori mogli prikazivati samo blokgrafiku uglavnom ravnih crta ili jednostavne krive, no personalni su raĉunari brzo uhvatili korak s grafiĉkim pristupom. Budući da personalni raĉunari nisu projektovani za grafiku, mora im se na osnovnu ploĉu dodati posebna kartica za dodatnu memoriju i poseban procesor za podršku grafike visoke rezolucije. Grafiĉke kartice danas većim dijelom same pripremaju i obraĊuju grafiku usmjeravajući slike (posebno u brzim igrama) izravno na monitor bez potrebe za dodatnom intervencijom procesora. Kvaliteta grafiĉke kartice ovisi o vrsti grafiĉkog procesora, te taktu na kojem on radi i o vrsti, brzini i koliĉini memorije. Ona ima svoj procesor i svoju memoriju za izvoĊenje grafiĉkih operacija (tako da se ne koristi memorija raĉunara). Grafiĉka kartica moţe imati jedan ili više izlaza. VGA je izlaz za CRT monitore, DVI je izlaz za LCD monitore a TV (OUT) izlaz za TV. Bolje grafiĉke kartice umjesto TV izlaza imaju VIVO (Video IN/Video OUT).
223
Slika 107: Grafička kartica 2. Zvučna kartica (Audio card, Sound card) Zvuĉna kartica pretvara zvuk u digitalni signal te pretvara digitalne signale u zvuk preko zvuĉnika ili slušalica. Dva glavna dijela zvuĉne kartice koji obavljaju ove poslove su digitalno-analogni pretvaraĉ (D/A converter) i analogno-digitalni pretvaraĉ (A/D converter). Pojednostavljeno glavna funkcija zvuĉne kartice je dati što kvalitetniji zvuk za slušanje muzike, gledanje filmova, igranje igara itd. Kao i kod grafiĉkih i mreţnih kartica moţemo ih podijeliti na one koju su ugraĊene u matiĉnu ploĉu (onboard audio) i one u obliku kartice koje se utaknu u utor (ISA, PCI...) na matiĉnoj ploĉi. Osim reprodukcije zvuka zvuĉna kartica omogućava i snimanje zvuka za što nam je još potreban mikrofon i program za snimanje zvuka (u Windows-ima postoji takav program (sound recorder) ali je dosta ograniĉenih mogućnosti). Slika 108: Izgled zvučne kartice 224
3. Modemska kartica - Modem (MOdulator/DEModulator) Modem je ureĊaj koji sluţi za prenos podataka s jednog raĉunara na drugi. Da bi se uspostavila komunikacija meĊu raĉunarima, oni se povezuju, a za to se koriste telefonske linije. Modem pretvara digitalne signale u analogne signale odgovarajuće frekvencije (MODulacije); na odredištu modem prihvata podatke u tom obliku, te ih ponovno pretvara u digitalne signale razumljive raĉunaru (DEModulacija) kojem su upućeni. Podaci na raĉunaru su saĉuvani u digitalnom obliku i modem ih pretvara u analogni oblik da bi se mogli prenositi preko telefonske linije. Modemima se uglavnom spaja na Internet ali se moţe i npr. slati i primati telefax (fax modem), zvati i razgovarati (voice modem) itd. Modem moţe biti u obliku posebnog spoljnog ureĊaja ili u obliku kartice utaknute u matiĉnu ploĉu raĉunara.
Slika 109: Eksterni modem
Slika 110: Interni modem
Eksterni modemi su posebni ureĊaji koji se spajaju na raĉunar, a interni su hardverske kartice koje se nalaze unutar raĉunara. Vrlo je vaţna brzina modema, tj. brzina primanja i slanja podataka. Brzina prenosa se mjeri brojem bita u sekundi (bits per second – bps), odnosno Kbps (kilobita u sekundi). Modeme moţemo podijeliti u Dial-up, DSL(ADSL), Kablovske i Beţiĉne modeme. Dial-up modem ili 56k modem se koristi za već sada stari naĉin spajanja na Internet koji se još uvijek dosta ĉesto koristi. Maksimalnu brzinu od 56 kilobita u sekundi podrţavaju dvije posljednje verzije standarda i to v90 i v92. Svi moderni dial-up modemi su takoĊe fax i voice modemi. DSL modem (Digital Subscriber Line) takoĊe koristi telefonsku liniju za spajanje na Internet. Kod nas se koriste ADSL modemi (A je kratica od Asymmetric) koji uglavnom podrţavaju veću brzinu primanja nego slanja podataka (npr. 1024/192 kbps). Prije ADSL modema se stavi mali ureĊaj 225
(splitter) koji podijeli telefonsku liniju na analognu (voice) za telefon i digitalnu (DSL) za Internet. Na taj naĉin nam je telefonska linija uvijek slobodna što nije sluĉaj kad se spajamo na Internet preko 56k modema. Noviji ureĊaji uglavnom dolaze kao modem-routeri. Kablovski modem prenosi podatke preko linije kablovske televizije, a brzine su sliĉne DSL modemima. Nedostaci ovakvog pristupa Internetu su što se mora plaćati i pretplata za kablovsku TV. Beţični modemi koriste radio signale za spajanje na Internet. Najĉešće se koristi spajanje preko pristupnih taĉaka i satelitski pristup. Razni ureĊaji koriste beţiĉnu vezu za pristup Internetu, najĉešće prenosni raĉunari, PDA ureĊaji, mobilni telefoni itd. Trenutno se kod nas mogu koristiti usluge beţiĉnog spajanja preko GPRS mreţe. 4. Mreţna kartica Mreţna kartica je raĉunarska komponenta koja sluţi za povezivanje više raĉunara i prenos podataka izmeĊu njih, te omogućava raĉunaru da komunicira preko mreţe. Ova komponenta moţe biti ugraĊena na matiĉnoj ploĉi u obliku ĉipa ili se moţe ugraditi kao posebna kartica. Kvalitetnije moderne matiĉne ploĉe imaju na sebi i po dva mreţna ĉipa. Beţiĉna mreţna kartica koristi antenu za komunikaciju preko radio talasa. Moţe raditi u dva naĉina rada (infrastructure mode) za koji je potrebna pristupna taĉka (access point) i (ad hoc mode). Tri su standarda brzine prenošenja podataka mreţne kartice i to 10 Mbit/s (Mbps), 100 Mbit/s i 1000 Mbit/s (1 Gbps).
Slika 111: Mrežna kartica, bežična i USB mrežna kartica
226
5. Televizijska (TV) kartica (TV tuner card) TV kartica je komponenta koja omogućava raĉunaru da prima TV signal i pomoću nje moţemo pratiti TV program na monitoru raĉunara. Većina modernih TV kartica ima i mogućnost snimanja TV programa, slušanja i snimanja radio programa (FM), te mnoge napredne mogućnosti kao što su snimanje u zadano vrijeme (scheduling), slika u slici (PiP - Picture in Picture) itd. TV kartica omogućava prijem TV signala preko klasiĉne antene ili kablovskog prikljuĉka. Moţemo ih podijeliti po naĉinu spajanja unutrašnje (interne) koje se najĉešće umeću u PCI ili PCI-E utor i spoljne (eksterne) koje se uglavnom spajaju na USB prikljuĉak ili PCIMCIA na prenosnim raĉunarima. Druga podjela je na analogne i digitalne (DVB) kartice. Kao što samo ime kaţe analogne TV kartice primaju analogni signal, a digitalne digitalni, a postoje i hibridne kartice koje mogu primati oba signala. Slika 112: TV kartica 6. Satelitska kartica (DVB satellite card) Satelitska kartica je komponenta koja se moţe ugraditi u raĉunar i pomoću nje koristiti satelitski Internet i gledati satelitske TV programe. Oprema koja je potrebna je identiĉna opremi za satelitsku televiziju osim što umjesto satelitskog prijemnika koristimo satelitsku karticu. Dakle, potrebna je i satelitska antena sa LNB (Low Noise Block) pretvaraĉem (converter-om) i odgovarajući program. Da bi koristili satelitski Internet moraju biti ispunjeni još neki uslovi tj. moramo imati aktivnu Internet vezu (osim u sluĉaju dvosmjernog satelitskog Interneta, ali ovo je još uvijek preskupo za kućne korisnike). Slika 103: Satelitska kartica 227
7.1.2. Ulazne jedinice Korisniĉki interfejs ĉine ulazne i izlazne jedinice ili ureĊaji koji omogućavaju korisniku da upravlja i prima odgovore od sistema. Najpoznatije ulazne jedinice su tastatura, dţoistik (joystick), trekbol (trackball), digitajzer (digitizer), miš, sistem za prepoznavanje govora itd.
Slika 114: Neke ulazne jedinice Ulazne i izlazne jedinice sluţe kao svojevrstan most u komuniciranju ĉovjeka i raĉunara. Pod komuniciranjem podrazumijevamo mogućnost da ĉovjek, tj. korisnik zadaje raĉunaru odreĊena uputstva i naredbe preko ulaznih jedinica, koje se zatim obraĊuju i izvršavaju unutar raĉunara, a ţeljeni se rezultat dobije preko izlaznih jedinica. Kako su raĉunari multimedijalni alati koji se primjenjuju u razliĉite svrhe, tako postoje razliĉite vrste ulaznih i izlaznih jedinica koje korisnik bira u skladu sa svojim potrebama. Naravno, postoje neke osnovne ulazne i osnovne izlazne jedinice poznate svima. Da bi raĉunar mogao izvršavati instrukcije i obraĊivati podatke, potrebno ih je najprije unijeti u memoriju raĉunara. Osim prenosa podataka, podaci se najĉešće pretvaraju u oblik razumljiv raĉunaru (digitalni, binarni). Za unos podataka koriste se ulazne jedinice. Njihov zadatak je da prime podatke i programe (instrukcije za rad) iz okruţenja, te ih prevedu u interni kod, a zatim predaju centralnoj jedinici. 228
Podaci i programi unose se preko razliĉitih jedinica i razliĉitih nosilaca podataka. Ulazna jedinica mora da bude takva da podatke prevede u oblik kakav je neophodan za njihovu obradu u centralnoj jedinici. Ulazna jedinica raĉunara je svaka naprava koja moţe neku fiziĉku veliĉinu konvertovati u skup digitalizovanih signala koji će se prenijeti do centralne jedinice raĉunara komunikacionim linijama, smjestiti u memoriju (perifernu ili glavnu), te „obraditi“ odgovarajućim softverom. Drugim rijeĉima to je svaki ureĊaj koji omogućava unos podataka ili programa iz okoline u raĉunar. Sliku s papira koju ţelimo obraĊivati pomoću raĉunara, potrebno je skenirati i prenijeti u raĉunar. Ulazni ureĊaj koji ćemo koristiti biće skener, koji pretvara sliku s papira u digitalni (binarni) oblik i prenosi je u memoriju raĉunara. Postoji velik broj ulaznih ureĊaja koji su danas u upotrebi, a ovdje ćemo navesti samo one koji se najĉešće koriste. To su: ulazne jedinice za interaktivnu obradu podataka koje sluţe za predaju podataka raĉunaru posredstvom ĉovjeka (terminal s tastaturom, svjetlosna olovka, miš, grafiĉka tabla, ekran osjetljiv na dodir, ĉitaĉ linijskog kôda, skener); ulazne jedinice koje sluţe za predaju podataka raĉunaru iz okoline bez posredstva ĉovjeka (A/D pretvaraĉi, jedinice magnetnih diskova i jedinice magnetne trake). Ovdje ćemo ukratko opisati najĉešće korišćene ulazne jedinice: tastaturu, magnetne nosioce podataka, svjetlosnu olovku, miša, digitalizator, ĉitaĉ bušenih kartica i traka, koordinatni ĉitaĉ, ĉitaĉ dokumenata, ureĊaje govornog i analognog ulaza, ploĉice osjetljive na dodir, Web kameru, trodimenzionalni ĉitaĉ i sl.
7.1.2.1. Tastatura (Keyboard) Tastatura je ulazni ureĊaj najĉešće prilagoĊen unosu teksta. Tastatura sluţi za ruĉno unošenje slova, brojeva i specijalnih znakova u centralnu jedinicu, a savremene tastature sadrţe i dodatne funkcijske tastere kojima moţemo pokretati razne programe (Internet pretraţivaĉ, kalkulator itd.), vršiti kontrolu zvuka, iskljuĉiti raĉunar ili ga staviti u stanje ĉekanja (Stand By). 229
Svaki oznaĉeni taster mehaniĉki je vezan za svoju sklopku koja kod pritiska na nju ostvaruje elektriĉni kontakt. Posljedica toga je zatvaranje strujnog kruga te pojava napona na osnovu koga se stvara elektriĉni impuls. Na osnovu impulsa upravljaĉki ĉip u tastaturi šalje ĉipu u raĉunaru kôd pritisnutog tastera. Nakon toga ĉip u raĉunaru odreĊuje kodnu vrijednost pritisnutog tastera i pretvara ga u znak na monitoru. Time se od mehaniĉkog pritiska na taster dolazi do digitalnog (binarnog) podatka u raĉunaru. Tastatuta je za sada najrasprostranjeniji ulazni ureĊaj za unos podataka u raĉunar. Ona moţe biti samostalna, što je najĉešće, ili u sastavu nekog ureĊaja. Brzina unošenja podataka u raĉunar zavisi samo od spretnosti operatera i kreće se od tri do deset znakova u sekundi. U zavisnosti od zadataka koje treba obaviti pomoću tastature, koristi se: - numeriĉka tastatura sa samo deset brojeva, - slovna tastatura (vrlo rijetko sama), - alfanumeriĉka tastatura sa integrisanim slovnim i numeriĉkim znakovima.
Slika 115: Tastatura sa dodatnim tasterima
230
TASTER Esc F1 F2
F3 F4
1. FUNKCIJSKI TASTERI
F5
F7 F6,F8 i F9 F10 F11 F12 PrtScr Scroll lock
Pause/Break
2. TASTERI SA SLOVIMA I BROJEVIMA 3.
Insert
Home
Delete
ZNAČENJE Poništavanje neke radnje ili izlazak iz prozora pozivanje pomoći (help) u My Computeru – preimenovanje datoteke ili fascikle u Wordu premještanje teksta – označite dio teksta, pritisnite taster F2, kliknite na mjesto gdje ga hoćete premjestiti te pritisnite taster Enter u Excelu – editovanje ćelije najčešće znači traženje riječi ili slova u tekstu u Wordu, Excelu i PowerPointu ponavljanje zadnje akcije; ako ste npr. tekstu povećali slova, svaki sljedeći put to možete učiniti pomoću ovog tastera u My Computeru i Internet Exploreru otvara Address u Wordu skok na odreĎenu stranicu, u Excelu u odreĎenu ćeliju u PowerPointu – pokretanje prezentacije u My Computeru i Internet Exploreru osvježavanje sadržaja u Office programima pokreće alat za provjeru pravopisa nemaju neko veće značenje ulazak u izbornike u Internet Exploreru – prikaz punog ekrana (full screen) u Office paketu – Save As… Print Screen – uzima sadržaj ekrana i smješta ga u meĎumemoriju (clipboard) u nekim programima (npr. Excel) mijenja značenje strelica za pomak pa umjesto pomaka dobijemo klizanje (scroll) cijelog dokumenta u smjeru strelice u kombinaciji s tasterom CTRL najčešće prekida izvoĎenje DOS programa Dio tastature sa slovima i brojevima Iznad nekih tastera postoje specijalni znakovi koje aktiviramo kombinacijom sa Shift ili AltGr tasterima ako je uključena (svijetli statusna lampica), pisanje teksta izvodi se u načinu prepisivanja, tj. postojeći se znak mijenja novim kada je isključena, pisanje teksta izvodi se u načinu umetanja novog znaka umjesto postojećeg koji se pomiče za jedno mjesto udesno pokazivač (kursor) se kod pisanja teksta postavlja na početak reda u kojem se nalazi briše znak desno od pokazivača ili znak na kome se on nalazi
231
11.
pokazivač (kursor) se kod pisanja teksta postavlja na kraj reda u kojem se nalazi vraća pokazivač na prethodnu stranicu (gore) vraća pokazivač na sljedeću stranicu (dolje) ako je uključena (svijetli statusna lampica), numerički dio tastature je u funkciji, a u suprotnom nije ga moguće koristiti tasteri s brojevima i osnovnim aritmetičkim operacijama (+, -, /, *) za brži unos brojčanih podataka tasteri sa strjelicama koje omogućuju pomak pokazivača za jedno mjestu u odreĎenom smjeru grupa specijalnih tastera za brži rad (pokretanje programa, kontrola zvuka, isključivanje računara…) pomiče pokazivač za jedno mjesto ulijevo te briše znak koji se nalazi na tom mjestu potvrda upisane naredbe, te njezino prosljeĎivanje na izvoĎenje potvrda označenog izbora u izbornicima programa pisanje posebnih znakova naznačenih u gornjem dijelu tastera, pisanje velikih slova, pisanje malih slova (ako svijetli Caps Lock lampica) funkcioniše u kombinaciji s drugim tasterima Ctrl + C – Kopiraj (Copy) Ctrl + V – Zalijepi (Paste) Ctrl + X – isjeci (Cut) Simulacija desnog tastera miša
12.
pokretanje izbornika Start
End
4.
Page Up Page Dn Num Lock
Ostale
5.
Strelice
6.
-
7.
Backspace
8.
Enter
9.
Shift
10.
Ctrl
13.
Alt Gr
14. 15.
Spacebar Alt
16.
Caps Lock
17.
Tabulator (tab)
pisanje znakova u podnožju tastera, stalno je pritisnuta kod pritiska na željeni znak ispisuje prazan znak i pomiče pokazivač udesno funkcioniše u kombinaciji s drugim tasterima Shift + Alt – mijenjanje tastature sa srpske na englesku Ctrl + Alt + Delete - prisilno prekidanje izvoĎenja programa Alt + kod tastera daje odreĎeni znak (npr. Alt + 64 = @) uključuje (lampica svijetli) / isključuje (lampica ne svijetli), pisanje velikih slova pomiče tačku unosa u sljedeći stupac ili u sljedeće polje dijaloškog okvira
Tabela: 2
232
Slika 106: Standardni raspored tastera (Qwertz)
7.1.2.2. Miš (mouse) Prvi miš je predstavljen 1984. godine od strane firme Apple. Ime je dobio zbog svoje sliĉnosti pravom mišu. Kao i tastatura, miš je ulazna jedinica raĉunara, koja oĉitava pokret ruke koja ga drţi i pretvara taj pokret u pokret pokazivaĉa na ekranu. Slika 117: Mehanički i optički miš Miš je ureĊaj koji se koristi za unos naredbi i upravljanje raĉunarom, ali malo drugaĉije od tastature. Pomicanjem miša pomiĉe se pokazivaĉ na monitoru, te pomoću 2 ili 3 tastera na mišu moţemo obavljati ţeljene radnje. Popularizacija miševa i sliĉnih “naprava” poput kuglice za praćenje (trackball) ili dodirne ploĉe (touchpad) nastupila je prodorom GUI (graphic user interface) operativnih sistema. Zbog toga je tastatura stavljena u drugi plan, a sve se više paţnje pridaje mišu. Danas postoji mnogo modela miševa, a glavna je podjela na mehaniĉke (starije) miševe i optiĉke (novije) miševe, te beţiĉne i jedne i druge modele. Mišem moţemo pokrenuti program (dvoklik lijevim tasterom), izabrati ikonu/opciju/svojstvo (lijevi klik), otvoriti izbornik svojstava i opcija (desni klik), te koristiti mogućnost povlaĉenja i ispuštanja (“drag and drop” tehnika) za premještanje i/ili kopiranje sadrţaja/datoteka/direktorija i sliĉno. To su glavne funkcije miša. Miš je vrlo vaţan i pri igranju raĉunarskih igara kada se koristi u kombinaciji sa tastaturom.
233
Mehanički miš Na dnu miša nalazi se kuglica koja se pomjeranjem miša po podlozi vrti i pomiĉe dva valjĉića: jedan za horizontalno kretanje, drugi za vertikalno. Valjci se nalaze na istoj osovini s plastiĉnom maskom koja zajedno s izvorom svjetla (LED dioda i fototranzistor) daje optoelektriĉnom osjetilu podatke o pomjeranju miša. Posebni elektronski dijelovi u skladu sa pomicanjem valjĉića pomjeraju pokazivaĉ u smjeru pomjeranja miša. Prašina i neĉistoća s podloge se preko kuglice prenose na valjĉiće, uzrokujući skokovito pomicanje pokazivaĉa koje ometa normalan rad. Stoga se valjĉići moraju redovno i paţljivo ĉistiti. Osim osnovnih tastera i kuglice, noviji miševi imaju dodatne programibilne tastere pomoću kojih se moţe ubrzati i pojednostavniti rad. Optički miš Za razliku od mehaniĉkog miša optiĉki miš nema pokretnih dijelova, precizniji je i dostupan cijenom, te sve više iz upotrebe istiskuje mehaniĉke miševe. Na donjoj strani optiĉkog miša nalazi se minijaturni optiĉki senzor. To je zapravo objektiv vrlo osjetljive kamere CMOS. UgraĊeni procesor otkriva smjer pokretanja miša. Optiĉki dio ne dodiruje podlogu tako da prašina na podlozi nema znatnijeg uticaja na pomicanje miša. U novije su se vrijeme pojavili i beţiĉni miševi, koji mogu biti i optiĉki i mehaniĉki. Za razliku od standardnih miševa beţiĉni miš nije vezan fiziĉkom vezom, tj. kablom sa raĉunarom, pa je rad ugodniji. Moderni miševi istiĉu se ergonomskim dizajnom i mnoštvom programibilnih tastera. Pojavom bluetooth tehnologije koja omogućava beţiĉno povezivanje ureĊaja, noviji miševi te tehnologije još su pouzdaniji i precizniji. Najpoznatiji su i najbolji miševi firmi Microsoft i Logitech. 7.1.2.3. Grafička ploča (digitizing tablet) Izrada crteţa pomoću raĉunara jedno je od vaţnih podruĉja njegove primjene, a najpogodniji ulazni ureĊaj za tu namjenu je grafiĉka ploĉa. Grafiĉke ploĉe za upotrebu sa stonim raĉunarima sastoje se od radne plohe i pokaznog ureĊaja u obliku miša ili olovke. Slika 118: Grafička tabla 234
Pomicanje pokaznog ureĊaja po površini ploĉe prenosi se kablom spojenim na raĉunar ili beţiĉno, te tako nastaje crteţ memorisan u raĉunaru. 7.1.2.4. Tačped (touchpad) Taĉped najĉešce se koristi kod prenosnih raĉunara (notebook). Sastoji se od ploĉice koja je osjetljiva na dodir velicine 5x6 cm2 i dva tastera koja se nalaze pored ploĉice. Pomjeranjem prsta po ploĉici pomjera se pokazivaĉ na ekranu. Komande se zdaju pomoću tastera, koji imaju istu funkciju kao kod miša, ili kratkim udarcem na ploĉicu. Prednost je jer je ureĊaj jednostavan za upotrebu i ne zahtijeva dodatni prostor pri upotrebi. Slika 119: Tačped
7.1.2.5. Pomična kuglica (Kuglica za traganje - Trackball) Pomiĉna kuglica je izokrenuti miš koji ostaje na istom mjestu na radnom stolu (radnoj površini). Kuglicu se okreće prstima ili dlanom i na taj naĉin se pomiĉe pokazivaĉ po ekranu. Kada je prostor na radnom stolu ograniĉen, kuglica za pretraţivanje je izvrsna zamjena za miša. Vrste pomiĉnih kuglica s obzirom na mehanizme djelovanja i vezu sa raĉunarom iste su kao kod miša. Novije optiĉke kugle sadrţe pet programskih tastera (ĉetiri klasiĉna tastera i kuglicu kao pokazivaĉ.
Slika 120: Pomična kuglica
235
7.1.2.6. Palica za upravljanje (Joystick) Palica za upravljanje ili joystick je periferna raĉunarska komponenta koja se većinom koristi za igranje igara, s tim da za razliku od gamepad-a koji se drţi sa dvije ruke joystick se drţi sa jednom rukom. U kojem smjeru se pokreće drška joystick-a u tom smjeru se kreće pokazivaĉ na ekranu monitora, sliĉno kao kod rada sa mišem s tim da kad zaustavimo miša pokazivaĉ se zaustavi, a kod joystick-a se nastavi kretati u zadanom smjeru, te ga zaustavljamo vraćanjem drške joystick-a. Slika 121: Palica za upravljanje Palica za upravljanje je pokazni ureĊaj koji se sastoji od kućišta, palice koja izlazi vertikalno iz kućišta, te dodatnih tastera na palici. Pomaci palice se prenose raĉunaru kao podaci o promjeni koordinata. Jednostavnije palice sadrţe 4 kontakta te prenose samo podatak o poloţaju. Sloţenije palice imaju 2 potenciometra i prenose sloţenije podatak o poloţaju i pomaku. Modernije palice za igru (Force Feedback) imaju mali elektromotor ugraĊen u kućište ureĊaja koji prenosi vibracije u odnosu na zbivanja na ekranu i tako povećavaju uţitak igranja. Za sada troše puno energije pa nemaju veliku podršku meĊu igraĉima. Palica za igru – volan (Cyborg) ima: • deset tastera koji se mogu programirati, • mogućnosti za analognu kontrolu glasa, • kvalitet, ĉvrstoću, ergonomiju, • odliĉan izgled. Prije se palica za upravljanje spajala na raĉunar uglavnom preko game a danas većinom preko USB prikljuĉka. Slika 122: Palica za igru
236
7.1.2.7. Svjetlosna olovka (light pеn) Svjetlosna olovka je ureĊaj koji sluţi najĉešće za unos crteţa (grafiĉkih podataka) u raĉunar. To je ulazni ureĊaj koji svojim oblikom i veliĉinom podsjeća na obiĉnu olovku. Na vrhu svjetlosne olovke nalazi se fotoćelija sposobna da piše po ekranu. Raĉunar te podatke moţe da prihvati i obradi, te prikaţe u ţeljenom obliku. Svjetlosna olovka ima na svom vrhu ugraĊеn fototranzistor ili fotodiodu koja snimi svjеtlosnе zrakе na mjеstu еkrana gdjе sе postavi, da bi sе u procеsoru taĉno dеfinisao poloţaj na еkranu i potom provеla odrеĊеna narеdba. U odnosu na unos podataka prеko tastaturе, prеdnosti su svjеtlosne olovke što sе ulaz podataka rеalizujе brţе, a nеdostaci – rеlativno ograniĉеna prеciznost pozicioniranja taĉaka na еkranu, tе ograniĉеnе mogućnosti raspoloţivog softvеra za obradu pomoću svjеtlosne olovke. Sluţi za ruĉno obiljеţavanjе odrеĊеnе taĉkе na еkranu ili da bi sе pomakom olovke, ili naznakom konaĉnе taĉkе napravilе odgovarajućе linijе. Primjenjuje se za unos podataka sa površine monitora u raĉunar, sliĉno kao i miš, a dosta se koristi u oblikovanju pomoću raĉunara i u poslovima projektovanja. Slika 123: Svjetlosna olovka
7.1.2.8. Digitalizatori (digitizer) Digitalizatori ili koordinatni crtaĉi sluţe za prevoĊenje krivih linija sa crteţa (na papiru) u odgovarajuće digitalne signale koji se šalju ka centralnoj jedinici raĉunara. Digitalizatori su sliĉni radnom stolu površine 50 X 75 ili 100 X152 cm. Rade tako da se papir sa nacrtanom slikom postavi na radnu ploĉu ureĊaja gdje se ĉitaju informacije pomoću specijalne mehaniĉke glave. Glava se kreće po crteţu (linijama) i na taj naĉin obavlja njihovo oĉitavanje. Oĉitavanje se moţe provoditi i pomoću izmjeniĉne struje koja prolazi vodiĉem ispod radne površine. Poslije oĉitavanja linije, analogni signali se prevode u digitalne i šalju ka centralnoj jedinici raĉunara. 237
Slika 124: Digitalizatori
7.1.2.9. Skener (scanner) Skeneri su ureĊaji koji se koriste za prenos slike ili teksta u raĉunar. Javljaju se u razliĉitim oblicima: kao ruĉni, automatski, ili skenerske glave koje se montiraju na plotere. Slika ili tekst prenosi se preko skenera u raĉunar tako da se svjetlost iz svjetlosnog izvora usmjeri na sliku, a zatim reflektovanu svjetlost prihvata optiĉki ureĊaj ĉiji je zadatak da registruje intenzitet i boju odgovarajućeg piksela. Slika se u raĉunaru dobije u obliku rastera. Postoje posebni programi kojima se one mogu obraditi, povećati, smanjiti, izmijeniti i sliĉno, te prevesti u numeriĉke podatke. Slika 125: Skener
7.1.2.10. Čitač bar koda (Bar-code reader), Ĉitaĉ bar koda sastoji se od izvora svjetlosti (za osvjetljavanje bar koda), senzora (za pretvaranje odbijene zrake u elektriĉne impulse) i pretvaraĉa (za pretvaranje impulsa u oblik prihvatljiv raĉunaru). To je ulazna jedinica koja sluţi za raspoznavanje šifri predstavljenih debljim i tanjim linijama pretvarajući ih u odgovarajuće impulsne signale. Automatsko raspoznavanje omogućava direktan brz i nepogrješiv unos podataka o obiljeţenom predmetu u raĉunar.
238
a)
b)
Slika 126: Čitači bar koda a), Bar kod jеdnog proizvoda b) Ĉitaĉ bar koda zapravo je posebna vrsta skenera. Pojavljuje se u nekoliko razliĉitih izvedbi: u obliku olovke, pištolja i laserski ĉitaĉ. Najĉešći je laserski koji se koristi u trgovini za isĉitavanje cijena. Razlika izmeĊu ĉitaĉa bar koda i svjetlosne olovke je u popratnoj programskoj podršci i upotrebi. 7.1.2.11. Optički čitač obiljеţеnih obrazaca U sluĉajеvima kada jе trošak prеtvaranja podataka iz izvornog dokumеnta u oblik prikladan za ulaz u raĉunar vеlik, primjеnjujе sе optiĉki ĉitaĉ znakova. On ĉita upisanе obijlеţеnе znakovе. Ovako sе najĉеšćе obraĊuju rеzultati raznih tеstova. Odgovori na postavljеna pitanja sе obiljеţavaju. Dokumеnt sе skеnira i idеntifikujе lokacija obiljеţеnih znakova. Brzina ĉitanja zavisi o vrsti i vеliĉini dokumеnta, kao i o broju znakova kojе trеba proĉitati, a prеdnost jе u manjoj priprеmi obrazaca za ĉitanjе. Ĉitaĉ obiljеţеnih znakova posjеdujе fotoćеliju koja usmjеrava impuls prеma obiljеţеnom mjеstu, kojе ima odrеĊеno znaĉеnjе. Brzina ĉitanja iznosi oko 200 obrazaca u minuti. 7.1.2.12. Optički čitač znakova Omogućujе ĉitanjе i rukom pisanih znakova, pisanih po odrеĊеnim pravilima. Prikaz slova, pisanih za optiĉki ĉitaĉ znakova (Optical Charactеr Rеcognation – OCR), prikazan jе na slici. Optiĉki ĉitaĉi mogu raditi kao off-linе i on-linе ulaznе jеdinicе, kada sе unos obavlja na magnеtsku traku. Ovakvi urеĊaji ĉitaju alfanumеriĉkе znakovе 239
štampanе pisaćom mašinom, tе brojеvе pisanе rukom po odrеĊеnim pravilima za pisanjе brojеva. Proĉitani znakovi sе uporеĊuju s postojеćim znakovima u mеmoriji ĉitaĉa, i ako ih ĉitaĉ naĊе, obavlja sе ĉitanjе i unos podataka. Posеbnu vrstu prеdstavlja ĉitaĉ magnеtskih znakova (Magnеtic Ink Charactеr Rеcognation – MICR) koji sе najĉеšćе koristi u bankarstvu. Na slici je prikazan izglеd ĉеka. U donjеm dijеlu vidimo znakovе (idеntifikacija bankе, broj raĉuna, broj ĉеka, iznos) štampanе posеbnim crnilom s magnеtskim svojstvima, koji ĉitaju posеbni ĉitaĉi (MICR). Ĉitaĉi u banci ĉitaju ĉеk i iznos ĉеka oduzimaju s korisnikovog raĉuna u banci.
a) b) Slika 127: Dokumеnt za čitanjе optičkim čitačеm znakova,a) i Izglеd čеka, b) 7.1.2.13. Čitač otisaka prstiju Glavna uloga ĉitaĉa otisaka prstiju je slikanje otiska prsta, te poreĊenje te slike sa ranije dobivenom slikom koja je saĉuvana na raĉunaru. Postoji mnogo naĉina kako dobiti sliku otiska prstiju od kojih je najĉešći preko optiĉkog skeniranja, te kapacitivnog skenera. Glavna razlike izmeĊu ta dva naĉina skeniranja je ta da optiĉki skener koristi svjetlo kako bi dobio otisak prsta, a kapacitivni skener koristi svojstva mesa i zraka kako bi oĉitao razliku kada je prst smješten na površinu ĉitaĉa. Optiĉki skener zahtijeva 2D print, a kapacitivni zahtijeva 3D print što ga ĉini naprednijim i pouzdanijim. Slika 128: Čitač otisaka prstiju
240
7.1.2.14. Čitač dokumenata Sluţi za prenos podataka sa orginalnog dokumenta u centralnu jedinicu raĉunara, u cilju dalje obrade. Prema naĉinu ĉitanja dokumenata, razlikujemo: ĉitaĉ znakova u magnetnoj formi, ĉitaĉ oznaĉenih dokumenata, ĉitaĉ rukopisa, ĉitaĉ linijskog koda i ĉitaĉ optiĉkih znakova. Na slici je prikazan e-ĉitaĉ kompanije Light Blue Optic. Light Touch gedžet je baziran na laserskom piko projektoru i infracrvenom senzoru kako bi projektovao ekran osjetljiv na dodir na bilo kojoj ravnoj površini na e-ĉitaĉima ili tabletima. E- ĉitaĉ ima dva ekrana, prvi koji ima i ekrane u boji i koji moţe da prepoznaje rukopis. Slika 129: e-čitač rukopisa 7.1.2.15. UreĎaji govornog i analognog ulaza Ovi ureĊaji omogućavaju jednostavnu govornu komunikaciju izmeĊu korisnika i raĉunara. Ovi ureĊaji sastoje se od mikrofona i procesora koji prevodi govorne rijeĉi u digitalne informacije i šalju ih u centralnu jedinicu raĉunara. Ovakvi ureĊaji našli su svoju primjenu u projektovanju, robotici, vojnom sistemu upravljanja i sl. Osnovni im je nedostatak u prepoznavanju relativno malog broja rijeĉi i brzini rada. Ovaj proizvod ostaje limitiran ljudskom interpretacijom rijeĉi, a zahtijeva veliku koliĉinu memorije. UreĊaji analognog ulaza sluţe za prevoĊenje analognih i digitalnih signala u binarni oblik, te ih predaju centralnoj jedinici. Kod ovih ureĊaja, osnovni parametri su: vrijeme potrebno za prevoĊenje analognih u digitalne signale i broj bitova dobijenih pretvaranjem. Nije jednostavno postići da raĉunar „razumije“ ono što „ĉuje“. Današnje tehnološko stanje bitno ograniĉava primjenu govornog ulaza u raĉunar. Razvojem hardvera i boljim softverskim paketima moţe se oĉekivati da će govorni ulaz i izlaz dobiti veću ulogu u komunikacijama sa raĉunarom nego što je to danas.
