ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ – ΕΠΙΠΕΔΟ 1 Β’ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΚΟΣΜΟΣ – ΕΠΙΠΕΔΟ 1 Β‘ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑ ΗΜΕΡΑΣ (ΤΙΤΛΟΣ): ________________________________________________________ Σχολείο: ________________________________ Ημερομηνία: _______________ Ονοματεπώνυμο: ___________________________________________________________ Τμήμα ______ Α.Κ. ____ Απαντήστε στις παρακάτω ερωτήσεις. Ο Ψηφιακός Κόσμος Πότε ένα σύστημα ονομάζεται ψηφιακό; …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Αναφέρετε παραδείγματα αναλογικών συσκευών. …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Γιατί ο υπολογιστής είναι ψηφιακός; …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Οι ερωτήσεις που ακολουθούν να χαρακτηρισθούν ως Σωστές ή Λανθασμένες. Ο Ψηφιακός Κόσμος Έχετε ποτέ αναρωτηθεί τι σημαίνει η λέξη «ψηφιακός»; Η λέξη αυτή παράγεται από τη λέξη «ψηφίο». Η λέξη «ψηφίον» στα αρχαία ελληνικά σημαίνει πετραδάκι ή χαλίκι. Από τη λέξη ψηφίο παράγεται και η λέξη ψηφιδωτό. Ένα ψηφιδωτό κατασκευάζεται από ψηφίδες, που είναι μικρές πέτρες, βαμμένες με συγκεκριμένο χρώμα η καθεμία. Έτσι, κάθε ψηφιδωτό αποτελείται από συγκεκριμένο αριθμό χρωμάτων. Σε αντίθεση με το ψηφιδωτό, μία φωτογραφία ή ένας πίνακας ζωγραφικής αποτελείται από μεγάλο πλήθος διαφορετικών χρωμάτων και είναι πρακτικά αδύνατο να διακρίνουμε όλες τους τις αποχρώσεις. Ένα ψηφιδωτό, λοιπόν, σχηματίζεται από συγκεκριμένα χρώματα, ανάλογα με τα διαφορετικά χρώματα των ψηφίδων που έχουμε χρησιμοποιήσει (Εικόνα 1.1). Γενικά, με τον όρο «ψηφιακό» (digital) εννοούμε ένα σύστημα που παίρνει τιμές από μια ομάδα συγκεκριμένων τιμών. Αντίθετα, όταν ένα σύστημα είναι αναλογικό (analogue), οι τιμές που παίρνει είναι συνεχόμενες. Μια αναλογική συσκευή που συνήθως χρησιμοποιούμε για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του σώματος μας είναι το υδραργυρικό θερμόμετρο. Η στάθμη του υδραργύρου που βρίσκεται μέσα στο θερμόμετρο, παίρνει όλες τις ενδιάμεσες τιμές, για να απεικονίσει τελικά την τρέχουσα θερμοκρασία μας. Αντίθετα το ψηφιακό θερμόμετρο δείχνει κάθε φορά ξεχωριστά (διακριτά) ψηφία αριθμών και όχι όλες τις ενδιάμεσες τιμές.
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗΣ – ΕΠΙΠΕΔΟ 1 Β‘ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑ ΗΜΕΡΑΣ (ΤΙΤΛΟΣ): ________________________________________________________ Σχολείο: ________________________________ Ημερομηνία: _______________ Ονοματεπώνυμο: ___________________________________________________________ Τμήμα ______ Α.Κ. ____ Οι ερωτήσεις που ακολουθούν να χαρακτηρισθούν ως Σωστές ή Λανθασμένες. Ας αναλύσουμε γιατί ο υπολογιστής είναι ψηφιακός. Ο υπολογιστής είναι μια μηχανή που δουλεύει με ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ηλεκτρονικά του κυκλώματα, σε απλοποιημένη μορφή, αποτελούντα από καλώδια και «διακόπτες». Για λόγους ευκολίας στην κατασκευή του, ο υπολογιστής μπορεί να αναγνωρίσει μόνο δύο διαφορετικές καταστάσεις, για να εκτελέσει τους υπολογισμούς του, όπως παράδειγμα (Εικόνα 1.3): Ένας υπολογιστής είναι ψηφιακός, επειδή μπορεί να χειριστεί συγκεκριμένο αριθμό καταστάσεων (μόνο δύο).
