Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 2 Ψηφιακό - Αναλογικό ΨΗΦΙΑΚΟΣ (Τεχνολογία) Ψηφίον (Γλωσσολογία) Στα αρχαία ελληνικά σημαίνει πετραδάκι, μικρό χαλίκι . Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 3 Ψηφιακό - Αναλογικό Οι Αθηναίοι στην Αρχαία Ελλάδα ψήφιζαν με άσπρα ή μαύρα πετραδάκια. Πετραδάκια που είχαν ένα από δύο χρώματα. ΨΗΦΙΑΚΟΣ (Τεχνολογία) Ψηφίον (Γλωσσολογία) Ψήφος (Ιστορία) Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 4 Ψηφιακό - Αναλογικό ΨΗΦΙΑΚΟΣ (Τεχνολογία) Ψηφίον (Γλωσσολογία) Ψήφος (Ιστορία) Ψηφιδωτό (Τέχνη) Ψηφιδωτό είναι ένα έργο τέχνης που έχει κατασκευαστεί από μικρά πετραδάκια. Καθένα από αυτά έχει ένα μοναδικό χρώμα . Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 5 Ψηφιακό - Αναλογικό Ψηφίον (Γλωσσολογία) ΨΗΦΙΑΚΟΣ (Τεχνολογία) Ψήφος (Ιστορία) Ψηφιδωτό (Τέχνη) Σήματα Μορς (Επιστήμη των Επικοινωνιών) Χρησιμοποιούν τις αρχές της ψηφιακής τεχνολογίας, δηλαδή μεταφορά μηνυμάτων με τη χρήση δύο διαφορετικών συμβόλων: της τελείας και της παύλας. Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
6 Αναλογικό ονομάζουμε ένα σύστημα που λαμβάνει συνεχόμενες τιμές. Για παράδειγμα, αν το σύστημα λαμβάνει τιμές από το 1 έως το 10, αυτό σημαίνει ότι μπορεί να πάρει το 1, το 1.2, το 1.3, το 2, το 2.1, το 2.2 κλπ., δηλαδή συνεχόμενα όλες τις τιμές μεταξύ 1 και 10. Παραλληλισμός : Για να ανεβείτε με τα πόδια μία ανηφόρα περνάτε από όλα τα σημεία της. Αναλογικό ρολόι : Οι δείκτες μετακινούνται περνώντας από όλα τα σημεία του. Τα αναλογικά συστήματα παράγουν τέτοιου είδους σήματα ( Αναλογικό σήμα ) Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
7 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Ψηφιακό ονομάζουμε ένα σύστημα που λαμβάνει μη συνεχόμενες (διακριτές) τιμές. Για παράδειγμα, αν το σύστημα λαμβάνει τιμές από το 1 έως το 10, αυτό σημαίνει ότι μπορεί να πάρει το 1, το 2, το 3 κλπ, αλλά όχι το 1.1, το 1.2, το 2.1, το 2.2 κ.ο.κ. Δηλαδή, παίρνει συγκεκριμένες τιμές. Παραλληλισμός : Για να ανεβείτε, με τη σκάλα, μία ανηφόρα πατάτε σε συγκεκριμένα σημεία. Ψηφιακό ρολόι : Η ώρα εμφανίζεται με συγκεκριμένους αριθμούς κι όχι με δείκτες. Τα ψηφιακά συστήματα παράγουν τέτοιου είδους σήματα ( Ψηφιακό σήμα )
8 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Σύγκριση αναλογικών – ψηφιακών σημάτων Τα αναλογικά σήματα έχουν καμπύλη μορφή . Τα ψηφιακά σήματα έχουν ορθογώνια μορφή . Το ψηφιακό σήμα αποτελεί προσέγγιση του αντίστοιχου αναλογικού, όπως φαίνεται στην εικόνα. Το αναλογικό σήμα αναπαριστά επακριβώς την εξέλιξη ενός μεγέθους ( π.χ. ένταση φωνής ) στο χρόνο.