241
Postoji više vrsta analogno-digitalnih ureĊaja koji su uglavnom kompatibilni i mogu se koristiti i kod malih i velikih raĉunara, a najviše korišćeni takav ureĊaj je mikrofon. Mikrofon Mikrofoni mogu biti ulazne jedinice za prepoznavanje govora (Voice Recognition) i jedinice za prenos govora. Omogućavaju prevoĊenje ljudskog glasa u digitalni oblik razumljiv raĉunaru. Raĉunar moţe da uporeĊuje memorisani uzorak govornikovog glasa sa izgovorenim naredbama i da izvršava odreĊene nardbe. Slika 130: Mikrofon
7.1.2.16. Digitalni fotoaparati i kamere Digitalni fotoaparat je ureĊaj koji omogućava direktan prenos slike iz okoline u raĉunar. Smještaj podataka se provodi u memoriju fotoaparata, a zatim se prenosi na tvrdi disk. Svi modeli fotoaparata i kamera nude nekoliko rezolucija za snimanje, kao i mogućnost proširenja memorije. Isporuĉuju se sa softverom i kablovima za povezivanje radi uĉitavanja slika i video zapisa na raĉunar. Slika 131: Digitalni fotoaparat 7.1.2.17. Web kamera (WebCam) Web kamera je kamera koja prenosi slike i video u stvarnom vremenu. Najĉešće se spaja direktno na raĉunar preko USB prikljuĉka te se koristi za prenos video konferencija i video razgovora preko Interneta. Prvi ovakav ureĊaj predstavljen je 1991. godine. Slika 132: Web kamera 242
7.1.2.18. Čitač memorijskih kartica (Memory Card Reader) Ĉitaĉ memorijskih kartica je ureĊaj koji se koristi za pristup podacima na memorijskim karticama koje koriste razni ureĊaji kao što su digitalne kamere i aparati, igraće konzole, mobilni telefoni itd. Moţemo ih podijeliti po naĉinu spajanja na unutrašnje (interne) i spoljne (eksterne). Druga vrsta podjele je s obzirom na mogućnosti: ĉitaĉi sa samo jednim utorom, serijski ĉitaĉi i multi ĉitaĉi. Slika 133: Čitač memorijskih kartica Čitači sa samo jednim utorom (Single Slot Card Reader) mogu ĉitati podatke sa samo jedne odreĊene vrste kartica (npr. SD) Serijski čitači (Series Card Readers) imaju više utora ali isto samo za jednu vrstu memorijskih kartica (npr. 4x SD). Multi čitači (Multi-Card Readers) su danas najrašireniji i mogu ĉitati više vrsta memorijskih kartica.
7.1.2.19. Novije tehnologije 1. OLED OLED (organic light emitting diode) je ureĊaj sa svjetlećom diodom ĉiji se emitivni monitor sastoji od organskih sastojaka. Taj se materijal monitora sastoji od dvije elektrode od kojih je najmanje jedna propusna. Takvi se ureĊaji mogu koristiti na televizijskom ekranu, raĉunarskim monitorima, mobilnim telefonima, satovima itd. U kontekstu ekrana, OLED ima odreĊene prednosti u odnosu na tradicionalan ekran; OLED ekrani mogu biti tanji i svjetliji od uobiĉajenih ekrana. Negativna strana ovog ureĊaja je limitirani vijek trajanja – otprilike 5 godina ako se koristi 8 sati dnevno. Nadalje, moguća je nebalansiranost u bojama, te oštećenje ekrana u dodiru sa vodom. Još jedan nedostatak ovog ureĊaja je povećana potrošnja energije; 40% za prikaz crne
243
slike, 60-80% za prikaz većine slika, a za prikaz slika sa bijelom pozadinom kao što je dokument, moţe trošiti i do tri puta više energije. Slika 134: OLED TV
2. Ekran osjetljiv na dodir (Touch screen) Ekran osjetljiv na dodir je i ulazna i izlazna jedinica zbog toga što prikazuje vizuelni izlaz iz raĉunara, ali i prima ljudske akcije prstom ili posebnom olovkom (Stylus) koje se preko ekrana osjetljivog na dodir prenose u raĉunar. Dakle, ekran osjetljiv na dodir prepoznaje prisutnost i lokaciju dodira unutar prikazanog ekrana. Dodir moţe biti putem prsta, ruke ili olovkom. Dvije glavne karakteristike ekrana osjetljivog na dodir su te da on pruţa mogućnost uticanja na ono što je prikazano na ekranu taĉno tamo gdje je i prikazano, te mogućnost da se to uĉini direktno bez ikakvih drugih ureĊaja kao što su miševi, tastature i sliĉno. Takvi se ekrani spajaju na raĉunare i terminale. Ujedno su omogućili razvoj i napredak ruĉnih raĉunara, PDA, mobilnih telefona, satelitskih navigacija i mobilnih igraćih konzola. Ekran osjetljiv na dodir omogućava korisnicima da vrše izbor neke opcije dodirom odreĊene rijeĉi, šeme ili simbola na površini ekrana. Ekran osjetljiv na dodir ima sposobnost da otkrije poloţaj na kojem je dodirnut. Koristi se za iste namjene kao miš ili svjetleća olovka. Ovakav rad sliĉan je radu sa mišem. Ekran osjetljiv na dodir je alternativa tastaturi za unos podataka. Nalazi svoju primjenu tamo gdje ne postoji mogućnost nadzora nad korišćenjem raĉunara.
Slika 135: Ekrani osjetljivi na dodir 244
3. Elektronska (digitalna) olovka Elektronska olovka rukom napisane bilješke trenutno pretvara u tekst koji je moguće ureĊivati, a bilješke se prenose na raĉunar preko USB porta. Za svoj rad olovka koristi kombinaciju ultrazvuĉnog i infracrvenog sistema, a sam vrh je osjetljiv na pritisak. UgraĊeno je 2 MB memorije što je dovoljno za smještanje do 100 stranica rukopisa na stranicama A5 formata. Podaci se kasnije mogu prebaciti na bilo koji raĉunar s Windowsom Vista, XP ili 2000.
Slika 136: Elektronska olovka Digitalni papir je papir s posebnim uzorkom koji zajedno s digitalnom olovkom sluţi za stvaranje ruĉno pisanih digitalnih dokumenata. Poseban uzorak taĉkica odštampan na papir sluţi digitalnoj olovci za taĉno odreĊivanje koordinata na papiru. Digitalna olovka zatim saĉuva rukopis i prebaci ga na raĉunar. Taj se uzorak taĉkica moţe ispisati na bilo koji papir. Vaţno je samo da štampaĉ kojim se štampa ima mogućnost pisanja u rezoluciji od minimalno 600 dpi (dots per inch). Tinta na ispisanom papiru apsorbuje infracrvenu svjetlost koju emituje digitalna olovka. Ta olovka sadrţi i prijemnik koji interpretira odbijenu infracrvenu svjetlost s papira. Digitalna olovka sadrţi i senzor na pritisak koji aktivira funkcije ĉitanja s papira i bluetooth odašiljaĉ kojim šalje memorisane zapise u raĉunar ili mobilni telefon u blizini preko kojih moţemo zapis poslati dalje ili obraditi. Najvaţnija stvar ove tehnologije je upravo papir s posebnim uzorkom taĉkica jer olovka ne snima što mi pišemo već pamti taĉne koordinate kuda prolazimo olovkom po papiru. Te koordinate olovka dobija sa odštampanog uzorka jedva vidljivih taĉkica na papiru. Najpoznatiji proizvoĊaĉi tehnologije digitalnog papira su Anoto, E-Pen InMotion, Leapfrog, OTM Technologies i Digital Ink. Njihove se tehnologije i uzorci taĉkica na papiru meĊusobno razlikuju. 245
4. E-papir (e-paper) E-papir ili elektronski papir (e-paper) je zajedniĉki naziv za ekranske tehnologije dizajnirane da oponašaju izgled obiĉne tinte i papira. Za razliku od konvencionalnih ravnih ekrana, koji koriste pozadinsko osvjetljenje da bi osvijetlili piksele, elektronski papir reflektuje svjetlo kao obiĉan papir. Neke tehnologije upotrebljavaju i plastiĉne podloge i elektroniku tako da ekran bude fleksibilan. E-papir se smatra ugodnijim za ĉitanje od konvencionalnih ekrana zbog stabilne slike, koja se ne treba konstantno osvjeţavati, šireg ugla gledanja i ĉinjenice da koristi odraţenu ambijentalnu svjetlost. Lagan je i izdrţljiv, ali mu još nedostaje dobra reprodukcija boje. Karakteristike e-papira: • mala potrošnja energije - ekran zasnovan na e-papiru zapravo ne koristi energiju kada se slika ne mijenja (ne treba se “osvjeţavati”, • visoki kontrast, ugodan za oko, bez pozadinskog osvjetljenja, vidljiv na izravnom svjetlu (suncu), • Fleksibilan, • Tanak. Iako je moguće proizvoditi fleksibilne e-papir ekrane, takvi ekrani nisu danas dostupni na trţištu jer firme i dalje usavršavaju tehnologiju i razmišljaju o naĉinu kako to zapravo komercijalizovati. Slika 137: Elektronski papir 5. E-čitač ili čitač elektronskih knjiga (e-reader) Ĉitaĉ elektronskih knjiga je prenosni ureĊaj koji se koristi za ĉitanje elektronskih knjiga ili ĉasopisa. E-ĉitaĉi obiĉno koriste ekrane koji liĉe na papir (e-papir), memoriju i naĉin da dobijete nove elektronske knjige – neki koriste USB ili memorijske kartice, a neki koriste beţiĉne veze (Wi-Fi ili 3G). Kako bi u potpunosti shvatili naĉin njihovog funkcionisanja nuţno je znati da e-papir ili elektronski papir (e-paper) je zajedniĉki naziv za ekranske tehnologije dizajnirane da oponašaju izgled obiĉne tinte i papira. E-knjiga ili elektronska knjiga (e-book) je elektronski (digitalni) ekvivalent štampanoj knjizi. 246
Većina e-ĉitaĉa koriste tehnologiju ekrana koji izgleda poput papira. Ovi ekrani su vrlo ugodni za oko, obiĉno su crno-bijele boje i zahtijevaju vrlo malo energije. Najĉešći prikaz danas je upravo E-tinta (E-Ink). Postoji nekoliko novih tehnologija e-papir ekrana koji se poĉinju pojavljivati, dok neki e-ĉitaĉi koriste LCD ekrane, a neki ĉak imaju 2 ekrana: e-papir za ĉitanje knjiga, i LCD za druge poslove.
Slika 138: E-čitači danas Neki ljudi zapravo koriste raĉunare, telefone ili netbooke za ĉitanje eknjiga. TakoĊe, i Appleov iPad ili Android tablet moţe posluţiti kao ureĊaj za ĉitanje e-knjiga, ĉasopisa i drugih vrsta sadrţaja. MeĊutim, ako ţelite ĉitati duţe vrijeme, ekran zasnovan na e-papiru je najbolji izbor – najugodniji je za oĉi i koristi vrlo malo energije.
7.1.3. Izlazne jedinice Izlazni jedinice ili ureĊaji podatke iz raĉunara pretvaraju u oblik prihvatljiv okolini. Ta okolina mogu biti ljudi, pa su to onda prikazi u vizualnom ili zvuĉnom obliku, ili mašine ako su prikazi u obliku elektriĉnih veliĉina, na primjer napona ili struje. I u jednom i u drugom primjeru zadatak je izlaznih jedinica brzo, jeftino i efikasno pretvaranje digitalnih elektriĉnih signala iz raĉunara u oblik prihvatljiv okolini. Svaki je raĉunar opremljen bar jednim izlaznim ureĊajem, a ĉesto puta i s više njih. Postoji mnogo izlaznih ureĊaja koji se meĊusobno razlikuju namjenom, tehnologijom izrade, cijenom itd.
247
Kao izlazne jedinice najĉešće se koriste displeji koji se izvode u varijantama od prostih on/off indikatora do velikih grafiĉkih displeja. Izlazni ureĊaji su takoĊe i štampaĉi, generatori zvuka i dr. Većina savremenih raĉunara daje izlazne rezultate kroz dva glavna tipa ureĊaja: ekran monitora za neposredni vizuelni pregled i štampaĉe za permanentni papirni izlaz. Najpoznatija izlazna jedinica je svakako monitor (display). Posebna vrsta monitora su monitori na dodir (touchscreen). Kada postoji zahtjev za ispisivanje sadrţaja na tvrdu kopiju, tj. papir nezaobilazan je štampaĉ. Štampaĉ (printer) je izlazna jedinica koja sluţi za štampanje teksta ili ilustracije na papir.
7.1.3.1. Video izlazni ureĎaji Video izlazni ureĊaj raĉunarskog sistema obuhvata tri kljuĉne komponente: monitor, video adapter i video memoriju (VRAM). Monitor (video displej) koristi se kao jednosmjerni prozor izmeĊu korisnika i mašine. Savremeni monitor podjednako prikazuje numeriĉke i alfabetske karaktere, grafiku, fotografske slike, animaciju i video snimke. Video adapter ili video (grafiĉka) kartica, integrisana ili preko PCI slota povezana na matiĉnu ploĉu, povezuje monitor sa raĉunarom. VRAM ili video memorija je poseban dio RAM-a u kome se drţe digitalne video slike. Što je više video memorije, to je moguće prikazati više detalja na jednoj slici na ekranu monitora raĉunara. Prvi monitori raĉunarskog sistema bili su sa zelenim ekranom (1970-ih), zatim sa kolor grafiĉkim adapterom CGA (Color Graphics Adapter), sa 4 boje i rezolucijom 320x200 piksela (1981). Monitori sa poboljšanim grafiĉkim adapterom – EGA (Enhanced Graphics Adapter), sa 16 boja i rezolucijom od 640x350 piksela pojavili su se 1984. Prvi VGA (Video Graphics Array) monitori pojavili su se 1987, zatim XGA (Extended Graphics Array) monitori sa ravnim ekranom, 16.8 miliona boja i rezolucijom od 1024x768 piksela (1990). Savremeni monitori UXGA (Ultra Extended Graphics Array) su sa 16.8 miliona boja i 1600x1200 rezolucijom. 248
Slika 139: Monitori Osnovne karakteristike monitora i kvaliteta slike su veliĉina ekrana, rezolucija i kvalitet slike (dubina boje). Veliĉina monitora, kao i TV ekrana, mjeri se duţinom dijagonale linije ekrana, tipiĉno 15-21 inĉ, ali je stvarna vidljiva oblast obiĉno manja. Slika na ekranu monitora sastoji se od sitnih taĉaka, koje se nazivaju pikseli (picture elements) – elementi slike. Kvadratni inĉ neke slike monitora je tipiĉno mreţa piksela od oko 72x72 piksela. Kaţe se da takav monitor ima rezoluciju od 72 taĉke po inĉu ili – dpi (dot per inch). Što je rezolucija veća ovi pikseli su sve bliţi jedan drugom. Tipiĉna rezolucija od, na primjer, 1024 x 768 sadrţi 786.432 piksela. Rezolucija nije jedini faktor koji odreĊuje kvalitet slike. Kvalitet slike zavisi od rezolucije, ali i tzv. dubine boja, ili bitske dubine, što znaĉi da veći obim boja po pikselu zahtijeva više bita prostora u video memoriji. Dubinu boje (color depth) odreĊuje broj razliĉitih boja koje monitor moţe da prikaţe u jednom trenutku, a izraţava se u broju bita po pikselu. Što je veća bitska dubina to monitor moţe prikazati više nijansi boja po svakom pikselu. Monitor predstavlja vaţan dio personalnog raĉunara koji omogućava vizualizaciju programa koji se trenutno izvršava. Postoji više tehnologija koje se koriste za izradu ekrana monitora, a najzastupljenije su: CRT (Cathode Ray Tube) – ekran sa katodnom cijevi LCD (Liquid Crystal Display) – ekran sa teĉnim kristalom. Prednosti LCD monitora pred CRT monitorima su što su tanki, te zauzimaju vrlo malo mjesta i troše malo energije. Rezolucija je prirodna i ne mijenja se, te ovi monitori malo zamaraju oĉi. Nedostaci su im ugao gledanja tj. ako gledamo na monitor previše iskosa nećemo vidjeti pravilno prikazanu sliku.
249
Sa tehnološkog aspekta video displej izlazni ureĊaji raĉunarskog sistema dijele se u ĉetiri osnovne klase: 1. CRT (Catode Ray Tube) monitore, 2. LCD/TFT monitore, 3. projekcione LCD panele i 4. video projektore. 1. CRT (Catode Ray Tube) monitori CRT tehnologija je starijeg datuma i zasniva se na korišćenju katodnih cijevi sliĉnih onima koje se koriste kod televizijskih prijemnika. Na jednom kraju katodne cijevi nalazi se elektronski top, a na drugom površina ekrana na kojoj se formira slika. Elektronski top šalje snop elektrona koji veoma brzo prelazi preko ekrana sa lijeva na desno u linijama od vrha do dna ekrana. Slika 140: CRT monitor Trag koji snop elektrona ostavlja na fosforom premazanoj površini ekrana formira sliku. Iako je u jednom trenutku mlazom pogoĊena samo jedna taĉka na ekranu, korisnik ima utisak postojanja kontinualne slike i to iz dva razloga: fosfor, kojim je presvuĉena unutrašnja strana ekrana, nastavlja da svijetli neko vrijeme nakon što je pogoĊen elektronskim mlazom, zbog tromosti ljudskog oka (nemogućnosti da primjeti veoma brze promjene) korisniku se ĉini da su taĉke još uvijek osvjetljene, iako to nije sluĉaj. S obzirom da slika koju formira elektronski top CRT monitora vremenom blijedi, elektronski mlaz mora stalno da prelazi preko ekrana kako bi odrţao sliku. Ovaj postupak naziva se osvjeţavanjem ekrana, a uĉestalost kojom se osvjeţavanje obavlja naziva se uĉestalošću osvjeţavanja ili vertikalnom frekvencijom. Uĉestalost osvjeţavanja predstavlja broj formiranih slika u sekundi i izraţava se u hercima (Hz). Za većinu modernih monitora ovaj parametar se kreće u rasponu od 60Hz do 150Hz. 250
2. LCD (Liquid Crystal Displays) monitor LCD je savremeni, popularni monitor sa ravnim ekranom na bazi teĉnih kristala. Sam LCD je elektrooptiĉki modulator realizovan kao tanki, ravni displej napravljen od nekog broja kolor ili monohromatskih piksela postavljenih ispred izvora svjetlosti ili reflektora. Obiĉno se koristi u baterijski napajanim ureĊajima jer zahtijeva malu snagu napajanja. Slika 141: LCD monitor Svaki piksel LCD tipiĉno sastoji se od jednog sloja molekula postavljenog izmeĊu dvije transparentne elektrode i dva polarizaciona filtera, sa okomitom osom transmisije. Bez teĉnog kristala izmeĊu dva polarizaciona filtera svjetlost koja proĊe prvi filter bude blokirana na drugom filteru. Površine elektroda koje su u kontaktu sa materijalom teĉnog kristala, tako su tretirane da poravnavaju molekule teĉnog kristala u odreĊenom pravcu. Ovaj tretman sastoji se od tankog polimerskog sloja koji se trljaju u jednom pravcu, korišćenjem, na primjer, neke tkanine. Tako se pravac teĉnih kristala poravna i definiše sa pravcem trljanja. Elektrode su saĉinjene od transparentnih provodnika od tankog indium oksida – ITO (Indium Tin Oxide). Prije primjene elektriĉnog polja, orijentacija molekula teĉnog kristala odreĊena je njihovim podešavanjem dovoĊenjem osa molekula u meĊusobno vertikalan poloţaj na površini. U ovom tipu LCD, molekule se aranţiraju u spiralnu strukturu, odnosno uvrću se (twested). Pošto materijal teĉnog kristala dijeli svjetlost, poslije prolaska kroz jedan filter svjetlost se rotira (mijenja osu polarizacije) sa spiralnom strukturom sloja teĉnog kristala, omogućavajući joj prolaz kroz drugi polarizacioni filter. Polovina ulazne svjetlosti se apsorbuje u prvom polarizacionom filteru, dok je ostatak strukture sasvim transparentan. LCD tehnologija je novijeg datuma u odnosu na CRT tehnologiju. Prvobitno je bila namijenjena samo za primjenu kod prenosivih raĉunara i ureĊaja. Postupak formiranja slike na površini LCD ekrana zasniva se na korišćenju teĉnog kristala. Iza LCD ekrana nalazi se izvor svjetlosti. Svjetlost 251
prvo prolazi kroz polarizujući filter, poslije koga su svi zraci koji proĊu usmjereni u istom pravcu koji je normalan na površinu ekrana. Iza ovog, nalazi se drugi polarizujući filter koji se sastoji od ćelija sa teĉnim kristalom. Te ćelije mogu da mijenjaju ugao polarizacije svjetlosti i na taj naĉin utiĉu na koliĉinu svjetlosti koja kroz njih prolazi. Svaki piksel (taĉka) na LCD ekranu sastoji se od tri ćelije, po jedna za prikazivanje crvene, zelene i plave boje. LCD ekrani vremenom dobijaju „mrtve” piksele (taĉke). To su taĉke ne ekranu koje su stalno tamne (crni „mrtvi” piksel) ili stalno emituju maksimalnu koliĉinu svjetlosti (svjetli „mrtvi” piksel, znatno više smeta korisniku od crnog). One smanjuju kvalitet slike i oteţavaju rad na raĉunaru. Obiĉno su posljedica procesa proizvodnje monitora. Razlike izmeĎu monitora sa CRT i LCD ekranom su: LCD monitori imaju savršenu geometriju slike, dok se kod CRT monitora ona podešava relativno komplikovanim skupom operacija (od kojih neke nisu podrţane komandama sa prednje strane monitora) i nikad nije savršena, LCD monitori ĉesto imaju mogućnost fiziĉke rotacije ekrana za 90o, ĉime se dobija odnos dimenzija slike 3:4, koji je povoljniji za ĉitanje teksta i rad u profesionalnom okruţenju, LCD monitori imajuu znatno manju dubinu i nekoliko puta su lakši od CRT monitora, pa zauzimaju manje mjesta na radnom stolu i lakši su za manipulaciju. Osnovne karakteristike monitora su: veliĉina i dimenzija ekrana zakrivljenost ekrana rezolucija ekrana frekvencija osveţavanja ekrana maksimalno osvjetljenje i kontrast slike ugao pod kojim se slika moţe vidjeti naĉin povezivanja sa okruţenjem potrošnja elektriĉne energije zraĉenje
252
2.1. TFT monitori Koriste tehnologiju tankog filma tranzistora za LCD displej, gdje svakom pikselu odgovara jedna tranzistor. Tipiĉan 17 inĉa TFT monitor ima oko 1,3 miliona piksela slike, odnosno 1,3 miliona tranzistora. Takav monitor tipiĉno moţe imati do 11 mrtvih piksela, odnosno tranzistora koji ne rade, a koji se na ekranu vide kao crvena, bijela ili plava taĉka i obiĉno nisu kritiĉne ako se ne nalaze u kritiĉnoj zoni ekrana. Ovi monitori imaju kraće vrijeme odziva i pogodni su za multimedijalne sadrţaje. Kako cijene LCD/TFT monitora padaju, sve više zamjenjuju klasiĉne CRT monitore kod standardnih desktop raĉunara. Slika 142: TFT monitori Veličina ekrana monitora predstavlja duţinu dijagonale ekrana i izraţava se u inĉima (1”=2.54cm). Današnji ekrani monitora personalnih raĉunara imaju veoma širok obim veliĉina, od 12” za male notebook raĉunare, preko standardnih 17” za desktop raĉunare, pa sve do 25” za monitore raĉunara koji se koriste za grafiĉke primjene. Kod CRT monitora vidljiva dijagonala je za 1 do 1.5” manja od one koja je deklarisana. Tako, na primjer, vidljiva dijagonala 17” monitora je obiĉno od 15.5” do 16”. Ovo je posljedica toga što proizvoĊaĉi CRT monitora deklarišu ukupnu dijagonalu ekrana u koju su uraĉunati i dijelovi ekrana koji nisu u funkciji prikaza slike. Kod LCD monitora ovo pravilo ne vaţi, tako da vidljiva dijagonala odgovara deklarisanoj. Osim veliĉine dijagonale, bitan je i odnos širine i visine slike. Postoje dva standard za definisanje ovog odnosa: širina:visina = 4:3; iako je stariji, ovaj standard se još uvijek ĉešće koristi širina:visina = 16:9 (drugi naziv za ovaj standard je Wide Screen); ovo je noviji standard koji više odgovara dimenzijama vidnog polja ĉovjeka, tako da je slika na monitorima koji su izraĊeni po ovom standardu preglednija što monitor ĉini pogodnijim za rad.
253
Zakrivljenost ekrana je osobina koja se javlja samo kod CRT monitora. To je nepoţeljna osobina zato što samo ekrani sa ravnom površinom garantuju mali odsjaj i dobru vidljivost iz razliĉitih uglova gledanja. Ekrani CRT monitora najĉešće imaju zakrivljeni oblik koji predstavlja dio sfere. Ovakva konstrukcija je posljedica toga što je za projektovanje slike na površini ekrana potrebno da sve taĉke na ekranu budu jednako udaljene od izvora elektronskog mlaza. Pred moderne CRT ekrane postavlja se zahtjev da imaju što ravniji ekran. Da bi se ovo postiglo koristi se moderna elektronska tehnologija koja kompenzuje razliĉite udaljenosti pojedinih dijelova ekrana od izvora elektronskog mlaza. Ipak, i pored ovoga, veoma malo ekrana je potpuno ravno. ProizvoĊaĉi ih veoma ĉesto konstruišu tako da im je spoljna površina potpuno ravna dok sa unutrašnjom stranom, na kojoj se projektuje slika, to nije sluĉaj. Ovime korisnik stiĉe utisak da sjedi za potpuno ravnim ekranom iako to nije tako. Ekrani LCD monitora, zbog drugaĉijeg naĉina projektovanja slike, mogu da budu potpuno ravni, što predstavlja bitnu prednost u odnosu na CRT tehnologiju. Rezolucija ekrana predstavlja broj piksela po horizontali i vertikali ekrana (piksel je najmanji dio površine ekrana koji moţe da generiše proizvoljnu boju). Odnos broja piksela po vertikali i po horizontali je isti kao i odnos dimenzija ekrana, tj. za većinu monitora iznosi 4:3. Standardne vrijednosti rezolucija ekrana su od 640x480 do 1600x1200. Korisnik moţe da podešava rezoluciju prema veliĉini ekrana i sopstvenim potrebama. Veća rezolucija garantuje sliku sa većim brojem detalja i većom radnom površinom, ali objekti na slici postaju manji, što prilikom duţeg rada moţe da dovede do nepotrebnog naprezanja vida. Frekvencija osvjeţavanja ekrana predstavlja broj slika koje se prikazuju na ekranu tokom jedne sekunde i izraţava se u Hz. Ako je frekvencija osveţavanja previše niska, slika na ekranu manje ili više treperi, što prilikom duţeg gledanja moţe da dovede do zamora oĉiju. Stoga minimalna preporuĉena frekvencija osveţavanja za dugotrajan rad na raĉunaru iznosi 75Hz. Na maksimalnu frekvenciju osvjeţavanja utiĉe rezolucija slike na ekranu. Povećanjem rezolucije, maksimalna frekvencija osvjeţavanja se smanjuje i obrnuto.
254
Maksimalno osvjetljenje i kontrast slike utiĉu na subjektivni kvalitet slike i mogućnost rada u prostorijama sa puno svjetla. Osvjetljenje ekrana mjeri se u kandelama po kvadratnom metru i izraţava u jedinicama koje se zovu “nit”. Prosjeĉni monitori imaju od 150 do 250 nita, pri ĉemu su ove vrijednosti nešto veće kod LCD nego kod CRT ekrana. Kontrast ekrana predstavlja odnos jaĉine osvjetljenja izmeĊu najsvjetlije i najtamnije taĉke koja se moţe reprodukovati na ekranu. Veći kontrast doprinosi oštrijem tekstu i ţivljim bojama. CRT monitori imaju nešto bolji kontrast od LCD monitora. Kod modernih monitora kontrast iznosi od 250:1 do 750:1. Uglovi vidljivosti predstavljaju maksimalne uglove po horizontali i vertikali ekrana pod kojima se slika moţe vidjeti bez promjena u boji i kontrastu i bez većih deformacija u obliku slike. Uglovi vidljivosti kod CRT ekrana u mnogome zavise od njegove zakrivljenosti. Ona doprinosi da slika gledana sa strane djeluje izduţeno, a dijelovi slike na suprotnoj ivici se ĉak ne mogu ni vidjeti. TakoĊe, postoji i mala promjena u bojama, ali taj problem je manje izraţen. Pri promjeni ugla vidljivosti, LCD ekrani imaju manji problem sa deformacijom slike jer su potpuno ravni. MeĊutim, veliki problem kod ovog tipa monitora je promjena boja i smanjenje kontrasta pri gledanju sa strane. LCD ekrani se konstruišu tako da omoguće što veću promjenu ugla gledanja po horizontali na raĉun manje vidljivosti sa promjenom ugla gledanja po vertikali. Moderni LCD ekrani postiţu sve veće uglove vidljivosti tako da su se po toj karakteristici dosta pribliţili CRT ekranima. Dobar LCD monitor ima ugao vidljivosti veći od 140o po horizontali i od 120 o po vertikali. Način povezivanja monitora i personalnog računara moţe biti: putem analogne i digitalne veze (interfejsa). Analogno povezivanje je starijeg datuma i u upotrebi je kod gotovo svih CRT monitora. Signali u analognom obliku za crvenu, zelenu i plavu boju generišu se u grafiĉkoj kartici raĉunara i dovode do monitora. Pošto je CRT monitor po svojoj prirodi analogan, dobijeni signali su za njega sasvim odgovarajući. Analognim povezivanjem postiţe se brţi rad i praktiĉno beskonaĉan spektar boja koji se moţe poslati na monitor. Digitalno povezivanje ili DVI (Digital Visual Interface) je u upotrebi uglavnom kod LCD monitora, koji su po svojoj prirodi digitalni. Ako se kod LCD monitora koristi analogno povezivanje, tada se prvo u grafiĉkoj kartici digitalni signal pretvara u analogni, a potom se u monitoru analogni signal vraća u digitalni. Ova 255
dvostruka konverzija doprinosi smanjenju kvaliteta slike, što se na ekranu obiĉno manifestuje kao treperenje ili „plivanje” piksela. Potrošnja električne energije od strane monitora je vrlo bitna karakteristika, jer monitor troši skoro polovinu elektriĉne energije cijelog PC sistema. Potrošnja monitora najviše zavisi od tipa i veliĉine ekrana. Monitori sa LCD ekranom troše znatno manje energije od CRT monitora (u prosjeku oko 2.5 puta manje za istu veliĉinu ekrana). Kod novijih monitora, raĉunar moţe da upravlja radom monitora. Ukoliko se tokom odreĊenog vremena monitor ne koristi, raĉunar moţe da ga djelimiĉno ili potpuno iskljuĉi i tako doprinese štednji elektriĉne energije i duţem ţivotnom vijeku samog monitora. Zračenje monitora je vrlo bitno jer moţe loše da utiĉe na zdravlje korisnika. Problem predstavljaju zraĉenja veoma niske uĉestanosti. Opasnost od ozbiljnijeg oboljenja je relativno mala, ali ako korisnik provodi trećinu dana za raĉunarom, onda svakako spada u riziĉnu grupu. Radi zaštite od zraĉenja, propisano je nekoliko standarda koje treba poštovati (MPR I, MPR II, TCO i dr.). TakoĊe, treba imati u vidu da monitori znatno više zraĉe sa zadnje nego sa prednje strane, pa u skladu sa tim treba obratiti paţnju na raspored monitora u prostoriji. Intenzitet zraĉenja znatno opada sa povećanjem rastojanja od izvora zraĉenja. To znaĉi da je na dovoljnoj udaljenosti od monitora zraĉenje veoma malo. Minimalno rastojanje na kom korisnik treba da se nalazi, prema preporukama, jednako je dvostrukoj duţini dijagonale ekrana monitora. Koliĉina zraĉenja kod LCD monitora je samom tehnologijom izrade svedena na minimum, dok je kod CRT monitora problem zraĉenja izraţeniji.
3. Projekcioni LCD paneli (Overhead projecti on panels) Ovi ureĊaji projektuju video signale, ili raĉunarske podatke na visećem zidnom ekranu. Ranih 1980s-1990‟s, LCD projektori tipa epidiaskopa (overhead projectors) dominirali su u školama i poslovnim prezentacijama. LCD panel u plastiĉnom okviru montiran na zidu i spojen na video izlaz raĉunara, ĉesto razdvojen od normalnog monitorskog izlaza. Rashladni ventilator u panelu je spreĉavao pregrijavanje panela, koje je dovodilo do zamagljivanja slike. Prvi LCD paneli bili su monohromatski i za NTSC standardni video signal, kao što je 256
iz Apple II raĉunara ili VCR (Video Recorder). Kasnih 1980-ti h pojavili su se 16-bitni kolor modeli za Macintosh i VGA PC raĉunare. Displej je bio priliĉno inertan, sporo se osvjeţavao, pa su brzo pokretne slike ostavljale trag. LCD projekcioni paneli su savremena zamjena analognih diaskopa, grafoskopa i projektora. Za prikazivanje slike, LCD projektor tipiĉno šalje svjetlost iz metal-halidne lampe kroz prizmu koja dijeli svjetlost na tri polisilicijumska panela, za crvenu, zelenu i plavu komponentu video signala. Kada polarizaciona svjetlost prolazi kroz panel (kombinacija svjetlosnog polarizatora, LCD panela i analizatora), individualni pikseli mogu biti otvoreni za propuštanje svjetlosti , ili zatvoreni za blokiranje svjetlosti . Kombinacija otvorenih i zatvorenih piksela moţe proizvesti širok obim boja i nijansi sivog u projektovanoj slici. Metal-halidne lampe emituju snaţnu usmjerenu svjetlost (2000-4000 lumena), ali su skupe (600-1000$) i traju od 500-1000 ĉasova. Zahvaljujući ovoj lampi, ovi projektori su manji i lakši, ali daju najbolji kvalitet slike na ĉisto bijeloj ili sivoj površini, ili namjenskom ekranu.
