raptor programming

Chapter 0 Introduction AITT 4300 DIGITAL COMPUTER STRUCTURES

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

0.1 A Brief History of Computers ◦What is a computer?

◦ A mechanical or electronic device ◦ Stores, retrieves, manipulates large amounts of information at  high speed, with great accuracy

◦ Does not need human intervention ◦ Carries out instructions from a program

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

The Pioneers ◦ Mid‐1800’s: Charles Babbage built the Analytical Engine  ◦ made from axles and gears that could store and process 40 digit numbers ◦ assisted by Ada Byron who has a major programming language named after her (RAPTOR  built on Ada)

◦ 1940: Howard Aitken at Harvard, with John Atanasoff and Clifford Berry at  Iowa State U. created Mark I, an electronic computer.   ◦ could not act on intermediate results.

◦ 1945: John Mauchly and J. Presper Eckert at U. Pennsylvania built the ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) ◦ weighed 33 tons, 17,000 vacuum tubes ◦ performed up to 5000 additions per second

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

ENIAC: the computer of the 1940’s!

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Early Computers: 1940’s – 1950’s

1945 – 1950’s: First generation computers ◦ used vacuum tubes to do internal switching needed for  computations

◦ 1955: about 300 computers in the world based on vacuum tubes ◦ Late 1950s: invention of the transistor was one of most important  inventions of 20th Century ◦ computers based on the transistor are the first solid‐state computers  ◦ need climate‐controlled environment

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

The Personal Computer • 1970s: The personal computer becomes available with invention of  the microchip

• 1974: The microchip, along with the invention of the  microprocessor led to creation of first personal computer

• Bill Gates and Paul Allen founded Microsoft Corporation • Stephen Wozniak and Steven Jobs founded Apple Computer, Inc. 

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Computers Today ◦ Supercomputers are very powerful and specialized and are used for massive  computing problems by big corporations and government departments

◦ Mainframes are in use at large corporations ◦ Desktop computers and Laptops: ◦ PCs:  computers that use the Microsoft Windows operating system  ◦ Macs compete with PCs in the personal computer market.

◦ Smart phones: the power of a computer combined with the lure of a cell  phone

◦ Tablets: all the features most users want in a computer combined with  portability

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

The Internet Internet – a world‐wide collection of networks ◦ network: 2 or more linked computers ◦ roots of the Internet: 1960’s, U.S. Defense Department project

Email: electronic mail WWW: World Wide Web, originated 1989 ◦ A vast collection of linked documents (Web pages)

Web2.0 – Social Networking ◦ consists of Web applications that facilitate information sharing, user‐centered  design, and collaboration 

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

0.2 Computer Basics Components of a computer ◦ Central Processing Unit (CPU) ◦ Internal memory ◦ RAM (Random Access Memory) ◦ ROM (Read Only Memory)

◦ Mass storage devices ◦ Magnetic, optical, and solid‐state and the Cloud

◦ The system unit houses the CPU, internal memory, and most mass storage ◦ Input devices such as keyboard and mouse ◦ Output devices such as monitor and printer

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Central Processing Unit (CPU) CPU is often called the brain of the computer ◦ Receives program instructions ◦ Performs arithmetic and logical operations ◦ Controls other computer components

Consists of millions of transistors on a single microchip that plug into  the motherboard

Speed of CPU is measured in gigahertz (GHz)

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Internal Memory (RAM and ROM) ROM: read‐only memory ◦ Contains instructions used by computer during startup ◦ Cannot be altered by computer user

RAM: random‐access memory ◦ Is a “scratch pad” for user as he or she works ◦ Can be read from and written to ◦ RAM is measured in megabytes (MB) or gigabytes (GB)

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Basic Units of Memory ◦ 1 bit (0 or 1) ◦ 1 byte normally consists of 8 bits ◦ Is the storage for one character

◦ 210 bytes =1024 bytes = 1 kilobyte (KB) ◦ 1024 KB = 1 megabyte (MB) ◦ 1024 MB = 1 gigabyte (GB)   ◦ Many people approximate in steps of 1000, not 1024 ◦ Example: a 20KB file actually has 20,480 bytes, not 20,000 bytes

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Mass Storage Devices Magnetic storage  Hard disks are always internal but external hard disks may be added as suppllemental storage

Optical storage  CDs and DVDs

Solid‐state storage  Flash drives plug into a USB port

Cloud Computing

 Delivers computer services over the Internet with a host that provides service:

 Infrastructure (hardware, servers, networking)

 Platform (rent hardware, operating systems, storage, networking capacity)

 Software (use software applications for a fee)

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Input and Output Devices Input ◦ Keyboard ◦ Mouse ◦ digital pen ◦ Modem or wireless Internet  connection ◦ touch screen ◦ joy sticks ◦ Voice command ◦ …and more

Output ◦ Monitor ◦ Printer ◦ Speakers ◦ modem or wireless Internet connection ◦ …and more 

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

0.3 Software and Programming Languages Application Software ◦ enhances productivity ◦ solves problems ◦ supplies information ◦ provides entertainment ◦ examples: word processors, database managers, spreadsheets, photo editors, browsers

System Software: The Operating System ◦ controls and maintains hardware ◦ communicates with user ◦ manages and communicates with applications ◦ examples: Windows, DOS, Linux, UNIX

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Programming and Scripting Languages Machine Languages ◦ Consists only of sequences of 0s and 1s ◦ example:  0110110111110111     0000000100000000      0000000100000000

Assembly Languages ◦ symbolic representation of machine language ◦ example: ADD A,B

High‐level Languages ◦ contains English words and phrases and  algebraic expressions

◦ examples of high level languages: C++ Objective C COBOL Java JavaScript Visual Basic

Scripting Languages ◦ Interpreted, not compiles ◦ Client‐side (such as JavaScript) ◦ Server‐side (such as PHP or ASP)

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Writing Programs To write a program in a high‐level language, you need: ◦ appropriate software ◦ a text editor to type and edit program statements ◦ a debugger to help find errors in program code ◦ a compiler or interpreter to translate the program into machine language

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE

Programming Logic  All programming languages use basic  programming logic.  If you understand this logic, it will be much  easier to learn any specific language.

PRELUDE TO PROGRAMMING, 6TH EDITION BY ELIZABETH DRAKE