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 9 Ψηφιακό Σύστημα – Αναλογικό Σύστημα Παίρνει τιμές από μια συγκεκριμένη ομάδα τιμών Ψηφιακό Σύστημα Παίρνει συνεχόμενες τιμές Αναλογικό Σύστημα Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 12 Ας το εξετάσουμε... Ο υπολογιστής καταλαβαίνει μόνο 2 καταστάσεις. Περνάει ρεύμα μέσα από ένα καλώδιο. Δεν περνάει ρεύμα μέσα από ένα καλώδιο. Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 13 Υπάρχει όμως ένα πρόβλημα. Εμείς Όταν κάνουμε πράξεις χρησιμοποιούμε 10 ψηφία. Ο υπολογιστής Καταλαβαίνει μόνο δύο καταστάσεις. Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 14 Υπάρχει όμως η λύση . Το δυαδικό σύστημα Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
15 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Γιατί ο υπολογιστής καταλαβαίνει το 0 και το 1 Ο υπολογιστής, ως ψηφιακό σύστημα, δέχεται συγκεκριμένες τιμές. Αυτές είναι μόνο δύο: το και το 1 . Όλες οι πληροφορίες που εισάγουμε, τις μετατρέπει και τις επεξεργάζεται σε μορφή 0 και 1. Τρανζίστορ Οι υπολογιστές αποτελούνται από κυκλώματα που περιέχουν εκατομμύρια τρανζίστορ (ημιαγωγοί). Μπορούμε να το φανταστούμε ως ένα μικροσκοπικό ηλεκτρονικό διακόπτη, που μπορεί να βρεθεί σε δύο καταστάσεις : Ανοικτός / Κλειστός Ανοικτό , δεν περνάει ρεύμα Κλειστό , περνάει ρεύμα 1 Τις δύο καταστάσεις τις συμβολίζουμε ως εξής : Ανοικτό τρανζίστορ Κλειστό τρανζίστορ 1
16 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Bits ( δυαδικά ψηφία) Είναι το 0 και το 1. Ονομάζονται και δυαδικά ψηφία. Ο υπολογιστής χρησιμοποιεί το δυαδικό σύστημα αρίθμησης για να κάνει τις αριθμητικές πράξεις. Εκεί, οι αριθμοί αποτελούνται από τα ψηφία 0 και 1 . Π.χ. ο 010001 είναι δυαδικός αριθμός. Tip: Η λέξη bit προέρχεται από το binary digit , που σημαίνει δυαδικό ψηφίο. Ο άνθρωπος χρησιμοποιεί το δεκαδικό σύστημα αρίθμησης για να κάνει τις αριθμητικές πράξεις. Σε εμάς, οι αριθμοί αποτελούνται από τα ψηφία 0 έως 9 . Π.χ. ο 1562 είναι δεκαδικός αριθμός.
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 18 Δυαδικό σύστημα και Υπολογιστής Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 19 Δυαδικό σύστημα και Υπολογιστής Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 20 Δυαδικό σύστημα και Υπολογιστής bit ( bi nary digi t - δυαδικό ψηφίο) Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 21 Αναπαράσταση δεδομένων Τα δυαδικά ψηφία χρησιμοποιούνται για την παράσταση όλων των μορφών δεδομένων . Εικόνες Αριθμοί Κείμενο Ήχοι Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 22 Αναπαράσταση συμβόλων Τα γράμματα και τα σύμβολα αντιστοιχίζονται σε ένα μοναδικό συνδυασμό από bits . Η διαδικασία αυτή ονομάζεται κωδικοποίηση . Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 23 Κώδικας ASCII Κάθε χαρακτήρας παριστάνεται με 8 bits . Σύνολο χαρακτήρων: 2 8 = 256. Χρήση σε λατινικό και ελληνικό αλφάβητο. Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 24 Τμήμα του κώδικα ASCII Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 25 Κώδικας UNICODE Κάθε χαρακτήρας παριστάνεται με 16 bits . Σύνολο χαρακτήρων: 2 16 = 65536. Χρήση σε πολυπλοκότερα αλφάβητα π.χ. αραβικό, κινέζικο κλπ. Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 26 Η έννοια του BYTE Κάθε χαρακτήρας στον υπολογιστή εκφράζεται με 8 bits . Έτσι δημιουργήθηκε μια νέα μονάδα μέτρησης χωρητικότητας, που είναι το Byte . Για να μετρήσουμε την χωρητικότητα των αποθηκευτικών μέσων και της μνήμης του υπολογιστή, κάνουμε χρήση των πολλαπλασίων του byte. Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 27 Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Πώς παριστάνονται και αποθηκεύονται τα σύμβολα (χαρακτήρες) στο εσωτερικό του υπολογιστή ; χαρακτήρα ς = Τα γράμματα, τα ψηφία και άλλα σύμβολα (π.χ. παρενθέσεις, τελεία κ.α.) Α Β C 01000001 010000 10 010000 1 1 Οκτάδα από bits Αυτή η οκτάδα από bits αποτελεί τον κωδικό του χαρακτήρα. Κωδικοποίηση: Είναι η αντιστοιχία ενός χαρακτήρα με κάποιο δυαδικό κωδικό. Όταν πατάμε το γράμμα Α στο πληκτρολόγιο, αυτό μετατρέπεται αυτόματα σε οκτάδα από bits ( κωδικός) . Αυτή η οκτάδα ονομάζεται byte . 1 byte = 8 bits.
