Ενότητα 1. Γνωρίζω τον υπολογιστή ως ενιαίο σύστημα

Ενότητα 1 Γνωρίζω τον υπολογιστή ως ενιαίο σύστημα

1.1 Ψηφιακό Αναλογικό (βιβλίο μαθητή σελ. 104) στη διπλανή φωτογραφία τα χρώματα διαδέχονται το ένα το άλλο χωρίς να μπορούμε να διακρίνουμε τις ενδιάμεσες αποχρώσεις. π.χ. η φωτογραφία περνάει από το κόκκινο στο άσπρο με συνεχόμενο τρόπο, παίρνοντας δηλαδή όλα τα ενδιάμεσα χρώματα και αποχρώσεις στο διπλανό ψηφιδωτό τα χρώματα διαδέχονται το ένα το άλλο μέσα από συγκεκριμένες ενδιάμεσες αποχρώσεις. π.χ το ψηφιδωτό περνάει από το κόκκινο στο άσπρο με διακριτό τρόπο, δηλαδή μέσα από 2 ή 3 ψηφίδες (στο παράδειγμά μας). Η κάθε ψηφίδα έχει μια συγκεκριμένη απόχρωση του ροζ (δηλαδή κάτι ανάμεσα σε κόκκινο και άσπρο) 2

1.1 Ψηφιακό Αναλογικό (βιβλίο μαθητή σελ. 104) συγκεκριμένες ενδιάμεσες τιμές ύψους 1 συνεχόμενες ενδιάμεσες τιμές ύψους 0,8 0,6 0,4 0,2 0 3

1.1 Ψηφιακό Αναλογικό (βιβλίο μαθητή σελ. 104) συνεχόμενες ενδιάμεσες τιμές φωτεινότητας συγκεκριμένες ενδιάμεσες τιμές φωτεινότητας 4

1.1 Ψηφιακό Αναλογικό (βιβλίο μαθητή σελ. 104) Ψηφιακό σύστημα που παίρνει τιμές από ένα σύνολο συγκεκριμένων ενδιάμεσων τιμών Αναλογικό σύστημα που παίρνει συνεχόμενες ενδιάμεσες τιμές Δουλειά για το σπίτι, Άσκηση 1η 5

1.2 Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή (βιβλίο μαθητή σελ. 105) Ο υπολογιστής είναι μηχανή που δουλεύει με ηλεκτρικό ρεύμα Τα δεδομένα ταξιδεύουν μέσα στον υπολογιστή σαν ηλεκτρικό ρεύμα Περνάνε μέσα από καλώδια όπως το διπλανό 6

1.2 Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή (βιβλίο μαθητή σελ. 105) σε κάθε ένα από τα παράλληλα καλωδιάκια περνάει ή δεν περνάει ρεύμα δεν περνάει ρεύμα (π.χ. ρεύμα = 0) περνάει ρεύμα (π.χ. ρεύμα = 50) 7

1.2 Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή (βιβλίο μαθητή σελ. 105) Ο υπολογιστής μπορεί από την κατασκευή του να χειρίζεται αυτές τις δύο (2) συγκεκριμένες, διακριτές τιμές ρεύματος (π.χ. 0 και 50) Άρα, ο υπολογιστής είναι ψηφιακό σύστημα Δουλειά για το σπίτι, Άσκηση 2η 8

1.2 Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή (βιβλίο μαθητή σελ. 105) Δεκαδικό σύστημα αρίθμησης: χρησιμοποιεί τα σύμβολα 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 οφείλει την ύπαρξή του στο ότι ο άνθρωπος προκειμένου να μετρήσει αντικείμενα χρησιμοποίησε τα δέκα δάχτυλα των χεριών του Φαντάζεστε τι θα συνέβαινε αν είχαμε 12 δάχτυλα στα δυο μας χέρια; Μάλλον θα μαθαίναμε μαθηματικά με βάση το Δωδεκαδικό σύστημα το οποίο θα χρησιμοποιούσε σύμβολα σαν κι αυτά 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ŧ, Ғ Δουλειά για το σχολείο, Φύλλο εργασίας 1ο 9

1.2 Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή (βιβλίο μαθητή σελ. 105) Στα μαθηματικά εκτός από το δεκαδικό σύστημα αρίθμησης χρησιμοποιούνται και άλλα όπως το οκταδικό, το δεκαεξαδικό και το δυαδικό σύστημα αρίθμησης 10

1.2 Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή (βιβλίο μαθητή σελ. 105) Στο δυαδικό σύστημα αρίθμησης τα μοναδικά σύμβολα που απαιτούνται για την γραφή όλων των αριθμών είναι τα 0, 1 Δεκαδικό σύστημα 6 τριαντάφυλλα Δυαδικό σύστημα 110 τριαντάφυλλα 0 1 2 3 4 0 1 10 11 100 11

