Πληροφορική Α' Γυμνασίου - Σχολικό Βιβλίο PDF

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Α΄ Τάξη Γυμνασίου ΒΙΒΛΙΟ ΜΑΘΗΤΗ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ Αθήνα, Ιούλιος 2024  ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ Ζέρβας Κωνσταντίνος, Σ...

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Α΄ Τάξη Γυμνασίου ΒΙΒΛΙΟ ΜΑΘΗΤΗ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ Αθήνα, Ιούλιος 2024  ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ Ζέρβας Κωνσταντίνος, Σύμβουλος Α΄ του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ Κοζύρης Νεκτάριος, Καθηγητής Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου ΕΠΟΠΤΕΙΑ ΕΚΠΟΝΗΣΗ- Ζέρβας Κωνσταντίνος, Σύμβουλος Α΄του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής ΑΝΑΜΟΡΦΩΣΗ- Βλουχάκη Όλγα, Σύμβουλος Β΄ του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟΥ ΕΚΠΟΝΗΣΗ Αθανασάκου Πηνελόπη, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Αλεξούδα Γεωργία, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Βολονάκης Παντελής, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Βραχνός Ευριπίδης, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Γώγουλος Γεώργιος, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Διαμαντής Ευστράτιος, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Ευαγγελινός Αιμιλιανός, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Ζάχος Γεώργιος, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Κοκκόρη Αθηνά, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Κολεγά Ευαγγελία, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Μακράκη Ευαγγελία, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Μαραγκός Κωνσταντίνος, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Μαρίτσας Αντώνιος, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Μαστοροδήμος Δημήτριος, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Μπαμπαλώνα Ελένη, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Παντελοπούλου Σταυρούλα, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Παπαδάκης Σπυρίδων, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Συμεωνίδης Συμεών, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 Τζελέπη Σοφία, Σύμβουλος Εκπαίδευσης Πληροφορικής ΠΕ86 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΞΩΦΥΛΛΟΥ Σπίνος Ιωάννης, Εκπαιδευτικός Πληροφορικής ΠΕ86 Δράση για την επικαιροποίηση/ανανέωση του σχολικού βιβλίου Πληροφορικής Γυμνασίου (Πράξη 2/11-01-2024 του Δ.Σ. του ΙΕΠ, Ανακοίνωση με αρ. πρωτ. 382/17-01-2024 (ΑΔΑ: Ρ0Γ2ΟΞΛΔ-Γ0Ι), Πράξη 5/25-01-2024 του Δ.Σ. του ΙΕΠ με αρ. πρωτ. 1020/01-02-2024 (ΑΔΑ: 9Ω6ΘΟΞΛΔ-1ΒΚ), Πράξη 24/30-04-2024 του Δ.Σ. του ΙΕΠ με αρ. πρωτ. 3841/10-05-2024 (ΑΔΑ: ΨΦ45ΟΞΛΔ-ΛΩΝ) και Πράξη 47/22-08-2024 του Δ.Σ. του ΙΕΠ) ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Σπυρίδων Δουκάκης Πρόεδρος του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής Υπεύθυνος Δράσης Κωνσταντίνος Ζέρβας Σύμβουλος Α΄ του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΘΡΗΣΚΕΥΜΆΤΩΝ & ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Το παρόν εκπονήθηκε στο πλαίσιο της δράσης «Μαζί για την Εκπαίδευση», με ευθύνη της Επιστημονικής Μονάδας Φυσικών Επιστημών, Τεχνολογίας, Μαθηματικών και Τεχνών (STEM/STEAM) του Τμήματος Β΄: Προγραμμάτων Σπουδών και Εκπαιδευτικού Υλικού του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής Περιεχόμενα Πρόλογος – Εισαγωγικό Σημείωμα................................................................................................. 7 Ενότητα 1. Ψηφιακός κόσμος....................................................................................................... 11 1.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................................... 11 1.2 Δεδομένα – πληροφορία............................................................................................................................ 12 1.3 Αναπαράσταση πληροφορίας.................................................................................................................... 13 1.4 Δυαδικοί αριθμοί – Η γλώσσα των υπολογιστών...................................................................................... 14 1.5 Αναπαράσταση χαρακτήρων...................................................................................................................... 21 1.6 Ερωτήσεις-Ασκήσεις................................................................................................................................... 22 Ενότητα 2. Το υλικό του υπολογιστή............................................................................................ 25 2.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................................... 25 2.2 Το υλικό μέρος του υπολογιστή................................................................................................................. 26 2.3 Οι περιφερειακές μονάδες ή περιφερειακές συσκευές............................................................................ 27 2.3.1 Μονάδες εισόδου........................................................................................................................... 