Αποθήκευση συμβόλων-χαρακτήρων στη μνήμη 28 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Α 0100000 1 010000 10 RAM Β Ο χαρακτήρας αποθηκεύεται στη μνήμη του υπολογιστή με τη δυαδική του μορφή. Δηλαδή, για παράδειγμα, ενώ εμείς πατάμε το Α στο πληκτρολόγιο, στη μνήμη αποθηκεύεται ο κωδικός του Α. Κάθε χαρακτήρας καταλαμβάνει ένα byte. bytes A 0100000 1
29 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κωδικός χαρακτήρα και τρανζίστορς Α 1 1 Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι το bit συμβολίζει την κατάσταση ενός τρανζίστορ (0 = ανοικτό, 1 = κλειστό) Όταν εισάγουμε το γράμμα Α, ο υπολογιστής δεσμεύει 8 τρανζίστορς (από τα δισεκατομμύρια) της μνήμης και τα ανοιγοκλείνει κατάλληλα ώστε να διαμορφωθεί ο κωδικός του Α. Έτσι, πετυχαίνουμε την παράσταση ενός χαρακτήρα στο εσωτερικό (υλικό) του υπολογιστή. Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
30 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Σύστημα κωδικοποίησης ASCII και UNICODE Το σύστημα που έχει επικρατήσει για την κωδικοποίηση των χαρακτήρων είναι το ASCII ( A merican S tandard C ode for I nformation I nterchange) και τα τελευταία χρόνια το UNICODE . ASCII : Κάθε χαρακτήρας που εισάγουμε , κωδικοποιείται με 8 bits. Συνολικά, μπορούμε να κωδικοποιήσουμε μέχρι 2 8 =256 χαρακτήρες . Με το ASCII κωδικοποιούμε , στο εσωτερικό του υπολογιστή , τα γράμματα του Αγγλικού αλφαβήτου (μικρά και κεφαλαία), τα ψηφία 0-9 και άλλα σύμβολα (παρενθέσεις, τελεία, κόμμα κ.α.) καθώς και τα γράμματα ενός ακόμα αλφάβητου (πχ. του ελληνικού). UNICODE : Κάθε χαρακτήρας που εισάγουμε , κωδικοποιείται με 16 bits. Συνολικά, μπορούμε να κωδικοποιήσουμε μέχρι 2 16 = 65.536 χαρακτήρες . Με το UNICODE κωδικοποιούμε , στο εσωτερικό του υπολογιστή , τα γράμματα των αλφαβήτων όλων των χωρών του κόσμου καθώς και τα ψηφία 0-9 και άλλα σύμβολα (παρενθέσεις, τελεία, κόμμα κ.α.)
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 31 Πολλαπλάσια του BYTE π.χ. 2 Μια μνήμη RAM 512 MB σημαίνει ότι χωράει 1000 x1000x5 12 byte ή χαρακτήρες. π.χ. 1 Ένας σκληρός δίσκος 500 GB σημαίνει ότι χωράει 1000 x 1000 x1000x500 byte ή χαρακτήρες. 1 Κ ilobyte (KB) = 2 10 bytes = 1.024 bytes 1.000 bytes 1 Megabyte (MB) = 2 20 bytes = 1.024 KB 1.000.000 bytes 1 Gigabyte (GB) = 2 30 bytes = 1.024 MB 1.000.000.000 bytes 1 Terabyte (TB) = 2 40 bytes = 1.024 GB 1.000.000.000.000 bytes Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 32 Άσκηση Μία σελίδα ενός βιβλίου περιέχει κατά μέσο όρο 1.500 χαρακτήρες (γράμματα, άλλα σύμβολα και κενά). Το βιβλίο έχει 512 σελίδες χωρίς εικόνες. Να βρείτε το μέγεθος του βιβλίου σε KB. Απάντηση Στο βιβλίο υπάρχουν 512 σελ. Χ 1.500 = 768.000 χαρακτήρες. Άρα, το αρχείο του βιβλίου είναι 768.000 Bytes. Μετατροπή σε KB : 768.000 Bytes : 10 00 ≈ 7 68 KB Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 33 Αναπαράσταση ασπρόμαυρων εικόνων Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Η κωδικοποίηση των ασπρόμαυρων εικόνων στη μνήμη του υπολογιστή γίνεται πολύ απλά: Κάθε μαύρο pixel κωδικοποιείται με το 1 Κάθε άσπρο pixel κωδικοποιείται με το 0 Στη παρακάτω εικόνα εμφανίζεται ένας σταυρός ( μαύρα pixels) . Δίπλα φαίνεται πώς κωδικοποιείται στο εσωτερικό του υπολογιστή. 