Viime viikon luentotehtävä ELEC-C7110 Informtioteknologin perusteet Klevi Kilkki Tietoliikenne- j tietoverkkotekniikn litos Tietojenkäsittelyn perusteist 29.2. & 2.3.2016 1 2 3 Elis DNA Soner 2015 ELEC-C7110 2 Moiilidtn hint eri miss Nettitutkmittukset 24.2.2016 1 GB:n keskimääräinen lisähint ( ) http://dfmonitor.eu/ 2015 ELEC-C7110 3 11367 4567 85 iphone 5s Elis 3G 4180 1466 58 iphone 4S Elis 3G 19548 21092 27 HTC One M9 DNA 4G 236 212 78 Lumi 630 Elis 3G 2114 1275 35 Sony xperi e3 DNA 4G 221 145 463 HTC One V Elis 3G 7500 1822 87 iphone 6s DNA HSDPA 184 144 93 Joll Elis 3G 1917 715 33 iphone 6s DNA HSDPA 236 132 853 Smsung Glxy S2 Elis 3G (256 k) 3190 311 49 HTC One M7 DNA HSPA+ 30000 3500 180 Lumi 1020 Elis 4G 1741 1516 40 Huwei H60-L04 DNA HSPA+ 6968 2863 18 Glxy S5 Elis 4G 36688 5513 28 Huwei Honor 7 DNA LTE 6885 2489 53 Sony Xperi Z3+ Elis 4G 479 424 206 Smsung S2 plus DNA 6871 2567 70 LG Nexus 5x Elis 4G 3515 11349 60 Apple iphone 6 DNA wln 1126 330 1005 Lumi 920 Elis HSPA 418 431 214 Sony Z2 DNA 10739 806 35 OnePlus One Elis HSPA+ 8384 2074 76 Smsung Glxy Elis HSPA+ S5 1919 1595 69 Smsung Glxy S4 Soner 3G 2272 530 28 Smsung Glxy S5 Elis HSPA+ 11671 7624 79 ipd Soner 4G 1476 71 31 Smsung Glxy S4 Elis HSPA+ 2488 1665 38 Sony Xperi Go Soner HSPA 1100 171 256 Sony Xperi Z1 Elis HSPA+ 10865 1720 32 Smsung Glxy A5 Soner HSPA+ 44253 11227 79 iphone 5s Elis LTE 6009 369 37 Sony xperi z2 Soner HSPA+ 3470 1698 87 Lumi 930 Elis LTE 1921 524 29 LG-D855 Soner HSPA+ 3370 1004 93 smsung GT-I9195 Elis LTE 45538 8511 59 LG G3 Soner LTE 3222 6209 50 Sony E2303 Elis LTE 20221 7224 77 Lumi 950 Soner LTE 3086 1338 27 HTC One Elis LTE 11312 2328 40 Smsung Elis Glxy S3 7726 2726 52 Lumi Elis 1793 533 40 Smsung Elis Glxy S2 ELEC-C7110 4 Ilmn 3G j WLAN Netrdr mittus 11.2.2015 1100 171 256 Sony Xperi Z1 Elis HSPA+ 1126 330 1005 Lumi 920 Elis HSPA 1476 71 31 Smsung Glxy Elis HSPA+ S4 1793 533 40 Smsung Glxy S2 Elis 2272 530 28 Smsung Glxy S5 Elis HSPA+ 3086 1338 27 HTC One Elis LTE 3222 6209 50 Sony E2303 Elis LTE 3370 1004 93 smsung GT-I9195 Elis LTE 3470 1698 87 Lumi 930 Elis LTE 6871 2567 70 LG Nexus 5x Elis 4G 6885 2489 53 Sony Xperi Z3+ Elis 4G 6968 2863 18 Glxy S5 Elis 4G 7726 2726 52 Lumi Elis 8384 2074 76 Smsung Glxy Elis HSPA+ S5 10739 806 35 OnePlus One Elis HSPA+ 11312 2328 40 Smsung Glxy Elis S3 30000 3500 180 Lumi 1020 Elis 4G 44253 11227 79 iphone 5s Elis LTE 1741 1516 40 Huwei H60-L04 DNA HSPA+ 1917 715 33 iphone 6s DNA HSDPA 2114 1275 35 Sony xperi e3 DNA 4G 3190 311 49 HTC One M7 DNA HSPA+ 7500 1822 87 iphone 6s DNA HSDPA 19548 21092 27 HTC One M9 DNA 4G 36688 5513 28 Huwei Honor DNA LTE 7 1921 524 29 LG-D855 Soner HSPA+ 2488 1665 38 Sony Xperi Go Soner HSPA 6009 369 37 Sony xperi z2 Soner HSPA+ 10865 1720 32 Smsung Glxy Soner HSPA+ A5 11671 7624 79 ipd Soner 4G 20221 7224 77 Lumi 950 Soner LTE 45538 8511 59 LG G3 Soner LTE kit/s 4000 3500 3000 2500 1500 1000 500 Kolme operttori: Elis, Soner, DNA Ltusnopeuden jkum: Medinit 2015: 1,3 Mit/s 2016: 3,4 Mit/s 2015: 33% enemmän osllistuji kuin 2016 0 1 21 2 3 34 54 2 65 7 683 79 108 1149 12 10 13 14 11515121613 17 614 18 19 15201621 7 17 22 2015 ELEC-C7110 5 2015 ELEC-C7110 6 1