27 2.3.2 Μονάδες εξόδου............................................................................................................................ 28 2.3.3 Μονάδες εισόδου - εξόδου............................................................................................................ 28 2.4 Η μνήμη του υπολογιστή και τα αποθηκευτικά μέσα............................................................................... 29 2.5 Είδη υπολογιστών...................................................................................................................................... 30 Ενότητα 3. Το εσωτερικό του υπολογιστή..................................................................................... 35 3.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................................... 35 3.2 Ο προσωπικός υπολογιστής εσωτερικά..................................................................................................... 35 3.3 Εσωτερικές κάρτες...................................................................................................................................... 39 3.4 Θύρες σύνδεσης......................................................................................................................................... 40 3.5 Ερωτήσεις................................................................................................................................................... 42 Ενότητα 4. Λογισμικό................................................................................................................... 45 4.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................................... 45 4.2 Τι είναι το λογισμικό;................................................................................................................................. 45 4.3 Είδη λογισμικού.......................................................................................................................................... 46 4.4 Λογισμικό συστήματος............................................................................................................................... 46 4.4.1 Λειτουργικό σύστημα..................................................................................................................... 46 4.4.2 Είδη και παραδείγματα λειτουργικών συστημάτων...................................................................... 47 4.5 Λογισμικό εφαρμογών............................................................................................................................... 48 4.6 Αρχεία και φάκελοι.................................................................................................................................... 49 4.7 Ερωτήσεις................................................................................................................................................... 49 3 Ενότητα 5. Γνωρίζω το Διαδίκτυο και επικοινωνώ........................................................................ 53 5.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................................... 53 5.2 Το Διαδίκτυο και ο Παγκόσμιος Ιστός........................................................................................................ 54 5.3 Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο.......................................................................................................................... 55 5.4 Αναζήτηση στον Παγκόσμιο Ιστό............................................................................................................... 58 5.4.1 Ερωτήσεις...................................................................................................................................... 62 5.5 Διαδίκτυο των Πραγμάτων (ΔτΠ)............................................................................................................... 63 5.5.1 Ερωτήσεις....................................................................................................................................... 65 5.6 Πνευματικά δικαιώματα............................................................................................................................ 66 5.6.1 Δίκαιη Χρήση.................................................................................................................................. 67 5.6.2 Δημόσιος Τομέας............................................................................................................................ 68 5.6.3 Άδειες Creative Commons.............................................................................................................. 68 5.6.4 Πνευματικά δικαιώματα και Τεχνητή Νοημοσύνη........................................................................ 70 5.6.5 Ερωτήσεις....................................................................................................................................... 73 Ενότητα 6. Κυβερνοασφάλεια...................................................................................................... 77 6.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................................... 