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΗΣΗΣ – ΕΠΙΠΕΔΟ 1 Β‘ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑ ΗΜΕΡΑΣ (ΤΙΤΛΟΣ): ________________________________________________________ Σχολείο: ________________________________ Ημερομηνία: _______________ Ονοματεπώνυμο: ___________________________________________________________ Τμήμα ______ Α.Κ. ____ Το Δυαδικό Σύστημα Αρίθμησης Ποια η δυαδική αναπαράσταση των αριθμών 1, 3, 7, 11; Πόσα δυαδικά ψηφία χρησιμοποιούνται σε κάθε περίπτωση; Υπόδειξη: Συμβουλευτείτε τον πίνακα που ακολουθεί. …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Οι δυαδικοί αριθμοί 101, 1001 και 11 σε ποιους αριθμούς του δεκαδικού συστήματος αρίθμησης αντιστοιχούν; …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Οι ερωτήσεις που ακολουθούν να χαρακτηρισθούν ως Σωστές ή Λανθασμένες. Ανατρέχοντας στην ιστορία βλέπουμε ότι οι πρώτοι υπολογιστές (από τη δεκαετία του 1940) δημιουργήθηκαν, για να εκτελούν αριθμητικές πράξεις. Ωστόσο, οι κατασκευαστές της εποχής εκείνης ήρθαν αντιμέτωποι με ένα μεγάλο πρόβλημα. Τα αριθμητικά ψηφία (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) του δεκαδικού συστήματος δεν μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν, αφού η κατασκευή ενός τέτοιου υπολογιστή ήταν εξαιρετικά πολύπλοκη, θα έπρεπε επομένως με κάποιο τρόπο να αναπαρασταθούν τα 10 αυτά ψηφία με συνδυασμούς δύο καταστάσεων, που είναι πιο εύκολο να αναγνωρίζει ο υπολογιστής. Η λύση ήρθε με τη χρησιμοποίηση ενός άλλου συστήματος αρίθμησης: του δυαδικού. Σύμφωνα με το δυαδικό σύστημα αρίθμησης τα μοναδικά σύμβολα που απαιτούνται για τη γραφή όλων των αριθμών είναι μόνο δύο: το 0 και το 1. Η χρήση του δυαδικού συστήματος αρίθμησης διευκόλυνε τους κατασκευαστές, γιατί τους έδωσε τη δυνατότητα να αντιστοιχήσουν: Τα δυαδικά ψηφία 0 και 1 αντιστοιχούν στις δύο καταστάσεις που «αντιλαμβάνεται» ο υπολογιστής. Το δυαδικό ψηφίο, που ονομάζεται μπιτ (bit -binary digit), παίρνει τις τιμές 0 ή 1 και είναι η βασική μονάδα πληροφορίας των υπολογιστών. Τα δυαδικά ψηφία χρησιμοποιούνται για την παράσταση όλων των μορφών δεδομένων στον υπολογιστή: αριθμοί, χαρακτήρες, εικόνες, ήχοι κ.λπ. Ό,τι βλέπουμε στον υπολογιστή ή ακούμε από αυτόν ή ό,τι υπολογίζουμε με αυτόν είναι αποτέλεσμα των κατάλληλων συνδυασμών 0 και 1.
Τι είναι ο κώδικας Μορς; Πως «συμβολίζεται» σ’ αυτό τον κώδικα η λέξη «SOS»; …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Τι είναι ο κώδικας ASCII; Ποια ανάγκη επέβαλε την δημιουργία του; …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Τι ονομάζεται κωδικοποίηση; …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Ποια η κωδικοποίηση της λέξης SOS σύμφωνα με τον κώδικα ASCII; Υπόδειξη: Τμήμα του κώδικα ASCII δίνεται στον παρακάτω πίνακα. …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Ποια είναι η βασική μονάδα πληροφορίας των υπολογιστών; …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Ποιος ο χώρος που απαιτείται για την αποθήκευση στον υπολογιστή της φράσης «GOOD DAY EVERY DAY»; Δικαιολογήστε την απάντησή σας. …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Τα κείμενα που ακολουθούν έχουν γραφεί σε υπολογιστή. Ποιος ο αποθηκευτικός χώρος