Päätelmiä Tämän viikon iheet» Todell isoj eroj, jop 1 : 100 yhden operttorin HSPA+ :ll 1 : 10 Mhdollisesti stunnisi eroj johtuen siitä kuk sttui pääsemään verkkoon ensimmäiseksi» Teknologill on merkitystä 4G >> 3G klliimmt = rdioteknisesti premmt kännykät svt keskimäärin enemmän kist Operttoreiden välillä ei olennisi eroj jos huomioidn erot osllistujien määrien välillä Onko lopputulos OIKEIN vi VÄÄRIN?» Mnntin oppimistvoitteet 1. Tietotekniikn kehityksestä, Moore lki 2. Tietokoneen toimintperite» Keskiviikon oppimistvoitteet 1. Ohjelmoinnist 2. Hmming Lskuhrjoitus 1. Ihminen vs. tietokone, kpsiteetti j hint 2. Hmming 2015 ELEC-C7110 7 Muutm sn snoist Histori: Chrles Bge» Tietojenkäsittely Ammtillinen termi (AMK): ohjelmointi mmttin Tietojenkäsittelytiede: mitä voidn lske j miten se tehdään tehokkimmin (yliopistot)» Ohjelmointi Snst ohjt kehitetty sn (vuodelt 1880!) Ahoks, Osmo: Normliyhtälöiden rtkisun ohjelmointi mtemtiikkkone Eskolle. Diplomityö, Mnmittusossto, 1959.» Tietokone Suomen Aktemin kielilutkunnn kokous joulukuu 1959 Vihtoehtoj: mtemtiikkkone, tiedin, sähköivot, numerokone Mård, Mtti: Tloudellisen muuntjn lskeminen tietokoneen vull. Diplomityö, Sähkötekniikn ossto, 1961. - 89 s.» Tietotekniikk Vst 1980-luvull vlittu sn (ehkä TKK:n trpeit vrten?) Tietotekniikn koulutusohjelm loitti 1985» Englnti, 1791-1871» Logritmitulukoiden lskemiseen Si rhoitust 17000 (suuri summ!) Mutt Bge ei snut koskn litteit täysin vlmiiksi Ei kehitysryhmää» Bgen esimerkki vikutti vielä 1940-luvull! The Science Museum's Difference Engine No. 2, uilt from Bge's design ELEC-C7110 9 2015 ELEC-C7110 10 Ad Lovelce Luentotehtävä» 1815-1852» Kehitti hämmästyttävästi jtust ohjelmoitvst lskentkoneest» Kehitti ensimmäisen lgoritmin (1842) Bernoullin lukujen lskeminen» Ohjelmointi kehittyi eteenpäin vst 100 vuott myöhemmin Silloinkin ensin nisten toimest! A. Mitä ohjelmointikieliä ost nyt? Arvioi osmisesi steikoll: 1. Vin perusteet 2. Kohtuullinen ohjelmointitito jok riittää suppeiden ohjelmointitehtävien toteuttmiseen 3. Hyvä ohjelmointitito jok riittää suhteellisen ljn ohjelmointitehtävän suorittmiseen itsenäisesti 4. Ammttilistson ohjelmointitito B. Minkä ohjelmointikielien opiskeluun uskot pnostvsi seurvn 5 vuoden ikn (minitse 1-3 kieltä)? 2015 ELEC-C7110 11 ELEC-C7110 12 2
1930-luvun loppu Ensimmäinen Tietokone» Tekniikn tso sähkömekniikk (puhelinkeskukset) j tyhjiöputket (rdio, TV)» Trve Ihmisen (computers!) suorittmn meknisen lskennn nopeuttminen Esim. llististen tulukoiden lskent 170 henkilöä (nisi)» Rinnkkisi polkuj K. Zuse (Sks, mekninen) J. Atnsoff (Iow, tyhjiöputket + mekniikk) Bell Ls (sähkömekninen) IBM: Mrk I (sähkömekninen) Britnni: Colossus (sluksen purkuun, sähköinen)» Jos kriteerit ovt: digitlinen, toiminnltn täysin sähköinen, ohjelmoitv, yleiskäyttöinen j toimiv,» niin ensimmäinen on ENIAC (mutt muill kriteereillä