77 6.2 Απειλές και μέτρα προστασίας.................................................................................................................. 77 6.3 Επίπεδα ασφάλειας και εφαρμογή τους................................................................................................... 78 6.3.1 Ασφάλεια σε επίπεδο υπολογιστή................................................................................................. 78 6.3.2 Ασφάλεια δικτύου και πληροφοριακών συστημάτων................................................................... 80 6.4 Κρυπτογραφία – Είδη κρυπτογράφησης.................................................................................................... 82 6.5 Ερωτήσεις................................................................................................................................................... 84 Ενότητα 7. Δημιουργώ με τον κειμενογράφο............................................................................... 87 7.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................................... 87 7.2 Η αναγκαιότητα ενός προγράμματος επεξεργασίας κειμένου.................................................................. 87 7.3 Το περιβάλλον ενός Επεξεργαστή Κειμένου.............................................................................................. 88 7.4 Οι βασικές λειτουργίες της επεξεργασίας κειμένου.................................................................................. 90 7.5 Δημιουργία, αποθήκευση και εκτύπωση εγγράφων................................................................................. 91 7.6 Διαμόρφωση σελίδας - εγγράφου............................................................................................................. 92 7.7 Μορφοποίηση χαρακτήρων και παραγράφου.......................................................................................... 93 7.7.1 Επιλογή κειμένου........................................................................................................................... 94 7.7.2 Μορφοποίηση χαρακτήρων........................................................................................................... 94 7.7.3 Μορφοποίηση παραγράφων......................................................................................................... 95 7.7.4 Δημιουργία λίστας.......................................................................................................................... 98 7.8 Εικόνες και αυτόματα σχήματα................................................................................................................ 100 7.8.1 Εισαγωγή εικόνας σε ένα έγγραφο.............................................................................................. 100 7.8.2 Τροποποίηση εικόνας ή αυτόματου σχήματος............................................................................ 100 7.8.3 Τοποθέτηση εικόνων μέσα στο έγγραφο..................................................................................... 101 7.8.4 Διαγραφή εικόνας ή αυτόματου σχήματος................................................................................. 101 7.8.5 Εισαγωγή αυτόματου σχήματος σε ένα έγγραφο....................................................................... 102 4  7.8.6 Μορφοποίηση αυτόματου σχήματος.......................................................................................... 103 7.8.7 Ομαδοποίηση αυτόματων σχημάτων.......................................................................................... 104 7.9 Πίνακες..................................................................................................................................................... 105 7.9.1 Βασικά στοιχεία ενός πίνακα....................................................................................................... 105 7.10 Ερωτήσεις - Ασκήσεις............................................................................................................................. 109 Ενότητα 8. Αλγοριθμική............................................................................................................. 113 8.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................................. 113 8.2 Ανάλυση προβλήματος............................................................................................................................ 114 8.3 Εισαγωγή στην έννοια του αλγορίθμου................................................................................................... 118 8.4 Αναπαράσταση αλγορίθμων – Γλώσσες προγραμματισμού................................................................... 123 8.5 Ερωτήσεις - Ασκήσεις............................................................................................................................... 127 Ενότητα 9. Προγραμματισμός υπολογιστικών συστημάτων........................................................ 131 9.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................................. 131 9.2 Το περιβάλλον προγραμματισμού Scratch.............................................................................................. 