Slika 143: Projekcioni LCD paneli
4. Video projektor Video projektor uzima video signal i projektuje odgovarajuće slike na projekcionom ekranu koristeći kombinaciju soĉiva. Svi video projektori koriste vrlo jak izvor svjetlosti za projekciju slike, a savremeni projektori imaju mogućnost manuelne korekcije svjetlosti , kontrasta i drugih parametara. 257
Video projektori se ĉesto nazivaju digitalni projektori. Uobiĉajena rezolucija za portabl SVGA projektore je 800x600 piksela i XGA – 1024x768 piksela. Parametri koji odreĊuju kvalitet i cijenu video projektora su jaĉina svjetlosti (od 1500-4000 lumena), koja je u odreĊenom projektoru fiksna i veliĉina projektovane slike, pošto povećanje slike za 41% , smanjuje intenzitet svjetla za 50%. Postoji više vrsta projektora kao što su Movie, Slide, CRT, LCD, DLP (Digital Light Processing), LCOS (Liquid Crystal On Silicon) i dr. Slika 144: Videoprojektor
7.1.3.2. Štampači (Printer) Prvi štampaĉi su bili vrlo sliĉni pisaćim mašinama. Koristili su zvjezdicu koja je sadrţavala metalne blokove s pojedinim znacima. Zvjezdica bi se okretala i udarala pravi znak na papir preko trake s bojom. Svim je štampaĉima zajedniĉko obiljeţje da ne mogu raditi bez odreĊenih programa koji se moraju instalirati u raĉunar, a najĉešće dolaze uz štampaĉ. To su upravljaĉki programi (driver) koji uspostavljaju komunikaciju izmeĊu raĉunara i štampaĉa. U mnogim raĉunarskim aplikacijama nije dovoljno samo prikazati podatke na ekranu, ili ih saĉuvati u elektronskom obliku u memoriji, već je neophodno imati ih i u papirnoj formi. To omogućuju razliĉite vrste štampaĉa. Najĉešće korišćeni štampaĉi su: 1. matriĉni štampaĉ 2. inkdţet (ink-jet) štampaĉ 3. termiĉki štampaĉ 4. laserski štampaĉ
258
1. Matrični (iglični) štampači Spadaju u grupu štampaĉa sa dodirnim mehanizmom. Selektivnim pritiskom na traku natopljenu mastilom, mehanizam za štampanje ostavlja trag na papiru. Na pokretnoj glavi štampaĉa, poredane u vertikalnoj liniji, nalaze se iglice. Ovih iglica obiĉno ima 9 ili 24, što utiĉe na kvalitet štampe. Glava se pokreće horizontalno, dok se izmeĊu nje i papira nalazi mastiljava traka. U toku pomjeranja glave, pojedine iglice kratkotrajno izlijeću i udarajući traku ostavljaju otisak na papiru. Ovakvi štampaĉi su buĉni, spori i male su rezolucije. Pored toga, sve odštampane taĉkice su istog intenziteta, tako da su veoma loši za štampanje slika i uglavnom se koriste za štampanje teksta i tabela. MeĊutim, za razliku od ostalih vrsta štampaĉa, korišćenjem indigo papira omogućuju štampanje više kopija istovremeno i obiĉno su veoma robusni i dugotrajni. Slika 145: Matrični štampač 2. Inkdţet štampači (ink jet) Formiraju sliku tako što kroz male otvore raspršuju naelektrisane kapljice boje na papir. Štampanje slike u boji se ostvaruje korišćenjem 3 ili 4 ovakva otvora kroz koje se raspršuju kapljice razliĉite boje. Kombinacijom tri boje (ţuta, cijan (modroplava) i maĊenta (ljubičasta)) i regulisanjem njihovog intenziteta mogu se dobiti sve ostale boje. Ukoliko se sve tri boje pomješaju u jednakom intenzitetu, dobija se crna boja. Radi uštede kolor ketridţa (u kome se nalaze pomenute tri boje), ĉesto se koristi dodatni crni ketridţ koji predstavlja ĉetvrtu boju u sistemu. Prednosti ovakvih štampaĉa su jeftina izrada, tih rad i lako formiranje slike u boji. Osnovne mane su im: lošiji kvalitet štampe i sporiji rad u odnosu na laserske štampaĉe i relativno visoka cijena po otisku (odštampanom papiru). Slika 146: Inkdžet štampač 259
3. Termički štampač Stvara otisak na posebnom papiru toplinskim djelovanjem termiĉke glave. Primjena je, na primjer, u štampaĉima za izdavanje raĉuna, kalkulatorima... Slika 147: Termički štampač
4. Laserski štampači Laserski štampaĉi su najzastupljenija vrsta štampaĉa. To duguju prvenstveno veoma dobrom kvalitetu otiska i velikoj brzini rada. Iako je sam štampaĉ relativno skup, cijena po otisku je vrlo niska. Sa jednim tonerom laserski štampaĉi mogu da odštampaju od 2500 do 7000 papira formata A4 u zavisnosti od kapaciteta tonera. Oni rade na sljedećem principu: laserski snop promjenljivog intenziteta osvjetljava valjak ĉija je površina osjetljiva na svjetlost. Valjak se okreće i osvjetljena površina ulazi u komoru sa obojenim prahom (toner). Na površinu valjka koja je osvjetljena lijepi se toner prah, koji se zatim daljom rotacijom prenosi na papir. Toner se na papiru uĉvršćuje pomoću dodatnog grijaĉa, preko koga papir prolazi na putu do izlaska iz štampaĉa. Brzina štampanja laserskih štampaĉa iznosi od 12 do 30 strana u minuti za klasiĉne laserske štampaĉe, pa sve do 300 strana u minuti za štampaĉe koji se koriste u velikim sistemima za opsluţivanje više korisnika. Pored brzine, laserski štampaĉi se razlikuju i po kvalitetu štampe. Kvalitet štampe je u najvećoj mjeri odreĊen brojem taĉaka po inĉu. Danas se proizvode štampaĉi koji imaju 1200 taĉaka po inĉu ili više, dok su raniji standardi bili 300 i još uvijek zastupljeni 600 taĉaka po inĉu. U posljednjih desetak godina razvijeni su i laserski štampaĉi u boji. Mada su nekoliko puta skuplji od crno-bijelih laserskih štampaĉa, sve više ulaze u upotrebu jer formiraju veoma kvalitetan otisak u boji. Slika 148: Laserski štampač 260
7.1.3.3. Ploteri Ploteri su izlazni ureĊaji koji informacione signale iz raĉunara prikazuju u grafiĉkom obliku. Oni se grade kao mehaniĉki i elektronski. Mehaniĉki ploteri izlazne rezultate iz raĉunara direktno prevode u pokretanje pera po odgovarajućem papiru. Elektronski ploteri koriste katodnu cijev za prikaz rezultata, te su zbog toga znatno brţi. Štampaĉima se mogu dobiti crteţi do veliĉine formata A3. Za pravljenje kvalitetnijih crteţa ili crteţa i nacrta većih dimenzija koriste se ploteri. Prema naĉinu rada ploteri se mogu podijeliti na vektorske i rasterske. Vektorski ploteri su ploteri sa perima, a rasterski su fotoploteri, elektrostatiĉki i termalni ploteri. Mogu biti ploteri s nepomičnim papirom (flatbed plotter), a sastoje se od nepomiĉnog postolja i pokretnog pera ili ploteri s pomičnim papirom (drum plotter)
Slika 149: Ploter
7.1.3.4. UreĎaji za govorni izlaz Omogućuju izlaz iz raĉunara preko zvuĉnika u obliku tona. Takvi ureĊaji mogu da sintetizuju ljudski govor, muziku i sve ostale tonove. Tonovi mogu biti u više oktava. Zvučnici (PC Speakers)
261
Zvuĉnici (Computer Speakers, Multimedia Speakers) za raĉunare imaju pojaĉalo integrisano unutar zvuĉnika tako da se mogu spojiti direktno na prikljuĉak zvuĉne kartice. Ako obiĉne zvuĉnike ţelite spojiti na raĉunar prvo morate spojiti pojaĉalo (ili npr. hi-fi liniju) na zvuĉnu karticu a zatim na pojaĉalo spojite zvuĉnike. Zvuĉnici unutar sebe imaju membrane koje se pomiĉu (vibriraju) i tako stvaraju zvuk. Da bi membrane znale kako se pomicati tj. kakav zvuk stvarati treba im signal koji im šalje raĉunar preko zvuĉne kartice. U zvuĉnicima se nalazi magnet koji polarizacijom izaziva pomicanje membrane. Zvuĉnici za raĉunare su uglavnom stolni zvučnici, a mogu biti i podni. Podni (samostojeći) zvuĉnici su najveći, a samim tim i skuplji ali i kvalitetniji. Danas su uobiĉajeni zvučnički sistemi (Subwoofer/Satellite Systems) 2.1, 5.1, 7.1. TakoĊe, postoje i beţični zvučnici koji koriste bazu za slanje signala (sliĉno kao i kod beţiĉnih miševa i tastatura) u FM radio ili infracrvenoj vezi, te USB zvuĉnici. PC zvučnik (PC speaker) je mali zvuĉnik koji se nalazi unutar kućišta raĉunara i spojen je na matiĉnu ploĉu. Naziva se još i PC beeper zato što odjednom moţe ispustiti samo jedan ton (beep) i sluţi za upozorenja PC sistema. U modernim raĉunarima ovaj zvuĉnik je integrisan u obliku ĉipa na matiĉnu ploĉu.
Slika 150: Spoljni i unutrašnji zvučnici
7.1.3.5. Digitalno - analogni ureĎaji Sluţe za kontinuirano slanje signala u cilju upravljanja nekim ureĊajem (npr. Robotom) pomoću raĉunara. 262
7.1.3.6. UreĎaji za izlaz na mikrofilm Koriste se za direktno snimanje izlaznih rezultata na mikrofilmsku traku. Ovakvi ureĊaji se koriste za odlaganje velikog broja dokumenata na oblike prikladne za odlaganje i dalje ĉuvanje.
Slika 151: UreĎaji za izlaz na mikrofilm
7.1.3.7. MIDI (Musical Instruments Digital Interface) MIDI je digitalni meĊusklop za prikljuĉivanje muziĉkih instrumenata. Raĉunar moţe upravljati sintisajzerom ili bilo kojim instrumentom opremljenim MIDI prikljuĉkom. Raĉunarskom kontrolom digitalnog meĊusklopa muziĉkog instrumenta, moguće je izvoditi sloţene kompozicije i pri tome mijenjati jaĉinu tona, brzinu i sl. Raĉunar se na taj naĉin moţe prevesti u pravi studijski magnetofon, koji omogućava stvaranje zvuka kanal po kanal. Slika 152: MIDI
7.2. Softver računarskog sistema (Software) Raĉunar predstavlja jedinstvo hardvera i softvera, a softver je najvaţniji, ili uz hardver barem jednako vaţan elemenat informacionih tehnologija i njegov razvoj je davno postao kljuĉem za njihovo intenzivno širenje. Softver upravlja sistemima, stvara nove oblike upravljanja podacima, reguliše rad i povezivanje komunikacionih ureĊaja. Softver je postao roba koja se proizvodi u uslovima velikog obima, visokog profesionalizma i ĉak sve veće automatizacije. Stari oblici specijalnog programiranja za jednu taĉno odreĊenu svrhu zamijenjeni su softverskim paketima koji se izraĊuju na "montaţnim linijama" u sve 263
rasprostranjenijoj softverskoj industriji za široko trţište. Drugi je aspekt ĉinjenica da novim softverom za mikroraĉunare mogu raditi ljudi bez formalnog obrazovanja iz podruĉja raĉunarskih nauka (primjeri su softverski paketi za grafiĉku obradu, ili za upravljanje bazama podataka). Softverske tehnologije će se usavršavati i dalje primjenom vještaĉke inteligencije i potencijalnim razvojem novih generacija raĉunara. Softver obuhvata sve programe koji odreĊuju ponašanje raĉunara. Raĉunar ima samo dvije sposobnosti koje koristi pri izvršavanju programa – pamćenje i logiĉko rasuĊivanje. Osnovni element svakog programa je naredba. Program je skup naredbi sa strogo utvrĊenim redosljedom, ĉijim izvršenjem se obavlja ţeljeni posao. 7.2.1. Razvoj softvera Razvoj softvera glavni je faktor u razvoju informacionih tehnologija. Primjena softvera se raširila na sva podruĉja ljudskog djelovanja. Samo na ameriĉkom trţištu, prodaja poslovnog softvera za personalne raĉunare iznosila je 1981. godine oko 500 miliona USD, dok se prodaja u 1986. godini kretala oko 4,6 milijarde USD. Danas ove brojke ostvaruju pojedini proizvoĊaĉi. Mogućnosti razvoja softvera, pored postignutih rezultata, i dalje su neslućene. Razvoj programskih jezika, a posebno jezika ĉetvrte generacije, objektno orijentisanog programiranja i pokušaja stvaranja univerzalnih programskih alata, dovodi do toga da se softver sve više pribliţava korisniku i postaje jednostavniji za upotrebu. Zbog mnoštva gotovih programskih paketa za najrazliĉitije namjene, danas najĉešće nije racionalno razvijati svoj softver. Ali, ostaje potreba za razvojem specifiĉnih softverskih rješenja za pojedina podruĉja, kao i dodatnih programa, koji predstavljaju dogradnju već kupljenih softveskih paketa. 7.2.2. Vrste softvera Nema jasne granice izmeĊu pojedinih vrsta softvera. Na primjer, dijelove programskog paketa za obradu teksta imaju mnogi programski paketi, ali se po ostalim svojim karakteristikama svrstavaju u druge vrste softvera. U osnovi se softver moţe podijeliti na: sistemski i 264
aplikativni. Sistemske programe uglavnom pišu proizvoĊaĉi hardvera i velike softverske firme, sa ciljem da obezbjede funkciju pojedinog dijela hardvera. Skup neophodnih sistemskih programa za funkcionisanje cijelog raĉunarskog sistema zove se operativni sistem. Aplikativni softver ĉine programi koji imaju specijalizovanu namjenu, kao što je obrada teksta, slike, zvuka, dizajn i upravljanje bazama podataka, izrada web stranica itd..
7.2.2.1. Sistemski softver Klasifikacija sistemskog softvera se u literaturi razliĉito tretira, ovisno o pristupu autora, ali se svi slaţu da se njegovom glavnom komponentom moţe smatrati operativni sistem. Ostale komponente koje se u pojedinim pristupima tretiraju sastavnim dijelom sistemskog softvera su programi prevodioci, kompajleri i intrepreteri, sistemi za upravljanje bazama podataka. Sistemski softver obuhvata: softver postavljen u ROM ĉipovima, koji sluţi za inicijalizaciju raĉunara i operativni sistem. Sistemski softver se sastoji od raĉunarskih programa koji kontrolišu i podrţavaju rad raĉunarskog sistema i njegove aktivnosti na obradi podataka. Raĉunar se ne moţe pokrenuti, niti moţe uraditi bilo kakav zadatak bez sistemskog softvera. Ranije je sistemski softver, pored operativnog sistema, obuhvatao i: komunikacijski softver, programe prevodioce, pomoćne (servisne) programe i programe za upravljanje bazama podataka (DBMS). Danas se taj dio softvera posebno nabavlja. Osim toga, mogu se nabaviti i razliĉiti operativni sistemi. Kao dio sistemskog softvera moţe se pojaviti i emulacijski softver. Operativni sistem Glavna komponenta sistemskog softvera je operativni sistem (operating system). Operativni sistem je skup programa koji upravljaju raĉunarskim sistemom. Aktivnosti operativnog sistema su usmjerene na druge dvije glavne komponente raĉunara: hardver i aplikativni softver. 265
Najĉešća upotreba pojma „operativni sistem” danas, od opšte i struĉne javnosti, odnosi se na sav softver potreban korisniku za upravljanje sistemom i pokretanje svih programa koji mogu raditi na tom sistemu. Po opšteprihvaćenim normama to podrazumijeva, ne samo najniţe slojeve jezgra (kernel) koji neposredno upravljaju ureĊajima, nego i biblioteke neophodne korisniĉkim programima kao i osnovne programe za rad sa datotekama i konfigurisanje sistema. Operativni sistem je dio programske opreme koji pokreće sve dijelove raĉunara, nadzire njihov rad, te reaguje na svaku naredbu. On predstavlja interfejs izmeĊu korisnika i raĉunarskog sistema. Omogućava korisniku upotrebu raĉunara. Krajnji korisnici operativni sistem koriste u funkciji efikasne interakcije sa elementima hardvera i aplikativnim softverom, dok programeri i sistem administratori kao napredniji korisnici imaju posebne zahtjeve prema operativnom sistemu. Bez operativnog sistema raĉunar je neupotrebljiv. Kada ukljuĉimo raĉunar, mi zapravo pokrenemo operativni sistem, a on preuzme nadzor nad cijelim raĉunarom. Svaki operativni sistem ne moţe raditi na svakom raĉunaru. To ovisi o brzini procesora, arhitekturi procesora, koliĉini memorije i namjeni raĉunara. Operativni sistem predstavlja skup programa koji upravljaju radom raĉunarskog sistema, odnosno omogućava: izvršavanje aplikativnih programa i koordinira njihov rad, provodi kontrolu i upravlja centralnim procesorom, centralnom memorijom, perifernim ureĊajima, memorisanjem podataka i informacija. Svi ostali zadaci su prepušteni aplikativnom softveru i on se najĉešće isporuĉuje zajedno s raĉunarom. Moţe se reći i da predstavlja skup programa koji sluţe za upravljanje resursima raĉunara (pri ĉemu pod osnovnim resursima podrazumijevamo: CPU (procesor), operativna memorija, ulazno-izlazni ureĊaji i fajlovi). Osim navedenih, operativni sistem vrši i neke pomoćne funkcije, kao što su: dijagnostika otkaza hardvera, evidencija softverskih grešaka, administrativne funkcije (voĊenje evidencije o upotrijebljenim resursima). Primjenom operativnog sistema, postupak koordinacije i sinhronizacije rada elektronskih i mehaniĉkih ureĊaja raĉunara se automatizuje. 266
Poznati operativni sistemi su: MS DOS, OS/2, VMS, UNIX, Windows, Linux. MeĊu prvim operativnim sistemima za personalne raĉunare razvijen je MS-DOS (Microsoft Disk Operating System). MS-DOS je stari operativni sistem za personalne raĉunare. Vrlo je primitivan i malo zahtjevan. Radi na svim personalnim raĉunarima. Nedostatak mu je što treba upisati svaku naredbu. Bilo kakav postupak u operativnom sistemu zahtijeva upis odreĊene naredbe. U DOS-u nije bilo grafiĉkog interfejsa, nego se svaka naredba upisivala ruĉno. DOS se teško mogao koristiti u ozbiljnijim poslovima zbog problema s memorijom kojoj je ograniĉenje bilo na 640 KB. Ostatak memorije bio bi dostupan samo uz posebne programe. Nedostaci MS-DOS-a su: istovremeno izvršavanje samo jednog programa, nemogućnost višekorisniĉkog rada u mreţi raĉunara, problemi s velikim programima, vrlo skromne grafiĉke mogućnosti. Rad obiĉnih korisnika svodio se na rad u obiĉnim editorima (naredba edit), s malim datotekama tipa autoexec.bat i config.sys. DOS je izlazio u mnogo verzija. Nisu sve bile Microsoftove, postojalo je i nekoliko besplatnih verzija. Svaki Windows sa sobom je nosio neku od novijih verzija DOS-a. Još jedan od nedostataka DOS-a je i taj što datoteke mogu imati samo 8 znakova u nazivu i 3 znaka u tipu datoteke. Da bi se na raĉunaru moglo raditi, s njim treba komunicirati jezikom operativnog sistema MS-DOS. Prije upotrebe raĉunara naredbe treba nauĉiti, primijeniti ih u pravom trenutku i pravilno upisati. Naredbe DOS-a su jezik raĉunara, jezik njegova operativnog sistema. Nakon pokretanja operativnog sistema DOS na ekranu će se pokazati odzivni znak DOS-a, to jest “C : \ >_“ s tim da će crtica koja se naziva pokazivaĉ treperiti. Operativni sistem je tada spreman izvršiti naredbu koju korisnik upiše. Evo nekih naredbi koje razumije operativni sistem MS-DOS: • copy (kopiranje datoteka) • del/erase (brisanje datoteka) • move (prebacivanje datoteke s jednog mjesta na drugo) • mkdir (kreiranje direktorijuma) • rmdir (brisanje direktorijuma) 267
• • •
cls (brisanje ekrana) time (prikazivanje vremena) date (prikazivanje datuma).
Rad u DOS-u bio je dosta teţak za one koji nisu do tada koristili raĉunare. Imao je mnogo više nedostataka nego prednosti, pa je 90-ih godina 20. vijeka, razvijen Windows. On nas oslobaĊa uĉenja i upisa naredbi, kao u DOS operativnom sistemu. Prva verzija toga operativnog sistema nazvana je Windows 1.0. S tim Windowsom niko nije bio zadovoljan pa su ubrzo poĉele izlaziti i druge verzije. Windows 3.0 bio je znatno poboljšan: nudio je višekorisniĉku podršku, ali u još nerazvijenom obliku, a bila je loša i podrška za mreţu pa je izašao Windows 3.11. Nakon Windowsa 3.11 izlaze i 32-bitne verzije Windowsa, win95, NT, 98, 2000, Millenium, XP, Vista, Windows 7. Windows operativni sistemi Microsoft Windows porodica operativnih sistema nastaje kao grafiĉka nadogradnja iznad starog MS DOS operativnog sistema PC raĉunara. Današnje verzije se baziraju na jednoj naprednijoj varijanti koja je nazvana Windows NT i ne predstavlja više samo grafiĉko okruţenje već uistinu potpuni operativni sistem. Windows radi na raĉunarima zasnovanim na procesorima firme Intel i njima sliĉnim. Oznaka za takve procesore je h86 kompatibilni, a najpoznatiji su firme AMD. Postoje ili su postojale varijante koje rade na procesorima DEC Alpha, MIPS i PowerPC. Postoje takoĊe i varijacije za procesore sa 32 i sa 64 bita. Danas je Windows najpopularniji operativni sistem, uţivajući ogromnu nadmoć na svjetskom trţištu stonih raĉunara od preko 90%. TakoĊe je znaĉajno rasprostranjen i u segmentu malih i srednjih servera u primjenama kao što su mreţni serveri ili serveri baza podataka. Kod Windowsa je bitno to da se naredbe zadaju duplim klikom na lijevi taster miša, a korišćenje tastature svedeno je na najmanju mjeru. Desktop, kao radna površina, predstavlja elektronsku verziju korisnikovog radnog stola, koji umjesto standardnih dokumenata i ostalog kancelarijskog materijala, sadrţi odreĊeni broj ikona koje predstavljaju razne aplikacije, programe i sliĉno, koje korisnik rasporeĊuje po svojoj ţelji. Programi se pokreću preko dugmeta Start ili duplim klikom miša na ikonu programa ako program koji ţelimo pokrenuti ima pripadajuću ikonu na 268
radnoj površini. Za poĉetak treba kliknuti na dugme Start kako bi se otvorio izbornik Start. Izbornik Start sadrţi naredbe za pokretanje programa – Programs, otvaranje nedavno korišćenih dokumenata – Documents, izmjenu postavki Windowsa – Settings, pronalaţenje datoteka i mapa – Find, traţenje pomoći – Help, izvoĊenje programa – Run, te iskljuĉivanje raĉunara Shut Down. Budućnost rada na PC raĉunarima po svemu sudeći je u velikoj mjeri vezana za Windows. Osnovna raĉunarska pismenost podrazumijeva i poznavanje Windowsa. Zastupljenost Windows aplikacija sve je veća. Prema nekim procjenama, u 1994. godini 99% svih sjevernoameriĉkih kompanija koristilo se barem jednom od Windows aplikacija. U 1993. godini taj procenat je iznosio samo 83%.
Slika 153: Windows XP Unix operativni sistemi Porodica Unix-ovih sistema je raznorodna grupa operativnih sistema koja ukljuĉuje i System V, BSD i Linux. Ime Unix je zaštićeno od strane Otvorene Grupe (The Open Group) koja daje licencno pravo korišćenja imena kada se pokaţe da predmetni operativni sistem zadovoljava sve potrebne zadate uslove. Sam naziv se odnosi na veliki skup operativnih sistema koji podsećaju na prvobitni Unix. Unix sistemi pokreću raĉunare raznolikih unutrašnjih arhitektura. Najrasprostranjenija primjena je meĊu serverima u korporativnom sektoru, ali i meĊu radnim stanicama u akademskom i inţenjerskom okruţenju. Slobodno dostupne varijante Unix-a, kao što su Linux i BSD su u usponu popularnosti . Napravljen je proboj i na trţištu stonih raĉunara, posebno sa „prijateljskim” Linux distribucijama, kao što je Ubuntu Linux. 269
Neke vlasniĉke varijante Unix-a, kao što je HP-ov HP-UX i IBM-ov AIX napravljeni su posebno da rade samo na raĉunarima i sa opremom originalnog proizvoĊaĉa. Drugi, kao Solaris, mogu raditi na originalnim raĉunarima, ali i na drugim raĉunarima koji odgovaraju proizvoĊaĉevim zahtjevima. Eplov Mac OS X je BSD varijanta nastala iz Ne-XTSTEP i FreeBSD je zamjena za raniji Mac OS u uskom segmentu trţišta, ali vremenom postaje najpopularniji vlasniĉki Unix sistem. Tokom prethodnih godina slobodni Unix sistemi su potisnuli vlasniĉke iz mnogih oblasti. Na primjer, modelovanje i raĉunarska animacija su nekad bili „teritorija” Silikon Grafiksa i njegovog IRIKS operativnog sistema. Danas su oni pod vlašću raĉunarskih sistema pod Linux-om. Ostali operativni sistemi Operativni sistemi za velike raĉunare kao što je IBM-ov z/OS i operativni sistemi posebne namjene, kao što su QNX, eCos i PalmOS nisu bliski UNIX-u niti Windows-u, osim Windows SE OS koji je blizak Windows-u i nekoliko Linux i BSD distribucija koje su posebno raĊene za specifiĉne primjene. Pored operativnih sistema za velike raĉunare, postoje i operativni sistemi za manje ureĊaje (mobilni telefoni, digitroni i sl.) i ureĊaje specijalne namjene (mikro-procesorski sistemi u automobilima, sistemi za automatsko otvaranje vrata i sl.), koji zahtijevaju rad u realnom vremenu. Popularni operativni sistemi za mobilne telefone su Simbijan i OSE, dok za ureĊaje specijalne namjene veliko uporište imaju OSECK i OSE Epsilon i sl. Stariji operativni sistemi koji se još uvijek ponegdje koriste su Windowsu nalik OS/2 od IBM-a; OpenVMS od Hjulit Pakarda (nekada Digital korporacije); Mek OS, Eplov prethodni ne-Unix operativni sistem; RISK OS, posebno stvoren za ARM procesore i njihovu arhitekturu; AmigaOS, prvi grafiĉki orijentisan operativni sistem sa multimedijalnim mogućnostima i to još za široku publiku. Vrste operativnih sistema Postoje brojne podjele operativnih sistema na osnovu razliĉitih kriterijuma: prema broju korisnika i/ili procesa, prema naĉinu obrade poslova, prema distribuciji procesorske snage i ostalih resursa, prema namjeni i funkcionalnim osobinama. 270
1. Klasifikacija prema broju korisnika i broju procesa S obzirom na broj korisnika koji OS opsluţuju, isti se dijele na: jednokorisničke (Single-User) i višekorisničke operativne sisteme (Multi User Operatyng Systems). Jednokorisnički sistemi obezbjeĊuju virtuelnu mašinu za samo jednog korisnika. To su raĉunarski sistemi prilagoĊeni za jednu funkciju ili je rijeĉ o slabijim i jeftinim konfiguracijama tipa mikroraĉunara. Uglavnom ih karakteriše jeftin hardver, solidna prateća programska podrška, jednostavan sistem datoteka, jednostavan ulazno-izlazni sistem. Višekorisnički operativni sistemi pruţaju mogućnost korišćenja jednog raĉunara od strane više korisnika u isto vrijeme. Ovi sistemi se još nazivaju multiprogramming operativni sistemi, u kojima operativni sistem preuzima funkciju dodjeljivanja ili preusmjeravanja CPU-a izmeĊu razliĉitih korisniĉkih zahtjeva. Kod ovih sistema nuţan je mehanizam zaštite korisnika i podataka od neautorizovanog korišćenja, kao i zaštite operativnog sistema od samih korisnika. Redosljed izvršavanja programa moţe se regulisati dodjelom razliĉitih stepena prioriteta korisnicima. Za ove poslove s operativnim sistemom u pravilu je zaduţen sistem-administrator. Prema broju simultanih aktivnosti tj. prema broju procesa koji se mogu izvršavati paralelno ili kvaziparalelno, operativni sistemi se mogu podijeliti na: jednoprocesne (singletasking, singleprocess) višeprocesne (multitasking, multiprocess) Na osnovu kombinovanog kriterijuma mogu se izdvojiti tri vrste operativnih sistema: jednokorisnički jednoprocesni (single-user, singletasking) kao što je MS-DOS jednokorisnički višeprocesni (single-user, multitasking) kao što su OS/2 i MS Windows 3.1/9x/Me višekorisnički višeprocesni (multiuser, multitasking) kao što je UNIX, ali uslovno se mogu prihvatiti i MS Windows 2000/XP/2003 ukoliko obezbjeĊuju terminalske usluge 271
2. Klasifikacija prema namjeni i načinu obrade poslova Prema namjeni, operativni sistemi se dijele na: Operativne sisteme opšte namjene Operativne sisteme specijalne namjene (sluţe za upravljanje procesima) Prema naĉinu obrade poslova operativni sistemi se dijele na: Sistemi sa grupnom obradom (batch) Interaktivni sistemi Kombinovani sistemi Sistemi sa grupnom obradom (batch) - Grupna (serijska, paketna) obrada je takav naĉin rada raĉunara u kome korisnici predaju svoje poslove na izvršenje posredstvom ulaznih jedinica i koji se zatim odvijaju jedan za drugim u nizu, pri ĉemu korisnik nema mogućnost komuniciranja sa svojim poslom. Interaktivni sistem (time-sharing sistemi) karakteriše postojanje terminala za svakog korisnika, preko kojih korisnici zadaju zadatke i poslove i komuniciraju sa svojim poslovima. Paralelnost u radu se postiţe tako što se svakom korisniĉkom programu dodjeljuje jedan kvantum vremena centralnog procesora, pa se na svaku poruku korisnika odaziva u roku od nekoliko sekundi. Po isteku vremenskog kvantuma dodjeljenog jednom procesu, on se prekida, bilo da je završio sa radom ili nije, a procesor se dodjeljuje sljedećem procesu u redu ĉekanja. Kombinovane sisteme karakteriše mogućnost istovremenog obavljanja interaktivnih poslova i paketne obrade. Npr. korisnik moţe u pozadini pokrenuti nekoliko vremenski zahtjevnih poslova koji ne zahtjevaju interakciju sa njim, a dok ĉeka izvršenje zadatog, moţe ĉitati elektronsku poštu ili Web stranice. 3. Klasifikacija prema funkcionalnim osobinama računarskog sistema Prema funkcionalnim osobinama raĉunarskog sistema za koji su namijenjeni, operativni sistemi se dijele u sljedeće kategorije: OS za velike raĉunarske sisteme (mainframe systems) OS za sisteme sa dijeljenim vremenom (time-sharing systems) OS za stone raĉunare (desktop systems) 272
OS za višeprocesorske sisteme (multiprocessor systems) Mreţni operativni sistemi (network OS) Distribuirani sistemi (distributed systems) OS za upravljanje u realnom vremenu (real-time systems) Operativni sistem za velike računarske sisteme Na velikim raĉunarskim sistemima (mainframe system) prvi put su se pokretale mnoge komercijalne i nauĉne aplikacije. U svoje vrijeme bile su to fiziĉki ogromne mašine kojima se upravljalo preko konzole. Zajedniĉki ulazni ureĊaji bili su ĉitaĉi bušenih kartica i magnetne trake, a izlazni takoĊe bušene kartice, trake ili štampaĉi. Uvodi se tehnika multiprogramiranja, a sa njom i automatsko sekvenciranje poslova, koje bez operatera prebacuje kontrolu sa jednog posla na drugi. Da bi operativni sistem mogao da funkcioniše, njegov osnovni dio mora da bude uvijek u memoriji. Taj dio bira posao koji će se trenutno izvršavati. Po završetku posla ili nakon blokade zbog ĉekanja na I/O operacije, operativni sistem opet preuzima upravljanje i dodjeljuje kontrolu drugom poslu. Operativni sistemi za sisteme sa dijeljenim vremenom Sistemi sa dijeljenim vremenom nastali su kao specijalna klasa velikih sistema u kojoj je svakom korisniku omogućena on-line komunikacija sa svojim poslom i operativnim sistemom. Vrijeme odziva se uvodi kao kriterijum za ocjenu efikasnosti ove klase sistema. Opet imamo tehniku multiprogramiranja što znaĉi više poslova koji se u memoriji nalaze istovremeno – i tehniku dijeljenja vremena, gdje poslije isteka vremenskog kvantuma svaki posao mora da preda kontrolu drugom poslu i saĉeka svoje novo vrijeme. Ove sisteme dijelimo na dvije posebne klase: upitne sisteme (file interrogation systems) i transakcione sisteme (transaction processing). Kod upitnog sistema, kao što su razni informacioni sistemi koji rade sa velikim bazama podataka, veoma je bitno da vrijeme odziva za postavljeni upit bude veoma kratko. Transakcioni sistemi su relativno sliĉni upitnim, s tim što se kod njih ĉesto (npr. nekoliko puta u sekundi) modifikuju baze podataka. Primjer su sistemi za rezervaciju karata i bankarsko poslovanje. Aţurnost baze podataka je za transakcione sisteme veoma bitna.
273
Operativni sistemi za stone računare Stoni raĉunari (desktop systems) jesu mali raĉunarski sistemi namijenjeni jednom korisniku i dostupni po pristupaĉnim cijenama. Ovu klasu karakteriše više vrsta operativnih sistema (DOS, MS Windows, Novell NetWare, UNIX, Linux). Operativni sistemi za višeprocesorske (multiprocesorske) sisteme Višeprocesorski sistemi (multiprocessor systems) su sistemi sa više procesora koji su ĉvrsto povezani zatvorenim komunikacionim linijama, a nalaze se u istom kućištu. Pominju se pod imenom paralelni sistemi. Procesori dijele istu memoriju i sistemski ĉasovnik. Komunikacija i sinhronizacija izmeĊu procesora se obavlja preko djeljive memorije. Prednosti višeprocesorskih sistema su povećanje brzine, ekonomiĉnosti i pouzdanosti. Što se tiĉe povećanja brzine, N procesora bi u idealnom sluĉaju radilo N puta brţe, ali je zbog meĊuprocesorske sinhronizacije to povećanje manje od N. Ekonomiĉnost se postiţe zato što se dijele isti hardverski resursi, memorija, ĉasovnik, DMA kanali, prekidni kontroleri i jedan izvor napajanja. Povećanje pouzdanosti se postiţe tako što će sistem nastaviti da radi i ukoliko otkaţe jedan ili više procesora. Postoje 2 koncepta za realizaciju višeprocesorskih sistema: simetrično multiprocesiranje (symmetric multiprocessing, SMP) i asimretično multiprocesiranje (asymmetric multiprocessing). U sluĉaju simetriĉnog multiprocesiranja svaki procesor izvršava istu kopiju operativnog sistema, pri ĉemu te kopije komuniciraju jedna sa drugom kad god je to potrebno. Svi procesori su ravnopravni, pa nema odnosa nadreĊeni/podreĊeni. U idealnom sluĉaju svakom procesoru se dodjeljuje jedan proces i oni se izvršavaju nezavisno, bez slabljenja performansi. Većina modernih operativnih sistema podrţava SMP. U sluĉaju asimetriĉnog multiprocesiranja svakom procesoru je dodijeljen specifiĉan posao. Postoji jedan glavni procesor (master) koji potpuno kontroliše cijeli sistem i koji dodjeljuje poslove ostalim procesorima (slave). Višeprocesorski operativni sistemi predstavljaju koncepciju operativnog sistema sliĉnu multiprogrammingu, s tim da se ovdje radi o više procesora koji na većini takvih sistema koriste, odnosno dijele zajedniĉku memoriju. Krajnji korisnik ovakve sisteme vidi kao da se radi o jednom moćnom procesoru.