vstus voi oll jotin muut) 2015 ELEC-C7110 13 2015 ELEC-C7110 14 ENIAC Lskent (10-järjestelmä!)» Bllististen lentortojen lskemiseen (rmeijn rhoittm) 6 000 000 $ Vlmistui 1945 Ei ivn ehtinyt vlmiiksi ennen sodn päättymistä Lskettiin ensimmäiseksi vetypommin yhtälöitä heti sodn jälkeen» Rkenneost 17 468 tyhjiöputke 7 200 diodi 1 500 relettä 70 000 vstust 10 000 kondensttori 5 miljoon liitost» Yksi jkso = 0.2 ms 10-numeroinen kertolsku 2,8 ms Jkolsku ti neliöjuuri 28 ms» Luotettvuus Tyhjiöputkien vuoksi lite oli toimintkuntoinen n. 50% jst» Ohjelmointi Kytkimien j kpeleiden vull (päivien työ) Dtn syöttö reikäkorttien vull Mhdollisti silmukt, hrutumiset j liohjelmt 2015 ELEC-C7110 15 2015 ELEC-C7110 16 Kehitysskel: trnsistori Muisti hnkl hste» Trnsistori 1947 (Bell Ls) John Brdeen, Wlter Brttin j Willim Shockley» Miksi Bell Ls? Monopolin sem Muutm visionäärinen henkilö Mutt Bell (AT&T) ei kupllistnut kehitystä» Tietokoneisiin vst 1950-luvun lopult lken (meilläkin oli koton putkirdio j tyhjiöputkiin perustuv TV pitkälle 1970-luvulle) Although Shockley ws not involved in the invention, nd hs never een listed on ptent pplictions, Bell Ls decided tht Shockley must pper on ll pulicity photos long with Brdeen nd Brttin. Ensimmäinen kiintolevy: 1956 IBM 305 RAMACtietokoneeseen 5 MB $50000 (silloist rh) > 1000 kg http://www.retronut.com/2011/12/5m-hrd-disk-drive-1956/ 2015 ELEC-C7110 17 2015 ELEC-C7110 18 3
Mikropiiri» Ongelmksi muodostui lukuisten trnsistorien liittäminen yhteen Mikropiiri joss smlle piirille tehdään trnsistorit, pssiiviset komponentit j johdotus Keittiötietokone Mitä tähän snotte? Honeywell Kitchen Computer v. 1969 Kuului srjn ylelliset lhjidet Hint $10,000 ($63,730 v. 2013 $) Pino n. 45kg Minostettiin reseptien säilytykseen Smn ikn sekä Texs Instuments että irchild Semiconductor Pitkällisiä ptenttikiistoj smoin tietokoneen toimintperitteest J. Kilyn (Texs Instruments) ensimmäinen IC-piiri, 1958 Minosluse: "If she cn only cook s well s Honeywell cn compute https://en.wikipedi.org/wiki/honeywell_316 2015 ELEC-C7110 19 2015 ELEC-C7110 20 Mikroprosessori» Intel 4004 1971 Alun perin Busicom Corp. (Jpni) yhtiölle tskulskint vrten Kellotjuus 740 khz 46300 ti 92600 käskyä/s 16 pin 46 käskyä 16 rekisteriä á 4 ittiä Henkilökohtinen tietokone DEC:n pääjohtj 1974: Ei mitään syytä olett, että ihmiset hluisivt omn tietokoneen Toimisto: Pperityö j suunnittelu Koti: Pnkkisit j pelit 2015 ELEC-C7110 21 noin vuodelt 1981 Opetus: Opiskelijtiedot j mtemtiikn opetus Lortorio: Edullinen tietojenkäsittely 2015 ELEC-C7110 22 Mooren lki käytännössä http://img.timeinc.net/time/dily/2011/1102/singulrity_grphic.jpg Trnsistorien määrä 2 600 000 000 1 000 000 000 16-Core Sprc T3 Dul Core Itnium 2 Power6 10-Core Xeon Core 2 Duo 100 000 000 10 000 000 1 000 000 80486 AMD K8 Pentium 4 AMD K7 Pentium 3 AMD K5 Pentium 80386 100 000 68000 8086 80286 10 000 2 300 6800 4004 Z80 1971 1980 1990 2011 2015 ELEC-C7110 23 2015 ELEC-C7110 24 4