132 9.3 Ψηφιακή αφήγηση στο Scratch................................................................................................................ 133 9.4 Σχεδιάζοντας ένα chatbot........................................................................................................................ 135 9.5 Η δύναμη της επανάληψης...................................................................................................................... 136 9.6 Η έννοια της μεταβλητής.......................................................................................................................... 141 9.7 Η ώρα των αποφάσεων............................................................................................................................ 144 9.8 Χειρισμός γεγονότων................................................................................................................................ 146 Ενότητα 10. Πληροφορική και κοινωνία..................................................................................... 149 10.1 Εισαγωγή................................................................................................................................................ 149 10.2 Οι υπολογιστές είναι παντού................................................................................................................. 149 10.2.1 Αναζήτηση πληροφοριών και συμβουλών................................................................................ 149 10.2.2 Εφαρμογές για την καθημερινή ζωή.......................................................................................... 150 10.2.3 Ηλεκτρική σκούπα ρομπότ......................................................................................................... 151 10.2.4 Αυτόνομο αυτοκίνητο................................................................................................................ 152 10.2.5 Drones........................................................................................................................................ 153 10.3 Ηλεκτρονική διακυβέρνηση................................................................................................................... 154 10.3.1 Συναλλαγές με κράτος και τράπεζες.......................................................................................... 154 10.3.2 Ηλεκτρονικές διαβουλεύσεις και ψηφοφορίες......................................................................... 155 10.3.3 Διαδικτυακός ακτιβισμός, διαμαρτυρίες................................................................................... 156 10.4 Εκπαίδευση............................................................................................................................................ 156 10.4.1 Ηλεκτρονική μάθηση (E-learning).............................................................................................. 156 10.4.2 Τεχνητή Νοημοσύνη και Εκπαίδευση........................................................................................ 157 10.4.3 Επιστημονική έρευνα και καινοτομία........................................................................................ 157 5 10.5 Ιατρική.................................................................................................................................................... 158 10.5.1 Τηλεϊατρική................................................................................................................................ 158 10.5.2 Έρευνα και Εκπαίδευση στην Ιατρική........................................................................................ 159 10.5.3 Τεχνητή Νοημοσύνη και Ιατρική................................................................................................ 159 10.5.4 Βοήθεια στα άτομα με ειδικές ανάγκες..................................................................................... 160 10.6 Δυνατότητες επικοινωνίας..................................................................................................................... 161 10.6.1 Μέσα Κοινωνικής Δικτύωσης..................................................................................................... 161 10.6.2 Η λειτουργία των μηχανών αναζήτησης και των Μέσων Κοινωνικής Δικτύωσης..................... 162 10.6.3. Τα Μέσα Κοινωνικής Δικτύωσης και η διαμόρφωση της κοινωνικής πραγματικότητας......... 164 10.6.4 Ψηφιακά παιχνίδια.................................................................................................................... 167 10.7 Εθισμός στο Διαδίκτυο........................................................................................................................... 168 10.7.1 Απομόνωση, ψυχική επιβάρυνση.............................................................................................. 169 10.7.2 Προβλήματα από πολύωρη χρήση υπολογιστή........................................................................ 