274
Mreţni operativni sistemi Prema broju raĉunara kojima upravljaju, mogu se podijeliti na standalone i mreţne operativne sisteme (Network Operating Systems – NOS). U prvom sluĉaju se radi o operativnom sistemu koji upravlja samo jednim raĉunarom, dok drugi tip ima mogućnost upravljanja sa više raĉunara koji su povezani u raĉunarsku mreţu. Raĉunarska mreţa je grupa raĉunara koji mogu komunicirati meĊusobno, dijeliti resurse i periferije, kao i pristupati udaljenim raĉunarima. Mreţni operativni sistem je softver koji to omogućava. Dva su osnovna tipa mreţnog softvera: „Peer-to-peer“ i „client-server“. Treći tip operativnog sistema koji se pojavio u novije vrijeme je Java operativni sistem koji predstavlja novi pristup u podruĉju sistemskog softvera. „Peer-to-peer“ mreţni operativni sistem omogućava korisnicima da dijele resurse na njihovim raĉunarima, kao i da pristupaju resursima s drugih raĉunara koji su definisani kao djeljivi (shared), pri ĉemu svi raĉunari imaju isti status. Kod „Client-server“ modela mreţnog operativnog sistema, raĉunari na kojima rade korisnici obiĉno se nazivaju radne stanice (workstations) i oni predstavljaju client stranu modela. Moćniji raĉunar preuzima ulogu servera, što znaĉi da se na njega instalira mreţni operativni sistem i većina aplikacija koje će se koristiti s radnih stanica. Server osigurava razne usluge za radne stanice kao što su skladištenje podataka, komunikacije prema štampaĉima, server softver za elektronsku poštu, dijeljenje aplikacija, datoteka, backup servis itd. Mreţni OS obezbjeĊuju okruţenje u kome korisnici sa svojih lokalnih mašina mogu pristupiti resursima udaljenih mašina na dva naĉina: procedurom daljinskog prijavljivanja na sistem (remote login) ili razmjenom datoteka sa udaljenim sistemom (fremote file transfer). Posebnu, mnogo kvalitetniju klasu mreţnih operativnih sistema predstavljaju distribuirani sistemi, kod kojih se gubi koncept lokalne i udaljene mreţe. Distribuirani operativni sistemi Predstavljaju varijantu operativnog sistema koji se koristi u mreţnom okruţenju. Za razliku od klasiĉnog mreţnog operativnog sistema kod kojeg svaka mašina u mreţi ima svoj nezavisni operativni sistem, korisnici znaju da u mreţi ima više raĉunara, da im mogu pristupati pojedinaĉno, kopirati datoteke, koristiti druge resurse itd. Distribuirani operativni sistem predstavlja sloţeniji tip mreţne strukture. Ovakav tip operativnog sistema upravlja hardverskim i 275
softverskim resursima na naĉin da korisnik mreţu raĉunara vidi kao jedan jedinstven sistem, pri ĉemu on ne mora znati na kojoj mašini se izvršava koji program. Distribuirani sistemi predstavljaju kolekciju procesora tj. raĉunara koji ne dijele memoriju i sistemski ĉasovnik. Umjesto toga svaki procesor tj. raĉunar ima sopstvenu lokalnu memoriju, a meĊusobna komunikacija se ostvaruje putem mreţe realizovane kao LAN ili WAN. Osim podatka, datoteka i štampaĉa distribuiraju se i procesi. Ĉetiri glavne prednosti distribuiranih sistema su: dijeljenje resursa, ubrzavanje izračunavanja, pouzdanost i komunikacije. Distribuirani sistemi zahtijevaju mreţnu infrastrukturu i mogu biti realizovani kao klijent/server ili kao ravnopravni raĉunarski sistemi koji dijele resurse na mreţi (peer-to-peer systems). U klijent/server arhitekturi postoje raĉunari koji predstavljaju servere i raĉunari koji koriste njihove usluge – klijenti. Operativni sistemi za upravljanje u realnom vremenu Sistemi za upravljanje u realnom vremenu (real-time systems) spadaju u klasu specijalnih operativnih sistema. Glavna karakteristika ovih sistema je davanje odziva u propisanom vremenskom intervalu i precizno definisana vremenska ograniĉenja u kojima se moraju dogoditi odzivi. Glavni izvori podataka su senzorski ureĊaji, razni prekidaĉi, AD i DA konvertori. To su sistemi koji kontrolišu aplikacije specijalne namjene, kao što su: specijalni grafiĉki sistemi, sistemi za medicinsku grafiku, sistemi za industrijsku kontrolu. Dijele se na čvrste sisteme za rad u realnom vremenu i meke sisteme za rad u realnom vremenu. Ĉvrsti realni sistemi garantuju da će se svi prihvaćeni poslovi obaviti na vrijeme. Po pravilu, nemaju sekundarnu memoriju, tj diskove, jer najĉešće rade u teškim uslovima, a kompletan kôd i operativnog sistema i aplikacije se ĉuva u ROM memoriji. Sam operativni sistem je ograniĉen, tako da mnoge funkcije operativnih sistema opšte namjene ne postoje. Meki realni sistemi su manje zahtjevni i obezbjeĊuju 2 klase procesa, a to su obiĉni procesi i procesi u realnom vremenu koji imaju apsolutni prioritet. To je mješavina sistema za rad u realnom vremenu i operativnih sistema opšte namjene. Meki realni sistemi su sve vrste UNIX i Linux sistema, zatim Windows 2000/XP/2003.
276
Opšti pregled strukture operativnih sistema Upravljanje osnovnim resursima raĉunarskog sistema obezbjeĊuje više funkcionalnih grupa programa namijenjenih za: Upravljanje procesorom Upravljenje memorijom Upravljanje ulazom i izlazom Upravljanje podacima Upravljanje sekundarnom memorijom Umreţavanje Zaštitu Korisniĉki interfejs Koncepcije projektovanja operativnih sistema Koncepcije projektovanja operativnog sistema organizacija, slojevita organizacija i arhitektura mikrojezgra.
su:
monolitna
Monolitni sistemi U prošlosti su monolitni sistemi predstavljali najĉešću organizaciju operativnog sistema. (velika zbrka – big mess). On je realizovan kao skup procedura koje se po potrebi mogu meĊusobno pozivati, bez ikakvih ograniĉenja. Korisniĉki programi upotrebljavaju servise operativnog sistema na slijedeći naĉin: parametri sistemskog poziva se smještaju na odreĊena mjesta (registri procesora, stek), nakon ĉega slijedi pozivanje jezgra operativnog sistema. Ova operacija prebacuje procesor iz korisniĉkog reţima u sistemski reţim rada i kontrolu predaje operativnom sistemu. U sistemskom reţimu rada dostupne su neke komande procesora kojima se ne moţe pristupiti iz korisniĉkog reţima. Poslije pozivanja jezgra, operativni sistem preuzima kontrolu i na osnovu parametara poziva odreĊuje koju sistemsku proceduru treba pozvati. Nakon izvršenja procedure, kontrola se vraća korisniĉkom programu. Operativni sistem ima sljedeću strukturu, sastavljenu od 3 osnovna skupa programa: Glavni program koji obraĊuje sistemske pozive Skup sistemskih procedura koje se pozivaju prilikom sistemskih poziva Skup pomoćnih procedura koje koriste sistemske procedure
277
Slojevita (hijerarhijska) organizacija U slojevitoj realizaciji (layered system), operativni sistem se dijeli na razliĉite slojeve. Slojevi su organizovani hijerarhijski: svaki sloj moţe da poziva samo funkcije niţih slojeva. Prvi slojeviti operativni OS, THE (Technische Hogeschool Eindhoven, E.W. Dijkstra), sastojao se od 6 slojeva. Slojevi od 0 do 3 predstavljaju jezgro operativnog sistema i rade u sistemskom reţimu: Nulti sloj upravlja procesorom, tj dodjeljuje procesor razliĉitim procesima Prvi sloj upravlja memorijom, tj dodjeljuje potrebnu memoriju procesima Drugi sloj upravlja komunikacijom izmeĊu razliĉitih procesa i komandnog interpretera Treći sloj obavlja ulazno-izlazne operacije Na ĉetvrtom sloju rade korisniĉki programi, koji se ne brinu o dodijeli procesora, dodjeljivanju memorije, komandnom interpreteru, I/O operacijama – sve to obavljaju niţi slojevi. Znaĉi: OS monolitne strukture sastoji se od skupa procedura bez ikakvog grupisanja ili hijerarhije OS slojevite strukture dijeli se na više slojeva od kojih svaki ima taĉno odreĊenu funkciju i oslanja se iskljuĉivo na funkcije niţih slojeva, kojima pristupa pomoću poziva sliĉnih sistemskom pozivu Generalno, slojeviti operativni sistem dijeli se na odreĊeni broj slojeva od kojih se svaki gradi na vrhu prethodnog sloja. Najniţi sloj (layer 0) predstavlja hardver, dok je najviši (layer N) – korisniĉki interfejs. Sa ovakvim modularnim konceptom, slojevi koriste iskljuĉivo funkcije i usluge niţih slojeva. Slojeviti OS dozvoljava pozivanje (korišćenje) operacija stvaranja i uništavanja procesa samo iz sloja koji se u hijerarhiji nalazi iznad svih slojeva operativnog sistema. To znaĉi da je postojanje procesa iskljuĉivo vezano za korisniĉki sloj. Iako su procesi locirani u korisniĉkom sloju, oni su meĊusobno razdvojeni zahvaljujući ĉinjenici da svaki od procesa posjeduje zaseban adresni prostor – korisniĉki prostor (user space). Na istom principu se zasniva razdvajanje procesa i operativnog sistema. Ali, razdvajanje korisniĉkog prostora (user space) od adresnog prostora operativnog sistema tj sistemskog prostora (kernel space), spreĉava da se pozivi operacija operativnog sistema zasnivaju na korišćenju poziva potprograma. Zato je neophodno uvoĊenje posebnog mehanizma sistemskih poziva koji omogućava prelazak iz korisniĉkog prostora u sistemski prostor radi pozivanja operacija operativnog sistema. Sistemski 278
pozivi zahtijevaju korišćenje specifiĉnih asemblerskih naredbi i zbog toga se sakrivaju unutar sistemskih potprograma. Sistemski potprogrami obrazuju sistemsku biblioteku. Prema tome, pozivanje sistemskih operacija svodi se na pozivanje potprograma iz sistemske biblioteke. Sistemska biblioteka se isporuĉuje uz operativni sistem kako bi se koristila u postupku povezivanja. U toku povezivanja, biblioteĉki potprogrami se vezuju za objektni oblik korisniĉkog programa radi stvaranja izvršnog oblika korisniĉkog programa koji tako postaje spreman za saradnju sa operativnim sistemom. Sistemski pozivi Aplikativni programi komuniciraju sa operativnim sistemom pomoću sistemskih poziva (system call) tj preko operacija (funkcija) koje definiše OS. Sistemski pozivi se realizuju pomoću sistema prekida: korisniĉki program postavlja parametre sistemskog poziva na odreĊene memorijske lokacije ili registre procesora, inicira prekid, operativni sistem preuzima kontrolu, uzima parametre, izvršava traţene radnje, rezultat stavlja na odreĊene memorijske lokacije ili u registre i vraća kontrolu programu. Sistemske pozive ĉesto podrţava i hardver tj. procesor, na taj naĉin što razlikuje 2 reţima rada: korisniĉki reţim (user mode) i sistemski reţim (supervisor mode). Korisniĉki programi mogu iskljuĉivo da rade u korisniĉkom reţimu rada procesora, jer je sistemski reţim rada predviĊen za operativni sistem. Prilikom sistemskih poziva procesor prelazi iz korisniĉkog reţima rada u sistemski, a vraća se u korisniĉki reţim poslije obrade poziva. Sistemski pozivi obezbjeĊuju interfejs izmeĊu programa koji se izvršava i operativnog sistema. Generalno, realizuju se pomoću asemblerskog jezika, ali i C i C++ takoĊe omogućuju realizaciju sistemskih poziva. Program koji se izvršava moţe proslijediti parametre operativnom sistemu na tri naĉina: ProsljeĊivanjem parametara u registre procesora Postavljanjem parametara u memorijskoj tabeli, pri ĉemu se adresa tabele prosljeĊuje u registre procesora Postavljanjem parametara na vrh steka (push), koje operativni sistem „skida“ (pop) Arhitektura mikrojezgra Mikrojezgro (microkernel) predstavlja veoma savremen koncept u realizaciji savremenih operativnih sistema. Osnovna zamisao je napraviti 279
minimalno i pouzdano jezgro visokih performansi, a sve ostale funkcije jezgra potisnuti u tzv korisniĉki prostor (user space). Korisniĉki moduli meĊusobno komuniciraju slanjem poruka (message passing). U dobre osobine arhitekture mikrojezgra spadaju: Jednostavno proširivanje i optimizacija jezgra Jednostavno dodavanje novih modula bez uticaja na osnovno jezgro Jednostavna prenosivost na drugu raĉunarsku arhitekturu Veća pouzdanost (manje koda se izvršava u reţimu jezgra) Veća sigurnost. Karakteristike operativnih sistema Pod karakteristikama nekog operativnog sistema podrazumijevamo njegova svojstva koja pokazuje prilikom upotrebe. Kod operativnih sistema razlikujemo sljedeće karakteristike: 1) Istovremenost - paralelizam (Concurrency), znaĉi, paralelno odvijanje nekoliko procesa u isto vrijeme (programa u stanju izvoĊenja). Gledano sa stanovišta korisnika, većina operativnih sistema, omogućava paralelno izvoĊenje više programa. 2) Zajedničko korišćenje/dijeljenje resursa (Sharing) je direktna posljedica paralelizma. Dijeliti se mogu samo resursi kojima to njihova fiziĉka konstrukcija dopušta. Resursi koji se mogu dijeliti nazivaju se djeljivim resursima, a tu spadaju: centralna memorija, procesor, eksterna memorija. Postoje resursi koji se ne mogu dijeliti a tu spadaju neke ulazne i izlazne jedinice. 3) Efikasnost (Efficiency) sistema je da postiţe optimalno korišćenje resursa koji mu stoje na raspolaganju. Teorijskom maksimumu nastojimo se u praksi što više pribliţiti. 4) Pouzdanost (Reliability) je karakteristika operativnog sistema koja govori o uĉestalosti pojavljivanja grešaka ili zastoja. Pouzdanost sistema zavisi od same konstrukcije operativnog sistema, od spoljnih zahtjeva i uticaja, vrste sistema, zahtjeva korisnika, konfiguracije i konstrukcije hardvera i sliĉno. U posljednje vrijeme u upotrebi su takvi sistemi kod kojih je pouzdanost na vrlo visokom nivou. Kod tih sistema postoje rezervne komponente koje u sluĉaju ispada neke komponente preuzimaju njegovu funkciju. 280
5) Sigurnost (Security) sistema je njegova sposobnost da se zaštiti od nedopuštenog pristupa i korišćenja za sve one dijelove u cijelom raĉunarskom sistemu koje korisnik ţeli zaštititi. Tu se najĉešće radi o zaštiti programa i podataka iako se operativni sistem mora štititi i od ostalih programa u sistemu. 6) Promjenljivost - fleksibilnost (Flexibility) je karakteristika koja kaţe da sistem treba da bude adaptibilan (podatan) u odnosu na okolinu. Raĉunarski sistem mora da prihvati odreĊene hardverske promjene i dogradnje i da prihvati odreĊene promjene i samog operativnog sistema. 7) Upotrebljivost (Usability) je karakteristika operativnog sistema po kojoj se njegove funkcije moraju moći što jednostavnije koristiti. To se prvenstveno odnosi na kontrolno-upravljaĉki jezik (JCL - Job Control Language) pomoću koga se izvodi najveći dio komunikacija izmeĊu operativnog sistema i korisnika. Ta komunikacija je dvosmjerna, od korisnika ka operativnom sistemu i obrnuto, od operativnog sistema ka korisniku. Za komuniciranje od korisnika prema raĉunaru, koristi se kontrolno-upravljaĉki jezik koji sadrţi dvije vrste upravljaĉko-kontrolnih poruka. Prvu skupinu ĉine komande pomoću kojih operater upravlja samim raĉunarskim sistemom. Ove komande u svakom sistemu imaju taĉno odreĊenu svoju sintaksu i semantiku, koju operater na sistemu mora dobro da poznaje. Drugu skupinu kontrolno upravljaĉkih poruka ĉine kontrolno-upravljaĉke naredbe, a koriste se za opis svakog zadatka i njegovih karakteristika, te za identifikaciju samog korisnika. 8) Uopštenost (Generality) je karakteristika sistema koja ukazuje na potrebu za optimalnim sistemom, sa što manje ograniĉenja u korišćenju i što manje izuzetnih sluĉajeva u kojima se operativni sistem ne moţe koristiti. Ova karakteristika bi se najgrublje mogla izreći ovako: "Raĉunarski sistem bi trebao da radi ono što se od njega traţi, i ništa manje ni više od toga". 9) Propusnost - transparentnost (Transparency) je karakteristika operativnog sistema koja traţi potpuno oslobaĊanje korisnika od poznavanja mnogih postupaka i procedura koje se unutar samog raĉunarskog sistema odvijaju pri izvoĊenju neke od funkcija operativnog sistema. Te unutrašnje funkcije u sistemu korisnik ne smije da primijeti, a samim tim ne mora ih ni poznavati. 10) Cjelovitost - integritet (Integrity) je karakteristika koja se odnosi na zaštitu samog operativnog sistema i procesa koji pripadaju korisniku. Operativni sistem mora da saĉuva u svim situacijama svoj integritet, svoju cjelovitost, štiteći se od namjerno ili nenamjerno nastalih grešaka. Ne smije da 281
doĊe do ispada ili uništenja sistema zbog nenormalnih promjena ili komandi korisnika sistema. Operativni sistem mora da osigura korisnikovim procesima potpuni integritet, što znaĉi da procesi ne smiju uticati direktno jedan na drugi, uništavati meĊusobno podatke, rezultate, meĊurezultate i svoje ili bilo ĉije kodove. 11) Uzročnost - determinisanost (Determinacy) je karakteristika koja kaţe da svaki program mora prilikom izvoĊenja za iste podatke dati iste rezultate. To znaĉi da proces koji se odvija u raĉunaru mora biti nezavisan od svoje okoline. 12) Odrţavanje - servisibilnost (Servicebility) je karakteristika koja se odnosi na zahtjev za jednostavnom, brzom i lakom ispravkom svih grešaka i kvarova koji se mogu javiti. 13) Djeljivost - modularnost (Modularrity) je karakteristika koja ukazuje na modularni pristup izgradnji operativnih sistema. Ova karakteristika omogućava korisniku da nadograĊuje operativni sistem, a proizvoĊaĉu da ga modifikuje u dijelovima koje treba ili ţeli mijenjati, a da pri tome ne mijenja cijeli sistem. Karakteristike koje su navedene ne mogu se obuhvatiti kvalitetnim mjerilima, ali bez obzira na to i ovako navedene imaju svoju odreĊenu vrijednost i teţinu. Funkcije operativnog sistema Operativni sistem je softver koji kontroliše ostale programe u raĉunaru i obezbjeĊuje da svi oni mogu da dijele ekran, disk jedinicu, štampaĉ i druge dijelove sistema. Pod funkcijama operativnog sistema podrazumijevamo sve ono što raĉunar moţe riješiti i izvesti. Navest ćemo samo one funkcije koje kod svih operativnih sistema moraju biti riješene (tj. mogu se izvoditi). To su sljedeće funkcije: 1) Upravljanje zadacima obrade (Job Management) podrazumijeva poslove oko unosa zadataka u sistem, smještanje zadataka na odreĊene medije, uĉitavanje podataka, povezivanje sa odreĊenim datotekama, traţenje potrebnih jedinica i resursa, izdavanje rezultata i sliĉno. Dok se izvodi ova funkcija, izvode se i druge kontrolno-upravljaĉke funkcije koje u suštini i definišu sam zadatak obrade. 282
2) Upravljanje podacima (Data Management) je funkcija kojom se upravlja podacima na eksternim memorijama, naĉinu smiještanja, pristupu podacima, upisivanje i ĉitanje podataka u/iz datoteke, brisanje datoteka i sliĉno. 3) Upravljanje ulazom/izlazom (Device Management) je funkcija koja upravlja cjelokupnim radom ulaznih i izlaznih jedinica, od dodjeljivanja jedinica, do izvršavanja zahtjeva za pojedinim ulaznim ili izlaznim operacijama. 4) Upravljanje memorijom (Memory Management) je funkcija koja rješava probleme oko efikasnog korišćenja centralne memorije. 5) Obrada prekida (Interrupt Handling) je funkcija ĉija je svrha ukljuĉivanje odgovarajućeg dijela operativnog sistema na izvoĊenje u ĉasu kada je to potrebno. Mehanizam prekida, osnovni je mehanizam u odvijanju funkcija operativnog sistema. 6) Dodjeljivanje procesora (Procesor Scheduling) je funkcija koja rješava probleme vezane uz izvoĊenje zadataka obrade, a to su: kojem zadatku dodijeliti procesor za izvoĊenje, koliko dugo smije zadatak drţati procesor, koliko zadataka smije konkurisati za procesor. Ova funkcija dobila je svoje znaĉenje kod multiprogramiranja, dok kod obrade pojedinaĉnih zadataka ona nema znaĉenje. 7) Zaštita (Protection) je funkcija koja rješava zaštitu na nivou cijelog raĉunarskog sistema. O problemima zaštite podataka sada se vode oštre diskusije i to je jedna od vrlo bitnih funkcija operativnog sistema. Usluţni programi i drajveri ureĎaja Ĉak i najbolji operativni sistem ostavlja neke zadatke drugim programima i korisnicima. Usluţni programi (utility programs) sluţe kao alati za odrţavanje i popravke raĉunarskog sistema koje automatski ne vrši operativni sistem. Usluţni programi olakšavaju korisnicima da: kopiraju fajlove izmeĊu ureĊaja za skladištenje, popravljaju oštećene fajlove podataka, prevode fajlove iz jednog u drugi format tako da ih mogu ĉitati razliĉiti aplikativni programi, štite od virusa i drugih potencijalno štetnih programa, komprimuju fajlove tako da zauzimaju manje prostora na disku i izvršavaju druge vaţne, ne manje znaĉajne zadatke. 283
Operativni sistem moţe direktno „pozvati“ brojne usluţne programe, tako da se korisniku ĉine kao dio operativnog sistema. Na primjer, drajverski programi su mali programi koji omogućuju da ulazno/izlazni ureĊaji – tastatura, miš, štampaĉ i drugi, komuniciraju sa raĉunarom. Kada se jednom drajver ureĊaja instalira, na primjer za štampaĉ, onda štampaĉ vrši funkcije u pozadini, neposredno na zahtjev korisnika za štampanjem. Neki usluţni programi su ukljuĉeni u operativni sistem, dok su drugi, ukljuĉujući više drajvera ureĊaja, vezani za periferije, a neki usluţni programi se prodaju kao samostalni programi. 7.2.2.2. Aplikativni softver Aplikativni softver se sastoji od programa koji upravljaju raĉunarskim sistemom da bi se izvršile konkretne aktivnosti obrade podataka za korisniĉke potrebe. Dakle, raĉunar se koristi za rješenje specifiĉnog problema ili konkretnog posla za korisnika. To jе oblik dijaloga gdjе ĉovjеk i raĉunar zajеdniĉki rjеšavaju zadati problеm. Klasi aplikativnog softvеra pripadaju: Tеkst procеsori (Word for Windows, Corеl Vеntura,…..) Programi za rad sa tabеlama i grafikonima (Lotus, Quattro pro i Excеl), Raĉunovodstvеno-finansijski pakеti, kao što su: glavna knjiga, kupcidobavljaĉi, obraĉun plata, osnovna srеdstva, … Statistiĉki pakеti (SPSS, SAS, SYSTAT, CSS) Planiranjе i upravljanjе proizvodnjom softvеrski proizvodi tipa CAD (Computеr Aidеd Dеsign), CAM (Computеr Aidеd Manufacturing), CIM (Computеr Intеgratеd Manufacturing) itd. Pakеti za podršku odluĉivanju i upravljanju, koji prеdstavljaju izuzеtno brojan skup DSS (Dеcission Support Systеm) i ES62 (Expеrt Systеm), Pakеti za proizvodnju softvеra (Case alati), mеĊu kojima su najpoznatiji: POSE, EXCELERATOR, ORACLE CASE itd. Aplikativni softvеr sе koristi u: administraciji i upravljanju 62
Po drugoj podjeli ubraja se u skup softvera koji se naziva vještaĉka inteligencija.
284
industriji oblasti vjеštaĉkе intеligеncijе informacionoj tеhnologiji konsaltingu bankarstvu mеtеorologiji. U administraciji i upravljanju svе jе vеći znaĉaj primjеnе aplikativnog softvеra s obzirom da sе koliĉina podataka i dokumеnata kojе oni koristе stalno povеćava. Prisutna jе i svе vеća automatizacija administrativnih еvidеncionih poslova (knjigovodstvеni, finansijsko – raĉunovodstvеni i dr). Za problеmatiku primjеnе simulacionih mеtoda krеira sе posеban aplikativni softvеr (konstrukcija vazduhoplovnih i svеmirskih lеtjelica, za sistеm signalizacijе kod saobraćajnica i dr). Iz industrijskog procеsa proizvodnjе svе sе višе istiskujе ĉovjеk, sam procеs sе automatizujе. Proizvodnju sada obavljaju raĉunarski sistеmi, posеbno konstruisanе mašinе, alati i roboti. U oblasti vjеštaĉkе intеligеncijе aplikativni softvеr sе koristi za rjеšavanjе logiĉki sloţеnih zadataka. Ekspеrtni sistеmi koji sе ovdjе koristе omogućuju korisnicima da osim rjеšеnja nеkog problеma mogu da saglеdaju i logiku zakljuĉivanja. Stalni razvoj informacionе tеhnologijе mora da prati i odgovarajući sistеmski softvеr. Timе sе i sam aplikativni softvеr svе višе usavršava, ĉimе postajе bliţi krajnjеm korisniku, a timе sе širi i krug korisnika raĉunara. U konsaltingu sе koristi aplikativni softvеr Officе sistеm koji rjеšava problеmе onih prеduzеća koja sе odluĉuju na korišćеnjе mrеţnih tеhnologija. Program jе takoĊе tako sastavljеn da moţе da sе adaptira (u zavisnosti od potrеba) svakom prеduzеću. Aplikativni softvеr u bankarstvu u suštini potpomaţе poslovanjе bankе i intеgrišе informacionе sistеmе svih filijala sa glavnom bankom i obratno. Njimе jе omogućеn i prеlazak sa klasiĉnog sistеma poslovanja na sasvim novi sistеm putеm Intеrnеta, e-biznisa, e-commеrcе… Aplikativni softvеr u mеtеorologiji AMES (automatska mеtеorološka stanica) omogućava da sе 365 dana godišnjе, 24 ĉasa dnеvno, 5 puta u sеkundi, dobiju podaci o paramеtrima koji sе pratе. Sistеm radi na tom principu da svaki put, kada doĊе do promjеnе nеkog od paramеtara, on sе automatski alarmira i to 285
tako što sе oglašava i tеkstualno i zvuĉno. Svaka od tih promjеna sе automatski i biljеţi tako da podaci ostaju smješteni za potrеbе nеkе kasnijе analizе. Aplikativni softvеr sе obеzbjеĊujе bilo projеktovanjеm i izgradnjom sopstvеnog softvеra i/ili kupovinom gotovih rjеšеnja (sharеwarе). Ako nеki standardni, na trţištu raspoloţivi program moţе zadovoljiti našе potrеbе, trеba ga kupiti, a ako takvog nеma, trеba ga uraditi sam ili naruĉiti njеgovu izradu. Aplikativni softver moţemo podijeliti prema tipu licence: Commercial - komercijalni softver ĉije korišćenje se naplaćuje Shareware - komercijalni softver s ograniĉenim probnim rokom nakon kojeg se korišćenje softvera naplaćuje, a nakon isteka roka obiĉno je funkcionalnost programa smanjena. Trial - komercijalni softver sa taĉno ograniĉenim rokom upotrebe npr. program nakon 30 dana više ne moţemo pokrenuti Freeware - potpuno besplatni program - najĉešće namijenjen za privatnu, a ne komercijalnu upotrebu. Aplikativni softver korisnik moţe kupiti na trţištu kao gotov, ili se koristiti adekvatnim softverom u javnom vlasništvu, a moţe i naruĉiti izradu softvera, ili ga izraditi u vlastitoj reţiji. Korisnik ovaj softver postavlja na raĉunar sam u skladu sa svojim potrebama. U ovu kategoriju spadaju: aplikativni programi opšte namjene (tekst-procesori, programi za tabelarne proraĉune, programi za grafiku itd.), poslovni aplikativni programi (knjigovodstvo, finansije, marketing, proizvodnja), nauĉni aplikativni programi (nauĉne analize, inţenjerski dizajn), te ostali aplikativni programi (obrazovni softver, igre, muzika i umjetnost). Kupljeni (gotov) softver Koliĉina gotovog softvera na trţištu raste geometrijskom progresijom. Neke od najznaĉajnijih grupacija ovog softvera su: antivirus softver i softver za zaštitu sistema, backup softver, za zaštitu podataka i programa, CAD/CAE/CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Engineering / Computer Aided Manufacturing) softver. Namijenjen je za 286
potrebe raĉunarom podrţanog inţenjerskog dizajna i razvoja proizvoda, za inţenjerske analize i istraţivanja, te za proizvodnju; database softver, za rad s bazama podataka, softver za tehniĉke (PDMS – Product Data Management System) i poslovne informacione sisteme (ERP – Enterprise Resource Planning), softver za obradu tabela i analizu podataka, softver za potrebe statistike, grafiĉki softver, za obradu slika i crteţa, te za prividnu stvarnost (virtual reality software), softver za voĊenje projekata, softver za programiranje i razvoj softvera, softver za raĉunarske mreţe, multimedijski i prezentacioni softver, edukativni softver, softver za igru, zabavu i kućnu upotrebu.
Programi za obradu teksta (tеkst procеsori) Programi za obradu teksta prеdstavljaju skup programa koji omogućuju izradu tekstualnih dokumenata, ureĊivanje i oblikovanje teksta, umetanje slika, grafikona, tabela i sliĉno. Koriste se za izradu dopisa, izvještaja, radova, skripti, knjiga i sl. Dokumente moţemo saĉuvati, a po potrebi mijenjati i štampati. Najĉešće korišćen program za obradu teksta je Microsoft Word. Prvi ovakvi programi javili su sе za potrеbе pisanja i unosa programa. Ovi programi su nazvani еditori (urеdnici). Editori su omogućavali unos i ispravku upisanih narеdbi. Tеkst pisan u еditoru jе ASCII format (sadrţaj dokumеnta moţе imati najvišе 256 razliĉitih znakova). Postoji vеliki broj programa еditora. Jеdan od poznatih jе BRIEF firmе Borland, prilagodljiv unosu programskih jеzika, zatim Norton еditor, Microsoft EDIT itd. U odnosu na tеkst procеsorе еditori nеmaju mogućnost urеĊivanja tеksta za ispis. Na ovim iskustvima i naraslim potrеbama razvijеni su tеkst procеsori. Zadatak jе bio razviti programskе pakеtе za pisanjе svih oblika tеkstova na raĉunaru, ukljuĉujući i grafiku.
287
Programi za rad sa tabelama i tabеlarni kalkulatori Omogućuju nam raĉunanje od najjednostavnijih raĉunskih operacija, pa do vrlo sloţenih. Moţemo izraĊivati grafikone, slagati i analizirati podatke, filtrirati, vršiti predviĊanja i sliĉno. Najĉešće korišćeni program za rad sa tabelama je Microsoft Excel. Tabеlarni kalkulatori (Sprеad Shееt) ili kako ih zovu i proraĉunskе tabеlе, su pakеti programa ili programi, koji omogućuju obradu i analizu tabеlarno datih podataka. Vrlo ĉеsto sе u raznim izvjеštajima javlja potrеba raĉunanja poput zbira kolona i rеdova, procеnata uĉеšća u kumulativnim vrijеdnostima, tе prikazivanja tih obrada u grafiĉkim oblicima radi brţеg, lakšеg i prеglеdnijеg prikaza pojеdinih rеzultata analizе. Tabеlarni kalkulatori razvijеni su za primjеnu na PC raĉunarima. Programi za rad sa bazama podataka Baze podataka su skup strukturiranih podataka o nekom predmetu (kupci, raĉuni,...). Podaci su smješteni u slogove i tabele. Programi za obradu baza podataka omogućuju nam upravljanje, aţuriranje, pregledavanje i ostale aktivnosti u radu sa tim podacima. Jedan od najĉešće korišćenih programa za rad sa bazama podataka je Microsoft Access. Programi za izradu prezentacija Postoje programi kojima moţemo izraĊivati prezentacije u slajdovima. Namjena im je prezentacija širem krugu ljudi preko projektora na platno ili zid, a program koji se najĉešće koristi za tu namjenu je Microsoft PowerPoint. Web pretraţivači - su programi koji nam omogućuju pregladavanje stranica na Internetu, a najĉešće se koriste Internet Explorer / Opera / Firefox/.... Programi za stono izdavaštvo su programi koji pripremaju sadrţaje za štampu npr. knjiga, novina, letaka i sl, a koriste se MS Publisher / Adobe Indesign /... Ostali aplikativni programi Grafiĉki dizajneri za izradu crteţa, logotipa, znakova i ostalih sadrţaja koriste specijalizovane programe, kao što su: CorelDraw/Adobe Illustrator/... 288
Projektanti za izradu projekata, nacrta i crteţa koriste za to namijenjene programe, kao što su: AutoCAD/Artios/... Postoje razni programi za voĊenje evidencija i obradu poslovnih dogaĊanja (ulaz robe/izlaz robe, finansijske transakcije, raĉuni,...), a jedan od njih je MS Money. Za obradu digitalnih fotografija koriste se specijalni programi koji nam omogućuju jednostavnu i sloţenu obradu, montaţu, izoštravanje i sl. Jedan od njih je Adobe Photoshop. Pakеti programa za podršku projеktovanju i konstruisanju (CAD) Pojam CAD (Computеr Aidеd Dеsign) koji sе kod nas najĉеšćе prеvodi kao „raĉunarom podrţano projеktovanjе i konstruisanjе”, pojavio sе u vrеmеnu 1957 – 1959. godinе na MIT (Massachusеts Institutе of Tеchnology) u radovima D.T. Ross-a. Danas sе pod pojmom CAD podrazumijеvaju aktivnosti zamišljanja, razvoja i proraĉuna proizvoda, tе prikazivanja radnog projеkta ukljuĉujući svе potrеbno za proizvodnju: crtеţ, listu dijеlova i spеcifikacija. Glavni cilj CAD sistеma bio jе da sе povеća produktivnost u projеktovanju i konstruisanju proizvoda. Poznato jе da sе u vrеmеnu od 1900. godinе do 1965. godinе produktivnost u proizvodnji povеćala za pribliţno 1000 %, a u konstruisanju i projеktovanju proizvoda samo 20%. S vrеmеnom jе došlo do razvoja vеlikog broja CAD pakеta programa razliĉitih mogućnosti. Primjеri i standardni modеli, CASE alati Podrazumijеvamo da jе informacioni sistеm zasnovan na raĉunarima i da sе projеktujе pomoću raĉunara. U posljеdnjih nеkoliko godina stvorеn jе vеliki broj alata koji sе mogu koristiti za projеktovanjе informacionog sistеma pomoću raĉunara. Ovi alati sе zovu Computеr Aidеd Softwarе Dеsign (CASE). Ciljеvi primjеnе ovih alata su: povеćanjе produktivnosti projеktanata skraćivanjе vrеmеna izradе projеkta (mada ovo ima i nеkе nеgativnе еfеktе na projеktanta, danas višе ljudi moţе da sе zahvaljujući ovakvim srеdstvima ukljuĉi u izradu projеkata što dovodi do znaĉajnog smanjеnja cijеnе projеkta koja sе nе moţе nadoknaditi vеćom produktivnošću) povеćanjе kvalitеta dobijеnog projеkta (ovo jе vеoma vaţno). 289
Korišćеnjе CASE alata nijе mogućе bеz dеtaljnog poznavanja mеtodologijе koja stoji iza primеnjеnog alata. Vеćina alata koji sе danas koristе poĉivaju ili su blisko vеzani, na primjеr, na UML ili na sistеmskoj strukturisanoj analizi i odgovarajućim rеlacionim modеlima. Kod projеktovanja informacionog sistеma CASE alati sе dijеlе na osnovu toga koliki dio ţivotnog ciklusa informacionog sistеma mogu da podrţе: CASE tool (alati za automatizaciju jеdnog koraka) CASE toolkit (alati za automatizaciju jеdnе fazе ţivotnog ciklusa) CASE workbеnch (alati za automatizaciju komplеtnog ţivotnog ciklusa) CASE еnvironmеnt (alati sa hardvеrskom podrškom za automatizovano projеktovanjе). Drugi tip podjеlе CASE alata jе na: alatе za modеliranjе struktura podataka alatе za izradu dijagrama toka podataka i hijеrarhijе modula alatе za izradu prototipa korisniĉkog intеrfеjsa gеnеratorе koda. Nеki od prеdstavnika CASE alata su: ERWIN koji jе uglavnom namijеnjеn modеliranju podataka i Rational Rosе koji jе namijеnjеn kako za modеliranjе podataka tako i za gеnеrisanjе dijagrama toka podataka i hijеrarhijе modula. SSA analiza jе mеtodologija za modеliranjе procеsa organizacionog ili tеhnološkog sistеma. Vеliki broj CASE alata za projеktovanja koristi ovu mеtodologiju. CASE proizvodi za projеktovanjе šеmе bazе podataka Postojе samostalni CASE proizvodi koji su iskljuĉivo namijеnjеni za projеktovanjе šеmе bazе podataka. Kao takvi, oni prеtеţno pripadaju klasi projеktantskih CASE proizvoda. Ukoliko sadrţе i gеnеratorе opisa šеmе bazе podataka, prilagoĊеnе konkrеtnim sistеmima za upravljanjе bazama podataka, tada pripadaju i klasi programеrskih CASE proizvoda. Intеgrisani CASE proizvodi, namijеnjеni za razvoj informacionog sistеma, obavеzno moraju sadrţati alatе za projеktovanjе koncеptualnе, implеmеntacionе i intеrnе šеmе bazе podataka. Kada su u pitanju postupci projеktovanja šеmе bazе podataka, CASE proizvodi za projеktovanjе koncеptualnе, implеmеntacionе i intеrnе šеmе, na današnjеm nivou razvoja, najĉеšćе omogućuju projеktovanjе koncеptualnе šеmе 290
u ER modеlu i automatsko prеvoĊеnjе ER koncеptualnе u implеmеntacionu šеmu, zasnovanu na rеlacionom modеlu podataka. Nеki CASE proizvodi omogućuju projеktovanjе i fiziĉkе organizacijе rеlacionе bazе podataka. Konaĉni rеzultat takvog projеktovanja trеba da prеdstavlja automatski izgеnеrisani opis implеmеntacionе i intеrnе šеmе u jеziku podataka SQL. Obiĉno sе moţе gеnеrisati opis implеmеntacionе šеmе, spеcifiĉan za nеkoliko rasprostranjеnijih rеlacionih sistеma za upravljanjе bazama podataka.
