O ψηφιακός κόσμος

1

Ψηφιακή μορφή πληροφορίας

• Η πληροφορία σήμερα διακινείται σε ψηφιακή μορφή, ως ακολουθία από bits.�Τα σχολικά βιβλία είναι αναρτημένα στο Ψηφιακό Σχολείο και μπορούμε να τα προσπελάσουμε εύκολα από παντού.�

2

3

Ερωτήματα:

• Πόσο χώρο θα καταλάμβαναν όλα τα βιβλία σε ψηφιακή μορφή;
• Θα χώραγαν σε μια μνήμη USB;
• Πόσο χώρο θα χρειαζόταν η ψηφιοποίηση της Εθνικής Βιβλιοθήκης;
• Πόσο χρόνο απαιτεί η μεταφορά τους μέσω γρήγορου δικτύου;

4

Πώς καταλαβαίνει την πληροφορία ο Η/Υ;

5

Εμείς και ο Η/Υ �

6

Η γλώσσα του Η/Υ �Δυαδικοί Αριθμοί

Ο υπολογιστής είναι ψηφιακή μηχανή που δουλεύει με ρεύμα και αναγνωρίζει 2 διακριτές καταστάσεις:

• Ανοιχτό κύκλωμα -δεν περνάει ρεύμα από το καλώδιο (bit 0)
• Κλειστό κύκλωμα - περνάει ρεύμα από το καλώδιο (bit 1)

​

7

Δυαδικό Σύστημα;

• Η αναπαράσταση των δεδομένων στους υπολογιστές και γενικότερα σε όλες τις ψηφιακές συσκευές (κινητά τηλέφωνα, ταμπλέτες) γίνεται στη δυαδική γλώσσα (binary language). Αυτή η γλώσσα αποτελείται από δύο μόνο ψηφία: 0 και 1.
• Όλα τα δεδομένα σ’ έναν υπολογιστή κωδικοποιούνται σε σειρές 0 και 1, είτε αυτές είναι κείμενο, είτε φωτογραφίες, είτε βίντεο.

​

9

ΟΛΑ ΓΙΝΟΝΤΑΙ BIT

Σε μορφή bit παριστάνονται όλα τα δεδομένα π.χ. αριθμοί, χαρακτήρες, εικόνες, ήχοι, video.

10

Γράψε τους συνδυασμούς

1 bit 2 bits 3 bits 4 bits

11

2⁸⁼2*2*2*2*2*2*2*2=256

2⁷=2*2*2*2*2*2*2=128

2⁶=2*2*2*2*2*2=64

2⁵=2*2*2*2*2=32

2⁴=2*2*2*2=16

2³=2*2*2=8

2²=2*2=4

2¹ = 2

2⁰ =1

10⁸=10*10*10*10*10*10*10=100000000

10⁷=10*10*10*10*10*10=10000000

10⁶=10*10*10*10*10=1000000

10⁵=10*10*10*10*10=100000

10⁴=10*10*10*10=10000

10³=10*10*10=1000

10²=10*10=100

10¹ = 10

10⁰ = 1

2^{πλήθος bits} = πλήθος διαφορετικών συνδυασμών(συμβόλων)

13

Τύπος

Παράδειγμα �

14

Κωδικοποίηση

​

Τι έγραψα;

​

010 000 101 000

​

Πόσα bits θα χρειαστώ για να αναπαραστήσω τις ημέρες της εβδομάδας στον Η/Υ;

15

Πόσα bits θα χρειαστώ για να αναπαραστήσω του μήνες του έτους;

16

Δραστηριότητα 1 σελίδα 8

1. Πόσα σύμβολα μπορούμε να κωδικοποιήσουμε
• α) με 16 bits,
• β) με 32 bits;
• γ) με 64 bits;
2. Πόσα bits χρειάζονται για την κωδικοποίηση όλων των ελληνικών γραμμάτων;
3. Πόσα bits χρειάζονται, αν θέλουμε να έχουμε στο ίδιο κείμενο αγγλικά, ελληνικά γράμματα, αριθμούς καθώς και τους ειδικούς χαρακτήρες: τελεία, κενό, ερωτηματικό και κόμμα;

17

Τι είναι ο κώδικας;

Είναι ένα σύνολο από σύμβολα και κανόνες που χρησιμοποιείται για να παραστήσουμε και να κωδικοποιήσουμε την πληροφορία.