169 6 Πρόλογος – Εισαγωγικό Σημείωμα Αγαπητοί μαθητές και αγαπητές μαθήτριες, Έχετε ποτέ αναρωτηθεί πώς μια μηχανή αναζήτησης κατατάσσει τα αποτελέσματα που εμφανίζει; Πώς οι ε- φαρμογές στο κινητό σας σάς προτείνουν συγκεκριμένα βίντεο, μουσική ή φίλους; Πώς ο πλοηγός στο κινητό σας υπολογίζει τη συντομότερη διαδρομή από το σπίτι στο σχολείο ή πώς λειτουργεί ένα αυτοκινούμενο ό- χημα; Όλες αυτές οι ερωτήσεις έχουν μια κοινή απάντηση: στην καρδιά όλων αυτών των εφαρμογών βρίσκεται ένας αλγόριθμος. Σας καλωσορίζουμε στον κόσμο της επιστήμης της Πληροφορικής, της επιστήμης που μελετά τους αλγορίθ- μους, καθώς και την αναπαράσταση, επεξεργασία, μετάδοση και αποθήκευση της πληροφορίας. Οι έννοιες της Πληροφορικής κρύβονται πίσω από κάθε πτυχή της καθημερινότητάς μας, από τον ψηφιακό κόσμο στον οποίο έχουμε πρόσβαση μέσω του υπολογιστή, του κινητού ή του έξυπνου ρολογιού μας. Η Πληροφορική μάς βοηθά να κατανοήσουμε αυτόν τον ψηφιακό κόσμο, όπως η Φυσική μάς βοηθά να κατανοήσουμε τον φυσικό κόσμο. Αυτές τις έννοιες θα ανακαλύψουμε μαζί σε αυτό το βιβλίο. Η πορεία μας θα ξεκινήσει από την αναπαράσταση της πληροφορίας στη γλώσσα των υπολογιστών, που είναι το δυαδικό σύστημα αρίθμησης. Θα εξερευνήσουμε το υλικό και το λογισμικό, καθώς και τα βασικά στοιχεία του εσωτερικού του υπολογιστή. Θα μιλήσουμε για το Διαδίκτυο, τον Παγκόσμιο Ιστό, το Διαδίκτυο των Πραγμάτων και την κατάσταση με τα πνευματικά δικαιώματα στο Διαδίκτυο. Θα μάθουμε για τις ψηφιακές απειλές και τους τρόπους προστασίας στην ενότητα της κυβερ- νοασφάλειας, και θα δούμε πώς συντάσσουμε εργασίες και εκθέσεις με έναν κειμενογράφο. Θα προσπαθή- σουμε να λύσουμε προβλήματα που επιδέχονται αλγοριθμική λύση και να υλοποιήσουμε τη λύση αυτή σε μια γλώσσα προγραμματισμού. Θα εξετάσουμε την κοινωνική διάσταση της Πληροφορικής και θα εξηγήσουμε βα- σικές έννοιες της Τεχνητής Νοημοσύνης και της μηχανικής μάθησης. Στο τέλος, θα εκπαιδεύσουμε το δικό μας νευρωνικό δίκτυο στην αναγνώριση φωτογραφιών από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Αυτό το βιβλίο δε στοχεύει τόσο στην απόκτηση γνώσεων όσο στην καλλιέργεια της δημιουργικότητας και της κριτικής σκέψης. Μέσα από παραδείγματα, δραστηριότητες και ασκήσεις, θα έχετε την ευκαιρία να πειραμα- τιστείτε, να ανακαλύψετε και να κατανοήσετε τον τρόπο με τον οποίο η Πληροφορική μπορεί να αλλάξει τη ζωή μας. Ελπίζουμε αυτό το ταξίδι στον κόσμο της Πληροφορικής να σας εμπνεύσει και να σας ενθαρρύνει να ανακαλύψετε τις απεριόριστες δυνατότητες που προσφέρει. Ο κόσμος του μέλλοντος είναι στα χέρια σας, και είμαστε εδώ για να σας βοηθήσουμε να τον γνωρίσετε. Καλή Εξερεύνηση! Εκτός από διαγράμματα, πίνακες, εικόνες και πλαίσια, στο συγκεκριμένο εγχειρίδιο έχουν χρησιμοποιηθεί ει- κονίδια, τα οποία οπτικά χαρακτηρίζουν τα μέρη των κειμένων που συνοδεύουν, ως ακολούθως: Εικονίδιο Περιγραφή Δραστηριότητα Ορισμός Θεωρίας Χρήσιμη Πληροφορία 7 Παραμένουμε στη διάθεση της εκπαιδευτικής κοινότητας για οποιεσδήποτε παρατηρήσεις, εποικοδομητικά σχόλια, αλλαγές και διορθώσεις με στόχο τη βελτίωση του παρόντος εγχειριδίου, ώστε να γίνει ένας εύχρηστος, αποτελεσματικός και εμπλουτισμένος οδηγός για τη διδασκαλία του μαθήματος. Ιούλιος 2024 Η συγγραφική ομάδα 8  Ενότητα 1 ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΚΟΣΜΟΣ Δεδομένα - Πληροφορία --------------------------- Αναπαράσταση δεδομένων --------------------------- Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Ενότητα 1. Ψηφιακός κόσμος 1.1 Εισαγωγή Οι φυσικές επιστήμες έχουν ως στόχο τη μελέτη και κατανόηση των φυσικών φαινομένων, και γενικότερα την κατανόηση του φυσικού κόσμου που μας περιβάλλει. Αντίστοιχα, στον 21ο αιώνα, ένας άλλος κόσμος έχει α- ναδειχθεί ως κεντρικό μέρος της ζωής μας: ο ψηφιακός κόσμος. Η Πληροφορική, η επιστήμη που ασχολείται με την αναπαράσταση, την επεξεργασία και την αποθήκευση της πληροφορίας, είναι το εργαλείο μας για την κατανόηση και την εκμετάλλευση αυτού του νέου κόσμου. Όπως η Φυσική μελετά και εξηγεί τα φαινόμενα του φυσικού κόσμου, έτσι και η Πληροφορική αναλύει και επεξεργάζεται τα δεδομένα και τις διαδικασίες που συ- γκροτούν τον ψηφιακό κόσμο. Σ’ αυτό το κεφάλαιο, θα εξερευνήσουμε πώς αναπαρίσταται η πληροφορία και πώς αυτή η αναπαράσταση είναι η βάση για όλα τα ψηφιακά συστήματα που χρησιμοποιούμε καθημερινά. Από τους υπολογιστές και τα κινητά τηλέφωνα έως το Διαδίκτυο και τις εφαρμογές του, η Πληροφορική μας παρέχει τα εργαλεία για να δημιουργήσουμε, να επεξεργαστούμε και να κατανοήσουμε την πληροφορία με τρόπους που ήταν αδιανόητοι λίγες μόλις δεκαετίες πριν. Μέσα από αυτή την εξερεύνηση, θα δούμε πώς η αναπαράσταση της πληροφορίας μας επιτρέπει να κατανοήσουμε και να επηρεάσουμε τον ψηφιακό κόσμο, ανοίγοντας αμέτρητες δυνατότητες για το μέλλον. Εικόνα 1.1. Ένα πρόγραμμα στη γλώσσα προγραμματισμού Python που εμφανίζει τη δυαδική αναπαράσταση ενός κειμέ- νου/μηνύματος στην αγγλική γλώσσα. Ουσιαστικά το πρόγραμμα αυτό μεταφράζει ένα μήνυμα από την ανθρώπινη γλώσσα στη γλώσσα των υπολογιστών. Το πρόγραμμα έχει αναπτυχθεί στο περιβάλλον Thonny (https://thonny.org/). 