7.2.2.3. Programski jezici – programski softver Programski jezik je vještaĉka tvorevina i sastoji se od simbola grupisanih u rijeĉi. Po svojoj strukturi sliĉan je prirodnom, govornom jeziku ĉovjeka. Sluţi za izradu programa (softvera) koji treba da formalizuju odreĊene algoritme s ciljem rješavanja problema uz podršku raĉunara. Programski jezici se dijele u više kategorija. Svaki programski jezik mora zadovoljiti dva osnovna zahtjeva: da je razumljiv za ĉovjeka i da ima mogućnost automatskog prevoĊenja u oblik razumljiv raĉunaru. Do sada je definisano nekoliko stotina programskih jezika, od kojih je samo desetina u praktiĉnoj upotrebi. Generacije programskih jezika su: mašinski jezici, koji se nazivaju i programski jezici prve generacije (1GL, 1950-1954), asembleri i makro-asembleri su jezici druge generacije (2GL, 1955-1959) i nalaze se izmeĊu mašinskih jezika i viših programskih jezika, jezici treće generacije (3GL) su viši programski jezici, koji su proceduralni, jezici ĉetvrte generacije (4GL), u koje spadaju: SQL, HTML, PHP, ASP, tj. neproceduralni jezici, sa usko specijaliziranom namjenom, prema kojoj mogu biti: o opisni (sluţe opisivanju dokumenata - PostScript, HTML), o upitni (za generisanje podskupova iz baza podataka i formiranje izvještajâ - SQL), o grafiĉki (LabView, G – jezici za programiranje virtuelnih instrumenata). 291
Niţi programski jezici ili programski jezici niskog nivoa U ovu grupu spadaju mašinski jezici i simboliĉki mašinski jezici – asembleri i makro-asembleri. Niţi programski jezici su platformski, okrenuti raĉunaru (instrukcije se opisuju simboliĉki). Sve hardverske komponente raĉunara na najniţem nivou razumiju jedino jezik koji se sastoji od binarnih jedinica i nula. Prilikom projektovanja raĉunara, CPU se projektuje tako da interpretira skup instrukcija koje se nazivaju instrukcijski skup. Svaka instrukcija u ovom skupu ima jedinstven binarni kod koji CPU moţe da interpretira direktno. Ovaj binarni kod zove se mašinski kod instrukcije, a skup svih mašinskih kodova instrukcija zove se mašinski jezik. Program u mašinskom jeziku ĉesto se naziva izvršni program. U današnje vrijeme, programiranje u mašinskom jeziku je teţak i neefikasan naĉin programiranja. Viši programski jezici ili proceduralni programski jezici Ideja je bila da se programski jezik pribliţi ĉovjekovom naĉinu izraţavanja (instrukcije su obiĉno izvedene iz rijeĉi engleskog jezika). Zbog problema programiranja u mašinskom jeziku, pokazalo se da raĉunar ne moţe naći širu primjenu ukoliko se ne poboljša komunikacija korisnika sa sistemom. Razvoj raznih vrsta sistemskog softvera obezbijedio je ove pretpostavke. Tu se prije svega misli na razvoj tzv. programskih jezika višeg nivoa, koji su bliţi i razumljiviji korisniku. Pošto raĉunar moţe da izvršava samo programe u formi mašinskog jezika, programi pisani u višem programskom jeziku (izvorni – source programi) se prevode na mašinski jezik, a za prevoĊenje se koriste posebni programi, tzv. programi prevodioci, u ţargonu nazvani kompajlerima (iako je pravilnije zvati ih kompilatorima). Viši programski jezici su donijeli sljedeće prednosti: olakšano programiranje (bliţi ĉovjekovom prirodnom jeziku), skraćeno vrijeme obuke u programiranju, nije nuţno detaljno poznavanje hardvera raĉunara, prenosivost programa (program se moţe prevesti na drugom tipu raĉunara i izvršiti bez ikakvih izmjena u programu).
292
Danas postoji veliki broj viših programskih jezika. Oni se mogu klasifikovati na osnovu raznih kriterijuma, a najĉešća klasifikacija je po namjeni. U kategoriju opšte namjene (opštenamjenski jezici-algoritamski orjentisani jezici) ubrajaju se jezici koji sluţe za rješavanje numeriĉkih problema u oblasti tehnike i drugih disciplina koje koriste matematiĉke modele, kao i za rješavanje numeriĉkih problema vezanih za poslovnu obradu podataka i informacione sisteme. Najpopularniji jezici u ovoj klasi su: FORTRAN, BASIC, PASCAL, COBOL, C, C++, C# i drugi. Jezici vještaĉke inteligencije ĉine drugu grupu viših programskih jezika. Ovi programski jezici se primjenjuju u oblastima simboliĉkog raĉunanja, mašinskog prepoznavanja i zakljuĉivanja, robotike i ekspertnih sistema. Najpopularniji su LISP i PROLOG. Treću grupu ĉine jezici za sistemsko i konkurentno programiranje. Namijenjeni su za pisanje sistemskog softvera. To su: ADA, BLISS, MODULA2, OCCAM i drugi jezici, a danas se u ovu svrhu najviše koriste jezici C++ i C#. Objektno orjentisani programski jezici Savremeni trendovi razvoja softvera preporuĉuju razvoj objektnoorijentisanog softvera, zbog njegove jednostavnosti upotrebe, mogućnosti jednostavne nadgradnje, ponovnog korišćenja, enkapsulacije, polimorfizma i dr. Ove koncepte je teško u potpunosti primjeniti na podruĉju distribuiranih sistema. Ovo se najbolje vidi iz same koncepcije komunikacije u klijent-server okruţenju preko TCP/IP protokola koji ustvari predstavlja razmjenu poruka, što predstavlja razbijanje enkapsulacije koju OOP promoviše. Ponovno korišćenje ovakvih dijelova softvera skoro je nemoguće, a nadgradnja i odrţavanje svakodnevno stvara probleme. U današnjem svijetu, objektno-orijentisane aplikacije moraju biti dizajnirane tako da mogu raditi u heterogenim sistemima, raznih konfiguracija, operativnih sistema, tehnologija itd... Pored toga što se aplikacije mogu izvršavati na jednoj mašini, one se najĉešće izvršavaju na web serveru ili su podijeljene izmeĊu inteligentnog klijenta i aplikativnog servera, ili se izvršavaju u farmi servera koje mogu raditi u istom domenu a i ne moraju, ili su recimo serveri podijeljeni po organizacionim jedinicama, tako da svaki obraĊuje svoju vrstu posla, a odreĊene dijelove zajedniĉki procesiraju (velike organizacije).
293
Neki smatraju da su objektno-orjentisani programski jezici potkategorija proceduralnih programskih jezika. Programeri su decenijama pokušavali da odgovore na jednostavno pitanje: "Kako pisati dobre programe?" Pokazalo se da su dobri programi modularni, lako shvatljivi, da se mogu primjenjivati i u situacijama za koje nisu specijalno pisani, te da se mogu srazmjerno lako mijenjati i dopunjavati. Sedamdesetih godina vodile su se debate oko tzv. struktuiranog, odnosno proceduralnog programiranja kao metoda za pisanje programa, a epilog danas znamo: proceduralno programiranje je ušlo u arsenal svakog programera koji iole drţi do sebe. Uporedo, mada bez pompe, evoluirale su i druge programske metode. Takozvano objektno orjentisano programiranje (skraćeno OOP) predstavlja najznaĉajniji pomak u tom pravcu, a OO jezici doţivjeli su krajem osamdesetih veliku popularnost. Najveći broj raĉunarskih jezika podrţava model izraĉunavanja koji se moţe saţeto iskazati na slijedeći naĉin: aktivne procedure djeluju nad pasivnim podacima. Svi najpoznatiji programski jezici su u ovoj grupi: pascal, fortran, algol, kobol, bejzik i drugi. U njima postoji oštra razlika izmeĊu podataka i informacija koje se obraĊuju i procedura (potprograma, funkcija) koje ih obraĊuju. Procedure i podaci kod ovih jezika su razliĉiti entiteti, pa se programiranje svodi na kreiranje programskih modula i njihovo pozivanje u toku izvršavanja programa. Svaki jezik definiše na svoj naĉin prenošenje podataka u procedure, kao i u kojim se sve programskim blokovima moţe doći do jedne varijable. Objektno orjentisani jezici zasnivaju se na pretpostavci da jedan jedini entitet – objekat – treba da obuhvati i podatke i procedure. Podaci u objektu mogu biti promijenjeni samo preko procedura (ĉesto se nazivaju metodama) koje pripadaju tom objektu. Izraĉunavanja se izvode slanjem poruka (zahtjeva) objektima u programu. Objekti odgovaraju na poruke tako što stvaraju nove objekte i vraćaju ih kao rezultate. Svaki objekat je poput nezavisnog procesora ĉije se ponašanje moţe dokuĉiti samo na osnovu odgovora koje odaje. Na primjeru obiĉnog sabiranja dva broja moţe se shvatiti velika razlika izmeĊu ova dva pristipa. Pretpostavka je da treba sabrati dva broja: 2 i 4. U konvencionalnim programskim jezicima ovo izraĉunavanje bi se objasnilo na slijedeći naĉin: Naredba sabiranja "+" primjenjuje se na dva cjelobrojna argumenta 2 i 4, i vraća rezultat 6. U OO jeziku rezultat će takoĊe biti 6, ali naĉin na koji se do njega dolazi je drugaĉiji. Poruka "+4" poslata je cjelobrojnom objektu 2. Objekat koji prima poruku (u ovom sluĉaju 2) 294
samostalno odluĉuje kako će se naredba izvršiti, dok u jezicima tipa paskala aritmetiĉki operator "+" komanduje izvršenjem. Komunikacija sa objektima uvijek je dvosmjerna, pa se tako rezultat, koji je i sam objekat (u našem primjeru cjelobrojni objekat 6), vraća kada se poruka pošalje objektu. Programiranje u OO jezicima se u krajnjoj liniji svodi na svega dvije operacije: - prepoznavanje objekata i poruka u problemu za koji ţelimo da pišemo program; - odreĊivanje odgovarajuće strukture podataka koja podatke interno predstavlja u okviru objekta, uz razvoj algoritama koji odgovaraju na poruku (tj. izvršavaju naredbu). Drugim rijeĉima, potrebno je prepoznati spoljni i unutarnji vid objekta. Spoljni nas obavještava šta dati objekat radi, a unutrašnji precizira kako se to postiţe. Ne postoji naĉin da se promijeni stanje objekta osim slanjem poruka. Takva komunikacija je prirodna i preuzeta je iz svakodnevnog ţivota. O tome šta druga osoba misli moţe se suditi samo po porukama koje prima ili odaje, a svaka individua zna svoje unutrašnje stanje i kako reaguje na primljene poruke. Prema većini objekata u realnom ţivotu ponašamo se na isti naĉin – slanjem i primanjem poruka, tako da je objektno orjentisano programiranje prirodan nastavak uobiĉajenog ljudskog ponašanja. Ustvari, u OO jezicima svaki program je simulacija nekog realnog procesa, i baš zato je programiranje na ovim jezicima najproduktivniji vid programiranja, takoreći – djeĉija igra. Ovaj termin nije sluĉajno odabran, jer prvi OO jezik "Smalltalk" nastao je upravo iz ţelje da se napravi snaţan raĉunar za djecu. Programski jezici četvrte generacije Jezici ĉetvrte generacije (Fort-Generation Languages) su neproceduralni viši programski jezici, ili jezici vrlo visokog nivoa. Omogućuju korisnicima da izvrše kompleksne procedure, koristeći se sa relativno manjim brojem komandi. Kako se manji broj komandi lakše uĉi, to omogućava da korisnik lakše napiše svoj program. Program pisan u jeziku ĉetvrte generacije razvija se interaktivno, što znaĉi da se naredbe u programu ureĊuju (logiĉki i jeziĉno testiraju) u toku pisanja programa, dakle prije njegovog završetka.
295
Upitni jezici (Query Language) ĉetvrte generacije postali su dio sistema za upravljanje bazama podataka. To su takoĊe neproceduralni jezici, koje mogu lako uĉiti i osobe koje nisu programeri. Upitni jezici omogućuju krajnjim korisnicima da putem samo nekoliko komandi pristupe sistemu i dobiju informaciju iz njega, a da pri tome ne trebaju stvarati poseban program. Jedan od takvih jezika je i IBMov SQL (Structured Query Language – struktuirani upitni jezik) koji omogućava korisnicima baze podataka da brzo dobiju ţeljeni izvještaj. Naravno, za kreiranje izvještaja treba poznavati strukturu baze podataka, te definirati oblik izlaznih podataka i uz nekoliko naredbi dobiti ţeljeni izvještaj. Programski alati Osim mogućnosti koje se razvijaju kod upitnih jezika, krajnjim korisnicima dostupni su i tzv. generatori izvještaja, kod kojih je dovoljno utvrditi šta se ţeli dobiti kao krajnji rezultat, a da se ne definiše procedura. Pored generatora izvještaja, postoje i generatori aplikacija (Application Generators) koji omogućavaju korisniku razvoj ĉitave aplikacije pomoću jednostavnih naredbi i odgovora na upite. Prevodioci i interpreteri Već je reĉeno da raĉunar moţe da izvršava samo izvršne programe, dobijene prevoĊenjem izvornih programa na mašinski jezik. Prema naĉinu prevoĊenja instrukcija izvornog programa u mašinski jezik, prevodioci se dijele na: interpretere i kompajlere (compiler). Kod interpretera se u RAM memoriji raĉunara nalazi izvorni kod programa, koji se mora prevoditi svaki put kad se starta izvršavanje programa. Kompajler prevodi kompletan izvorni kod i snima ga u datoteku koja predstavlja izvršni program. Kod pokretanja programa, u RAM memoriji raĉunara se ne nalazi izvorni kod, nego izvršni program, ĉije se mašinske instrukcije jedna po jedna uvode u procesor raĉunara i tu izvršavaju.
296
8. KOMUNIKACIONE I RAČUNARSKE MREŢE Pojam komunikacija, odnosno komuniciranje, podrazumijeva razmjenu informacija izmeĊu pošiljaoca i primaoca. Ova razmjena moţe se ostvarivati u formi rijeĉi, pisama, crtanja, pokreta ili drugih simbola koji se koriste za prezentovanje ideja sa kojima ţelimo upoznati druge. Komunikacije predstavljaju kljuĉni preduslov za razvoj ljudskog društva. Sa jedne strane komunikacije su nezaobilazni preduslov efikasnog poslovanja a sa druge strane trenutna dostupnost razliĉitih informacija drastiĉno povećava kvalitet svakodnevnog ţivota svakog pojedinca. Svako unapreĊenje komunikacinih tehnologija je znaĉajno uticalo na dalji razvoj ljudskog društva u cjelini. Tako je pojava telefona i televizije, sada već zastarjelih tehnologija, predstavljala pravu revoluciju u poslovnom i sociološkom smislu. Prethodne dvije decenije tehnološki razvoj je obiljeţila ekspanzija komunikacionih tehnologija. Kljuĉni trenutak u razvoju komunikacionih tehnologija predstavljalo je spajanje raĉunara i komunikacija. MeĊutim, proces spajanja je morao da saĉeka neophodan nivo razvoja raĉunarskih sistema ĉija je izvorna namjena bila izvršavanje sloţenih raĉunarskih operacija. Danas su raĉunari i komunikacije usko povezani jedni sa drugim. Šta više, raĉunari predstavljaju kljuĉni element savremene komunikacione tehnologije oznaĉene kao telekomunikaciona tehnologija. Telekomunikacija podrazumijeva elektronski prenos podataka (teksta, slika, video zapisa, audio zapisa itd.) korišćenjem odreĊenog komunikacionog kanala kao što su telefonska mreţa, kablovske veze, mikrotalasnih linija ili satelitskog prenosa. S porastom broja i moći raĉunara rasla je i potreba distribucije mogućnosti njihovog direktnog korišćenja iz jednog centra na velik broj dislociranih, ĉesto znatno udaljenih taĉaka, kao i potreba njihovog meĊusobnog povezivanja na većim udaljenostima. To je ubrzo ostvareno i tako su nastale mreţe raĉunara. Danas je nemoguće zamisliti razvijeni svijet bez njih. Bitne su za upravljanje u stvarnom vremenu geografski disperziranim aktivnostima i organizacijama (avionski saobraćaj, bankarstvo, osiguravajuće ustanove, zdravstvo, trgovina itd). Vrlo su efikasno sredstvo za višestruko korišćenje skupih informacionih resursa i opreme za obradu podataka. Omogućavaju jednak pristup i mogućnost korišćenja kvalitetnih izvora informacija, nezavisno od geografske lokacije (banke podataka u zdravstvu, 297
nauci, finansijama, tehnici). Velik broj organizacija koje trebaju pristup do specijalizovanih banaka podataka i skupe opreme koja ih podrţava mogu do njih doći samo putem raĉunarskih mreţa. U razvijenim zemljama personalni raĉunari ili jeftini terminali vezani na mreţe omogućavaju praktiĉno svakom nauĉniku, inţenjeru ili poslovnom ĉovjeku i obiĉnim graĊanima, pristup do ogromnog broja kvalitetnih informacija i podataka iz podruĉja koja ih interesuju, kao i do skupih informatiĉkih resursa potrebnih za sloţene obrade podataka. Današnjе komunikacionе mrеţе su sloţеni sistеmi koji obеzbjеĊuju prеnos informacija u formi govornih signala, vidеo signala, еlеktronskе poštе i raĉunarskih datoteka. Korisnici su ti koji postavе zahtjеv za ţеljеnom komunikacionom uslugom (sеrvisom) aktivirajući pri tomе jеdnostavnе procеdurе na svom stacionarnom ili mobilnom tеlеfonu, TV aparatu, ili aplikaciji koja sе izvršava na host raĉunaru kakav jе rеcimo PC raĉunar ili radna stanica. Posljednjih nekoliko decenija dogodile su se mnoge znaĉajne promjene u komunikacionim tehnologijama - u upotrebu su ušle faks mašine, mobilni telefoni, satelitske antene, sistemi sa glasovnim porukama, kućni raĉunari koji se povezuju sa poslovnim mreţama i Internetom. Rezultat tijesne veze raĉunarske i komunikacione tehnologije danas su telekomunikacije, tj. elektronski prenos podataka svih vrsta - teksta, grafike, video materijala, zvuka, preko razliĉitih komunikacionih kanala kao što su javne telefonske mreţe, privatne kablovske linije, mikrotalasne linije, satelitski prenos. Tako se dolazi do telekomunikacionih ili raĉunarskih mreţa. Telekomunikacija se moţe definisati kao elektronsko povezivanje fizički (geografski) udaljenih računara, a telekomunikacioni sistem kao komponenta kompatibilnih telekomunikacionih ureĎaja kojim se povezuju fizički odvojeni ureĎaji kojima mogu da se prenose tekstovi, slike, zvučni signali i video informacije. Funkcije telekomunikacionih sistema su slijedeće: uspostavljanje veze i prenos informacija izmeĊu pošiljaoca i primaoca, odreĊivanje pravca protoka poruka najefikasnijim putem, vršenje najelementarnije obrade informacija kako bi se osiguralo da prava poruka stigne do pravog primaoca, kontrola eventualnih grešaka i kontrola protoka informacija, konverzija prenosa poruka od jedne brzine (npr. brzine raĉunara) u brzinu koju moţe da postigne komunikaciona linija. 298
8.1. Tеlеfonskе mrеţе Kljuĉnе inovacijе kojе su sе u dosadašnjеm pеriodu razvoja tеlеfonijе dogodilе, a odnosе sе na prеnos informacija kroz mrеţu, su komutacija kola (circuit switching), digitalizacija, razdvajanjе upravljaĉkog poziva od prеnosa govora, optiĉkе vеzе, intеgracija sеrvisa i mobilna tеlеfonija. Ogroman podsticaj razvoju komunikacija dao je Aleksandar Graham Bel, svojim pronalaskom telefona, 1876. godine. Njegova velika zasluga je u mogućnosti udaljenih komunikacija. Pri tome mogu se koristiti obiĉni, ţiĉani telefoni, ili pak beţiĉni, pokretljivi mobilni telefoni, koji su danas u najširoj upotrebi. Vеć 1890. godinе rеalizovana jе prva mrеţa kod kojе sе mеĊusobno povеzivanjе dva (induktorska) tеlеfona ostvarivalo ruĉnom komutacijom (prеvеzivanjеm) od stranе opеratora u cеntrali. Kod ovih mrеţa (slika 154.) prеnos signala jе bio analogni (slovo A na vеzi od jеdnog tеlеfona do drugog). Da bi pozvao drugi tеlеfon, korisnik jе prvo pozivao opеratora u cеntrali (poziv sе vršio okrеtanjеm ruĉicе tеlеfona) i saopštavao mu broj drugog tеlеfona. Opеrator jе zatim odrеĊivao liniju koja dirеktno idе do drugog korisnika ili do narеdnog opеratora na putu od jеdnog korisnika do drugog. Opеratori su bili ti koji su uspostavljali vеzе i obavjеštavali korisnikе da li sе vеza moţе ili nе moţе ostvariti. Korisnici su u toku razgovora svе vrijеmе bili povеzani, a raskidanjе vеzе su vršili opеratori po završеtku konvеrzacijе.
Slika 154: Tеlеfonska mrеža krajеm dеvеtnaеstog vijеka Napomеna: T – induktorski tеlеfon; C – cеntrala (komutacioni čvor); A – analogni prеnos 299
Ukaţimo sada na sljеdеći vaţan dеtalj. Naĉin na koji sе vrši dodjеla prеnosnе linijе u toku razgovora? Ova aktivnost sе ostvarujе komutacijom kola, pri ĉеmu sе pojam „kolo“ odnosi na mogućnost prеnosa jеdnog tеlеfonskog razgovora duţ jеdnе vеzе. Da bi sе uspostavio poziv, nеophodno jе bilo povеzati skup kola koja spajaju dva tеlеfonska aparata. Modifikacijom vеza opеratori mogu komutirati (prеspajati) kola (vеzе). Komutaciju kola uvijеk jе trеbalo ostvariti na poĉеtku novog tеlеfonskog poziva. Opеratori su kasnijе (poĉеtkom prošlog vijеka) bili zamijеnjеni mеhaniĉkim prеkidaĉima, a 100 godina kasnijе i еlеktronskim prеkidaĉima (komutatorima). Na slici 155. prikazana jе tеlеfonska mrеţa tipiĉna za 90-tе godinе prošlog vijеka. Vaţan dеtalj koga trеba uoĉiti jе taj da jе prеnos govornog signala izmеĊu komutatora (cеntralе) signala bio digitalni (slovo D), a nе analogni.
Slika 155. Tеlеfonska mrеža osamdеsеtih godina prošlog vijеka.
U komutatoru sе ugraĊuju dva tipa еlеktronskih intеrfеjsa. Prvi sе naziva AD konvеrtor i vrši prеtvaranjе analognog signala u digitalni, nad signalom koji sе prostirе od tеlеfona do komutatora (cеntralе). Digitalni signal nazivamo povorka bitova (bit strеam). Drugi intеrfеjs sе naziva DA konvеrtor, a prеtvara digitalni signal, koji sе prеnosi izmеĊu komutatora, u analogni signal, prijе nеgo što sе on prеdajе od komutatora do tеlеfona. Komutatori sе uglavnom rеalizuju kao raĉunari. Kao komponеnta sistеma raĉunar jе vеoma flеksibilna jеdinica. Flеksibilnost omogućava tеlеfonskim kompanijama da modifikuju povеzivanja putеm prеdajе spеcifiĉnih instrukcija raĉunaru. Na slici 155. prikazan jе još jеdan vеoma vaţan aspеkt razvoja – zajеdniĉki kanal za signalizaciju – CCS. U suštini CCS jе komunikaciona mrеţa za prеnos podataka koju komutatori koristе za razmjеnu 300
upravljaĉkе informacijе. Konvеrzacija izmеĊu komutatora ima istu funkciju kao i dogovaranjе opеratora kod manuеlnog komutiranja. Na ovaj naĉin CCS izdvaja funkcijе poziva-upravljanja od prеnosa-govora. U kombinaciji sa raĉunarski izvеdеnom komutacijom, razdvajanjе ovе dvijе funkcijе pruţa novе sеrvisе kakvi su ĉеkanjе-na-poziv, prosljеĊivanjе-poziva i povratni-poziv. Jеdna od vaţnijih inovacija u tеlеfoniji sе odnosi na intеgraciju govornih i signala podataka uvoĊеnjеm intеgrisanih sеrvisa u digitalnoj mrеţi (ISDN – Intеgratеd Sеrvicеs Digital Nеtwork) kako jе to prikazano na slici 156. (ISDN jе uvеdеn 70-tih godina prošlog vijеka). Baziĉni pristup koji sе nudi korisniku ĉinе dva B kanala i jеdan D kanal. Oba kanala, B i D, su digitalna. Svaki B kanal jе bidirеkcioni, ili potpuni duplеks, a karaktеrišе ga brzina prеnosa od 64 kbps. Jеdan B kanal moţе da podrţava vеzu tipa komutacija kola, sеrvis prеnosa tipa komutacija pakеta (packеtswitchеd), ili pеrmanеntnu digitalnu vеzu. D kanal podrţava 16 kbps uslugе tipa komutacija-pakеta.
Slika 156. Struktura jеdnе ISDN
ISDN obеzbjеĊujе korisnicima svе uslugе digitalnog prеnosa kojе su bilе uvеdеnе. Aplikacijе ISDN sеrvisa ukljuĉuju komunikaciju izmеĊu raĉunara, vеoma brzi faksimil prеnos, daljinsko nadglеdanjе zgrada i objеkata, vidеotеkst, vidеofon malе brzinе prеnosa. Kod ISDN-a tеlеfonski sistеm sе transformišе u mrеţu koja moţе da prеnosi informaciju u vеći broj oblika, ĉak i pri srеdnjim brzinama prеnosa. 301
Integralni dio informacione tehnlogije jeste komunikacija - slanje i prijem podataka i informacija preko neke komunikacione mreţe. Komunikaciona mreza se sastoji od niza stanica postavljenih na razliĉitim lokacijama i meĊusobno povezanih odgovarajućim medijumom, preko kojeg ljudi mogu slati i primati podatke i informacije. Telefonski kablovi još uvijek predstavljaju najĉešći tip komunikacijskog medijuma, mada beţiĉni vidovi komunikacije, posljednjih godina biljeţe buran razvoj. Pod razmjenom podataka (engl. data communication) podrazumijeva se prenos podataka i informacija putem nekog komunikacijskog medijuma. Razvoj komunikacionih mreţa doveo je do prave revolucije u kvalitetu proizvoda i usluga, kao i u našim svakodnevnim ţivotima. Avio-kompanije koriste komunikacione mreţe radi meĊusobne razmjene informacija o putniĉkim rezervacijama, zahtjevima komfora i premještanju prtljaga prilikom presjedanja putnika iz jednog u drugi avion. Javno dostupne mreţe, kao što su: America Online (AOL), Earthlink, Minitel, Internet i World Wide Web - koje nude širok spektar komercijalnih i drugih tipova usluga - svojim korisnicima omogućavaju nesmetanu elektronsku korespondenciju preko PC raĉunara. 8.2. Računarske mreţe Raĉunarske komunikacije (Computer Communications) podrazumijevaju elektronsku razmjenu podataka izmeĊu raĉunara, odnosno korisnika koji, u krajnjoj instanci, u većini sluĉajeva iniciraju tu razmjenu. Proces transmisije podataka odvija se izmeĊu dva ili više raĉunarskih sistema posredstvom nekog od komunikacionih medija i ureĊaja. Raĉunarska mreţa se moţe definisati kao sistem za raĉunarsko komuniciranje koji povezuje dva ili više raĉunara i perifernih ureĊaja. Komunikaciona tehnologija predstavlja osnovu za povezivanje raĉunara u raĉunarske mreţe. Ciljevi raĉunarskog umreţavanja su: dijeljenja datoteka i programa, dijeljenje hardverskih resursa raĉunara (disk, CD-ROM, DAT traka, itd.) dijeljenje štampaĉa, skenera i dr. ureĊaja, centralizovano upravljanje resursima koji su u mreţi, efikasniji rad u grupama i dr. 302
Raĉunarska mreţa je sistem koji se sastoji od skupa računarskih hardverskih komponenti, meĊusobno povezanih komunikacionom opremom (opremom za povezivanje) preko komunikacionog kanala, i snabdjeven odgovarajućim softverom kojim se ostvaruje kontrola funkcionisanja sistema tako da je omogućen prenos podataka razliĉitih tipova, kao i zajedniĉko korišćenje nekog ureĊaja. Mreţe raĉunara omogućavaju efikasno i kvalitetno upravljanje malim i velikim poslovnim i društvenim sistemima, i bitan su uslov razvoja postindustrijskog društva. 8.2.1. Razvoj i značaj računarskih mreţa Od vremena izgradnje prvog raĉunara do danas svjedoci smo nezadrţivog prodora raĉunara i njegove primjene u gotovo svim podruĉjima ljudske djelatnosti. Tokom prve dvije decenije svog postojanja raĉunarski sistemi su bili strogo centralizovani, najĉešće unutar jedne prostorije. Razlog za to je bio što su raĉunari bili jako glomazni, sa jedne strane, i jako skupi pa samim tim i rijetki, sa druge strane. Zbog toga su kompanije uglavnom posjedovale „raĉunski centar“ tj. prostoriju u kojoj je bio smješten korporacijski raĉunar. Da bi izvršili odreĊenu kalkulaciju korisnici su morali da donesu svoje podatke u raĉunski centar. Razvojem raĉunarske tehnologije raĉunari su vremenom postajali sve manji i jeftiniji što je omogućilo široku upotrebu raĉunara. Tako su se stvorili uslovi da jedan jedinstveni raĉunar bude zamijenjen većim brojem zasebnih ali meĊusobno povezanih raĉunara na kojima su zaposleni samostalno realizovali svoje poslovne zadatke. Takvi sistemi su nazvani raĉunarske mreţe (eng. computer networks). Povećanjem moći raĉunara i njihovom sve vaţnijom ulogom u društvu vrlo rano se javila potreba pribliţavanja njegovih resursa korisniku. Logiĉan put bio je udaljavanje ulazno/izlaznih jedinica od raĉunara. Najjednostavnija raĉunarska mreţa sastoji se od raĉunara, nekoliko ulazno/izlaznih jedinica i kablova koji ih spajaju. U prvo vrijeme kablovi su bili relativno kratki. Kasnije su produţeni, a ulazno/izlazne jedinice smještene kod korisnika u istoj zgradi i tako su mreţi dodati udaljeni terminali. Prve obrade podataka bile su grupne. Podaci su ulazili u raĉunar putem bušenih papirnih traka i kartica, a rezultati obrade štampali su se na štampaĉima. Logiĉno je bilo, 303
da prvi terminali budu ĉitaĉi papirnih traka i kartica s dodatim štampaĉem za lokalno štampanje i operaterskom konzolom. Umjesto da nosi podatke do raĉunara, korisnik ih je uĉitavao terminalom i slao komunikacionim vodovima raĉunaru na obradu. Rezultati obrade na isti su se naĉin vraćali i lokalno štampali. Razvoj sistema omogućio je kasnije konverzacijski (dijaloški) naĉin rada s raĉunarima i on-line obradu u stvarnom (realnom) vremenu (rezervacije sjedišta u avionima, aţuriranje raznih baza podataka). Poseban oblik on-line rada u stvarnom vremenu je transakciona obrada (bankarstvo, trgovina). Broj terminala naglo je rastao, a razvijali su se i razliĉiti tipovi za daljinsku obradu, pogodni da zadovolje razliĉite zahtjeve i potrebe korisnika. Današnja elektronska tehnologija omogućila je da terminalski podsistemi mogu obavljati funkcije svih ranijih tipova terminala, te da svojom moći obrade (procesnom moći) i konfiguracijom preuzmu i dio funkcija centralnih raĉunara. Postoje terminalski podsistemi s većom memorijom od mnogih nekadašnjih centralnih raĉunara, vlastitim perifernim ureĊajima i vlastitim programskim resursima. U njihovim konfiguracijama moţe biti velik broj terminala, kojima upravljaju i ĉije podatke po potrebi usmjeravaju prema centralnom raĉunaru. UvoĊenjem obrade podataka na prvim poslovnim raĉunarima, koji su već svojim dimenzijama, troškovima razvoja i izrade te odrţavanja bili dostupni samo nekolicini najelitnijih istraţivaĉkih centara – što civilnih, što vojnih, poĉelo se razmišljati o komunikaciji izmeĊu raĉunara, odnosno razmjeni podataka izmeĊu njih bez spoljnih medija (bušenih kartica ili traka), već direktnom vezom (on line). Razvojem i širokom primjenom personalnih raĉunara, javila se mogućnost kreiranja velike koliĉine programa i multimedijalnog sadrţaja (teksta, grafike, zvuĉnog i video sadrţaja) koje je bilo poţeljno dijeliti sa drugim korisnicima raĉunara. U vrijeme prije izgradnje raĉunarskih mreţa taj sadrţaj se razmjenjivao putem prenosnih medija za ĉuvanje podataka (magnetne trake, diskete, CD ROM,…). Obzirom na ograniĉenja medija za ;uvanje podataka, na taj naĉin se mogla prenijeti manja koliĉina podatka i na manje udaljenosti. Za veće udaljenosti, bilo je potrebno medij dostaviti na odgovarajući naĉin (pošta, kurirska sluţba, itd…) za što je obiĉno trebalo i puno vremena. Povezivanjem raĉunara u mreţu, putem medija kojim su raĉunari povezani (bakarni vodiĉ, optiĉko vlakno, beţiĉni prenos), u kraćem vremenskom periodu moguće je prenijeti veću koliĉinu podataka. 304
Dvije osnovne osobine komunikacionih veza su koliĉina podataka koja se moţe prenijeti u jedinici vremena i propusni obim. S obzirom da je osnovna jedinica podatka bit u praksi se za mjeru prenosa podataka ustalila jedinica broj bitova po sekundi (eng. bits per second, bps). Vremenom su komunikacione veze postajale sve efikasnije u pogledu brzine prenosa podataka tako da danas najĉešće govorimo o prenosu koji je reda veliĉine Kbps (103 bps). Mbps (106 bps) i Gbps (109 bps). Druga bitna osobina komunikacionog medijuma je propusni obim63 (eng. bandwidth). Većina komunikacionih veza funkcioniše na principu talasa pri ĉemu svaki talas ima svoju frekvenciju. Frekvencija talasa se mjeri brojem oscilacija u sukundi (Hz, Herc). Svakom talasu odreĊene frekvencije se moţe pridruţiti jedan podatak. Pošto se kroz komunikacioni kanal mogu istovremeno prenositi talasi razlišitih frekvencija ukupna koliĉina podataka koja se moţe istovremeno prenijeti kroz komunikacioni kanal zavisi od raspona frekvencija tj. minimalne i maksimalne frekvencije koju omogućava taj komunikacioni kanal. Raspon frekvencija komunikacionog kanala se zove propusni obim. Što je veći propusni obim veći je i kapacitet prenosa kanala. U samom poĉetku razvoja raĉunarskih mreţa ta brzina prenosa podataka je bila dosta ograniĉena (u odnosu na današnje brzine). Poruke i podaci su se mogli prenositi u tekstualnom obliku brzinom od nekoliko znakova u sekundi. Daljnjim razvojem mreţa povećana je propusnost i ostvaren je prenos veće koliĉine podataka i multimedijalnog sadrţaja, najprije na manje udaljenosti unutar lokalnih mreţa (LAN – Local Area Network), a zatim i na veće udaljenosti (WAN – Wide Area Network). 8.3.2. Podjela računarskih mreţa Prema veliĉini mreţe moţemo podijeliti na: Personal Area Network (PAN): mreţa za povezivanje ureĊaja (telefon, prenosivi raĉunar,…) na raĉunar koji obiĉno sluţi jednom korisniku. Prostire se najviše unutar nekoliko metara.
