Ο ψηφιακός κόσμος

Πληροφορική�

Με τι θα ασχοληθούμε σε αυτό το μάθημα;

Βασικά ερωτήματα

• Τι είναι η πληροφορική;
• Τι είναι η ο Η/Υ;
• Γιατί ο Η/Υ γνώρισε τόσο μεγάλη εξέλιξη;��

Τι είναι η πληροφορική;

Είναι η επιστήμη που έχει ως αντικείμενο την συλλογή, την επεξεργασία, την αποθήκευση και την μετάδοση των πληροφοριών με τη βοήθεια του Η/Υ.

Informatique

Πληροφορική

Τι είναι τα δεδομένα; Τι είναι η πληροφορία;

5456

Κώστας

Ο κωδικός του Κώστα

Δεδομένο

Δεδομένο

Πληροφορία

Τα δεδομένα είναι ακατέργαστο πληροφοριακό υλικό, ενώ η πληροφορία είναι το αποτέλεσμα της επεξεργασίας των δεδομένων.

Δεδομένα – Επεξεργασία - Πληροφορία

Επεξεργασία

Δεδομένα

Πληροφορία

Δεδομένα είναι τα στοιχεία που εισάγουμε στην επεξεργασία

​

Πληροφορία είναι τα αποτελέσματα που παίρνουμε από την επεξεργασία

Σχολική εκδρομή

Ποδοσφαιρική ομάδα

Η πρόβλεψη του καιρού

Δεδομένα:

​

η ατμοσφαιρική πίεση,

η θερμοκρασία,

η υγρασία,

​

από μετεωρολογικούς σταθμούς σε διάφορα σημεία της χώρας.

Τα δεδομένα αυτά τροφοδοτούν υπολογιστικά μοντέλα που υλοποιούν αλγορίθμους οι οποίοι προσομοιώνουν τις φυσικές διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στην ατμόσφαιρα.

Πίνακας καταγραφής θερμοκρασιών ανά ώρα σε μια πόλη

Τι πληροφορίες μπορώ να πάρω από τα δεδομένα του πίνακα;

ΔΕΔΟΜΕΝΑ

• Η θερμοκρασία σήμερα στην Αθήνα είναι 25°C.
• Η υγρασία είναι 60%.
• Η ταχύτητα του ανέμου είναι 10 χιλιόμετρα την ώρα.

Τι πληροφορία θα μπορούσα να πάρω από τα παραπάνω δεδομένα;

Παράδειγμα επεξεργασίας δεδομένων

Ο υπολογιστής και η επεξεργασία δεδομένων

εναντίον

• Είναι ταχύτερος
• Χειρίζεται μεγάλο πλήθος δεδομένων
• Υπολογίζει χωρίς λάθη

Παράγει ιδέες

Σκέφτεται!!!

Πως μεταδίδεται η πληροφορία;

14

Προφορικός λόγος

Γραπτός λόγος

(Φρυκτωρία

Η μεταβίβαση της πληροφορίας γίνεται με τη χρήση πυρσών κατά τη διάρκεια της νύχτας (φρυκτός=πυρσός και ορώ=βλέπω).

Μηνύματα καπνού

Βίγλα (μετάδοση πληροφορίας με φωτιά)

Πριν από 3.000 χρόνια, ένα μήνυμα διένυσε απόσταση 550 χιλιομέτρων μέσα σε μία νύχτα. Η Τροία είχε πέσει και ο Αγαμέμνονας, βασιλιάς των Αχαιών, έστελνε τη χαρμόσυνη είδηση στη γυναίκα του, την Κλυταιμνήστρα, που τον περίμενε πίσω στις Μυκήνες. Πώς όμως θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί αυτός ο άθλος; Ένας άνθρωπος ήταν αδύνατον να καλύψει αυτή την απόσταση. ��

�

https://www.youtube.com/watch?v=FQX4QOtkkfE

Αναπαράσταση της πληροφορίας

• Η πληροφορία μπορεί να αναπαρασταθεί με δύο τρόπους:

​

• αναλογικά

​

• ψηφιακά

17

Για παράδειγμα, αν το σύστημα λαμβάνει τιμές από το 1 έως το 10, αυτό σημαίνει ότι μπορεί να πάρει το 1, το 1.2, 1.21, 1.211, 1.212 …το 2, το 2.1, το 2.2 κλπ., δηλαδή συνεχόμενα άπειρες τιμές μεταξύ 1 και 10.

Αναλογικό ρολόι: Οι δείκτες μετακινούνται περνώντας από όλα τα σημεία του.

ΑΝΑΛΟΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

Υδραργυρικό θερμόμετρο: Η στάθμη του υδραργύρου που βρίσκεται μέσα στο θερμόμετρο, παίρνει όλες τις ενδιάμεσες τιμές, για να απεικονίσει τελικά την τρέχουσα θερμοκρασία.

Αναλογική αναπαράσταση της πληροφορίας

ΨΗΦΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

19

Για παράδειγμα, αν το σύστημα λαμβάνει τιμές από το 1 έως το 10, αυτό σημαίνει ότι μπορεί να πάρει μόνο διακριτές τιμές.