11 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος 1.2 Δεδομένα – πληροφορία Οι υπολογιστές είναι μηχανές επεξεργασίας δεδομένων. Ένα παράδειγμα επεξεργασίας δεδομένων είναι ο υ- πολογισμός του μέσου όρου της σχολικής βαθμολογίας μας. Τα δεδομένα εισόδου είναι οι βαθμοί των τριμή- νων σε ένα μάθημα. Ο υπολογισμός του μέσου όρου των βαθμών όλων των τριμήνων αναλύεται στον υπολο- γισμό του αθροίσματός τους και στη διαίρεση αυτού με το πλήθος τους, δηλαδή 3. Ο υπολογισμός αυτός μπο- ρεί να γίνει από έναν άνθρωπο αρκετά γρήγορα. Δεδομένα Επεξεργασία Αποτελέσματα 10+18+20 10, 18, 20 ΜΟ = = 14,8 3 Στο παραπάνω παράδειγμα τα δεδομένα είναι οι βαθμοί του μαθητή. Με τον όρο δεδομένα (data) εννοούμε πρωτογενή, ακατέργαστα, ανοργάνωτα στοιχεία γνώσης, τα οποία μπορούν να επεξεργαστούν από τον άνθρωπο ή τον υπολογιστή. Η πληροφορία θα μπορούσε να είναι ότι έχει περάσει το μάθημα αφού 14,8>10. Με τον όρο πληροφορία εννοούμε τη σημασία που δίνει ο άνθρωπος σε ένα σύνολο δεδομένων τα οποία επεξεργάζεται. Ωστόσο, υπάρχουν υπολογισμοί που δεν είναι εύκολο να γίνουν γρήγορα με χαρτί και μολύβι, ούτε ακόμη και με τη χρήση αριθμομηχανής, όπως ο υπολογισμός των φόρων όλων των Ελλήνων πολιτών που απαιτεί εκατομ- μύρια υπολογισμούς. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ένα καλά σχεδιασμένο πρόγραμμα υπολογιστή μπορεί να δώ- σει αποτελέσματα σε λίγα μόλις δευτερόλεπτα. Αντίστοιχο παράδειγμα αποτελεί η πρόβλεψη του καιρού. Τα δεδομένα σε αυτή την περίπτωση αποτελούν οι μετρήσεις για διάφορες καταστά- σεις της ατμόσφαιρας, όπως η ατμο- σφαιρική πίεση, η θερμοκρασία, η υ- γρασία, από μετεωρολογικούς σταθ- μούς σε διάφορα σημεία της χώρας. Τα δεδομένα αυτά τροφοδοτούν υ- πολογιστικά μοντέλα που υλοποι- ούν αλγορίθμους οι οποίοι προσο- μοιώνουν τις φυσικές διαδικασίες Εικόνα 1.2. Μετεωρολογικά δεδομένα από το σύστημα ΠΟΣΕΙΔΩΝ που λαμβάνουν χώρα στην ατμόσφαι- ρα και υπολογίζουν την εξέλιξη του καιρού τις επόμενες ώρες ή και μέρες. Η εικόνα 1.2 είναι από το σύστημα «Ποσειδών» (https://poseidon.hcmr.gr). 12 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Ένα ακόμα παράδειγμα επεξεργασίας δεδομένων είναι το παρακάτω: Έστω ότι έχετε έναν πίνακα με θερμοκρασίες καταγεγραμμένες κάθε ώρα σε έναν τομέα της πόλης: Ώρα Θερμοκρασία (°C) 08:00 20 09:00 22 10:00 23 11:00 25 Αυτά είναι δεδομένα. Τώρα, αν προσθέσουμε μια ερμηνεία σε αυτά τα δεδομένα, π.χ. "Η θερμοκρασία αυξή- θηκε κατά 5 βαθμούς από τις 08:00 έως τις 11:00", τότε αυτή η πληροφορία αντλείται από τα δεδομένα. Η πληροφορία είναι η ερμηνεία και η σημασιολογική αξία που παίρνουμε από τα δεδομένα. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι τα δεδομένα είναι οι ακατέργαστες πληροφορίες, ενώ η πληροφορία είναι το αποτέλεσμα της επεξεργασίας και ερμηνείας αυτών των δεδομένων. Άλλα παραδείγματα δεδομένων είναι : Η θερμοκρασία σήμερα στην Αθήνα είναι 25°C. Η υγρασία είναι 60%. Η ταχύτητα του ανέμου είναι 10 χιλιόμετρα την ώρα. Ενώ η πληροφορία θα μπορούσε να είναι : Ο καιρός στην Αθήνα είναι ζεστός και υγρός, με μέτριο άνεμο. 1.3 Αναπαράσταση πληροφορίας Η πληροφορία μπορεί να αναπαρασταθεί με δύο τρόπους: αναλογικά και ψηφιακά. Η αναλογική πληροφορία παίρνει όλες τις δυνατές τιμές εντός ενός συγκεκριμένου εύρους, όπως ακριβώς συμβαίνει με τους πραγματι- κούς αριθμούς. Στην άλλη περίπτωση, μεταξύ των ακέραιων αριθμών 1 και 2 δεν υπάρχει άλλος ακέραιος α- ριθμός. Πρόκειται για δύο διακριτές τιμές. Ο τρόπος αυτός αναπαράστασης της πληροφορίας λέγεται ψηφια- κός. Ωστόσο, μεταξύ του 1,5 και του 1,6 υπάρχουν άπειροι αριθμοί, για παράδειγμα ο 1,52. Υπάρχει δηλαδή μια συνέχεια η οποία δε διακόπτεται όσο κι αν προχωρήσουμε σε ακρίβεια δεκαδικών ψη- φίων. Ένα παράδειγμα αναλογικής πληροφορίας που συναντάμε καθημερινά εί- ναι το ρολόι με τους δείκτες. Δίπλα η ώρα είναι 5 το απόγευμα στο Λονδίνο σε αναλογική και σε ψηφιακή μορφή. Τι ρολόι θα προτιμούσατε εσείς; Α- ναλογικό ή ψηφιακό; Γιατί πιστεύετε ότι τα ρολόγια με τους δείκτες άντε- ξαν στο πέρασμα του χρόνου; 13 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Η αναλογική πληροφορία συναντάται σε μετρήσεις φυσικών μεγεθών, όπως η ένταση του ήχου, η φωτεινό- τητα, ή θερμοκρασία, η ατμοσφαιρική πίεση κ.λπ. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα διαφοράς μεταξύ αναλογι- κής και ψηφιακής πληροφορίας αποτελεί η σκάλα σε αντιδιαστολή με μια ανηφόρα. Και στις δύο περιπτώσεις ανεβαίνεις. Στην πρώτη περίπτωση όμως, ανεβαίνεις μόνο στο ύψος που βρίσκεται κάθε σκαλί. Κάθε ύψος είναι διακριτό, ενώ στην περίπτωση του ανηφορικού δρόμου, αν κάνεις πολύ μικρά βήματα, μπορείς να ανέβεις σε ύ- ψος που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο σκα- λιά. Εικόνα: 1.3. Αναπαράσταση της διαφοράς μεταξύ ψηφιακής και αναλογικής πληροφορίας Με τον όρο ψηφιακό (digital) εννοούμε ένα σύστημα που παίρνει τιμές από ένα σύνολο διακρι- τών τιμών, ενώ σε ένα αναλογικό (analog) σύστημα οι τιμές είναι συνεχόμενες, δηλαδή πάντα μεταξύ δύο τιμών υπάρχουν και άλλες τιμές, όπως συμβαίνει στον φυσικό κόσμο. Συνήθως, οι ψηφιακές τεχνολογίες έχουν το πλεονέκτημα της ευκολίας στον χειρισμό και της επεξεργασίας, ενώ η αναλογική πληροφορία συνδέεται στενά με την αναπαράσταση φαινομένων στον πραγματικό κόσμο. 1.4 Δυαδικοί αριθμοί – Η γλώσσα των υπολογιστών 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. Αυτό συμβαίνει γιατί οι υπολογιστές μπορούν να αναγνωρίζουν μόνο δύο καταστάσεις: ανοιχτό (0) και κλειστό (1). Εικόνα 1.4. Ανοιχτό κύκλωμα, δε διέρχεται Εικόνα 1.5. Κλειστό κύκλωμα, διέρχεται ρεύμα. Η κατάσταση αυτή αναπαρίσταται ρεύμα. Η κατάσταση αυτή αναπαρίσταται με το 0. με το 1. 