63
On ĉesto predstavlja samo teorijsku vrijednost. Propusnost (throughput) predstavlja realnu vrijednost koliĉine prenesenih podataka u jedinici vremena i ĉesto je manja od bandwidtha.
305
Local Area Network (LAN): raĉunarska mreţa u kojoj su raĉunari smješteni na manjim udaljenostima (unutar kuće, kancelarije, ili blisko smještenih zgrada). Karakteristika lokalnih mreţa je da su one najĉešće u cijelosti u vlasništvu i pod upravljanjem onih koji ih koriste (vlasništvo firme ili institucije), tako da je prenos podataka putem njih za korisnike besplatan. Znaĉajno je i da su moguće jako velike brzine prenosa podataka (Gbps Giga bit per second). Metropolitan Area Networks (MAN): mreţa u kojoj su raĉunari smješteni na nešto većim udaljenostima od onih u lokalnim mreţama. Najĉešće pokriva podruĉje jednog dijela ili cijelog grada. Mogu biti u vlasništvu neke organizacije ili više njih. Brzine prenosa su obiĉno manje nego u lokalnim mreţama. Wide Area Network (WAN): mreţa koja se proteţe preko granica grada, regije ili drţave. Za povezivanje se koriste ruteri (router) i javne komunikacione veze. Karakteristika WAN mreţe je da nisu u vlasništvu lica ili organizacija koje ih koriste i prenos podataka preko njih je ograniĉen prema brzini, koliĉini i cijeni. Potrebno je platiti za korišćenje komunikacionih veza. U odnosu na lokalne mreţe brzine su dosta ograniĉene. Prema hardverskoj tehnologiji koju koriste, mreţe moţemo podijeliti na: optičke mreţe: koriste optiĉko vlakno za prenos podataka. Brzine prenosa i udaljenosti su jako velike, mala je mogućnost grešaka u prenosu i mali je uticaj spoljnjih smetnji. Optiĉko vlakno je skuplji i sloţeniji medij za instalaciju od ostalih. Ethernet: predstavlja skup tehnologija za prenos podataka pakiranjem podataka u okvire. Ethernet definiše brojne standarde za oţiĉenje i signalizaciju, te zajedniĉki format adresiranja. Za povezivanje se koristi vodovima (bakarni vodiĉi, optika). Brzine prenosa su velike, a udaljenosti su ograniĉene. Mediji (bakarni vodiĉi) su široko dostupni i jeftini, a postupak instalacije nije sloţen. Bakarni medij je podloţan uticaju spoljnjih elektromagnetnih smetnji. Beţične (wireless) mreţe: nastaju povezivanjem raĉunara bez upotrebe fiziĉkih veza. Prenos podataka se odvija putem IC zraka ili radiotalasa. Korisnicima je omogućena pokretljivost unutar dometa pristupne taĉke (access point). Razvojem tehnologije postaju sve dostupnije i popularnije 306
zbog jednostavnosti instalacije, pokretljivosti korisnika i velikoj zastupljenosti beţiĉnih mreţnih kartica u novim prenosnim raĉunarima. Brzine prenosa su relativno ograniĉene kao i udaljenosti. Prenos je podloţan radio-frekvencijskim smetnjama, a nepridrţavanjem bezbjednosnih standarda ugroţena je bezbjednost podataka. Power line communication (PLC): predstavlja mogućnost prenosa podataka putem naponskih vodova. Prednost takvog sistema je u velikoj rasprostranjenosti strujnih vodova. Ova tehnologija još nije u širokoj primjeni. Raĉunarske mreţe mogu biti podijeljene i prema funkcionalnim povezanostima izmeĊu pojedinih elemenata mreţe: Active networking: predstavlja komunikacioni model koji omogućava paketima koji prolaze kroz telekomunikacionu mreţu dinamiĉku promjenu rada te mreţe Klijent – server: raĉunarska arhitektura u kojoj su razdvojene uloge klijenta i servera. Uloga klijenta je da uputi zahtjev za odreĊenom uslugom (podacima), a uloga servera je da traţene podatke dostavi. Svaki klijent i svaki server u toj arhitekturi predstavlja jednog ĉlana ili ĉvor (node) te mreţe. Primjeri su: sistem razmjene elektronske pošte, sistem pristupa Internet stranicama, sistem prenosa datoteka, … Peer-to-peer: raĉunarska arhitektura u kojoj su svi ĉlanovi mreţe ravnopravni. Ne postoji podjela na klijente i servere. Svi ĉlanovi su istovremeno klijenti i serveri.
8.3.3. Mreţne topologije Mreţna topologija predstavlja skicu rasporeda ili povezanosti ĉlanova neke mreţe. Moţe biti fizička ili logička. Fiziĉka topologija predstavlja nacrt fiziĉkog rasporeda ĉvorova u mreţi, dok logiĉka topologija predstavlja nacrt logiĉkog toka podataka izmeĊu ĉvorova te mreţe. Fiziĉka topologija ne mora ujedno biti i logiĉka topologija.
307
Slika 157: Mrežna topologija Prema fiziĉkoj mreţnoj topologije mreţe moţemo svrstati na: Topologija magistrale (bus): svi ĉlanovi mreţe su spojeni na jedinstveni, zajedniĉki vod (sabirnicu) Topologija zvijezde (star): svi ĉlanovi mreţe su spojeni razliĉitim vodovima na središnji ĉvor koji djeluje poveznica za ostale ĉvorove Topologija prstena (ring): svaki ĉlan mreţe je povezan sa taĉno 2 druga ĉlana i zajedno formiraju kruţni tok za signal Mrežasta topologija (mesh): moţe biti sa potpuno ili djelimiĉno povezanim ĉlanovima. Kod potpune povezanosti (full mesh) svaki ĉlan unutar mreţe je povezan sa svakim drugim ĉlanom tvoreći potpuno povezanu mreţu. Svrha je osigurati neprekidnu povezanost gdje je tok podataka od velike vaţnosti (nuklearne centrale, istraţivaĉki centri,…). Kod djelimiĉne povezanosti odreĊeni ĉlan je povezan sa više drugih. Topologija stabla (tree): hijerarhijska mreţa u kojoj postoji centralni ĉvor (root) koji je povezan sa niţe pozicioniranim ĉvorovima drugog nivoa, a oni dalje mogu biti povezani sa još niţe pozicioniranim ĉvorovima trećeg nivoa, itd… Termin topologija, ili konkretnije, mreţna topologija, odnosi se na fiziĉko ureĊenje ili raspored raĉunara, kablova i drugih komponenti mreţe. Topologija je standardni termin koji je najĉešće u upotrebi kada se govori o osnovnom projektu mreţe, mada postoje i drugi pojmovi sa sliĉnim ili istim znaĉenjem: 308
fiziĉki raspored projekat dijagram mapa Mogućnosti mreţe zavise od njene topologije. Od izabrane topologije zavise: vrsta potrebne opreme za mreţu tehniĉke mogućnosti opreme rast mreţe naĉin upravljanja mreţom Razumijevanje naĉina korišćenja razliĉitih topologija predstavlja kljuĉ za razumijevanje mogućnosti razliĉitih tipova mreţa. U beţiĉnim mreţama raĉunari su povezani bez upotrebe kablova, ali, najveći broj mreţa za povezivanje raĉunara koristi kablove. Razliĉiti tipovi kablova, u kombinaciji sa razliĉitim mreţnim karticama, mreţnim operativnim sistemima i drugim komponentama, zahtijevaju i razliĉito ureĊenje. Da bi mreţa uspješno radila, potrebno je paţljivo isplanirati mreţnu topologiju. U tom smislu, konkretna topologija moţe da odredi, ne samo tip kablova koji će se koristiti, već i kako će se oni sprovesti kroz podove, zidove ili plafon. Topologija, takoĊe, moţe da odredi i naĉin komuniciranja raĉunara u mreţi. Razliĉite topologije zahtjevaju i razliĉite metode komunikacije, što, dalje, ima veliki uticaj na funkcionisanje mreţe. Standardne topologije Svi mreţni dizajni potiĉu od ĉetiri osnovne topologije: magistrale zvijezde prstena razgranata.
309
Ove topologije su logiĉke arhitekture što ne znaĉi da se ureĊaji moraju fiziĉki identiĉno organizovati. Logiĉke – magistrala i prsten topologije se najĉešće fiziĉki rasporeĊuju kao zvijezda. Topologija magistrale (Bus) Sastoji se od centralnog vodiĉa na koji su spojeni ĉvorovi koji komuniciraju. Taj vodiĉ ima dva kraja koji moraju biti pravilno terminirani da bi se onemogućila refleksija ili odbijanje signala i time smanjile smetnje na mediju.
Svi podaci u razmjeni se šalju preko tog centralnog vodiĉa i taj saobraćaj "ĉuju" svi ostali ĉvorovi na tom mreţnom segmentu. Prekid u busu dovodi do prestanka u komunikaciji izmeĊu svih ĉvorova. Kao medij se koristi koaksijalni kabal. Toplogija zvijezde (Star) Sastoji se od centralnog ĉvora (koncentratora) na koji su kablovima direktno spojeni ostali ĉvorovi na mreţi. Ulogu koncentratora obiĉno imaju hub (rijetko) ili switch (ĉešće).
Ĉvorovi meĊusobno komuniciraju šaljući podatke kroz switch. Ako je koncentrator hub, istovremeno mogu komunicirati samo dva ĉvora. Ako je koncentrator switch, istovremeno mogu komunicirati više parova ĉvorova. Ako centralni ĉvor prestane raditi, cijela mreţa ne radi. Prekid rada bilo kojeg drugog ĉvora na mreţi, osim centralnog, ne utiĉe na komunikaciju ostalih ĉvorova u tom mreţnom segmentu. Ova topologija, sa svojim podvrstama, je najĉešći oblik 310
povezivanja unutar lokalnih mreţa (LAN). Kao medij za povezivanje se koriste razliĉiti tipovi UTP kabla. Topologija prstena (ring) Sastoji se od ĉvorova koji su povezani samo sa dva susjedna ĉvora, a prvi i posljednji su meĊusobno povezani tvoreći fiziĉki krug.
Podaci putuju u krug od jednog do drugog ĉvora i obiĉno u samo jednom pravcu. Postoji i dvostruka ring topologija (dual-ring) sa po dvije veze izmeĊu svaka dva ĉvora. Obiĉno se koristi samo jedan prsten, dok drugi sluţi kao backup u sluĉaju kvara na prvom. Kao medij se koriste razliĉiti oblici bakarnih i optiĉkih vodiĉa. Razgranata topologija ili topologija stabla (Tree) Razgranata topologija je identiĉna magistralnoj topologiji, osim što je grananje sa više ĉvorova moguće kod razgranate.
311
Mreţni komunikacioni protokol predstavlja skup odreĊenih pravila (za prikaz podataka, signalizaciju, autorizaciju i otkrivanje grešaka) koja su potrebna da bi se podaci mogli prenijeti preko komunikacionog kanala. Pojednostavljeno, pojedini protokol je ''jezik'' kojim se ĉlanovi u mreţi dogovaraju oko prenosa podataka. Da bi se podaci uspješno prenijeli ĉlanovi moraju pronaći zajedniĉki ''jezik''. Mreţe moţemo podijeliti i prema komunikacijskom protokolu (TCP/IP, Ethernet, IPX, FDDI, Token Ring, X25, Frame relay, ATM,…). 8.3.4. Arhitektura računarskih mreţa Raĉunarska mreţa je sloţen i opseţan sistem koji objedinjuje velik broj elemenata i funkcija (operacija, procesa) koje su potrebne za njegov uspješan rad. Funkcije takvih sistema se obiĉno grupišu u slojeve, pri ĉemu svaki sloj objedinjuje one funkcije koje izvode istovrsne operacije. Takva podjela funkcija po slojevima daje jedan višeslojni model arhitekture sistema; u našem sluĉaju, taj je sistem raĉunarska mreţa, te stoga govorimo o višeslojnom modelu (arhitekture) raĉunarske mreţe. OSI (Open System Interconnection) referentni model Da bi raĉunarska oprema razliĉitih proizvoĊaĉa mogla biti povezana u jedinstveno mreţno okruţenje bilo je neophodno izvršiti standardizaciju procedura, to jest protokola po kojima će se komunikacija odvijati. Godine 1977. ISO je zapoĉeo rad na standardima ovog tipa a kao rezultat takve aktivnosti nastalo je stotinjak protokola koji bi trebali biti meĊunarodno prihvaćeni. Skup ovih protokola ĉine OSI (Open System Interconnection) referentni model. Istovremeno, DOD (Department of Defence) u SAD razvija skup standarda, poznatih kao TCP/IP model, i na njima zasniva svoju raĉunarsku mreţu. Kasnije je, u malo izmjenjenoj formi, ovaj model prihvaćen kao IEEE standard. Inaĉe, skraćenice TCP i IP potiĉu od Transport Control Protocol i Internet Protocol, respektivno. Sve današnje mreţe su na neki naĉin bazirane na Open Systems Interconection standardu. OSI je razvijen 1984. godine od strane International Organization for Standardization (ISO) koja je predstavljala otprilike 130 drţava i sluţi kao preporuka struĉnjacima za razvoj raĉunarskih mreţa i 312
protokola. OSI referentni model je skup sedam slojeva koji odreĊuje razliĉite etape kroz koje podaci moraju proći od jednog ureĊaja do drugog u nekoj raĉunarskoj mreţi. On pruţa vaţne smjernice u razvoju mreţnih protokola. Mreţni komunikacioni protokol predstavlja skup odreĊenih pravila (za prikaz podataka, signalizaciju, autorizaciju i otkrivanje grešaka) koja su potrebna da bi se podaci mogli prenijeti preko komunikacionog kanala. Sedam slojeva OSI referentnog modela su: Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical layer Slojevi unutar jednog modela komuniciraju samo sa prvim slojem iznad i prvim slojem ispod sebe. Gornji protokol ovisi o funkcionalnosti koji pruţa protokol ispod njega. Ukoliko komunikaciju prikaţemo sa dva OSI modela, moţemo vidjeti da se slojevi jednog modela povezuju samo sa slojevima istog nivoa drugog modela. Npr., transportni sloj jednog modela šalje podatke transportnom sloju drugog modela. To se naziva peer-to-peer komunikacija. Svaki od modela u osnovi predstavlja jedan komunikacioni ureĊaj.
313
OSI model je razvijen kao preporuka koja olakšava razvoj protokola i komunikacije. Podjelom na slojeve omogućeno je da se, pridrţavanjem smjernica, ubrza razvoj protokola za pojedini sloj, ne oviseći u velikoj mjeri o brzini razvoja protokola na drugim slojevima. Dodatno, cijeli zadatak je segmentiran, pa je više timova (firmi, organizacija) moglo raditi na rješavanju pojedinog problema. Na svakom od slojeva moţe djelovati više razliĉitih protokola. Svaki od slojeva unutar OSI modela ima neki oblik pakovanja podataka. Protokol Data Unit (PDU) je naziv za pojedini oblik pakovanja podataka za odgovarajući sloj: Na gornja 3 sloja OSI modela (Application, Presentation, Session) podaci nisu zapakovani. Na 4. sloju (Transport) podaci se dijele u segmente. Segment je PDU za 4. sloj. Na 3. sloju (Network) segmenti se pakuju u pakete. Paket je PDU za 3. sloj. Na 2. sloji (Data Link) paketi se pakiraju u okvire. Okvir je PDU za 2. sloj. Na 1. sloju (Physical) okviri se rastavljaju u bitove koji se prenose mreţom. Postupak pakovanja podataka, od 7. sloja prema 1. sloju, u oblik pogodan za prenos komunikacionim vezama se naziva enkapsulacija. Odvija se na ureĊaju koji šalje podatke (izvor). Obrnuti postupak, od 1. sloja prema 7. sloju, kojim se iz bitova izgraĊuje okvir, iz okvira uzima paket, iz paketa segment,... se naziva deenkapsulacija i odvija se na ureĊaju koji prima podatke (odredište).
314
Uloge slojeva OSI referentnog modela: Aplikacioni sloj (Application): pruţa mreţne usluge aplikacijama (programima) i upućuje zahtjev za uslugama prezentacijskog sloja. Ovaj sloj pruţa usuge aplikacijama, a ne krajnjem korisniku. Npr., ovaj sloj definiše FTP (File Transfer Protocol), ali krajnji korisnik mora pozvati i izvršiti aplikaciju da bi se izveo prenos podataka. OSI model ne opisuje interfejs prema korisniku. Prezentacijski sloj (Presentation): omogućava da su podaci ĉitljivi na odredištu, brine se o formatu i strukturi podataka i pregovara o sintaksi prenosa za aplikacioni sloj Sesijski sloj (Session): uspostavlja, upravlja i prekida veze izmeĊu aplikacija. Transportni sloj (Transport): zaduţen za pouzdan prenos podataka izmeĊu ureĊaja. Otkriva i ispravlja greške u prenosu (traţi ponovno slanje). Uspostavlja, odrţava i prekida virtuelne krugove (virtual circuit). Primjer virtuelnog kruga je telefonski poziv. Korisnik bira broj, uspostavlja vezu i priĉa sa sagovornikom. Za cijelo vrijeme trajanja poziva izmeĊu njih postoji virtuelni komunikacioni krug. Nakon završetka razgovora jedan od sagovornika prekida vezu (virtuelni krug). Jedan od vaţnijih protokola na ovom sloju je TCP (Transmission Control Protocol). Mreţni sloj (Network): pruţa usluge povezanosti i odabira najbolje putanje za paket podataka. Podaci do odredišta mogu putovati razliĉitim putanjama. Koristi logiĉko adresiranje (IP adresa). Naĉin dostave podataka je tzv. best effort delivery. To znaĉi da ne vodi raĉuna o pouzdanoj dostavi podataka. Taj zadatak je ostavljen protokolima gornjih slojeva (TCP). Najĉešće korišćeni protokol je IP (Internet Protokol). Data Link sloj: omogućava pouzdan prenos podataka preko medija. Otkriva greške u prenosu preko 1. sloja. Brine se o pristupu mediju za prenos podataka. Zaduţen je za povezanost i odabir putanje izmeĊu ureĊaja. Prvotno namjenjen za point-to-point veze (direktno spojene). Fiziĉki sloj (Physical): brine se o fiziĉkim komponentama mreţe: medijima za prenos (bakar, optika, radio talasi), konektorima, nivoima napona i signala, brzinama prenosa podataka, itd.
315
Osim OSI modela postoje i drugi sliĉni modeli koji sluţe kao orjentir u razvoju mreţnih komunikacija. Veliki broj protokola je izgraĊen prema TCP/IP modelu. TCP/IP model TCP/IP je uobiĉajena oznaka grupe protokola koju još nazivamo IP grupa protokola (ili engl. IP protocol suite). Naziv je ova grupa protokola dobila prema dva najvaţnija protokola iz te grupe: TCP (engl. Transmission Control Protocol) te prema samom IP protokolu. TCP/IP omogućava komunikaciju preko raznih meĊusobno povezanih mreţa i danas je najrasprostranjeniji protokol na lokalnim mreţama, a takoĊe se na njemu zasniva i globalna mreţa Internet. TCP/IP model ima samo 4 sloja: Application Network Internet Network Access Ova 4 sloja obuhvataju sve funkcionalnosti OSI modela. Application sloj TCP/IP modela u sebi ukljuĉuje sliĉne funkcije gornja 3 sloja OSI modela (Application, Presentation, Session). Network Access sloj TCP/IP modela u sebi ukljuĉuje sliĉne funkcije donja 2 sloja OSI modela (Data Link, Physical).
316
Oba modela koriste slojeve za prikaz komunikacije i ti slojevi imaju sliĉne uloge. Oba sloja koriste packet-switched tehnologiju. Packet-switched tehnologija opisuje slanje podataka u malim zapakiranim jedinicama podataka zvanim paket. Paketi se usmjeravaju po mreţi koristeći odredišnu adresu koja je sadrţana u paketu. Put kojim paket dolazi od izvora do odredišta nije bitan. Bitno je da svi paketi stignu na odredište. Dijeljenje podataka za slanje u pakete omogućava se da se iste komunikacione veze (linije) dijele izmeĊu većeg broja korisnika mreţe. Taj se oblik komunikacije još naziva i connectionless. Većina komunikacija na Internetu koristi ovaj oblik slanja podataka. Ethernet mreţna arhitektura Ethernet je, vremenom, postao najpopularniji naĉin pristupa mreţnom medijumu kod stonih raĉunara i primjenjuje se i u malim, i u okruţenjima velikih mreţa. Ovaj industrijski standard su prihvatili mnogi proizvodaĉi mreţnog hardvera. Problemi koji mogu da nastanu kada se u jednoj mreţi koristi hardver razliĉitih proizvoĊaĉa kod Ethernet komponenti praktiĉno ne postoje. Krajem 60-ih, Havajski Univerzitet je razvio WAN nazvan ALOHA. Površina ovog univerziteta je bila velika, pa im je bio potreban naĉin da poveţu raĉunare koji su bili razbacani po univerzitetskom naselju. Jedna od kljuĉnih karakteristika ove mreţe bila je CSMA/CD metoda pristupa. Ova mreţa je bila temelj današnje Ethernet arhitekture. Godine 1972. Robert Metkalf i Dejvid Bogs su, u Xeroxovom istraţivaĉkom centru u Palo Altu (Palo Alto Research Center; PARC), izumili sisteme kablova i signaliziranja, a 1975. godine i prvi Ethernet proizvod koji je koristio navedene sisteme. Prvobitna verzija Etherneta omogućavala je povezivanje preko 100 raĉunara na kabl u ukupnoj duţini od 1 km (0,62 milje) i brzinu prenosa od 2,94 Mbps. Ovaj Xeroxov Ethernet je bio toliko uspješan da su Xerox, Intel Corporation i Digital Equipment Corporation ubrzo napravili nacrt Ethernet standarda za brzinu prenosa od 10 Mbps. Danas je taj Ethernet standard od 10 Mbps samo jedna od mnogih specifikacija koje opisuju metode povezivanja raĉunara i sistema podataka, kao i zajedniĉko korišćenje kablova. Ethernet specifikacija ima iste funkcije kao fiziĉki nivo i nivo veze OSI modela. Ove specifikacije, odreĊuju naĉin povezivanja hardvera, kao i protok informacija kroz hardver raĉunara. Tokom osamdesetih IEEE je objavila Projekat 802. Ovaj projekat odredio je standarde u projektovanju i 317
kompatibilnosti hardverskih komponenti koje funkcionišu u okviru fiziĉkog nivoa i nivoa veze OSI modela. Standard IEEE Project 802 koji se odnosi na Ethernet je specifikacija 802.3. Ethernet je trenutno najpopularnija mreţna arhitektura. Na slici 158. prikazana je jednostavna Ethernet mreţa sa topologijom magistrale. Kabal na oba kraja ima terminatore. Ethernet medijumi su pasivni, što znaĉi da im nije potrebno napajanje, a mreţa moţe da „padne" jedino ako je medijum fiziĉki presjeĉen, u kratkom spoju ili nepravilno terminiran.
Slika 158: Ethernet mreža Ethernet razbija podatke na pakete ĉiji je format drugaĉiji od formata drugih mreţa: Ethernet ih razbija na okvire (termini „paket" i „okvir" imaju sliĉno znaĉenje, a u kontekstu Etherneta upotrebljava se termin „okvir"). Okvir je paket informacija koji se prenosi kao jedna cjelina. Ethernet okvir moţe da ima izmeĊu 64 i 1518 bajta, ali se za sam okvir koristi najmanje 18 bajta, pa, prema tome, za podatke ostaje izmeĊu 46 i 1500 bajta. Svi okviri sadrţe kontrolnu informaciju i imaju identiĉnu osnovnu organizaciju. Na primjer, okvir Ethernet II, koji se koristi za TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol, TCP/IP) je postao standardni protokol za prenošenje podataka kroz mreţe, ukljuĉujući i Internet. U poĉetku je imao brzinu prenosa od 3Mbps i koristio je 8-bitno adresiranje. Današnji standardi propisuju brzine od 1Gbps i 48 bitno adresiranje (MAC adresa). U poĉetku je kao standardni medij za prenos podataka korišćen koaksijalni kabal, dok se danas standardno koristi neki od oblika UTP (unshielded twisted pair) kablova. Pored navedenih, kao mediji u Ethernetu se još koriste optiĉka vlakna. 318
a)
b)
Slika 159: Ethernet mediji – UTP a), optičko vlakno b)
Ethernet je danas postao de facto standard u primjeni u lokalnim mreţama. Jednostavan je za primjenu i odrţavanje, te uz današnje cijene opreme, dosta jeftin. Velika mu je prednost mogućnost jednostavnog proširenja mreţe zamjenom postojećih ili dodavanjem novih switcheva. Od velike je pogodnosti što veliki broj proizvoĊaĉa matiĉnih ploĉa ugraĊuju mreţne kartice u ploĉe bez potrebe njihovog naknadnog dodavanja. 8.3.5. Komunikaciona oprema Specijalizovana komunikaciona oprema omogućava slanje i primanje poruka preko komunikacionih kanala. U nju spadaju: - Komunikacioni procesori - to su manji raĉunarski sistemi koji upravljaju komunikacionim linijama na glavnom (mainframe) raĉunaru, vrše kontrolu grešaka pri prenosu podataka i kontrolu podataka, kao i konverziju signala. - Koncentratori su telekomunikacioni raĉunari - koji sakupljaju poruke sa terminala u pakete i tako omogućavaju ekonomiĉniji prenos. - Kontroleri su specijalizovani raĉunarski sistemi - koji nadgledaju komunikaciju izmeĊu procesora i perifernih ureĊaja - terminala, disk jedinice, i sl. - Multipleksori - su ureĊaji koji omogućavaju istovremeni prenos signala iz više izvora preko jednog komunikacionog kanala. - Modemi - su ureĊaji koji omogućavaju prenos digitalnih signala preko komunikacionih kanala projektovanih za prenos govora, i to tako što digitalne signale transformišu u analogne signale i obratno. Naziv je nastao 319
-
-
od funkcije modulacije-demodulacije koje obavljaju (MOdulatorDEModulator). Komutatori (switches) - su ureĊaji koji u datom trenutku dopuštaju da informacija proĊe samo prema ţeljenoj destinaciji (cilju). Mostovi (bridges) - su ureĊaji koji sluţe da meĊusobno poveţu dvije LAN mreţe, razliĉite sa fiziĉke taĉke gledišta ali sliĉne po tehnologiji. Filtriraju informacije i dopuštaju da proĊe samo ona informacija koja zaista treba da ide od jedne mreţe do druge. Mogu da se koriste da bi se povećala rastojanja kabliranja u sluĉaju prijevremenog slabljenja signala. Ruteri (routers) povezuju fiziĉki i/ili logiĉki razliĉite mreţe, u opštem sluĉaju udaljene. Oni prosljeĊuju saobraćaj sa globalnih na lokalne mreţe i obratno; koriste se i za prosljeĊivanje poruka izmeĊu LAN mreţa; mogu da sluţe i za zaštitu mreţe od spoljašnjosti. Pasivna i aktivna mreţna oprema
U današnje vrijeme, ukupna koliĉina kreiranog sadrţaja koju je potrebno razmjeniti koristeći raĉunarsklne mreţe (lokalne i Internet) je gotovo nemjerljiva. Sistem koji omogućava razmjenu podataka je u neprestanom razvoju već nekoliko desetljeća i sastoji se od razliĉitih vrsta opreme. Jedna od glavnih vidova podjele te opreme je podjela na pasivnu i aktivnu mreţnu opremu. Ova podjela moţe biti zasnovana na dva kriterijuma: prema kriterijumu upotrebe elektriĉne energije za samo funkcionisanje te opreme (pasivna oprema ne treba struju za rad, aktivna treba) prema mogućnosti logiĉkog odluĉivanja (za potrebe usmjeravanja mreţnog saobraćaja). Jedna od definicija navodi da aktivnu opremu saĉinjavaju svi elektronski ureĊaji koji prihvataju i distribuiraju saobraćaj unutar raĉunarskih mreţa (imaju memoriju i procesor), dok pasivnu opremu saĉinjava ţiĉni sistem (bakar i optika) koji sluţi za povezivanje aktivne opreme. Pasivna oprema se sastoji od kablova, konektora, razvodnog panela (patch panel, switching panel, punch-down panel), komunikacionih ormara i sistema za napajanje elektriĉnom energijom (vodovi, sklopke i naponske letve, sistem za hlaĊenje). Hub se moţe smatrati pasivnom opremom sa gledišta da
320
nema nikakvu logiĉku funkciju usmjeravanja saobraćaja. On samo pojaĉava primljeni signal i prosljeĊuje ga dalje na sve svoje portove. Kablovi sluţe za prenos signala izmeĊu raĉunara i komunikacione opreme. Za razliĉite tipove signala se koriste razliĉiti kablovi: bakar za prenos napona i optiĉki kabal za prenos svjetlosnog signala. Primjeri kablova: - koaksijalni kabal: sastoji se od izolovanog (C), središnjeg bakarnog vodiĉa (D) oko kojeg je upletena bakarna ovojnica (B). Sve zajedno je izolovano spoljnom plastiĉnom izolacijom (A).
a) b) Slika 160: koaksijalni kabal a) i konektori za koaksijalni kabal b) - uvrnuta parica (Twisted Pair): moţe biti bez zaštite od spoljnih smetnji (UTP– Unshielded Twisted Pair) ili sa zaštitom od spoljnih smetnji (STP – Shielded Twisted Pair). Sastoji se od 8 ţica isprepletenih u parove (parice). Ta 4 para ţica su omotana spoljnom ovojnicom, a mogu biti omotani u zaštitu protiv smetnji (STP).
a)
b)
Slika 161: uvrnuta parica a) i konektor i utičnica za UTP kabal b) - optičko vlakno: moţe biti singlemode (svjetlost ulazi u vodiĉ pod samo jednim uglom) i multimode (svjetlost moţe ući u vodiĉ pod više uglova u 321
odreĊenom rasponu). Sastoji se od jezgre (core) koja vodi svjetlo i skupa ovojnica koji sluţe za zaštitu te jezgre.
a) b) Slika 162: optičko vlakno a) i Konektori za optička vlakna: A - SC-DC, B – LC, C - MT-RJ, D - Duplex SC, E – Volition, F – Fiber-Jack Ostala pasivna oprema: - patch panel: sluţi za koncentriranje dolaznih kablova iz utiĉnica razmještenih po prostorijama koje pokriva lokalna mreţa. Iz patch panela se tzv. Patch kablovima povezuju raĉunari spojeni na dolazne kablove sa aktivnom opremom (obiĉno switch).
- komunikacioni ormar: sluţi za smještaj pasivne i aktivne mreţne opreme (kablovi, patch paneli, switchevi, routeri, serveri,...).
322
- naponska letva: sluţi kao izvor napajanja za aktivnu opremu. Postavljaju se u komunikacioni ormar horizontalno ili vertikalno.
- hub: sluţi za pojaĉavanje primljenog signala (napona) kojeg šalje na sve svoje portove. Nema mogućnosti usmjeravanja saobraćaja. O osnovi je torepeater (pojaĉivaĉ signala) sa više portova (multiport repeater).