Ψηφιακό ρολόι : Η ώρα εμφανίζεται με συγκεκριμένους αριθμούς κι όχι με δείκτες.

Ψηφιακό θερμόμετρο: δείχνει κάθε φορά ξεχωριστά (διακριτά) ψηφία αριθμών και όχι όλες τις ενδιάμεσες τιμές.

Ψηφιακή αναπαράσταση της πληροφορίας

Πώς ο Η/Υ καταλαβαίνει �τις πληροφορίες;�

Τι είναι ο κώδικας;

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

22

Η/Υ �

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)

​

23

• 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.

​

24

ΟΛΑ ΓΙΝΟΝΤΑΙ BIT

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

25

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

26

Τύπος

Γράψε τους συνδυασμούς

1 bit 2 bits 3 bits 4 bits

27

Παράδειγμα �

28

Κωδικοποίηση

​

Τι έγραψα;

​

010 000 101 000

​

Πόσους διαφορετικούς συνδυασμούς άρα κατ’ επέκταση διαφορετικά σύμβολα μπορώ να κωδικοποιήσω με:

29

Ερωτήσεις

Πόσα σύμβολα μπορούμε να κωδικοποιήσουμε

α) με 16 bits,

β) με 32 bits

γ) με 64 bits;

Πόσα bits χρειάζονται για την κωδικοποίηση όλων των ελληνικών γραμμάτων;

30

• 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.

32

Τμήμα του κώδικα ASCII�

33

• 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 18 (UTF-8 Unicode Transformation Format), αλλά, τελικά, κατέληξε να είναι 32 bits.

34

UNICODE

35

1 Byte = 8 bits

bit 0, 1

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

36

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

37

38

Οι άνθρωποι όμως είναι εξοικειωμένοι με το δεκαδικό σύστημα αρίθμησης.

Πώς θα καταλάβω το δυαδικό σύστημα αρίθμησης; Μμμ…

Το δυαδικό σύστημα

• Στο δυαδικό σύστημα όλοι οι αριθμοί παριστάνονται με 2 μόνο ψηφία: 0 και 1.
• Με τα δυαδικά ψηφία (Binary Digits – Bits) οι κατασκευαστές περιγράφουν την απουσία ή την παρουσία ρεύματος στα καλώδια του υπολογιστή.
• Το bit είναι η βασική (ελάχιστη) μονάδα πληροφορίας που μπορεί να χειριστεί ο υπολογιστής.

39

40

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.

41

Αποθήκευση συμβόλων-χαρακτήρων στη μνήμη

Α

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

01000001

42

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.

Δεκαδικό και δυαδικό σύστημα

43

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

Δυνάμεις του 10

Δυνάμεις του 2

Δεκαδικό Σύστημα�Δυνάμεις του 10

8128 =8∙10³+1∙10²+2∙10¹+8∙10⁰=8000+100+20+8

Το δυαδικό σύστημα

• Στο δυαδικό σύστημα όλοι οι αριθμοί παριστάνονται με 2 μόνο ψηφία: 0 και 1.
• Με τα δυαδικά ψηφία (Binary Digits – Bits) οι κατασκευαστές περιγράφουν την απουσία ή την παρουσία ρεύματος στα καλώδια του υπολογιστή.
• Το bit είναι η βασική (ελάχιστη) μονάδα πληροφορίας που μπορεί να χειριστεί ο υπολογιστής.

Δυαδικό Σύστημα;

Δυαδικό σύστημα

Δυνάμεις του 2

101010= 1∙2⁵+0∙2⁴+1∙2³+0∙2²+1∙2¹+0∙2⁰=32+8+2=42

Μετατρέψτε τους παρακάτω δυαδικούς αριθμούς στο δεκαδικό σύστημα

• 1111

​

​

100001

​

Μετατρέψτε τον παρακάτω δεκαδικό αριθμό στο δυαδικό σύστημα

• 28

Άραγε υπάρχουν και άλλα συστήματα αρίθμησης;

51

Και όμως ναι…

Υπάρχουν διάφορα συστήματα αρίθμησης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπως το οκταδικό και το δεκαεξαδικό.

52

2

8

10

16

Και όμως ναι…

Το όνομά μου

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

​

Ο αριθμός 25

• 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 …………………………………………………………………………………………………………………….…………..

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

Python

• >>> bin(4) >>> 0b100
• >>> bin(6) >>> 0b110
• >>> bin(12) >>> 0b1100
• >>> bin(15) >>> 0b1111
• >>> bin(32) >>> 0b100000

​

​

​

​

Python

• Μετατρέψτε τους παρακάτω αριθμούς στο δυαδικό σύστημα:
• i) 2¹⁰
• ii) 2²⁰
• iii) 2¹⁰⁰
• iv) 2¹⁰⁰⁰
• v) 2¹⁰⁰⁰⁰⁰

Τι είπαμε ότι είναι ο κώδικας;

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

58

Πάμε να δούμε έναν άλλο κώδικα

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.

60

Παράδειγμα: �Κώδικας Morse - Κωδικοποίηση

61

https://shorturl.at/Aubn2