1.2 Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή (βιβλίο μαθητή σελ. 105) Ο πίνακας αντιστοίχισης αριθμών του δεκαδικού συστήματος αρίθμησης στο δυαδικό σύστημα αρίθμησης είναι ο εξής (πίνακας 1.1, σελ. 105): Δεκαδικό σύστημα αρίθμησης Δυαδικό σύστημα αρίθμησης 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 Δουλειά για το σχολείο, Φύλλο εργασίας 2ο Δε χρειάζεται να αποστηθίσετε το διπλανό πίνακα. Θα σας δίνεται για να λύσετε ασκήσεις. 7 111 8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12

1.2 Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή (βιβλίο μαθητή σελ. 105) Το δυαδικό σύστημα διευκόλυνε τους κατασκευαστές υπολογιστών διότι έκαναν την εξής αντιστοίχιση: απουσία ρεύματος 0 παρουσία ρεύματος 1 13

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 106) Όλοι οι αριθμοί στον υπολογιστή αναπαρίστανται με 0 και 1 σύμφωνα με το δυαδικό σύστημα (υπενθυμίζουμε τον πίνακα αντιστοίχισης) Δεκαδικό σύστημα αρίθμησης Δυαδικό σύστημα αρίθμησης 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 Όταν λέμε αναπαρίστανται με 0 και 1 εννοούμε ότι μέσα στα καλωδιάκια του Η/Υ κυκλοφορούν αριθμοί «μεταμφιεσμένοι» σε 0 και 1 7 111 8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 14

1.2 Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή (βιβλίο μαθητή σελ. 105) Το 0 και το 1 ονομάζονται δυαδικά ψηφία ή αλλιώς bit δυαδικό ψηφίο binary digit bit Από δω και πέρα θα μιλάμε για bit (0 και 1) και όχι για παρουσία / απουσία ρεύματος 15

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 106) Αλλά, εκτός από αριθμούς ο υπολογιστής πρέπει να διαχειρίζεται και κείμενο Λύση: ο υπολογιστής αναπαριστά κάθε γράμμα ή σύμβολο γραφής σε μια μοναδική ακολουθία bits (0 και 1) π.χ. το γράμμα Β αντιστοιχεί σε και η λέξη BOOK σε B O O K 01000010 01001111 01001111 01001011 16

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) Η αντιστοίχιση συμβόλων γραφής (χαρακτήρες, σημεία στίξεως κ.λπ.) σε ακολουθίες bit ονομάζεται κωδικοποίηση ή κώδικας. Η κοινή κωδικοποίηση που επικράτησε στους υπολογιστές είναι ο κώδικας ASCII. Ο κώδικας ASCII χρησιμοποιεί οχτάδες από bit για να αναπαραστήσει το κάθε γράμμα ή σύμβολο γραφής Πίνακας 1.2. Τμήμα του κώδικα ASCII που κωδικοποιεί τα κεφαλαία γράμματα του λατινικού αλφαβήτου A 01000001 Η 01001000 Ο 01001111 V 01010110 B 01000010 I 01001001 P 01010000 W 01010111 C 01000011 J 01001010 Q 01010001 Χ 01011000 D 01000100 K 01001011 R 01010010 Υ 01011001 Ε 01000101 L 01001100 S 01010011 Ζ 01011010 F 01000110 M 01001101 T 01010100 Δε χρειάζεται να αποστηθίσετε το διπλανό πίνακα. Θα σας δίνεται για να λύσετε ασκήσεις. G 01000111 Ν 01001110 υ 01010101 17

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) 18

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) Πώς γράφονται οι επόμενες αγγλικές λέξεις σε κώδικα ASCII (ο κώδικας ASCII υπάρχει στο βιβλίο μαθητή, σελ. 107); DOG CAT 010001000100111101000111 01000110100000101010100 Δουλειά για το σχολείο, Φύλλο εργασίας 3ο Δουλειά για το σπίτι, Άσκηση 3η 19

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 106) Πόσα bit (0 και 1) χρειάζομαι για να κωδικοποιήσω τα σύμβολα γραφής (γράμματα, σημεία στίξης κ.λπ.); 1o bit 2o bit Σύμβολο γραφής π.χ. Πλήθος bit = 2 0 0 0 1 1 0 1 1 A Ψ ξ! Άρα, με πλήθος bit = 2 μπορώ να έχω το πολύ 4 διαφορετικούς συνδυασμούς από 0 και 1, δηλαδή μπορώ να αναπαραστήσω το πολύ 4 σύμβολα γραφής 20

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 106) Βρείτε τους διαφορετικούς συνδυασμούς bits, όταν το πλήθος bits = 3 1o bit 2o bit 3o bit Σύμβολο γραφής Πλήθος bits = 3 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 A Ψ ξ! s σ @ ( Άρα, με πλήθος bits = 3 μπορώ να έχω το πολύ 8 διαφορετικούς συνδυασμούς από 0 και 1, δηλαδή μπορώ να αναπαραστήσω το πολύ 8 σύμβολα γραφής 21