14 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Για την αναπαράσταση των δεδομένων χρειάστηκε ένα αριθμητικό σύστημα με δύο μόνο ψηφία, το 0 και το 1, το δυαδικό σύστημα. Το δυαδικό σύστημα αρίθμησης χρησιμοποιείται στους υπολο- γιστές, όπως χρησιμοποιείται από τους ανθρώπους το δεκαδικό σύστημα αρίθμησης. Τα δυαδικά ψηφία 0 και 1 αντιστοιχούν στις δύο καταστάσεις που «αντιλαμβάνεται» ο υπολογιστής. Το δυαδικό ψηφίο, που ονομάζεται bit (binary digit), παίρνει τις τιμές 0 ή 1, και είναι η βασική μονάδα πληροφορίας των υπολογιστών. Τα δυαδικά ψηφία χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση όλων των μορφών δεδομένων στον υπολογιστή: αριθμοί, χαρακτήρες, εικόνες, μουσική, βίντεο 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. Στο δεκαδικό σύστημα οι αριθμοί αναλύονται με τη βοήθεια δυνάμεων του 10. Για παράδειγμα ο αριθμός 8128 αναλύεται ως εξής: 8128 = 8000 + 100 + 20 + 8 = 8 ∙ 103 + 1 ∙ 102 + 2 ∙ 101 + 8 ∙ 100 Αντίστοιχα στο δυαδικό σύστημα οι αριθμοί αναλύονται με τη βοήθεια δυνάμεων του 2. Στην περίπτωση του 56 έχουμε: 56 = 32 + 16 + 8 = 1 ∙ 25 + 1 ∙ 24 + 1 ∙ 23 + 0 ∙ 22 + 0 ∙ 21 + 0 ∙ 20 = 1110002 Έτσι, για να αναπαραστήσουμε αριθμούς ή σύμβολα χρησιμοποιούμε ακολουθίες από 0 και 1. Για παρά- δειγμα, ο αριθμός 56 στο δυαδικό σύστημα αναλύε- ται σε δυνάμεις του δύο ως εξής: 1 1 1 0 0 0 56 = 32 + 16 + 8 = 25 + 24 + 23 25 24 23 22 21 20 Η δύναμη του 2 που αντιστοιχεί σε κάθε ψηφίο εξαρτάται από τη θέση του, οπότε το πρώτο ψηφίο από δεξιά είναι οι μονάδες (20 ), το δεύτερο οι δυάδες (21 ), το τρίτο οι τετράδες (22 ) κ.ο.κ. Παρακάτω δίνονται κάποια παραδείγματα μετατροπής δυαδικών αριθμών στους αντίστοιχους δεκαδικούς: 101010 = 1 ∙ 25 + 0 ∙ 24 + 1 ∙ 23 + 0 ∙ 22 + 1 ∙ 21 + 0 ∙ 20 = 32 + 8 + 2 = 42 100001 = 1 ∙ 25 + 0 ∙ 24 + 0 ∙ 23 + 0 ∙ 22 + 0 ∙ 21 + 1 ∙ 20 = 32 + 1 = 33 1000000 = 1 ∙ 26 + 0 ∙ 25 + ⋯ + 0 ∙ 20 = 64 + 0 = 64 111111 = 25 + 24 + 23 + 22 + 21 + 20 = 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 63 Δραστηριότητα 1 Υπολογίστε τους αριθμούς i) 11, ii) 100, iii) 111, iv) 1000, v) 1111, vi) 10000 στο δυαδικό σύστημα. Τι παρα- τηρείτε; Μπορείτε να βρείτε πόσο κάνει 11111111+1 στο δυαδικό σύστημα, χωρίς να εκτελέσετε την πρό- σθεση; 15 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Η μετατροπή ενός αριθμού στο δυαδικό σύστημα είναι μια λίγο πιο σύνθετη διαδικασία. Αρχικά διαιρούμε με το 2. Το υπόλοιπο της διαίρεσης (0 ή 1) είναι το πρώτο δυαδικό ψηφίο. Στο πηλίκο εφαρμόζουμε την ίδια διαδικασία μέχρι να γίνει 0. Παρατηρήστε ότι με αυτή τη μέθοδο λαμβάνουμε τα δυαδικά ψηφία σε αντί- στροφη σειρά. Δηλαδή το ψηφίο των μονάδων είναι το πρώτο. Έτσι ο αριθμός 28 είναι στο δυαδικό σύστημα ο 11100. Πράγματι έχουμε: 11100 = 1 ∙ 24 + 1 ∙ 23 + 1 ∙ 22 = 16 + 8 + 4 = 28 Το ίδιο ακριβώς συμβαίνει και στο δεκαδικό σύστημα, όπου όλοι οι αριθμοί αναλύονται σε δυνάμεις του 10, όπως, για παράδειγμα, το 256 = 200 + 50 + 6 = 2 ∙ 102 + 5 ∙ 101 + 6 ∙ 100 Ένας δεύτερος πιο διαισθητικός τρόπος αναπαράστασης ενός δεκαδικού αριθμού στο δυαδικό σύστημα είναι ο εξής: Προσπαθώ να αναλύσω το 28 σε άθροισμα δυνάμεων του 2. Παρατηρώ ότι η μεγαλύτερη δύναμη του 2, που είναι μικρότερη από το 28, είναι το 16. Άρα, έχει σίγουρα μια δεκαεξάδα. Αν αφαιρέσουμε τη δεκαεξάδα, έχουμε 28 – 16 = 12. Το 12 αναλύεται σε 8 και 4. Άρα, το 28 γράφεται 28 = 16 + 12 = 16 + 8 + 4 = 24 + 23 + 22. Στις δυνάμεις που λείπουν θέτω το ψηφίο 0 και έτσι παίρνω τον αριθμό 11100. Όμοια, το 44 περιέχει μέσα του το 32, άρα έχει μια 32άδα συν 44 – 32 = 12. Το 12 έχει μια οκτάδα και μια τετράδα. Άρα, το 44 γράφεται : 44 = 32 + 12 = 32 + 8 + 4 = 25 + 23 + 22 = 1 ∙ 25 + 0 ∙ 24 + 1 ∙ 23 + 1 ∙ 22 + 0 ∙ 21 + 0 ∙ 20 Επομένως, η δυαδική αναπαράσταση του 44 είναι ο αριθμός 101100. Δραστηριότητα 2 Να μετατρέψετε στο δυαδικό σύστημα τους αριθμούς i) 2, ii) 4, iii) 8, iv) 16, v) 64. Τι παρατηρείτε; Υπάρχουν διάφορα συστήματα αρίθμησης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Κάποια από αυτά είναι το οκτα- δικό και το δεκαεξαδικό. Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται τα βασικά χαρακτηριστικά αυτών των συστημάτων. Στην τελευταία στήλη φαίνεται η αναπαράσταση του αριθμού 47 του δεκαδικού συστήματος σε κάθε ένα από αυτά τα αριθμητικά συστήματα. 16 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Μεγαλύτερος Μικρότερος Σύστημα Βάση Ψηφία Παράδειγμα Τριψήφιος Τετραψήφιος Δυαδικό (Binary) 2 0,1 111 1000 101111 Οκταδικό (Octal) 8 0,1,2,3,4,5,6,7 777 1000 57 Δεκαδικό 10 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 999 1000 47 (Decimal) Δεκαεξαδικό 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, 16 FFF 1000 2F (HexaDecimal) A, B, C, D, E, F Παρατηρήστε ότι στο δεκαεξαδικό σύστημα χρησιμοποιούνται και γράμματα ως ψηφία, επειδή τα ψηφία 0-9 δεν είναι αρκετά. Έτσι το Α είναι το 10, το Β το 11, κ.ο.κ. Παρακάτω παρουσιάζονται αναλυτικά οι αναπαραστάσεις του αριθμού 47 σε άλλα αριθμητικά συστήματα. 