σε byte που αντιστοιχεί σε κάθε κείμενο. Υπόδειξη: Το αποτέλεσμα να δοθεί ως πραγματικός αριθμός, με 1 ψηφίο για το ακέραιο μέρος συνοδευόμενο από 1 ή 2 (κατά την κρίση σας) δεκαδικά ψηφία. Κείμενο Α Όσο, και να προοδεύσει η τεχνολογία, το ψηφιακό αντίγραφο ενός πίνακα ζωγραφικής δε μας συγκινεί το ίδιο με το αυθεντικό έργο τέχνης. …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… Οι ερωτήσεις που ακολουθούν να χαρακτηρισθούν ως Σωστές ή Λανθασμένες. Εκτός από τους αριθμούς ο άνθρωπος θέλει να γράφει στον υπολογιστή και κείμενα. Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο, πρέπει να γίνει αντιστοίχιση των γραμμάτων και των συμβόλων που χρησιμοποιούμε στη γραφή με ένα μοναδικό συνδυασμό των δύο συμβόλων 0 και 1. Η διαδικασία αυτής της αντιστοίχισης ονομάζεται κωδικοποίηση. Πριν την εμφάνιση των υπολογιστών είχε ξαναχρησιμοποιηθεί με επιτυχία μία παρόμοια κωδικοποίηση. Το 1843 ο Σάμουελ Μορς (Samuel Morse) σχεδίασε τον κώδικα Μορς. Στον κώδικα Μορς γίνεται αντιστοίχιση των γραμμάτων, αριθμών και συμβόλων, που χρησιμοποιούμε στη γραφή με συνδυασμούς από τελείες και παύλες. Για παράδειγμα, το διεθνές μήνυμα κινδύνου ΣΟΣ (ή SOS) συμβολίζεται: Σ Ο Σ – — — όπου οι τρεις τελείες αντιστοιχούν στο Σ και οι τρεις παύλες στο Ο. Ο κώδικας Μορς χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα για τη μετάδοση μηνυμάτων από απόσταση. Κατά τη μετάδοση του μηνύματος οι τελείες και οι παύλες μετατρέπονται σε στιγμιαίους ή μεγαλύτερης διάρκειας ήχους ή ακόμα και σε σήματα φωτός στιγμιαία ή μεγαλύτερης διάρκειας. Παρόμοια τεχνική χρησιμοποίησαν και οι κατασκευαστές υπολογιστών, για να κωδικοποιήσουν τα γράμματα με 0 και 1. Για παράδειγμα, η αγγλική λέξη «BOOK» (που σημαίνει βιβλίο) στον υπολογιστή κωδικοποιείται με τα ψηφία 0 και 1, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: Η ανάγκη να κωδικοποιήσουμε όμοια σε όλους τους υπολογιστές το σύνολο των συμβόλων που χρησιμοποιούμε δημιούργησε τον κώδικα ASCII. Σύμφωνα με τον κώδικα ASCII 256 διαφορετικοί χαρακτήρες (λατινικά γράμματα, κεφαλαία και μικρά, ελληνικά γράμματα, κεφαλαία και μικρά, ψηφία, σημεία στίξης, αριθμητικοί τελεστές κ.λπ.) κωδικοποιούνται όμοια στους υπολογιστές αντιστοιχίζοντας έναν μοναδικό συνδυασμό από 0 και 1 σε κάθε χαρακτήρα. Κάθε χαρακτήρας αντιστοιχεί σε έναν διαφορετικό συνδυασμό οχτώ ψηφίων από 0 και 1, δηλαδή οκτώ μπιτ (bit). Δραστηριότητα στον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή Space 0100000 0 0110000 A 1000001 R 1010010 d 1100100 v 1110110 118 ! 0100001 1 0110001 B 1000010 S 1010011 e 1100101 w 1110111 119 “ 0100010 2 0110010 C 1000011 T 1010100 f 1100110 x 1111000 120 # 0100011 3 0110011 D 1000100 U 1010101 g 1100111 y 1111001 121 $ 0100100 4 0110100 E 1000101 V 1010110 h 1101000 z 1111010 122 % 0100101 5 0110101 F 1000110 W 1010111 i 1101001 { 1111011 123 & 0100110 6 0110110 G 1000111 X 1011000 j 1101010 | 1111100 124 ‘ 0100111 7 0110111 H 1001000 Y 1011001 k 1101011 } 1111101 125 ( 0101000 8 0111000 I 1001001 Z 1011010 l 1101100 ~ 1111110 126 ) 0101001 9 0111001 J 1001010 [ 1011011 m 1101101 Delete 1111111 127 * 0101010 : 0111010 K 1001011 \ 1011100 n 1101110 + 0101011 ; 0111011 L 1001100 ] 1011101 o 1101111 , 0101100 < 0111100 M 1001101 ^ 1011110 p 1110000 – 0101101 = 0111101 N 1001110 _ 1011111 q 1110001 . 