00100 00100 11111 00100 00100 RAM Pixels εικόνας 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 34 Άσκηση Το περιεχόμενο ενός αρχείου εικόνας είναι το ακόλουθο: Στην διπλανή οθόνη να ζωγραφίσετε ότι θα εμφανιστεί. Θεωρείστε την κωδικοποίηση: = λευκό, 1 = μαύρο. Η σάρωση της οθόνης γίνεται από πάνω προς τα δεξιά και αυτό συνεχίζεται μέχρι τέλους . Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 35 Απάντηση Κάθε ένα bit περιγράφει την κατάσταση ενός pixel της οθόνης. Ακολουθώντας της σάρωση που ορίζεται, τα 4 πρώτα bit δίνουν την εικόνα … 1 1 1 Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος 36 Απάντηση … και τελικά η οθόνη έχει την παρακάτω μορφή. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος
37 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Αναλογικό ή ψηφιακό; Τα μεγέθη που παρατηρούμε στη φύση είναι αναλογικά (π.χ. η μεταβολή της ώρας στη διάρκεια της ημέρας). Η ψηφιοποίηση σημαίνει να μετατρέψουμε τις αναλογικές τιμές του μεγέθους σε αριθμούς (από 0 και 1) ώστε να τις επεξεργαστούμε στον υπολογιστή . Για να δούμε τα συν και πλην της κάθε τεχνολογίας θα συγκρίνουμε δύο συσκευές: Μία αναλογική φωτογραφική μηχανή με φιλμ και μία ψηφιακή φωτογραφική μηχανή . Αναλογική φωτογραφική μηχανή Ψηφιακή φωτογραφική μηχανή Η φωτογραφία αποτυπώνεται σε φιλμ σε άριστη ποιότητα Με το πέρασμα του χρόνου τα χρώματα ξεθωριάζουν Για να στείλεις τη φωτογραφία στο φίλο σου πρέπει να την ταχυδρομήσεις Η φωτογραφία αποθηκεύεται σε κάρτα μνήμης ψηφιακά. Όσο υψηλότερη ανάλυση τόσο καλύτερη ποιότητα Δεν αλλοιώνεται με το πέρασμα του χρόνου Μπορείς να την επεξεργαστείς με ειδικό πρόγραμμα και να τη βελτιώσεις ή αλλάξεις Μπορείς να τη στείλεις στο φίλο σου με e-mail
38 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Συμπέρασμα : Αναλογικό ή ψηφιακό; Τα αναλογικά συστήματα υπερτερούν σε ποιότητα αφού αναπαριστούν επακριβώς την πραγματικότητα. Υστερούν, όμως, σε ευκολίες επεξεργασίας και μετάδοσης δεδομένων και η αρχική ποιότητα των εφαρμογών χάνεται με το πέρασμα του χρόνου. Τα ψηφιακά συστήματα υπερτερούν σε ευκολίες επεξεργασίας και μετάδοσης δεδομένων , και στο ότι η ποιότητα τους μένει αναλλοίωτη στη διάρκεια του χρόνου. Υστερούν, όμως, σε ποιότητα διότι προσεγγίζουν την πραγματικότητα. Η ψηφιακή τεχνολογία βελτιώνεται συνεχώς. Για παράδειγμα, εμφανίζονται συνεχώς φωτογραφικές μηχανές με περισσότερα Mpixels , ώστε οι φωτογραφίες να έχουν μεγαλύτερη ανάλυση και κατά συνέπεια να προσεγγίζουν την ποιότητα της αναλογικής.
39 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Ερωτήσεις κατανόησης Τί ονομάζουμε Αναλογικό και τι Ψηφιακό σύστημα; Δώστε από ένα παράδειγμα. Ποιά μορφή έχουν τα αναλογικά και ποια τα ψηφιακά σήματα; Γιατί ο υπολογιστής καταλαβαίνει το 0 και το 1; Πώς ονομάζονται τα 0 και 1; Ποιο αριθμητικό σύστημα χρησιμοποιεί ο υπολογιστής για να κάνει τις πράξεις στα κυκλώματά του; Κάθε χαρακτήρας (π.χ. το Α) που εισάγουμε σε πόσα bits μετατρέπεται; Πώς ονομάζεται αυτός ο αριθμός που αναπαριστά τον χαρακτήρα στο εσωτερικό του υπολογιστή; 1 byte = …… bits. Συμπληρώστε. Ας πούμε ότι το Β μετατρέπεται σε 01000010. Μπορείτε να κάνετε γραφικά το ισοδύναμο των τραζίστορς ; Ποια συστήματα κωδικοποίησης γνωρίζετε;
40 Πληροφορική Β’ Γυμνασίου Κεφάλαιο 1. Ψηφιακός κόσμος Ερωτήσεις κατανόησης Πώς κωδικοποιείται μία ασπρόμαυρη εικόνα εσωτερικά στον υπολογιστή; Ποια είναι τα θετικά και αρνητικά της αναλογικής και ψηφιακής τεχνολογίας; Δώστε ένα παράδειγμα. Η παρακάτω εικόνα είναι ασπρόμαυρη. Πώς θα κωδικοποιηθεί στη μνήμη του υπολογιστή;