18

Κώδικας Morse

• Είναι μια μέθοδος μετάδοσης πληροφοριών, που χρησιμοποιεί μια σειρά από τελείες, παύλες και κενά, αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1830 από τον Samuel Morse, Αμερικανό καλλιτέχνη και εφευρέτη, και τον Alfred Vail, τον συνεργάτη του. Η εφεύρεση του ηλεκτρομαγνητικού τηλέγραφου και η ανάπτυξη του κώδικα Μορς επέτρεψαν την ασύρματη μεταφορά μηνυμάτων με τη μορφή κωδικών Μορς μέσω ραδιοκυμάτων, γνωστή ως ασύρματη τηλεγραφία (wireless telegraphy).
• Ο κώδικας Μορς παρέμεινε ένα σημαντικό μέσο ναυτικής επικοινωνίας μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα, με τους χειριστές να μπορούν να μεταδίδουν μηνύματα με ρυθμούς έως και 200 λέξεις ανά λεπτό.

19

Παράδειγμα: �Κώδικας Morse - Κωδικοποίηση

20

21

1 Byte = 8 bits

bit 0, 1

• Τη δεκαετία του 1960 σχεδιάστηκε το αλφάβητο ASCII (American Standard Code for Information Interchange) που διευκόλυνε την αναπαράσταση κειμένου σε υπολογιστές.
• Το σύστημα ASCII περιείχε τα γράμματα από το αγγλικό αλφάβητο καθώς και ορισμένους ειδικούς χαρακτήρες. Κάθε σύμβολο αντιστοιχούσε σε έναν δυαδικό αριθμό 7 ψηφίων (bits).
• Άρα μπορούσαν να αναπαρασταθούν μέχρι 2⁷ = 128 σύμβολα.
• Στην εκτεταμένη και τελική του μορφή κάθε σύμβολο χρειάζεται χώρο στη μνήμη 8 bits, άρα μπορούσε να αναπαραστήσει 2⁸ = 256 σύμβολα.

23

Τμήμα του κώδικα ASCII�

24

• Ο κώδικας ASCII σχεδιάστηκε για το αγγλικό αλφάβητο και δεν κάλυπτε σε ικανοποιητικό βαθμό γράμματα αλφαβήτων άλλων γλωσσών.
• Με την ανάπτυξη του διαδικτύου και του παγκόσμιου ιστού εμφανίστηκε η ανάγκη για αποτύπωση πολυγλωσσικών κειμένων.
• Γι’ αυτό, αναπτύχθηκε ο κώδικας Unicode (Universal Character Encoding), το οποίο αρχικά ήταν 8 bit (UTF-8 Unicode Transformation Format) και στη συνέχεια έφτασε μέχρι 32 bits.

25

UNICODE

26

Πώς παριστάνονται και αποθηκεύονται τα σύμβολα (χαρακτήρες) στο εσωτερικό του υπολογιστή ;

χαρακτήρας = Τα γράμματα, τα ψηφία και άλλα σύμβολα (π.χ. παρενθέσεις, τελεία κ.α.)

Α

Β

C

01000001

01000010

01000011

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.

27

Κωδικός χαρακτήρα και τρανζίστορς

Α

0

1

0

0

0

0

0

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.

Το όνομά μου

https://www.rapidtables.com/convert/number/ascii-to-binary.html

​

11111111 11011000 11111111 11100000 00000000 00010000 01001010 01000110 01001001 01000110 00000000 00000001 00000001 00000000 00000000 00000001 00000000 00000001 00000000 00000000 11111111 11011011 00000000 10000100 00000000 00001001 00000110 00000111 00010011 00010011 00010010 00010101 00010011 00010011 00010011 00010110 00010101 00010101 00010101 00010111 00010111 00010111 00011000 00010111 00011000 00011000 00010111 00010101 00010111 00011000 00010111 00010111 00010101 00010111 00010111 00010101 00010111 00010110 00010111 00011000 00011111 00101000 00100000 00011000 …………………………………………………………………………………………………………………….…………..