ipd2-ekvivlentin suorituskyvyn kustnnus Suomi Source:http://www.frc.ri.cmu.edu/~hpm/ook97/ch3/processor.list.txt 1 000 000 : 1» 1958: Ensimmäinen (toimiv) tietokone IBM 650, Postisäästöpnkki» 1960: 8 tietokonett» 1968: 155 tietokonett niistä 58 IBM System/360» 1977 TKK hnkki DEC-20 Ensimmäinen osituskäyttö! Noin 1 MIPS (million instructions per second) 2015 ELEC-C7110 25 2015 ELEC-C7110 26 Moderni tietokone Rsperry Pi 3 Suoritin Rsperry Pi 2 Neljä ydintä Muisti: 1 GB Kellotjuus: 900 MHz Tehonkulutus: 5W Hint (2015) 31 1000 kert tehokkmpi kuin DEC-20 $35 64-ittinen 1,2 GHz 50% nopempi kuin Pi 2 Sisäänrkennettu Wi-i & Bluetooth LE 2015 ELEC-C7110 27 2015 ELEC-C7110 28 ENIAC vs. TRS-80 vs. Rsperry! Tietokoneen perusrkenne ENIAC» 1947» 160 kw» 20 * 10 numeron desimliluku» 5 khz» 6 000 000 $» 30 000 kg TRS-80 III» 1980» 200 W?» 48 kb» 2 MHz» 3000» 10 kg Rsperry Pi 2» 2014» 5 W» 1 GB» 900 MHz» 31» 0.2 kg Suoritin Aritmeettislooginen yksikkö Ohjinyksikkö Rekisterit Näppäimistö Väylä Näyttö Keskusmuisti Mssmuisti Mitä tietokoneen sisällä oikesti tphtuu? 2015 ELEC-C7110 29 2015 ELEC-C7110 30 5
NANDfunktio Luonnollinen kieli Boolen lger on epätosi vin jos sekä että ovt tosi = ( ) Boolen lger Looginen portti Toteutus mikropiirillä V = jännite V +V (esim. +5 V) Vstus V out Epätosi JA TAI Tosi ALSE AND XOR OR NOR XNOR NAND TRUE ti 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 V Trnsistori yysinen todellisuus Sähkömgneettiset j kvnttimekniset ilmiöt 2015 ELEC-C7110 31 2015 ELEC-C7110 32 Loogiset portit Yhteenlsku loogisill porteill AND NAND S = ( z) ( z) (z ) ( z) OR (viive) XOR NOR NOT XNOR z 11101100 00110111 01110010 -------- S 10101001 C 01110110 z S C 2016 ELEC-C7110 33 2015 ELEC-C7110 34 Yksinkertisempi toteutus! 1 itin muisti z XOR: tosi jos j on eri S C Loogisill porteill D C Q Q (= Q) RAM-muisti Trnsistori Kondensttori 2015 ELEC-C7110 35 2015 ELEC-C7110 36 6
Tietokone-ivot-nlogi Perinteinen vs. koneoppiminen Tietokone Suoritin Aritmeettislooginen yksikkö Ohjinyksikkö Rekisterit Näppäimistö Väylä Näyttö Keskusmuisti Aivot Muisti jkutuu osiin Aistimuisti 1 s Työmuisti 7 numero ti 6 kirjint ti 5 sn Lyhytkestoinen muisti Pitkäkestoinen muisti (säilömuisti) Perinteinen ohjelmointi Dt Ohjelm Tietokone Tulos Muisti on ssositiivist (ei osoitteit) Mssmuisti Aritmeettis-looginen yksikkö on hids j rjllinen Aivot ovt tehokkit hhmontunnistuksess j sosilisten suhteiden hvinnoinniss Ohjinyksikkö on itsenäisempi (vi onko - oletko?) Väylät pljon hjutetumpi Koneoppinen (lähempänä ihmisivojen toimint) Dt Tulos Tietokone Ohjelm 100 000 000 000 hermosolu á 10 000 synpsi Silmien hermosolut tekevät esiprosessointi Väylä silmistä ivoihin 10 Mit/s ELEC-C7110 37 2015 ELEC-C7110 38 Tietokoneiden shkkiohjelmt Go Elo-luku 3000 3500 3000 2500 Tietokone 2008-14: Intel Core 2 Qud 6600 2.4 GHz, 2 GB of RAM Kikkien ikojen korkein ELO-luku: M. Crlsen: 2882 Tietokone 1999: 450 MHz, 128 MB Tietokone 1985: 12 MHz Googlen DeepMind ohjelm voitti Go-pelin Euroopn mestrin lokkuuss 2015 Ohjelm perustuu täysin hhmontunnistukseen! 1500 http://en.wikipedi.org/wiki/swedish _Chess_Computer_Assocition 1000 1000 2020 1990 2010 1960 1980 1980 Grce, Ktj. "Algorithmic Progress in Six Domins., 2013, Berkeley, CA. 2015 ELEC-C7110 39 2015 ELEC-C7110 40 Kysymys Kevennys Kysymys: milloin kikki tiedonkäsittely on tehokkmp koneell kuin ihmisivoill? 2015 ELEC-C7110 41 2015 ELEC-C7110 42 7