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 106) Μήπως καταλάβατε με ποιον τρόπο υπολογίζουμε τον αριθμό των διαφορετικών συνδυασμών ανάλογα με το πλήθος των bits; Πλήθος bits Συνδυασμοί Αριθμός συμβόλων γραφής 1 2 3 4 5 6 7 8 0, 1 00, 01, 10, 11 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101 κ.λπ. 00000, 00001, 00010, 00011, 00100 κ.λπ. 000000, 000001, 000010, 000011 κ.λπ. 0000000, 0000001, 0000010 κ.λπ. 00000000, 00000001, 00000010 κ.λπ. ν Δουλειά για το σπίτι, Άσκηση 4η 2 ν 22

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 106) Είπαμε ότι η αντιστοίχιση συμβόλων γραφής (δηλαδή χαρακτήρων, σημείων στίξεως, αριθμών κ.λπ.) σε συνδυασμούς bit ονομάζεται κωδικοποίηση! Η κωδικοποίηση είναι ίδια για όλους τους υπολογιστές! Φαντάζεστε τι θα γινόταν αν ο κάθε υπολογιστής είχε τη δική του κωδικοποίηση; Πώς θα φαινόταν ένα κείμενο κατά τη μεταφορά του σε άλλον υπολογιστή; 5%2ΧΔinα ς*δ2a ΧΡΙΣΤΙΝΑ 3+5=8 Δουλειά για το σπίτι, Άσκηση 5 η 23

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) Τί μάθαμε λοιπόν; ότι ο υπολογιστής μετατρέπει κάθε σύμβολο γραφής ή αλλιώς χαρακτήρα σε μια ακολουθία από 8 bits. 24 bits = 3 bytes DOG CAT 010001000100111101000111 01000110100000101010100 24 bits = 3 bytes COMPUTER 010001101001111010011010101000001010101010101000100010101010010 GREECE 8 bit = 1 byte 010001110101001001000101010001010100001101000101 8 bytes = 6 bytes = 48 bits 64 bits Δουλειά για το σχολείο, Φύλλο εργασίας 4ο 24

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) Εξαιτίας του πολύ μεγάλου αριθμού των bits τα οποία «τρυπώνουν δεξιά κι αριστερά» μέσα στα καλώδια και στα αποθηκευτικά μέσα του υπολογιστή μας είναι βολικό να χρησιμοποιούμε εκτός από τα bits και τα bytes μερικές ακόμη μονάδες μέτρησης! 1 KiloByte ή KB 1 MegaByte ή MB 1 GigaByte ή GB 1 TeraByte ή TB Byte = 1024 ~ 1000 Byte Byte = 1024 ~ 1000 KB Byte = 1024 ~ 1000 MB Byte = 1024 ~ 1000 GB Δουλειά για το σχολείο, Φύλλο εργασίας 5ο Δουλειά για το σπίτι, Άσκηση 6 η 25

1.3 Αναπαράσταση των συμβόλων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) 26

Επανάληψη παραγράφων 1.1, 1.2, 1.3 27

Επανάληψη παραγράφων 1.1, 1.2, 1.3 28

1.4 Αναπαράσταση εικόνων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) Μια εικόνα στον υπολογιστή αποτελείται από εικονοστοιχεία (pixel) Αποθηκεύστε την εικόνα «Πεταλούδα» στον υπολογιστή σας. Με το πρόγραμμα Ζωγραφική των Windows ανοίξτε την εικόνα. Κάντε μεγέθυνση (zoom) 800%. Τι παρατηρείτε; 29

1.4 Αναπαράσταση εικόνων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) 30

1.4 Αναπαράσταση εικόνων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) Σε μια εικόνα στον υπολογιστή το κάθε εικονοστοιχείο (pixel) έχει ένα μοναδικό χρώμα. Έτσι σε μια ασπρόμαυρη εικόνα στον υπολογιστή το κάθε εικονοστοιχείο έχει χρώμα μαύρο ή άσπρο! Όπως ακριβώς συμβαίνει με τα σύμβολα γραφής έτσι και με τις εικόνες. Μπορώ δηλαδή να τις αναπαραστήσω με 0 και 1 (ακολουθία bit) 31

1.4 Αναπαράσταση εικόνων (βιβλίο μαθητή σελ. 107) Αναπαριστώ το χρώμα του κάθε εικονοστοιχείου (pixel) σαν μια σειρά από bit 010 010 010 110 110 010 010 010 010 010 110 110 110 110 010 010 010 010 110 110 110 110 010 010 010 010 010 110 110 010 010 010 Προκύπτει έτσι το επόμενο ψηφιακό αρχείο 010010010110110010010010 010010110110110110010010 010010110110110110010010 010010010110110010010010 Δουλειά για το σχολείο, Φύλλο εργασίας 6ο 32