………………………………………………………………………………………………………………………………….

Δραστηριότητα 2 σελ. 9

1. Πόσα Bytes χωράει ένας σκληρός δίσκος με χωρητικότητα 500 GΒ;
2. Πόσα γράμματα μπορούν να αποθηκευτούν σε ένα σκληρό δίσκο με χωρητικότητα 256 GΒ.
3. Ένα κείμενο με 2.000 Bytes (χαρακτήρες), πόσα bits (ψηφία) είναι;
4. Ένα κείμενο 80.000 bits, πόσα Bytes είναι;
5. Πόσα MB είναι τα 10.000 KB;
6. Πόσα GB είναι τα 5.000 ΜΒ;
7. Ποια είναι η τάξη της πληροφορίας που υπάρχει σήμερα στον παγκόσμιο ιστό;

30

31

Δραστηριότητα 3 σελ.10

• Το κινητό σας έχει 64 GB αποθηκευτικό χώρο και μια κάρτα μνήμης SD 128 GB. Ο αποθηκευτικός χώρος έχει διαθέσιμα 32 GΒ. Έχετε τραβήξει 10000 φωτογραφίες των 5 MB η κάθε μια και 100 βίντεο των 500 MB το καθένα. Ο αποθηκευτικός χώρος του κινητού πρέπει να είναι κατά 25% ελεύθερος για να λειτουργεί σωστά. Πόσος χώρος θα μείνει διαθέσιμος στην κάρτα μνήμης SD;

​

32

33

Ρυθμός μετάδοσης δεδομένων

Την εποχή της πανδημίας, που τα μαθήματα στα σχολεία γίνονταν εξ αποστάσεως, κάποιες φορές η ποιότητα της εικόνας και του βίντεο δεν ήταν τόσο καλή, λόγω χαμηλής ταχύτητας της διαδικτυακής σύνδεσης των συμμετεχόντων.

34

Ο έλεγχος ταχύτητας της σύνδεσης υπολογίζει κυρίως δύο ποσοτικούς δείκτες:

α) την ταχύτητα λήψης δεδομένων (download) και

β) την ταχύτητα αποστολής δεδομένων (upload).

Η μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιείται είναι τα bits per second, σε συντομογραφία bps, δηλαδή πλήθος bits ανά δευτερόλεπτο.

35

https://www.speedtest.net/

https://skytelecom.gr/2021/08/17/pos-na-meiwsw-to-ping/

​

​

36

Ερώτηση

Αν έχουμε ταχύτητα 16 bps, πόσο χρόνο θα χρειαστεί ο αριθμός 10101010 για να ληφθεί από εμάς;

37

Μονάδες ρυθμού μετάδοσης δεδομένων (Units of Bit rate)��(Για ταχύτητες δικτύου χρησιμοποιείται συνήθως το δεκαδικό σύστημα)�

38

Μονάδες ρυθμού μετάδοσης δεδομένων

39

Δίπλα φαίνεται η λήψη ενός αρχείου 4,7 GB με ταχύτητα 7,4 MB/s δηλαδή 7,4∙8 Mb/s = 59,2 Mbps.

Έτσι, αν έχουμε μια σύνδεση με ταχύτητα λήψης δεδομένων 56 Mbps, τότε η μέγιστη ταχύτητα που μπορούμε να πετύχουμε είναι

56/8 MBps = 7 MBps.