Aktivnu komunikacionu opremu saĉinjavaju ureĊaji koji koriste izvor elektriĉne energije i koji omogućavaju aktivno upravljanje mreţnim saobraćajem. Zajedniĉka im je karakteristika da imaju procesor i memoriju. Na osnovu svojih karakteristika, namjene, operativnog sistema i ugraĊenih programa donose odluku o putanji mreţnog saobraćaja koji generišu ili koji kroz njih prolazi. Aktivna oprema se sastoji od raĉunara i servera koji stvaraju saobraćaj, te sviča (switch) i rutera (router) koji usmjeravaju saobraćaj od izvora do odredišta. Switch sluţi za povezivanje dvaju raĉunara unutar iste mreţe (LANa) ili za povezivanje raĉunara i routera za saobraćaj koji je namijenjen drugim mreţama. Switch povezuje parove koji komuniciraju na osnovu njihove fiziĉke adrese (MAC – Media Access Control adresa). Switch omogućava komunikaciju više parova istovremeno. Primljeni saobraćaj na jednom portu prebacuje samo na jedan odgovarajući izlazni port (prema 323
odredišnoj MAC adresi). Postoje razliĉiti tipovi switcheva koji mogu imati i dodatne funkcionalnosti (usmjeravanje saobraćaja po logiĉkim IP adresama).
Routeri sluţe za usmjeravanje saobraćaja prema logiĉkim adresama (IP adrese). Iz zaglavlja primljenog paketa proĉitaju odredišnu IP adresu i uporede je sa zapisom unutar svojih routing tabela. Ako pronaĊu odgovarajući zapis, takav paket prosljeĊuju prema izlaznom portu na kojemu se nalazi dostupna odredišna mreţa. U suprotnom se taj paket odbacuje. Routeri mogu imati više razliĉitih vrsta portova. Najĉešće su to ethernet portovi namijenjeni za komunikaciju sa lokalnim mreţama (LAN) i serijski portovi za komunikaciju sa udaljenim mreţama (WAN, Internet). Routeri meĊusobno razmjenjuju informacije o dostupnim mreţama.
Ako izuzmemo raĉunare, aktivna i pasivna oprema uglavnom pokriva prva 3 sloja OSI referentnog modela. Pasivna oprema pripada prvom (fiziĉkom sloju), dok aktivna pokriva 2. (switch – data link sloj) i 3. sloj (router- mreţni sloj). Da bi ostvarili komunikaciju moramo zadovoljiti traţene standarde kroz svih 7. slojeva. Pri tome vodimo raĉuna o tehniĉkim i funkcionalnim zahtjevima te komunikacije, te kompatibilnosti tehnologija koje ćemo u njoj koristiti.
324
Npr., ukoliko ţelimo omogućiti veće brzine saobraćaja, veću pouzdanost i pokrivanje veće udaljenosti treba koristiti optiĉki kabal. Taj kabal zahtijeva odreĊene konektore za spajanje na aktivnu opremu (ovisno o vrsti porta), ureĊaj biramo prema funkciju koja nam je potrebna (switching, routing), broju prikljuĉaka i koliĉini saobraćaja, itd... Prema tome, aktivnu i pasivnu opremu biramo prema raznovrsnim zahtjevima komunikacije koju ţelimo ostvariti. 8.3.6. Mreţno adresiranje, rutiranje, pouzdanost, interoperabilnost i sigurnost Kao što smo prethodno napomenuli koncept umreţavanja raĉunara ukljuĉuje veći broj faktora kakvi su adresiranje, rutiranje, pouzdanost, interoperabilnost i sigurnost. Ukazaćemo u kratkim crtama na znaĉenje svakih od ovih pojmova pojedinaĉno. Adresiranje Koncept adresiranja podrazumijeva da se svakom mreţnom ĉvoru dodjeli jedinstvena adresa koja omogućava da se taj ĉvor locira (identifikuje) od strane drugih ureĊaja ili sistema. Koncept dodjele adresa je sliĉan kao i princip dodjele brojeva kućama u jednoj ulici. Tipiĉan primjer adresiranja srećemo kod Ethernet/IEEE 802.3 adresa. Ovu adresu ĉine 48 bitova, predstavljenih kao 12 heksadecimalnih cifara, podijeljenih u 6 grupa sa po dvije cifre. Tako na primjer, adresa koja ima formu 08:00:20:01:D6:2A predstavlja validna Ethernet/IEEE 802.3 adresa. Rutiranje Koncept rutiranja se odnosi na odreĊivanje puta paketa od izvorišnog do odredišnog ĉvora. Rutiranje se obiĉno obavlja od strane specijalnih namjenskih hardverskih jedinica koje se nazivaju ruteri. Ilustracija rutiranja prikazana je na slici 163. i ona opisuje mreţu kao i odgovarajuće segmente koji se nazivaju submreţe (subnet). Simboli oznaĉeni kao oblak na slici 163. odgovaraju mreţama/submreţama, i ukupno ih ima 4 (N1-N4). Na slici 163. postoje 4 hosta (H0–H4), i 5 rutera (R1–R5). Najbolja ruta (put) koju paket prijeĊe od izvorišta do odredišta, funkcija je specifiĉnog kriterijuma koji se naziva metrika. Standardne metrike uzimaju u obzir rastojanje, broj preskoka, propusnost, kapacitet veze itd. 325
Slika 163: Ilustracija rutiranja
Pouzdanost Pouzdanost se odnosi na integritet podataka. To znaĉi da se na prenosnom putu moraju obezbjediti uslovi koji će osigurati da prijemni podaci budu identiĉni kao i predajni. Raĉunarske mreţe nisu jednostavni sistemi, pa kao takvi su podloţni greškama. Zbog toga je veoma vaţno da postoji mogućnost za detekciju i korekciju grešaka. Strategija kojom se otkrivaju greške u prenosu podataka naziva se detekcija grešaka (error detection). Nakon što je greška detektovana neophodno je sprovesti proceduru za njenu korekciju. Ova procedura se naziva korekcija greške (error correction). Da bi se korigovale greške koriste se tehnike retransmisije ili autonomne korekcije grešaka. Najpopularnije strategije za detekciju grešaka su provjera parnosti, i cikliĉno redundantna provjera. Interoperabilnost Interoperabilnost se odnosi na stepen slaganja proizvoda (ukljuĉujući hardver i softver) razliĉitih proizvoĊaĉa sa ciljem da njihovi proizvodi (ureĊaji) meĊusobno mogu komunicirati bez problema. Sigurnost Sigurnost rada mreţe se odnosi na zaštitu njenih resursa i sve što je pridruţeno toj mreţi. Tu prvenstveno spadaju podaci, medijum za prenos, i oprema. Sigurnost podrazumijeva uvoĊenje administrativnih funkcija, šifrovanje podataka, uvoĊenje firewall-a koji predstavljaju specijalna sredstva, ili ureĊaj, a imaju za cilj da zaštite integritet interne mreţe od uticaja spoljnjeg svijeta.
326
8.3.7. Prednosti računarskih mreţa Iako su raĉunari relativno dostupni svakom i izuzetno moćni, razlog zbog kojeg se umreţavaju je: povećanje efikasnosti i smanjuje troškova. Ove dvije stvari raĉunarske mreţe postiţu na tri osnovna naĉina: zajedniĉkim korišćenjem informacija - podataka (elektronska pošta je ubjedljivo najrasprostranjeniji vid korišćenja Interneta, smanjuje se korišćenje papira, povećava efikasnost, a skoro svaka vrsta podataka je istovremeno na raspolaganju svim korisnicima kojima je potrebna) zajedniĉkim korišćenjem hardvera i softvera (više korisnika istovremeno koristi zajedniĉke informacije, ali i periferne ureĊaje - ukoliko je štampaĉ neophodan većem broju korisnika koji su u mreţi, svi mogu da koriste zajedniĉki mreţni štampaĉ; mreţe se mogu upotrijebiti i za zajedniĉko i standardizovano korišćenje aplikacija, kao što su programi za obradu teksta, programi za tabelarne proraĉune ili inventarske baze podataka, u situacijama kada je bitno da svi koriste iste aplikacije i iste verzije tih aplikacija) centralizovanom administracijom i podrškom (kada su raĉunari umreţeni, to znaĉajno pojednostavljuje i njihovu podršku, za jednu organizaciju je daleko efikasnije kada tehniĉko osoblje odrţava jedan operativni sistem i kada su svi raĉunari identiĉno podešeni prema konkretnim potrebama te organizacije). Konkretnije, raĉunari koji su u mreţi mogu zajedniĉki da koriste: dokumente (memorandume, tabelarne proraĉune, fakture) elektronsku poštu softver za obradu teksta softver za praćenje projekata ilustracije, fotografije, video i audio datoteke audio i video prenose štampaĉe faks mašine modeme CD-ROM jedinice i druge prenosive jedinice, kao što su Zip i Jaz jedinice diskove
327
8.3.8. Beţična mreţna komunikacija Beţiĉno okruţenje64 je ĉesto pogodna, a ponekad i jedina moguća mreţna opcija. Danas za ovaj vid komuniciranja na trţištu postoje brojne komponente, koje se neprekidno usavršavaju, po relativno pristupaĉnim cijenama, a oĉekuje se još veća potraţnja ovih komponenti u budućnosti. Ove mreţe su atraktivne zbog toga što beţiĉne komponente mogu da: Obezbjede privremenu vezu sa postojećim kablovskim mreţama. Obezbjede podršku postojećoj mreţi. Pruţe odreĊeni nivo prenosivosti. Prošire mreţe izvan dometa fiziĉkih veza. Uvijek prisutna teškoća postavljanja kablova predstavlja faktor koji će uvijek favorizovati ovu vrstu mreţa. Beţiĉna komunikacija moţe biti posebno korisna kada su u pitanju: prometne lokacije, kao što su predvorja ili recepcije, ljudi koji su stalno u pokretu, na primjer, ljekari i medicinske sestre u bolnicama, izolovane oblasti i zgrade, odjeljenja sa konstantnom i nepredvidivom promjenom fiziĉkog rasporeda, graĊevine od istorijskog znaĉaja kroz koje bi bilo teško sprovesti kablove, ... 8.3.8.1. Vrste beţičnih mreţa Beţiĉne mreţe, prema svojoj tehnologiji, mogu da se podijele u tri kategorije: 1. lokalne mreţe 2. proširene lokalne raĉunarske mreţe 3. mobilno raĉunarstvo
64
Fraza „beţiĉno okruţenje" se najĉešće pogrešno shvata kao mreţa bez jednog jedinog kabla. U većini sluĉajeva ovo nije taĉno. Najveći broj beţiĉnih mreţa se sastoji od beţiĉnih komponenti koje komuniciraju sa klasiĉnom mreţom sa kablovima, stvarajući tako jednu hibridnu mreţu.
328
Osnovna razlika izmeĊu ovih kategorija nalazi se u prenosnim ureĊajima65. Beţiĉni i prošireni LAN-ovi koriste predajnike i prijemnike koji su vlasništvo kompanije koja je postavila mreţu. U mobilnom raĉunarstvu se za slanje i prijem podataka koriste javni dobavljaĉi telekomunikacionih usluga, kao što su telefonske kompanije za lokalni i meĊunarodni saobraćaj i njihove javne sluţbe. 1. Lokalne beţične mreţe Tipiĉna lokalna beţiĉna mreţa funkcioniše praktiĉno isto kao i odgovarajuća mreţa sa kablovima, sa tom razlikom što su ovdje raĉunari opremljeni beţiĉnim mreţnim adapterima sa primopredajnicima. Sama komunikacija je ista kao i kod mreţa sa kablovima. Pristupne tačke Primopredajnici, koji se ponekad nazivaju pristupne taĉke, emituju i primaju signale i na taj naĉin komuniciraju i sa drugim beţiĉnim raĉunarima i sa dijelom mreţe koji je pokriven kablovima. Ove beţiĉne mreţe koriste male zidne primopredajnike preko kojih se uspostavlja veza sa kablovskim dijelom mreţe. Na narednoj slici je prikazan naĉin uspostavljanja veze izmeĊu laptop raĉunara i lokalne raĉunarske mreţe. Primopredajnici uspostavljaju radio kontakt sa prenosivim mreţnim ureĊajima. Treba imati u vidu da ovo nije beţiĉna lokalna mreţa u pravom smislu rijeĉi zato što u sebi ima standardni LAN koji je povezan kablovima.
65
Termin ureĊaj odnosi se na raĉunarske podsisteme. Štampaĉi, serijski prikljuĉci i disk jedinice se ĉesto nazivaju ureĊajima. Ovakvi podsistemi ĉesto moraju da imaju sopstveni softver za kontrolu koji se naziva upravljaĉki program ureĊaja (device driver). Paketi su osnovne jedinice mreţne komunikacije. Sa podacima koji su podijeljeni u pakete ubrzava se mreţna komunikacija, pa svaki raĉunar ima više mogućnosti da šalje ili prima podatke. Kada stignu do svog odredišta, paketi se ponovo pregrupišu i spajaju u prvobitnu cjelinu.
329
Tehnike prenosa Beţiĉni LAN-ovi za prenos podataka koriste slijedeće ĉetiri tehnike: prenos infracrvenim zracima prenos laserskim zracima uskopojasni (engl. narrowband) radio prenos preko jedne frekvencije širokopojasni (engl. spread-spectrum) radio prenos Prenos infracrvenim zracima - Kod ovakvih mreţa, infracrveni svjetlosni zrak prenosi podatke izmeĊu ureĊaja. Ovi sistemi moraju da generišu vrlo jake svjetlosne signale zbog toga što slabi signali vrlo lako podlijeţu smetnjama koje prave drugi svjetlosni izvori, na primjer, prozori. Mnogi savremeni štampaĉi imaju ugraĊene odgovarajuće interfejse za primanje infracrvenih zraka. Na slici dole prikazana je komunikacija laptop raĉunara i štampaĉa preko infracrvenih zraka.
Infracrveno svjetlo ima veliku propusnu moć, pa se, na ovaj naĉin, podaci mogu prenositi velikom brzinom (uobiĉajeno je 10 Mbps). Postoje ĉetiri tipa infracrvenih mreţa:
330
Mreţe u liniji vidljivosti U ovim mreţama, kao što iz njihovog imena (engl. line-of-sight) moţe da se zakljuĉi, prenos je moguć jedino kada se predajnik i prijemnik meĊusobno „vide". Mreţe sa razbacanim signalima U ovoj tehnologiji (engl. scatter infrared networks) prenosni signali se odbijaju od zidova i tavanica dok, konaĉno, ne stignu do prijemnika. Ova tehnologija je ograniĉena na udaljenost od oko 30 metara. Mreţe sa odbijanjem signala Mreţe sa odbijanjem signala (engl. reflective networks) funkcionišu tako što primopredajnici pored raĉunara šalju signale ka lokacijama gdje se ti signali preusmjeravaju (odbijaju) ka svom odredištu. Mreţe sa širokopojasnim optiĉkim prenosom. Ove mreţe (engl. broadband optical telepoint) koriste infracrveni širokopojasni prenos i, zahvaljujući tome, mogu da zadovolje multimedijalne potrebe visokog kvaliteta koje se mogu mjeriti sa uslugama koje pruţa kablovska mreţa. Brzina i pogodnosti koje pruţa infracrvena mreţa nisu zanemarljive, ali ovdje postoji problem sa prenosom podataka dalje od 30 metara. TakoĊe, ovom naĉinu prenosa velike smetnje pravi jako osvjetljenje koje je sasvim uobiĉajeno za mnoge poslovne prostorije. Prenos laserskim zracima - Ova tehnologija je sliĉna prethodnoj, u smislu da je neophodna direktna vidljivost prenosnih komponenti, odnosno prenos se prekida onog trenutka kada se neko ili nešto isprijeĉi izmeĊu predajnika i prijemnika. Uskopojasni radio prenos preko jedne frekvencije - Ovaj pristup (engl. narrowband) je sliĉan emitovanju radiodifuznih stanica. Korisnik treba da podesi i predajnik i prijemnik na istu frekvenciju, direktna vidljivost nije neophodna, a domet ovih ureĊaja iznosi oko 3000 metara. Ipak, zbog toga što se ovdje radi o visokim frekvencijama, prolaskom kroz ĉelik i noseće zidove signali slabe. Na ovu vrstu prenosa korisnici se pretplaćuju kod lokalnog provajdera, koji obezbjeĊuje odgovarajuće dozvole. Sam metod je relativno spor, sa brzinama prenosa od 4,8 Mbps.
331
Širokopojasni radio prenos - Kod širokopojasnog (engl. spreadspectrum) prenosa emitovanje se vrši kroz više frekvencija. Na ovaj naĉin se izbjegavaju problemi karakteristiĉni za uskopojasni prenos. Raspoloţive frekvencije su podijeljene u kanale. Odgovarajući adapter se podešava na odreĊeni kanal za unaprijed odreĊeno vrijeme, a zatim prelazi na drugi kanal. Algoritam prelazaka odreĊuje vrijeme emitovanja na svakom kanalu. Svi raĉunari u mreţi su sinhronizovani na istu sekvencu prolazaka kroz kanale. Ovaj naĉin prenošenja podataka obezbjeĊuje izvjesnu sigurnost, zbog toga što je za eventualno prisluškivanje mreţe neophodno da se zna algoritam promjena kanala. Ukoliko je potrebna dodatna bezbjednost od prisluškivanja prenosa, moguće je primjeniti i kodovani (šifrovani) prenos izmeĊu pošiljaoca i primaoca podataka. Tehnologija širokopojasnog prenosa omogućava pravu beţiĉnu mreţu. Na primjer, dva, ili više raĉunara sa ovom vrstom mreţnih adaptera i operativnim sistemima sa ugraĊenim mreţnim opcijama, mogu da ĉine mreţu ravnopravnih korisnika bez kablova. Dalje, ovakva mreţa moţe da se poveţe sa nekom drugom, kablovskom mreţom, ugradnjom odgovarajućeg mreţnog adaptera na neki od raĉunara te druge mreţe. Iako nekada mreţe sa širokopojasnim radio prenosom mogu da postignu brzinu prenosa i do 4 Mbps na razdaljinama od oko 3,22 kilometra u otvorenom prostoru i 244 metra u zatvorenom, njihova uobiĉajena brzina je daleko manja oko 250 Kbps, što ih ĉini daleko sporijim od mreţa koje koriste kablove. Prenos od tačke do tačke - Prenos od taĉke do taĉke (engl. point-topoint) ne uklapa se sasvim u savremene definicije umreţavanja. Ovom tehnologijom se podaci prenose od raĉunara do raĉunara, a ne slobodno izmeĊu korisnika i spoljnih ureĊaja. MeĊutim, ovdje postoje i dodatne komponente kao što su pojedinaĉni primopredajnici ili primopredajni serveri. Njih je moguće ugraditi u samostalne raĉunare ili u raĉunare koji su u mreţi ĉime se omogućava beţiĉni prenos podataka u mreţi. Ova tehnologija podrazumijeva serijski beţiĉni prenos koji: Koristi radio vezu od taĉke do taĉke za brz prenos bez grešaka, Prolazi kroz zidove, plafone i podove,
332
Podrţava brzinu prenosa od 1,2 do 38,4 Kbps do 60 metara u zatvorenom prostoru, a oko 500 metara ukoliko postoji direktna linija vidljivosti prilikom prenosa podataka. Na ovaj naĉin se prenose podaci izmeĊu raĉunara, ili izmeĊu raĉunara i drugih ureĊaja, kao što su štampaĉi ili ĉitaĉi bar kodova. 2. Proširene lokalne mreţe Za beţiĉne mreţe su napravljene komponente koje su ekvivalenti ureĊaja koji se koriste kod mreţa sa kablovima. Na primjer, beţiĉni most je ureĊaj za povezivanje mreţa koje su meĊusobno udaljene do 4,8 kilometara. Mreţe za beţični prenos -Prve komercijalne radio stanice su uvedene u USA 1920. godine, a prvi komercijalni TV program poĉeo je sa emitovanjem 1941. godine. Emisija TV signala u boji je poĉela negdje sredinom 60-tih godina prošlog vijeka, dok su HDTV stanice poĉele emitovanje 1998. godine. Svi prenosi su bili jednosmjerni i tipa emisija-svima (broadcasting). Prve javne mobilne telefonske usluge su uvedene 1946. godine u USA u 25 gradova. Ovakvi sistemi su koristili centralni predajnik koji je emitovao signal na teritoriji gradova. S obzirom da je u datom trenutku bio dozvoljen (moguć) prenos samo jednog signala kapacitet ovih sistema je bio ograniĉen. Potrebe za beţiĉnim prenosom su postale ponovo aktuelne poĉetkom 60-tih godina prošlog vijeka. Novo predloţeno rješenje je bilo zasnovano prvo na ćelijskom konceptu a zatim na višestrukom korišćenju frekvencija. Ideja je bila sljedeća: "Imajući u vidu da snaga signala na prijemu veoma brzo opada sa rastojanjem od predajnika do prijemnika neophodno je bilo prvo ugraditi predajnike male snage, a zatim podijeliti grad na ćelije, i na kraju višestruko koristiti istu frekvenciju za simultani prenos u nesusjednim ćelijama. Prvi realizovani sistem je bio analogni, a današnje generacije ovakvih sistema su digitalne. Prva paketno-komutirana beţiĉna mreţa razvijena je 1971. godine na Univerzitetu u Hawaii USA pod nazivom Alohanet. Kao mreţa Alohanet je povezivala raĉunare na ĉetiri ostrva a bila je topologija tipa zvijezda. Beţično povezivanje više tačaka - Beţiĉni most (wireless bridge) je komponenta koja omogućava lako povezivanje raĉunara koji se nalaze u dvije 333
razliĉite zgrade bez upotrebe kabla. Na isti naĉin, na koji mostovi spajaju dvije taĉke (obale), ovi ureĊaji mogu da premoste rastojanje izmeĊu dvije zgrade i da tako poveţu, na primjer, dvije lokalne raĉunarske mreţe (kao što je prikazano na slici). Iako je ova komponenta skupa, njena kupovina se, u odreĊenim sluĉajevima, isplati zbog toga što tada ne postoji potreba iznajmljivanja veza.
Beţični most velikog dometa - Ovi mostovi (engl. long range wireless bridge) se koriste u situacijama kada domet koji obezbjeĊuje prethodna vrsta nije dovoljan. Beţiĉni mostovi velikog dometa, takoĊe, koriste širokopojasni prenos, sluţe za povezivanje Ethernet i Token Ring mreţa, a domet im je oko 40 kilometara. Poput prethodne vrste i beţiĉni mostovi velikog dometa imaju visoku cijenu, ali je taj trošak isplativ, zbog toga što eliminišu potrebu za linijama T1 ili mikrotalasnim vezama. 3. Mobilno računarstvo Beţiĉne pokretne mreţe koriste telefonske, odnosno telekomunikacione kompanije i njihove javne sluţbe za prenos i prijem signala, koristeći: paketne radio komunikacije, mobilne mreţe, satelitske stanice. Poslovni ljudi, koji mnogo putuju, mogu da koriste ovu tehnologiju sa prenosivim raĉunarima ili PDA raĉunarima (Personal Digital Assistent) za razmjenu elektronske pošte, datoteka i drugih informacija.
334
Iako pruţa mnoge pogodnosti, ovo je spor naĉin komunikacije. Brzina prenosa se dodatno smanjuje kada se obavlja korekcija grešaka u prenosu. Mobilno raĉunarstvo podrazumijeva upotrebu beţiĉnih adaptera koji, za povezivanje raĉunara sa kablovskim mreţama, koriste tehnologiju mobilne telefonije. Prenosivi raĉunari imaju antene kojima šalju signale do najbliţih radio tornjeva. Sateliti u zemljinoj orbiti primaju signale male snage sa prenosivih i mobilnih mreţnih ureĊaja. Paketna radio komunikacija - Kod ove vrste komunikacije prenos je podijeljen u pakete. Paket (engl. packet) je skup informacija koji se prenosi kao cjelina od jednog do drugog ureĊaja u mreţi. Ovi radio paketi podsjećaju na ostale mreţne pakete i sastoje se od: adrese izvora, adrese destinacije, informacije za korekciju grešaka. Paketi se prosljeduju do satelita koji ih dalje emituju. Samo ureĊaji sa odgovarajućom adresom mogu da prime ove pakete. Mobilne mreţe - Sistem CDPD (Cellular Digital Packet Data) koristi istu tehnologiju i neke identiĉne sisteme kao mobilna telefonija. Ovaj sistem omogućava prenos podataka preko postojećih analognih mreţa za glas, izmeĊu telefonskih poziva, kada sistem nije zauzet. Ovo je vrlo brza tehnologija, sa kašnjenjem ispod jedne sekunde, što je ĉini dovoljno pouzdanom za rad u realnom vremenu. Kao što je sluĉaj i sa svim ostalim beţiĉnim mreţama, i ovdje mora da postoji naĉin da se mobilna mreţa poveţe sa postojećom kablovskom. Ova veza se moţe ostvariti ureĊajem koji se zove Ethernet interfejs jedinica (Ethernet Interface Unit, EIU). Satelitske stanice - Mikrotalasni sistemi predstavljaju podesan naĉin povezivanja manjih sistema, kao što su zgrade u studentskom naselju ili industrijski kompleks. Mikrotalasni prenos je trenutno najrasprostranjeniji naĉin prenosa na veće udaljenosti. Ovo je odliĉan naĉin komunikacije za dvije taĉke koje su meĊusobno vidljive, na primjer: 335
veze izmeĊu satelita i zemaljskih stanica, veze izmeĊu zgrada, veze preko velikih, ravnih, otvorenih površina, kao što su vodene površine ili pustinje. Mikrotalasni sistem se sastoji od: Dva radio primopredajnika, gdje jedan generiše (stanica za emitovanje), a drugi prima (stanica za prijem) prenos, Dvije antene koje su usmjerene jedna ka drugoj da bi komunikacija izmeĊu primopredajnika bila moguća. Ĉesto se ove antene postavljaju na tornjeve da bi im se omogućio veći domet i da bi bile izdignute iznad eventualnih fiziĉkih prepreka. Metode pristupa Grupa pravila, kojima se definiše prebacivanje podataka iz raĉunara u kablove i obratno, naziva se metoda pristupa. Kada su podaci već u mreţi, metode pristupa imaju ulogu regulatora protoka mreţnog saobraćaja. Mreţni saobraćaj u kablu Za bolje razumijevanje saobraćaja u raĉunarskim mreţama moţe da posluţi analogija sa ţeljezniĉkim saobraćajem. Zamislite prugu kojom treba da prode nekoliko vozova, a koja ima samo jedan kolosjek. Kada je jedan voz već na pruzi, svi ostali moraju da ĉekaju, odnosno da se povinuju proceduri koja taĉno odreĊuje kada će koji da proĊe odreĊenu dionicu pruge. Bez takve procedure vozovi bi se stalno sudarali. Naravno, postoje i razlike izmeĊu ţeljezniĉkog i mreţnog saobraćaja. Kod raĉunarskih mreţa postoji utisak simultanog i neprekidnog saobraćaja. U stvari, ovaj utisak simultanosti je prividan; u stvarnosti, raĉunari redom kratkotrajno pristupaju mreţi. Još znaĉajnija razlika izmeĊu ove dvije vrste saobraćaja je brzina kojom se saobraćaj odvija. Prenošenje podataka kroz mreţu Mreţna komunikacija bi, u osnovnim crtama, mogla da se opiše kao kontinuirani protok jedinica i nula izmeĊu dva raĉunara. U stvari, podaci se ne kreću kontinuirano, već su razbijeni na manje pakete kojima se lakše upravlja, a svakom paketu su dodate informacije koje su neophodne za siguran put do zadate destinacije. 336
Podaci su najĉešće grupisani u velike datoteke. MeĊutim, mreţe ne mogu da funkcionišu ako raĉunari odjednom kroz kablove pošalju veliku koliĉinu podataka. Raĉunar koji pošalje veliku koliĉinu podataka primorava druge raĉunare da ĉekaju dok se podaci prenose, što, sasvim sigurno, frustrira ostale korisnike mreţe. Ova pojava bi, umjesto „zajedniĉkog korišćenja", prijemogla da se nazove „monopol nad mreţom".
Postoje dva razloga zbog kojih u ovim situacijama dolazi do usporavanja mreţe: Velika koliĉina podataka poslata odjednom onemogućava interakciju i komunikaciju izmeĊu raĉunara zbog toga što je kabal preplavljen podacima. U sluĉaju ponovnog emitovanja, višestruko se povećava obim mreţnog saobraćaja. Ove pojave se spreĉavaju razbijanjem velikih datoteka na male pakete. Na ovaj naĉin se vrši efikasnija kontrola eventualnih grešaka u prenosu zbog toga što se, kada se greška pojavi, ponovo emituje samo onaj (mali) paket kod koga se greška pojavila, a ne cijela datoteka. Da bi veliki broj raĉunara mogao brzo i jednostavno da koristi mreţu, neophodno je da se podaci razbiju na male, lako upravljive, jedinice. Ove jedinice se nazivaju paketi ili okviri (engl. packets, frames).
337
9. INTERNET Riječ Internet66 potiče od engleskih riječi International Network, što prevodimo kao svjetsku ili globalnu mreţu računara. Za Internet moţemo reći da je praktična realizacija povezivanja stotina miliona računara u jedinstvenu mreţu – globalnu računarsku mreţu. Originalno zamišljen kao medij za akademsku razmjenu informacija, Internet je postao omiljena meta svih mogućih vrsta prodaja, od dionica i vrijednosnih papira do kompakt diskova i raznih drugih roba i usluga. Razvojem, Internet postaje snaţno obrazovno sredstvo omogućavajući, pored ostalog, da učenje na daljinu (Distance Learning) doţivi kvalitativni skok i sve veće prihvatanje, jer su se web tehnologije pokazale kao izuzetno korisne, zbog fleksibilnosti i relativno malih ulaganja.
Slika 164:Udio Interneta u mrežnim komunikacijama 1991.
66
Pored termina Internet u literature moţemo sresti i pojmove Informative superhighway (informativni superautoput) ili Cyberspace (kibersvemir)
338
Slika 165:Udio Interneta u mrežnim komunikacijama 1997.
9.1. Pojam i definisanje Interneta Tehniĉki gledano, Internet predstavlja globalni informacioni sistem, logiĉki povezan jedinstvenim sistemom adresiranja putem internet protokola (TCP/IP), ili drugih protokola kompatibilnih sa internet protokolom, i koji obezbjeĊuje, koristi ili omogućava servise visokog nivoa za liĉnu i poslovnu primjenu. Internet je skup od najmanje dvije pa do beskonaĉno mnogo mreţa koje su: fiziĉki povezane, sposobne da komuniciraju i meĊusobno dijele podatke, u stanju da zajedniĉki reaguju kao jedinstvena mreţa. To je najveća raĉunarska mreţa, a otvorena je za javnu upotrebu. Internet, u svom bukvalnom prevodu, znaĉi „mreţa unutar mreţe“, tj. intrakonekcija izmeĊu više raĉunara koji se povezuju u male strukturne mreţe koje se dalje meĊusobno vezuju i stvaraju jednu veliku globalnu mreţu. Internet je dakle, globalna veza meĊu raĉunarima, od kojih svaki posjeduje odreĊeni broj informacija.
339
Uproštenijom definicijom, Internet se identifikuje kao svjetska (raĉunarska) komunikaciona mreţa ili "mreţa svih mreţa" koja se sastoji od velikog broja zasebnih raĉunara uvezanih u mreţnu strukturu. Osnovu mreţe ĉine (mreţni) ĉvorovi meĊusobno povezani kvalitetnim optiĉkim vezama, preko kojih se vrši razmjena informacija izmeĊu udaljenih dijelova mreţe. Ĉvorove ĉine takozvani pruţaoci Internet usluga (ISP - Internet Service Providers), velike organizacije ili akademske institucije. Oni su posrednici izmeĎu mreţe, odnosno Interneta, i pojedinačnih računara koji su u odreĎenom momentu i na odreĎeni način sa njima povezani. Razgranata struktura Interneta omogućava komunikaciju izmeĊu bilo koja dva udaljena raĉunara ĉak i u sluĉaju da doĊe do kolapsa velikih dijelova mreţe, pošto poruka moţe, zahvaljujući router-ima (ureĊaj koji odreĊuje put kojim se odašilju poruke), putovati razliĉitim putevima.