0101110 > 0111110 O 1001111 ` 1100000 r 1110010 / 0101111 ? 0111111 P 1010000 a 1100001 s 1110011 @ 1000000 Q 1010001 b 1100010 t 1110100 c 1100011 u 1110101 Space 0100000 32 0 0110000 48 A 1000001 65 R 1010010 82 d 1100100 100 v 1110110 118 ! 0100001 33 1 0110001 49 B 1000010 66 S 1010011 83 e 1100101 101 w 1110111 119 “ 0100010 34 2 0110010 50 C 1000011 67 T 1010100 84 f 1100110 102 x 1111000 120 # 0100011 35 3 0110011 51 D 1000100 68 U 1010101 85 g 1100111 103 y 1111001 121 $ 0100100 36 4 0110100 52 E 1000101 69 V 1010110 86 h 1101000 104 z 1111010 122 % 0100101 37 5 0110101 53 F 1000110 70 W 1010111 87 i 1101001 105 { 1111011 123 & 0100110 38 6 0110110 54 G 1000111 71 X 1011000 88 j 1101010 106 | 1111100 124 ‘ 0100111 39 7 0110111 55 H 1001000 72 Y 1011001 89 k 1101011 107 } 1111101 125 ( 0101000 40 8 0111000 56 I 1001001 73 Z 1011010 90 l 1101100 108 ~ 1111110 126 ) 0101001 41 9 0111001 57 J 1001010 74 [ 1011011 91 m 1101101 109 Delete 1111111 127 * 0101010 42 : 0111010 58 K 1001011 75 \ 1011100 92 n 1101110 110 + 0101011 43 ; 0111011 59 L 1001100 76 ] 1011101 93 o 1101111 111 , 0101100 44 < 0111100 60 M 1001101 77 ^ 1011110 94 p 1110000 112 – 0101101 45 = 0111101 61 N 1001110 78 _ 1011111 95 q 1110001 113 . 0101110 46 > 0111110 62 O 1001111 79 ` 1100000 96 r 1110010 114 / 0101111 47 ? 0111111 63 P 1010000 80 a 1100001 97 s 1110011 115 @ 1000000 64 Q 1010001 81 b 1100010 98 t 1110100 116 c 1100011 99 u 1110101 117
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΜΒΟΛΩΝ – ΕΠΙΠΕΔΟ 1 Β‘ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑ ΗΜΕΡΑΣ (ΤΙΤΛΟΣ): ________________________________________________________ Σχολείο: ________________________________ Ημερομηνία: _______________ Ονοματεπώνυμο: ___________________________________________________________ Τμήμα ______ Α.Κ. ____
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΟΝΑΔΕΣ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ – ΕΠΙΠΕΔΟ 1 Β‘ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑ ΗΜΕΡΑΣ (ΤΙΤΛΟΣ): ________________________________________________________ Σχολείο: ________________________________ Ημερομηνία: _______________ Ονοματεπώνυμο: ___________________________________________________________ Τμήμα ______ Α.Κ. ____ Οι ερωτήσεις που ακολουθούν να χαρακτηρισθούν ως Σωστές ή Λανθασμένες. Αφού κάθε χαρακτήρας στον υπολογιστή μετατρέπεται σε μια σειρά από οχτώ bit, για να μετράμε πιο εύκολα τη χωρητικότητα των αποθηκευτικών μέσων και της μνήμης, δημιουργήθηκε μια νέα μονάδα μέτρησης: το Byte. Ένα Byte αντιστοιχεί στο μέγεθος ενός χαρακτήρα (γράμμα, ψηφίο, σημείο στίξης ή οποιοδήποτε άλλο σύμβολο) και ισούται με οκτώ bit. (1 Byte = 8 bit). Εξαιτίας του μεγάλου πλήθους των δεδομένων που χειριζόμαστε, περισσότερο εύχρηστες είναι οι μονάδες πολλαπλάσιων του Byte. Για παράδειγμα, ένας σκληρός δίσκος που έχει χωρητικότητα 800 GB, σημαίνει ότι χωράει περίπου 1000x1000x1000x800 Byte ή χαρακτήρες. Παρόμοια, αν η μνήμη RAM ενός υπολογιστή είναι 512 MB, σημαίνει ότι χωράει περίπου 1000x 1000×512 χαρακτήρες.
B
O
O
K
01000010
01001111
01001111
01001011