40

Δραστηριότητα

• Θέλουμε να κατεβάσουμε ένα μεγάλο αρχείο 36 GB και έχουμε μια σύνδεση με ταχύτητα 80 Mbps. Θεωρούμε ότι η ταχύτητα λήψης είναι σταθερή χωρίς αυξομειώσεις. Σε πόσο χρόνο θα έχει κατέβει το αρχείο στον υπολογιστή μας;

41

Λύση

42

Αρχιτεκτονική BitTorrent

• Η ταχύτητα λήψης ενός αρχείου δεν εξαρτάται μόνο από την ταχύτητα του λήπτη (download), αλλά και από την ταχύτητα του αποστολέα (upload). Έτσι, αν κάποιος έχει πολύ γρήγορη σύνδεση, αλλά θέλει να κατεβάσει από κάποιον που έχει αργή σύνδεση, η μετάδοση θα συγχρονιστεί αναγκαστικά στην χαμηλότερη ταχύτητα.
• Για παράδειγμα, αν εμείς έχουμε ταχύτητα download 100 Mbps και θέλουμε να κατεβάσουμε ένα αρχείο από ένα φίλο μας που έχει ταχύτητα upload 2 Mbps, τότε η ταχύτητα λήψης θα είναι το πολύ 2 Mbps.
• Το πρόβλημα αυτό έρχεται να λύση η αρχιτεκτονική BitTorrent, η οποία μας επιτρέπει να κατεβάζουμε τμήματα του αρχείου ταυτόχρονα από πολλούς χρήστες, έτσι ώστε η συνολική ταχύτητα λήψης να είναι το άθροισμα των ταχυτήτων μεταφόρτωσης των αποστολέων.

43

Παράδειγμα

• Ένα μεγάλο αρχείο έχει χωριστεί σε 4 μέρη, κάθε ένα από τα οποία το κατεβάζει ο υπολογιστής μας από κάθε φορητό υπολογιστή. Το ανέβασμα γίνεται παράλληλα, που σημαίνει ότι, αν κάθε φορητός μπορεί να ανεβάζει με ταχύτητα 6 Mbps, τότε ο υπολογιστής μας κατεβάζει με ταχύτητα
• 4x6Mbps = 24 Mbps = 3 MBps,
• δηλαδή 3 MegaBytes το δευτερόλεπτο.
• Για ένα αρχείο 1,2 GB, θα χρειαστούμε 1,2 GB / 3 MB = 1.200 MB / 3 MB = 400 sec = 6 λεπτά και 40 δευτερόλεπτα ~ 7 λεπτά.

​

44

45

Upload

6 Mbps

​

Upload

6 Mbps

​

Upload

6 Mbps

​

Upload

6 Mbps

​

24 Mbps = 3 MBps

Download

3MBps

​

Δραστηριότητα

• Η Ηλέκτρα έχει μια σύνδεση (download/upload) 80 Mbps/8 Mbps, ο Οδυσσέας 16 Mbps/8 Mbps, η Μυρσίνη 496 Mbps/40 Mbps και η Αθηνά 800 Mbps/16 Mbps.
• O Οδυσσέας, η Μυρσίνη και η Αθηνά έχουν δημιουργήσει ένα βίντεο για ένα εκπαιδευτικό πρόγραμμα και θέλουν να το μοιραστούν με την Ηλέκτρα.
• Το βίντεο είναι υψηλής ανάλυσης και έχει μέγεθος 8 GB.
• Πόσο χρόνο θα χρειαστεί η Ηλέκτρα, αν κατεβάσει το βίντεο:
• α) από την Αθηνά;
• β) από τον Οδυσσέα;
• γ) από όλα τα παιδιά με χρήση της τεχνολογίας BitTorrent;

46

47

Α. Χρόνος που θα χρειαστεί η Ηλέκτρα, αν κατεβάσει το βίντεο από την Αθηνά��

48

Β. Χρόνος που θα χρειαστεί η Ηλέκτρα, αν κατεβάσει το βίντεο από τον Οδυσσέα��

49

Γ. Χρόνος που θα χρειαστεί η Ηλέκτρα, αν κατεβάσει το βίντεο από όλα τα παιδιά με χρήση της τεχνολογίας BitTorrent;��

50

51