Slika 166: Intenet 9.2. Istorijat Internet-a Pojava Interneta je, svakako, jedan od najvaţnijih dogaĊaja u ljudskoj istoriji, koji je u potpunosti promijenio dotadašnji naĉin komuniciranja i poslovanja. Godina 1969. smatra se prekretnicom u razvoju pravog Interneta kada je, kao rezultat projekta DARPA (U.S. Dеpartmеnt of Dеfеnsе Advancеd Rеsеarch Projеct Agеncy), nastala prva raĉunarska mreţa ARPANet (Advancеs Rеsеarch Projеcts Agеncy). 340
Preteĉa današnjeg Interneta ARPANet je projekat Ministarstva odbrane SAD-a. On je realizovan šezdesetih godina prošlog vijeka i bio je prvenstveno namijenjen vojnim potrebama. Naime, u doba hladnog rata ukazala se potreba za razvijanjem pouzdane informatiĉke mreţe, koja bi bila u stanju da se odrţi i u sluĉaju nuklearnog rata, tj. u uslovima djelimiĉnog uništenja mreţne infrastrukture. Ovaj zadatak je podrazumijevao mogućnost komuniciranja izmeĊu razliĉitih mašina putem višestrukih kanala. Slika 167: ARPANet ARPANet je u svojim najranijim fazama povezivala ameriĉke nauĉne i akademske istraţivaĉe, a sastojala se od ĉetiri ĉvora, i to: Kalifornijski Univerzitet u Los Angelesu, Istraţivaĉki institut Stanford, Kalifornijski Univerzitet u Santa Barbari i Univerzitet Utah. Glavni zadatak istraţivaĉima je bio razvoj slanja paketa podataka preko mreţe. Ta je mreţa bila preteĉa današnjeg Interneta, a projekat je nastavljen jer se uvidjelo da takvo povezivanje omogućava laganu razmjenu informacija. Zbog sve većeg broja informacija na mreţi, krajem 1980-ih i poĉetkom 1990-ih godina ustanovljeno je da je neophodno pronaći naĉin da se svi ti podaci i informacije nekako organizuju. Tim Berners-Lee je 1992. godine izumio ostvarivanje mreţe kroz kontekst hiperteksta što predstavlja Internet kakvim ga danas poznajemo. Internet danas predstavlja desetine miliona raĉunara širom svijeta povezanih u jednu jedinstvenu mreţu. Internet nije vlasništvo ni jedne kompanije pojedinaĉno, već predstavlja jednu otvorenu informatiĉku mreţu. Svakog dana mreţa se širi ukljuĉenjem novih raĉunara i raĉunarskih mreţa. Ideja Interneta je proistekla iz ideje lokalnih raĉunarskih mreţa u pojedinaĉnim kompanijama koje su omogućavale dijeljenje resursa i razmjenu fajlova i pošte u okviru jedne organizacije. Ovaj koncept je jednostavno proširen na ĉitav svijet. Inicijalno zamišljen kao sredstvo komunikacije u uslovima nuklearnog rata, ARPANet prevazilazi svoju prvobitnu namjenu, tako da izdvajanjem vojnog segmenta mreţe - MILNet-a (Military Network) i prikljuĉivanjem mnogih novih akademskih i komercijalnih ĉvorova, sredinom 80-tih nastaje Internet. Ameriĉka fondacija za nauku - NSF (National Science Foundation), 1986. godine osniva 5 341
akademskih raĉunarskih centara i povezuje ih vlastitom mreţom - NSFNet-om, što dovodi do ubrzanog umreţavanja vladinih i obrazovnih institucija. U isto vrijeme, primjenom DNS sistema, umjesto numeriĉkog (IP adrese), uvodi se sistem oznaĉavanja raĉunara pomoću simboliĉkih adresa, ĉime se omogućava lakše pamćenje "imena" raĉunara uvezanih na Internet. Do kraja osamdesetih na Internet je povezano više od 100.000 raĉunara iz 20-tak drţava, meĊu kojima su, pored SAD-a i zapadnoevropskih drţava, bile i Kanada, Japan i Meksiko. Registruju se i prvi Internet domeni, a prvi zvaniĉno registrovan domen je symbolics.com. ARPANet i formalno prestaje da postoji poĉetkom 90-tih. Uvode se nove usluge i protokoli meĊu kojima je najpoznatiji World Wide Web. Zahvaljujući podršci multimedija, mogućnosti programiranja i objedinjavanju više razliĉitih protokola u jedinstvenu korisniĉku uslugu, Web doprinosi popularizaciji i današnjoj najširoj upotrebi Interneta. Neminovno, slijedi i komercijalizacija. Ispoĉetka se u svrhu promocije preduzeća, proizvoda i usluga na Internet postavljaju prezentacije svjetskih firmi, a od 1994. godine poĉinju se pojavljivati i prve elektronske prodavnice. Poboljšana tehnološka osnova (prije svega u pogledu sigurnosti i brzine prenosa podataka) dovodi do razvoja Internet pretraţivaĉa, Internet telefonije i prenosa zvuka i slike uţivo, elektronske trgovine (e-commerce) i elektronskog bankarstva (e-banking). Krajem prošlog vijeka Internet ĉini nekih 56 miliona raĉunara i milion i po domena dostupnih za oko 200 miliona korisnika. Jеdinstvеni format pakеta Intеrnеt protokola nudi dvijе prеdnosti. Kao prvo, format jе podrţan od stranе razliĉitih fiziĉkih mrеţa, ukljuĉujući LAN-ovе kakvi su Ethеrnеt i Tokеn-ring, kao i vеzе tipa taĉka-ka-taĉki. Sa drugе stranе, inţеnjеri mogu razvijati razliĉitе komunikacionе aplikacijе usvajajući da sе podaci prеnosе u pakеtima u standardizovanom formatu. Intеrnеt prеdstavlja kolеkciju mеĊusobno povеzanih mrеţa baziranih na korišćеnju skupa TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) protokola. Internet jе podjеljеn u nеkoliko podruĉja, na primjеr:
342
edu (Educational) – obrazovanjе, com (Commеrcial) – komеrcijala, mil (Military) – vojska, gov (Govеrmеnt) – vlada, net (Nеtwork) – mrеţе… Korištеnjе EDU podruĉja INTERNET-a jе bеsplatno (namjеna za univеrzitеtе, fakultеtе i nauĉnoistraţivaĉkе organizacijе.) Omogućujе korišćеnjе za е-mail, prеtraţivanjе nauĉnih informacija, aplikacija, kao i popularnih ĉlanaka iz cijеlog svijеta. „Prividi koje Internet stvara su, barem iz ovozemaljske perspektive, gotovo potpuni – ĉovjek stvarno djeluje u nestvarnoj situaciji, on interaktivno (dijaloški) komunicira s apstraktnim “sagovornikom” (ili ĉak s više njih odjednom), plaća robu ili usluge virtuelnim novcem, kupuje materijalna dobra naruĉujući i plaćajući njihov privid, uĉestvuje na konferenciji istovremeno s ostalim uĉesnicima koji ništa ne znaju jedan o drugom i raštrkani su svuda u svijetu itd.“67 9.3. Servisi Interneta Danas Internet nudi gotovo sve. Veliki broj biblioteka, novina, ĉasopisa, arhiva, meĊunarodnih nevladinih organizacija, ministarstava, ambasada, fakulteta, instituta, itd. Pomalo nevjerovatno zvuĉi, ali gotovo cjelekopuno planetarno znanje slilo se u jednu raĉunarsku mreţu - Internet. Internet nudi razliĉite mogućnosti korišćenja: Razmjenu elektronskue pošte sa nekim od korisnika Interneta68, sa bilo kog kraja zemljine kugle, kao i koristiti gotovo neograniĉene Internet resurse. 67
Ţeljko Panian, Bogatstvo interneta, “Strijelac”, Zagreb 2000.god. str. 9
68
Prema podacima koje su objavile stranice Pingdom, broj korisnika Interneta u 2011. godini narastao je na 2,1 milijarde. TakoĊe se navodi kako je krajem 2000. broj korisnika Interneta širom svijeta bio samo 360 miliona, a sada 30% svjetske populacije koristi Internet. Gledajući po kontinentima, najviše korisnika Interneta je u Aziji, odnosno njih oko 922 miliona. Slijedi Evropa sa 476 miliona, dok je Sjeverna Amerika treća sa 271 milion korisnika. MeĊu drţavama uvjerljivo vodeća je Kina koja ima 485 miliona korisnika Interneta. MeĊu ostalim podacima navodi se kako širom svijeta ima 3,1 milijarde raĉuna elektronske pošte, a broj internet stranica
343
Teorijski bićete u stanju da na vaš raĉunar prenesete milione stranica teksta o temama koje vas zanimaju i komunicirate sa hiljadama ljudi koji imaju sliĉna interesovanja kao i vi. Uĉešće u offline diskusijama69 putem elektronske pošte sa velikim grupama pojedinaca zainteresovanim za sliĉna pitanja putem "mailing list-a" i "News Group-a", kao i Uĉešće u online diskusijama70 sa većom grupom pojedinaca koji koriste "Internet Relay Chat" funkciju. Preuzimanje fajlova (Download files) sa udaljenih WEB prezentacija ili raĉunara i ostavljanje fajlove (Upload files) na udaljene WEB prezentacije ili raĉunare uz pomoć FTP (File Transfer Protocol) funkcije. Ti fajlovi mogu biti tekstualni, grafiĉki, zvuĉni, ili video); Ĉitanje kompleksnih dokumenata koristeći "Hypertext" (kliknuvši na osvjetljeni dio teksta ili sliku na ekranu korisnik automatski odlazi na drugi domen tj. drugu WEB prezentaciju). Nelinearno ĉitanje dokumenata korišćenjem hijerarhijske strukture omogućava korisniku brz dolazak do ţeljenih informacija, odnosno dokumenata; i Ĉitanje multimedijalnih dokumenata koji se nalaze na WWW-u (World Wide Web-u) koji sadrţe tekst, grafiku, zvuk, i video korišćenjem inteligentnih ĉitaĉa WEB prezentacija (browser-a), programa kao što su Mozilla Firefox, Opera ili Explorer. Primjena raĉunarskih mreţa omogućava obavljanje razliĉitih informatiĉkih poslova u vidu prenosa i obrade podataka. Ovi poslovi se prema srodnosti mogu svrstavati u odreĊene grupe, a provajderi mreţnih usluga standardizuju mogućnost obavljanja pojedinih grupa poslova, a to se naziva pruţanjem mreţnih usluga, odnosno servisima. Hronološkim redom nastajanja najvaţniji Internet servisi su: daljinski prenos datoteka (File Transfer Protocol), u decembru prošle godine je narastao na 555 miliona. TakoĊe se navodi kako ima 220 miliona registrovan internetskih domena. Najpopularniji softver za e-mail je Microsoft Outlook, koristi ga 27,6 posto korisnika; udio spama iznosi 71 odsto, a prosjeĉni korporativni korisnik svakog dana primi/pošalje 112 mailova. Zanimljivo je da je globalno gledajući ĉak 45% korisnika Interneta mlaĊe od 25 godina. Što se društvenih mreţa tiĉe Pingdom je izmjerio nešto iznad 800 miliona korisnika Facebooka, 225 miliona korisnika Twittera, od kojih je „samo‟ 100 miliona aktivno te 39 miliona Tumblr blogova… 69 (indirektnim, ne u realnom vremenu) 70 (direktne, u realnom vremenu)
344
elektronska pošta (Electronic Mail, e-mail), World Wide Web. Iz njih ili kombinacijim nekih od njih nastalo je nekoliko vaţnih izvedenih opštih internet servisa, i to: diskusione grupe (Newsgroups), Dostavne liste (Mailing List) ćaskanje ili ĉavrljanje (Chat), internet telefonija/videotelefonija (Internet Phones), telekonferencije/videokonferencije (videoconferencing). 9.3.1. Daljinski prenos datoteka (File Transfer Protocol - FTP) Protokol za prenos datoteka naziva se File Transfer Protocol – FTP. Ideja daljinskog prenosa datoteka uz odgovorajući protokol (skup pravila koja regulišu prenos) jezgro je ĉitave ideje Interneta. Mreţa je, naime, i razvijena upravo zato da bi se raĉunarske datoteke razliĉitih vrsta i tipova, smještene u jednom raĉunaru mogle prenijeti na neki drugi raĉunar, i potom na njemu obraĊivati. Protokol za prenos datoteka oznaĉuje se akronimom (skraćenicom) FTP. Mjesta s kojih se mogu preuzimati datoteke na Internetu nazivaju se FTP-mjestima. Neka su FTP-mjesta u Internetu privatna i pristup njihovim datotekama ograniĉen je na manji broj ovlaštenih korisnika, ali je daleko veći broj javnih FTP-mjesta s datotekama kojima moţe pristupati, naĉelno, svaki korisnik Interneta. Takva FTP mjesta nazivaju se serverima anonimnih korisnika i njima moţe pristupiti svaki korisnik Interneta pod odreĊenim uslovima. Zainteresovani korisnik FTP serveru šalje zahtjev za prenos datoteke (File
transfer Request), nakon ĉega se komunikacija izmeĊu njih odvija pomoću programa za daljinsko preuzimanje datoteka. Daljinski prenos datoteka moţe se koristiti za najrazliĉitije svrhe, a najĉešće su: prenos binarnih datoteka izmeĊu udaljenih raĉunara, prenos tekstualnih (ASCII) datoteka izmeĊu udaljenih raĉunara, preuzimanje programa sa udaljenih raĉunara i prenos multimedijalnih datoteka (slike, video apisi i
zvuk). Posljednjih godina programi za daljinski prenos datoteka ugraĊuju se u Web Browser-e. U ovom sluĉaju FTP egzistira kao dokument sa hiperlinkovima putem kojih korisnik moţe dobiti uvid u direktorijume i datoteke na tom sajtu, te jednostavnim klikom izvršiti izbor i preuzimanje sadrţaja na svoj raĉunar. Opasnost pri korišćenju servisa daljinskog prenosa datoteka proizlaze iz toga što se na taj naĉin uz oĉekivani sadrţaj s nekog udaljenog raĉunara mogu preuzeti i virusi, odnosno “podmetnuti” programi koji “napadaju” i “inficiraju” raĉunar na koji se prenosi datoteka s nekog drugog raĉunara. 345
Slika 168: FTP model 9.3.2. Elektronska pošta Elektronska pošta (e-mail) je mreţni servis koji kombinuje ekspeditivnost telefonske i trajnost pisane komunikacije, odnosno korespondencije. Koncipirao ga je 1971. godine, dakle još u “ranom djetinjstvu” ARPANet-a, ameriĉki inţenjer Ray Tomlison. Najprivlaĉnija su obiljeţja servisa elektronske pošte njegova jednostavnost pri upotrebi i primjerenost svakodnevnim komunikacionim potrebama poslovnih i drugih korisnika. Komunikacija putem elektronske pošte u Interetu moţe se uspostaviti izmeĊu bilo koja dva subjekta prijavljena kod nekog davaoca internet usluga (Internet Service Provider), koji im je dodijelio odgovarajuću adresu. Elektronska pošta je servis koji je mnogo ranije od World Wide Web-a osvojio srca korisnika. Ideja da za nekoliko minuta moţete dostaviti, tekst, sliku, zvuk, ili video snimak bilo kom ĉovjeku na planeti bila je do nedavno neostvariva, ali danas, zahvaljujući prije svega brzom širenju broja korisnika Interneta, je ostvarena. Elektronska pošta je postala veoma popularna iz više razloga, brza je, praktiĉna i jeftina. Koncept je jednostavan, a takva je i praksa. Otkuca se poruka na raĉunaru, unese adresa na koju se šalje poruka i pritisne dugme za potvrdu slanja (Send). Gotovo odmah, primalac će je ĉitati (bilo gdje na svijetu) po cijeni lokalnog telefonskog razgovora. E-mail je znaĉajno olakšao komunikaciju, ispunjavajući prazninu telefonskih razgovora i pisama, jer ne zahtijeva 346
istovremeno prisustvo oba komunikatora. Elektronska pošta je, ustvari, datoteka koja se kroz mreţu šalje sa jednog raĉunara na drugi. Na poĉetku su elektronske poruke bile ograniĉene na jednostavne tekstualne poruke, sliĉne telegramu, ali kako je vrijeme odmicalo tako je i e-mail napredovao, usavršavao se i razvijao, pa danas uz e-mail se šalju i razne vrste pridruţenih datoteka. To mogu biti datoteke iz programa za obradu teksta, slike, snimljeni zvuk, prezentacije, odnosno sve što se moţe snimiti u vidu raĉunarske datoteke. U prošlosti, sistem elektronske pošte je bio sloţen i veoma komplikovan proces koji je zahtijevao da pošiljalac i primalac poruke budu u isto vrijeme „on line“, odnosno da se izmeĊu njih ostvari veza putem telefonskog modema. Ovaj prvi sistem je imao ureĊaj koji je davao signal putem telefonske slušalice i analogne telefonske linije primaocu, koji je sa druge strane „ţice“ morao istovremo da „ukljuĉi“ modem i spoji svoju telefonsku slušalicu. Slanje poruke je bilo omogućeno samo izmeĊu dva korisnika ove usluge. Sistem je nazvan „instant messaging“ odnosno „ćaskanje“ kada bismo to bukvalno preveli sa enleskog jezika. Poruka se slala analogno, putem telefonske linije, i ovaj sistem je bio poznat pod imenon „Dial Up“. Prvi pravi sistem elektronske pošte je nazavan „mailbox“ i korišćen je na MIT tokom 1965 godine.71 Današnji e-mail sistemi su zasnovani na „store-and-forward” modelu, odnosno modelu koji saĉuva poslanu poruku, a zatim je proslijedi krajnjem korisniku ili korisnicima. Za ovu svrhu koriste se raĉunari koji imaju zajedniĉko ime e-mail serveri koji prihvataju, proslijeĊuju, isporuĉuju i ĉuvaju poruke. Niko od pošiljalaca ili primalaca nije obavezan da bude na mreţi istovremeno, nego, oni moraju stupili u kontakt samo na kratko, obiĉno na e-mail serveru, onoliko dugo koliko je potrebno da pošalju ili prime poruke.72 9.3.3. WWW (World Wide Web) WWW je sistem Internet servera koji podrţava hipertekst za pristup odreĊenom broju Internet protokola. Upotreba Web-a raširena je danas po ĉitavom svijetu. Raĉunari se raspoznaju po domenu (domain name), a listu domena vodi Network Information Centre (NIC). Zahvaljujući sposobnosti da se
71 72
http://EzineArticles.com/1886203 http://en.wikipedia.org/wiki/E-mail
347
podrţi rad sa multimedijom i naprednim programskim jezicima, World Wide Web predstavlja komponentu Interneta koja se najbrţe razvija. WWW danas sa više desetina miliona WWW stranica predstavlja sinonim za Internet. Prve dvije rijeĉi "World Wide" oznaĉavaju svjetsku mreţu raĉunara, odnosno da obuhvata ĉitavu planetu, tj. da je globalni sistem, a posljednja rijeĉ "Web" oznaĉava mreţu (u orginalnom prevodu paukovu mreţu), odnosno elektronsku prezentaciju. Slobodnim prevodom mogli bi reći da je World Wide Web grupa elektronskih prezentacija dostupnih na svjetskoj raĉunarskoj mreţi Internetu. Web - elektronska prezentacija bazirana je na tehnologiji poznatoj kao hipertekst. Hipertekst omogućava da dokument linkovima bude povezan sa neograniĉenim brojem drugih dokumenata koji mogu sadrţati tekst, sliku, zvuk, video, ili bilo šta drugo na bilo kom drugom raĉunaru koji je ukljuĉen na Internet. Ova tehnologija praktiĉno omogućava da klikom miša na link u jednom dokumentu doĊemo do nekog drugog dokumenta, i tako redom, bez obzira na kom se, od više miliona raĉunara povezanih u svjetsku raĉunarsku mreţu, taj dokument nalazi. World Wide Web je danas najmoćniji i najfleksibilniji Internet navigacioni sistem koji postoji. Upravo nastankom WWW-a, koji će kasnije postati najpoznatija i najviše korišćena usluga na Internetu, poĉinje prava eksplozija prikljuĉivanja na Internet. „WWW, World Wide Web, W3, ili jednostavno Web je jedna od najkorišćenijih usluga Interneta. Ovaj pojam se ĉesto pogrešno koristi kao sinonim za Internet, a zapravo predstavlja uslugu kojom se ostvaruje razmjena podataka preko te svjetske raĉunarske mreţe. WWW odnosno World Wide Web je skup meĊusobno povezanih dokumenata hiperlinkovima. Dokumenti mogu sadrţavati tekst, grafiku i sl. WWW je samo jedan od servisa Interneta i obiĉno mu se pristupa Internet pretraţivaĉem“.73 Hipertekstualni dokumenti su skupovi informacija izraţeni u tekstualnom obliku ĉiji su dijelovi logiĉki povezani s dijelovima nekih drugih takvih dokumenata, smještenih u memoriji istog ili nekog drugog umreţenog raĉunara. Pod pojmom hipermedijskog dokumenta podrazumijeva se skup srodnih informacija, iskazanih u tekstualnom, grafiĉkom, video i/ili zvuĉnom obliku, koje se odnose na neki (sloţeni) objekat, a koje se takoĊe mogu po volji povezivati s dijelovima sliĉnih takvih dokumenata u memorijama razliĉitih raĉunara. Veze meĊu dokumentima nazivaju se link, a u svakom su
73
http://en.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Web
348
dokumentu vidljivo oznaĉene (podcrtavanjem teksta, uokvirivanjem naziva dijela dokumenta itd.). Na Internet su konektovani gotovo svi, od obrazovnih, istraţivaĉkih institucija do raznih komercijalnih organizacija, kao i vojnih i drţavnih informativnih servera. Sve te organizacije pruţaju velike koliĉine informacija koje su dostupne svim korisnicima Interneta 24 ĉasa dnevno, 365 dana u godini. Internet omogućava pristup informacijama sa bilo kog mjesta u svijetu. „Tako je Internet postao najvećim mogućim trţištem svega i svaĉega – roba, usluga, kapitala, rada i informacija – odnosno, još preciznije reĉeno, novim globalnim privrednim prostorom. U njemu, polako ali sigurno, nestaju vještaĉke barijere izazvane raznoraznim, no prvenstveno politiĉkim intervencijama. MeĊutim, istovremeno je na djelu i afirmacija multikulturalizma, pri ĉemu se ostvaruju mogućnosti ravnopravnoga suţivota razliĉitih kultura, etiĉkih kodeksa, religijskih uvjerenja i nacionalnih posebnosti. Moţe se konstatovati kako je privredna globalizacija, ĉiji je Internet postao virtuelni odraz, samo dio civilizacijske globalizacije”.74 Da bi koristili WWW neophodno je na raĉunaru imati instaliran softver za ĉitanje WWW prezentacija (browser). Mnogi od ovih softverskih alata se dobijaju besplatno, tj. mogu se besplatno prenijeti sa Interneta na raĉunar. Najpoznatiji su Microsoft Interenet Explorer, Mozilla Firefox i Opera, ali postoje i mnogi drugi koji ĉitaju WWW prezentacije sasvim uspješno. Kako je broj WWW stranica ogroman razumljiva je pojava sve većeg broja WWW stranica koje upućuju na druge WWW stranice iz sliĉne oblasti, odnosno pojava WWW stranica koje u sebi sadrţe alate za pretraţivanje razliĉitih baza podataka. To mogu biti baze podataka dokumenata, elektronskih adresa, web-ova, i td. Ove WEB prezentacije kao što su: Altavista, Yahoo, itd. Omogućuju zaista efikasno pretraţivanje Interneta, ali i zahtjevaju detaljno upoznavanje sa principima i pravilima na osnovu kojih funkcionišu. Krajem prošlog i poĉetkom ovog vijeka Web industrija doţivljava tehnološki procvat. Pojavljuju se tehnologije kao što su RSS, XML, blogovi i sajtovi za društveno umreţavanje, koji daju potpuno novu dimenziju prisustvu na Internetu. Ove nove tehnologije u potpunosti mijenjaju i naĉin na koji korisnici poĉinju da koriste Web, a sam Internet kreće na put od platforme do servisa koji stoji na raspolaganju krajnjim korisnicima u potpunosti mijenjajući naĉin razmišljanja i ţivljenja ljudi. 74
Ţeljko Panian, Bogatstvo Interneta, “Strijelac”, Zagreb 2000.god. str. 17
349
9.3.4. Ostali servisi Pojedini servisi Interneta djelimiĉno su ili potpuno nepoznati većem broju korisnika Interneta, ali je dobro ukratko ih predstaviti jer ćete se svakako u toku svog virtuelnog ţivota u cyber prostoru susretati sa nazivima kao sto su Newsgroups, FTP, IRC, Gopher, Telnet, itd. Newsgroups ("diskusione grupe") Servis zapravo izveden iz elektronske pošte, a koji omogućava javnu diskusiju o najrazliĉitijim pitanjima ima naziv newsgroups. U okviru ovog servisa moţete se prikljuĉiti praćenju diskusije o nekom pitanju od muzike, filmova, do raĉunara ili ĉak pokrenuti sopstvenu novu diskusionu grupu. Sliĉno kao i kod elektronske pošte vi šaljete vašu elektronsku poštu news grupi, a svi prijavljeni na tu news grupu ĉitaju poruke i po ţelji odgovaraju na njih. Korisniĉke diskusione grupe zasnivaju se na meĊusobnoj komunikaciji grupe ljudi koje povezuje zajedniĉko interesovanje za odreĊenu oblast. Korisnik šalje svoje poruke grupi, ali i odgovara na poruke koje je primio u grupi i na taj naĉin komunicira sa širokim krugom, najćešće nepoznatih ljudi iz cijelog svijeta. Za razliku od dostavnih lista, rasprava u diskusionim grupama nije niĉim ograniĉena jer ne postoji nikakav moderator koji bi uticao na njen smjer ili oblik. Pristup bilo kojoj diskusionoj grupi stiĉe se prijavom, i svako ko ţeli moţe se registrovati ili pretplatiti u proizvoljan broj diskusionih grupa. Chat Ćaskanje (Chat) se kao standardni Internet servis pojavio iz elektronske pošte, a nastao je u Finskoj i postao jedan od najpopularnijih Internet servisa. To je interaktivni servis koji omogućava komunikaciju izmeĊu korisnika. Ostvaruje se na taj naĉin što provajder prihvata zahtjeve korisnika koji ţele stupiti u direktni online kontakt sa drugim, poznatim ili nepoznatim, korisnicima. Ovaj servis realizovan je u klijent – server arhitekturi i danas skoro svaki provajder ima poseban server koji omogućava ćaskanje. Ovaj servis Interneta omogućava da jedan ili više korisnika Interneta koji su prikaĉeni na vaš kanal istovremeno vide tekst koji vi kucate na svom raĉunaru, a vi vidite tekst koji drugi korisnik kuca na svom raĉunaru. Kanali za ćaskanje 350
(chat) postoje gotovo za sve oblasti interesovanja. Ovaj sistem je mnogo brţi od elektronske pošte jer faktiĉki odmah pošto otkucate svoj tekst dobijate odgovor od korisnika Interneta koji sa vama ćaska, ali je i skuplji od elektronske pošte jer vi morate biti na Internetu cijelo vrijeme dok ćaskate. Telnet Projеktovan jе u vrijеmе kada su korisnici „komunicirali“ sa raĉunarom prеko tеrminala, koji su sе sastojali od tastaturе i еkrana, oprеmljеnih primitivnim hardvеrom koji jе obеzbjеĊivao prеnos nizova karaktеra u oba smjеra, raĉunartеrminal i obratno. Obiĉno sе na jеdan host povеzivao vеći broj tеrminala, a rad sistеma sе bazirao na diobi vrеmеna (Timе Sharing Systеms). Cilj jе bio da lokalni host raĉunar ili kontrolеr tеrminala uspostavе vеzu sa udaljеnim hostom tako da sе lokalni korisnik moţе logovati (log-on) i koristiti uslugе udaljеnog hosta. Jеdan od izazova koji jе trеbalo rijеšiti odnosio sе na to da su tеrminali koristili razliĉitе tastaturе, karaktеr skupovе, vеliĉinе displеja, obima linijе, i brzinе komuniciranja, a svе jе to trеbalo uskladiti. Da bi rijеšili ovaj problеm projеktantni Telnet-a razvili su Virtual Tеrminal Protocol-VTP. Osnovna namjеna VTP-a jе bila da transformišе karaktеristikе rеalnog tеrminla u standardizovanu formu, nazvanu NVT (Nеtwork Virtual Tеrminal). NVT jе u suštini imaginarni urеĊaj sa dobro dеfinisanim karaktеristikama. Koristеći VTP mogućе jе bilo uspostaviti vеzu izmеĊu korisniĉkog tеrminala i udaljеnog host-a. Objе stranе su pri tomе gеnеrisalе podatkе i upravljaĉkе signalе na svoj naĉin (svojim jеzikom), dok jе NVT imao zadatak da obavi adеkvatno prеvoĊеnjе Servis Interneta koji omogućava da se korisnik uloguje na udaljeni raĉunar i koristi programe instaliran je na tom udaljenom raĉunaru. Udaljen raĉunar kome se pristupa moţe biti u susjednoj sobi ali i na drugom kraju planete. Kada se "ulogujete" na udaljeni raĉunar vi na njemu moţete da radite kao da ste tamo. Da bi se "telnetovali" na neki raĉunar potrebno je da otkucate "telnet" a zatim ime raĉunara koji ţelite da vidite na vašem ekranu. Poslije ulazne poruke potrebno je ukucati vaše korisniĉko ime i lozinku za raĉunar na koji ste se "telnetovali".
351
Slika 169: TELNET opеrativno okružеnjе: a) počеtno ARPANET okružеnjе; b) TELNET ciljno okružеnjе; c) NVT koncеpt Internet telefonija Internet telefonija (Internet Phones, IP Tehnology) direktno se razvila iz klasiĉlne telefonije, pa je i zadrţala mnoga obiljeţja takvog naĉina komuniciranja. Veza izmeĊu dva partnera u Internet telefoniji uspostavlja se povezivanjem 352
Internet adrese osobe sa kojom se ţeli komunicirati. Nakon uspostavljanja veze, razgovor je identiĉan klasiĉnom telefonskom razgovoru. Ovaj servis se odvija pomoću softverskog alata Telephone Application Processing Interface (TAPI), pod uslovom da su raĉunari oba uĉesnika opremljeni odgovarajućim ureĊajima za govorni ulaz, odnosno izlaz. Od opreme, osnovnoj konfiguraciji raĉunara potrebno je dodati mikrofon, zvuĉnike i opciono digitalnu videokameru. 9.3.5. Budućnost Interneta Struktura današnjeg Interneta razvijena je prije 30-ak godina i, iako još uvijek jako dobro funkcioniše, uoĉena je potreba za razvojem novih tehnologija koje će omogućiti puno brţi i stabilniji rad Interneta u budućnosti. Sam Internet prvobitno je razvijen za razmjenu tekstualnih podataka i datoteka. Svi ostali oblici multimedijalnog sadrţaja, po kojima se odlikuje današnji Internet, su zapravo samo nadogradnje na taj osnovni kostur. Razvoj Interneta se odvija u dva pravca od kojih se prvi bavi samom brzinom prenosa podataka. To je udruţeni projekt više od 100 univerziteta u svijetu i zove se Internet 2. U vrijeme dizajniranja prvih raĉunarskih mreţa, pa malo kasnije i Interneta, pretpostavljalo se da će za neki znaĉajniji napredak u brzini (a te pretpostavke potiĉu iz doba kad su prosjeĉne brzine prenosa podataka bile oko 3 KB/s) biti potreban potpuno druga fiziĉka organizacija mreţa. Ta pretpostavka je taĉna, ali pokazalo se da je stara tehnologija bazirana na bakarnim vodiĉima puno otpornija nego što se ĉinilo prije nekoliko desetljeća. No ubrzanim rastom koliĉine multimedijalnog sadrţaja na Internetu komunikacija bazirana na bakarnim vodiĉima je dosegla svoju granicu. To je bio i glavni razlog pokretanja Internet2 projekta. Projekt Internet2 poĉeo je na CERN-u prije 12 godina, sa ciljem razvoja naprednih mreţnih aplikacija i tehnologija koje će ĉiniti okosnicu novog Interneta. Projekt ĉini više od 200 univerziteta širom svijeta koji su i primarni korisnici svih tehnoloških ostvarenja. Drugi smjer razvoja je povezivanje podataka i sadrţaja. Prvobitna ideja kod stvaranja HTML koda je bila meĊusobno povezivanje svih dostupnih podataka. Zbog nekih tehniĉkih ograniĉenja HTML stranice sadrţe samo odreĊene dijelove (linkove) kojima su povezane na druge stranice i/ili sadrţaje. Jedan od projekata na univerzitetu u Manchesteru pokušava to ispraviti. Ideja projekta je stvaranje tehnologije koja omogućava da svaka rijeĉ na nekoj stranici 353
bude povezana s neĉim (bila to neka druga stranica, rjeĉnik, neka baza podataka ili sve ove mogućnosti odjedanom). Vrlo vaţna posljedica ovog pristupa bi mogla biti pretvaranje pasivnih korisnika (dakle većine korisnika Interneta koji samo koriste informacije ali ih ni na koji naĉin ne stvaraju) u aktivne. Korisnici bi zapravo mogli stvarati svoje veze izmeĊu pojmova i sadrţaja, a samim tim u mogućnosti su stvarati i nove sadrţaje. Iako je ovaj projekt ali i njemu sliĉni, tek u poĉetnoj fazi, jasno oznaĉava jedan od smjerova u kojem bi se Internet u budućnosti mogao razvijati.
Brzinski rekord postignut je 31.12.2006. godine kada su podaci prebacivani izmeĊu Chicaga i CERN-A preko Tokya. Put koji su prošli podaci veći je od 32,000 km i ilustrovan je na ovoj karti. Postignuta brzina iznosila je 1.14 GB/s što znaĉi da npr. moţete poslati nekome u Tokyo film u DVD formatu u nešto manje od 5 sekundi.
354
10.LITERATURA: 1. Andrew S. Tanenbaum: Računarske mreže – Univerzitet Vrije Amsterdam, Holandija – prevod ĉetvrtog izdanja – preveo Dejan Smiljanić, Beograd, Mikro knjiga, 2005; 2. Balaban N. i dr: Informacione tehnologije i informacioni sistemi, Ekonomski fakultet Subotica, 2007; 3. Boško Rodić i Goran ĐorĊević: Da li ste sigurni da ste bezbedni, Produktivnost, Beograd, 2004; 4. J.A.Seen: Information Technology - Prentice Hall 2004; 5. Nijaz Bajgorić: Informacijska tehnologija, Univerzitetska knjiga Mostar, 2003; 6. Nijaz Bajgorić: Menadžment informacijskih tehnologija, Ekonomski fakultet u Sarajevu, Univerziteta u Sarajevu, Sarajevo, 2007; 7. ĐorĊe Nadrljanski, Mila Nadrljanski: Osnove informatike, Filozofski fakultet, Sveuĉilište u Splitu, 2007; 8. Ingrid Bauman i Matija Boban: Osnove informatike, Prehrambenobiotehnološki fakultet, Zagreb, 2008; 9. Ivan Bagarić: Menadžment informacionih tehnologija, Univerzitet Singidunum, Beograd, 2010; 10. Jusuf Šehanović, Ţeljko Hutinski, Miroskav Ţugaj: Informatika za ekonomiste, Fakultet ekonomije i turizma, Sveuĉilišta u Rijeci, Pula, 2002; 11. Milan Milosavljević, Mladen Veinović, Gojko Grubor: Informatika, Univerzitet Singidunum, Beograd, 2010; 12. Milica Tepšić i Rade Tanjga: Zaštita informacionih sistema, Banjaluka College i Besjeda, Banja Luka, 2011; 13. Miodrag Ivković i Boţidar Radenković: Internet i savremeno poslovanje, Tehniĉki fakultet „Mihajlo Pupin“, Zrenjanin, 1998; 14. Mladen Radivojević, Milica Tepšić i Bojan Dumonjić: Menadžment informacionih sistema, Banjaluka College i Besjeda, Banja Luka, 2011; 15. Mladen Radivojević, Milica Tepšić i Bojan Dumonjić: Poslovna inteligencija, Banjaluka College i Besjeda, Banja Luka, 2011; 355
16. Mladen Radivojević: Poslovna informatika, Univerzitet za poslovne studije, Banja Luka, 2007; 17. Mladen Veinović, Aleksandar Jevremović: Računarske mreže, Univerzitet Singidunum, Beograd, 2011; 18. Nijaz Bajgorić: Informacijska tehnologija, Univerzitetska knjiga Mostar, 2003; 19. Nolan, R.L., Croson, D.C.: Creative Destruction, A Six Stage Process for Transforming the Organization, Harvard School Press, Boston,1995; 20. Rade Tanjga: Poslovna informatika – elektronsko izdanje, Banja Luka, 2006; 21. Radojković M., Stojković B.: Informaciono komunikacioni sistemi, CLIO, Beograd, 2004; 22. Sotirović V., Egić B.: Informatičke tehnologije, Univerzitet u Novom Sadu, Tehniĉki fakultet „Mihajlo Pupin“, Zrenjanin, 2005; 23. Stallings, William: Computer Networking & Internet Protocols, 1996. 24. Violeta Tomašević: Osnovi računarske tehnike, Univerzitet Singidunum, Beograd, 2009; 25. Vlatko Ĉerić, Mladen Varga: Informacijska tehnologija u poslovanju, Ekonomski fakultet Sveuĉilišta u Zagrebu, Zagreb, 2004; 26. Ţeljko Panian, Ivan Strugar: Primjena računara u poslovnoj praksi, Sinergija, Zagreb, 2000; 27. Ţeljko Panian: Bogatstvo Interneta, Strijelac, Zagreb, 2000; 28. Ţeljko Panian: Posalovna informatika – koncepti, metode i tehnologija, Potecon, Zagreb, 2001; 29. Zlatko Lagumdţija, Zlatan Šabić: Informatika, MIT Centar, Sarajevo, 1999; 30. Wiliam A. Shay: Savremene komunikacione tehnologije i mreže, „Kompjuter Biblioteka“, Ĉaĉak, 2004. Nauĉni radovi: 1. Aleksandar Trifoni: Sistem zaštite u informacionom društvu, Zbornik radova „Informaciona bezbednost 2009“, Beograd, 2009; 2. Milica Tepšić, Zoran Filipović, Mladen Radivojević i Dijana Tepšić: Informaciono-komunikacione tehnologije: primjena i zloupotreba, Zbornik radova I MeĊunarodne nauĉne konferencije „Kriza tranzicije i tranzicija krize“, Univerzitet za poslovne studije Banja Luka, 2011. 356