Ohjelmoinnin lku ortrn Hopper 1945» Ad Lovelce 1842: Ide ohjelmoitvst tietokoneest j lgoritmeist» ENIAC 1949: Betty Holerton & John Muchly C-10: ohjelmointikielten prototyyppi» Univc 1952: Grce Murry Hopperin ryhmä kehitti A-0:n, joss konekielen joukkoon voitiin sijoitt mkroj 1955: A-2: koneen om kieltä ei trvinnut enää linkn Enemmän Hopperist (video n. 50 min - suosittelen!): http://videosift.com/video/mother-of-computer-science-grce-hopper-nd-kurt-beyer» 1953 ehdotus uudest ohjelmointikielestä (John Bckus, IBM)» Kehitysprojektin iktulu venähti 1955: piti vlmistu muutmss kuukudess 1957: ensimmäinen uginen versio» J kov usko ohjelmoinnin helppouteen [IBM rportti, 1954] After n hour course in ORTRAN nottion, the verge progrmmer cn fully understnd the steps of procedure stted in ORTRAN lnguge without ny dditionl comments. Since ORTRAN should virtully eliminte coding nd deugging, it should e possile to solve prolems for less thn hlf the cost tht it would e required without such system. Mutt svutti silti suuren suosion nopesti (smoin Cool)» ortrn 66 (1966) ensimmäinen stndrdoitu ohjelmointikieli 2015 ELEC-C7110 43 2015 ELEC-C7110 44 Koodien vertilu Ohjelmointikielien penss A-2 1957 ortrn Cool LISP Bsic Algol PL/1 ortrn C Pscl Simul Smlltlk Scheme Prolog C++ Jv Perl Ad Hskell C# JvScript Python PHP Ruy Clojure Scl 2015 ELEC-C7110 45 2015 ELEC-C7110 46 Mnntin kysely Tso Sovellustson kielet Korken tson ohjelmointikielet Keskitson ohjelmointikielet Assemler eli symoliset konekielet Esimerkkejä Mthemtic, SQL Python, Ruy, Perl C, C++ Intel X86 Kieli 1 2 3 4 Yht. opettelu Python 10 32 20 1 138 34 C 33 20 4 2 93 50 C++ 3 4 5 1 30 42 Jv 7 4 3 1 28 8 Scl 1 7 2 21 3 PHP 2 2 1 1 13 1 Mtl 1 3 2 13 2 Jvscript 3 5 13 5 C# 1 1 2 9 3 81 % Konekielet Intel X86 2015 ELEC-C7110 47 2015 ELEC-C7110 48 8
Yleisyys? Tyytyväisyys http://intersog.com/log/progrmming-lnguges-rting-s-of-jnury-2014 2015 ELEC-C7110 49 2015 ELEC-C7110 50 http://www.etliver.com/progrmmers/ Om kokemus 1988-1990 Pscl 2015 ELEC-C7110 51 2015 ELEC-C7110 52 Hmming-koodus Hmming esimerkki» Miksi? Numerot ovt tärkeitä, kosk informtio esitetään j käsitellään numeroin Yksikin virhe voi oll kriittinen tietokonelskelmien pitää oll täsmälleen oikein (toisin kuin ivoiss, joiss sllitn epätrkkuutt)» [7/4] koodus (perite yleistyy loputtomiin ) 4 dtittiä (d1 d4) + 3 priteettiittiä (p1 p3) Bitti 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 p1 p2 d1 p3 d2 d3 d4 p4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 d11 p5 d12 d13 p1 x x x x x x x x x p2 x x x x x x x x x x p3 X x x x x x x x p4 x x x x x x x x p5 x x x» Jos vin yksi ittimuutos, virhe voidn korjt 2015 ELEC-C7110 53 2015 ELEC-C7110 54 9