1011112 = 1 ∙ 25 + 0 ∙ 24 + 1 ∙ 23 + 1 ∙ 22 + 1 ∙ 21 + 1 ∙ 20 = 32 + 8 + 4 + 2 + 1 = 47 578 = 5 ∙ 81 + 7 ∙ 80 = 40 + 7 = 47 2𝐹16 = 2 ∙ 161 + 15 ∙ 160 = 32 + 15 = 47 Δεκαδικό Δυαδικό Δεκαεξαδικό Δεκαδικό Δυαδικό Δεκαεξαδικό 13 1101 D 24 11000 18 14 1110 E 25 11001 19 15 1111 F 26 11010 1A 16 10000 10 31 11111 1F 17 10001 11 32 100000 20 18 10010 12 63 111111 3F 19 10011 13 64 1000000 40 20 10100 14 255 11111111 FF 21 10101 15 256 100000000 100 22 10110 16 1023 1111111111 3FF 23 10111 17 1024 10000000000 400 Δραστηριότητα 3 i) Τι κοινό έχουν οι δυαδικές αναπαραστάσεις των αριθμών που είναι δυνάμεις του 2; ii) Τι κοινό έχουν οι αμέσως προηγούμενοί τους αριθμοί; iii) Να αναζητήσετε στο Διαδίκτυο πληροφορίες για το λατινικό σύστημα αρίθμησης, που χρησιμοποιούσαν οι Ρωμαίοι. Ποιος αριθμός δεν μπορεί να αναπαρασταθεί στο σύστημα αυτό; 17 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Πως καταλαβαίνουμε σε ποιο αριθμητικό σύστημα ανήκει ένας αριθμός; Αν κάποιος μας δώσει τον αριθμό 256 ξέρουμε πολύ καλά ότι δεν είναι στο δυαδικό σύστημα γιατί τα ψηφία 2,5,6 δεν ανήκουν σε αυτό. Ο αριθμός όμως 10 μπορεί να είναι σε οποιοδήποτε αριθμητικό σύστημα. Όταν έχουμε στο ίδιο κείμενο αναπαραστάσεις αριθμών σε διαφορετικά αριθμητικά συστήματα, χρησιμοποιούμε το συμβολισμό του δείκτη, ο οποίος μας δείχνει τη βάση του συστήματος. Για παράδειγμα: 102 = 2, 108 = 8, 1016 = 16 και 256 = 1000000002 = 4008 = 10016 Παράδειγμα 1 Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη γλώσσα προγραμματισμού Python για να ελέγξουμε τις μετατροπές αριθμών από ένα αριθμητικό σύστημα σε ένα άλλο; Απάντηση >>> bin(4) >>> bin(6) >>> bin(12) >>> bin(15) >>> bin(32) ‘0b100’ ‘0b110’ ‘0b1100’ ‘0b1111’ ‘0b100000’ >>> 0b100 >>> 0b110 >>> 0b1100 >>> 0b1111 >>> 0b100000 4 6 12 15 32 >>> bin(2023) >>> hex(2023) >>> oct(2023) ‘0b11111100111’ ‘0x7e7’ ‘0o3747’ >>> 0b11111100111 >>> 0x7e7 >>> 0o3747 2023 2023 2023 Οι εντολές (συναρτήσεις) bin, oct, hex μετατρέπουν δεκαδικούς αριθμούς στο δυαδικό, οκταδικό και δεκα- εξαδικό σύστημα αντίστοιχα. Αντίστροφα αν θέσουμε το πρόθεμα 0b πριν από ένα δυαδικό αριθμό η Python μας επιστρέφει τον αριθμό στο δεκαδικό σύστημα. Το αντίστοιχο πρόθεμα για το οκταδικό σύστημα είναι 0o ενώ για το δεκαεξαδικό είναι 0x. 18 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Παράδειγμα 2 Μετατροπή των αριθμών 256, 431, 4095, 2024 σε δεκαεξαδική μορφή. Απάντηση Ας υπολογίσουμε τις πρώτες 3 δυνάμεις του 16 με χρήση του διερμηνευτή της Python: 256 = 162 = 1 ∙ 162 + 0 ∙ 161 + 0 ∙ 160 , άρα 25610 = 10016. Το 431 έχει μέσα του μια φορά το 162 = 256. Το υπόλοιπο είναι 431 – 256 = 175. Η επόμενη δύναμη του 16 είναι το 161 = 16. Το 175 περιέχει 10 δεκαεξάδες και περισ- σεύουν 15. Θυμηθείτε ότι στο δεκαεξαδικό το 15 = F και 10 = Α. Άρα έχουμε 431 = 256 + 175 = 256 + 160 + 15 = 1 ∙ 162 + 10 ∙ 161 + 15 ∙ 160 = 1𝐴𝐹 Και μπορούμε να γράψουμε 43110 = 1𝐴𝐹16 Παρατηρούμε ότι το 4096 = 163 = 100016. Το 4095 είναι ο αμέσως προηγούμενος αριθμός. Όμως, δεν υπάρχει μικρότερος τετραψήφιος αριθμός από τον 1000. Άρα, ο προηγούμενος είναι ο μεγαλύτερος τριψή- φιος αριθμός που μπορεί να σχηματιστεί στο δεκαεξαδικό σύστημα, και είναι ο 𝐹𝐹𝐹 = 4095. Για το 2024 μπορούμε να εκτελέσουμε μια διαδικασία παρόμοια με αυτή της μετατροπής ενός αριθμού από το δεκαδικό στο δυαδικό, μόνο που, αντί να διαιρούμε με το 2, διαιρούμε με το 16 που είναι η βάση του αριθμητικού συστήματος. Τα πιθανά υπόλοιπα είναι 0,..9,A,B,C,D,E,F, οπότε αν βγει διψήφιος αριθμός στο δεκαδικό τον μετατρέπουμε αμέσως στο αντίστοιχο ψηφίο του στο δεκαεξαδικό. Στο παράδειγμα του διπλανού σχήματος 14 = E. Δραστηριότητα 4 Υπολογίστε με χρήση του προθέματος 0b της Python τους αριθμούς i) 1, ii) 10, iii) 11111, iv) 100000, v) 1111111, vi) 10000000, στο δυαδικό σύστημα. Τι παρατηρείτε; Μπο- ρείτε να βρείτε πόσο κάνει 100000000–1 στο δυαδικό σύστημα ; Δραστηριότητα 5 Υπολογίστε στο δεκαεξαδικό σύστημα με χρήση της εντολής hex της Python τους αριθμούς: i) 16, ii) 164 , iii) 167 , iv) 160. Τι παρατηρείτε; Να ερμηνεύσετε τα αποτελέσματα. Δραστηριότητα 6 Με χρήση των bin και 0x να μετατρέψετε τους παρακάτω αριθμούς από το δεκαεξαδικό σύστημα στο δυα- δικό σύστημα αρίθμησης. i) 11, ii) 𝛢𝛢, iii) FF, iv) 99, v) 1, vi) 10, vii) 100. Τι παρατηρείτε; Να ερμηνεύσετε τα αποτελέσματα. 19 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Δραστηριότητα 7 Οι αριθμοί από 1 έως και 100 έχουν χωριστεί στις παρακάτω ομάδες με βάση κάποια συγκεκριμένη ιδιό- τητα. Ένας αριθμός μπορεί να ανήκει σε παραπάνω από μια ομάδες. Ομάδα 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 Ομάδα 1 2 3 6 7 10 11 14 15 18 19 22 23 26 27 30 31 34 35 38 39 42 43 46 47 50 51 54 55 58 59 62 63 66 67 70 71 74 75 78 79 82 83 86 87 90 91 94 95 98 99 Ομάδα 2 4 5 6 7 12 13 14 15 20 21 22 23 28 29 30 31 36 37 38 39 44 45 46 47 52 53 54 55 60 61 62 63 68 69 70 71 76 77 78 79 84 85 86 87 92 93 94 95 100 Ομάδα 3 8 9 10 11 12 13 14 15 24 25 26 27 28 29 30 31 40 41 42 43 44 45 46 47 56 57 58 59 60 61 62 63 72 73 74 75 76 77 78 79 88 89 90 91 92 93 94 95 Ομάδα 4 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 Ομάδα 5 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 96 97 98 99 100 Ομάδα 6 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Μπορείτε να βρείτε τι κοινό έχουν οι αριθμοί κάθε ομάδας, όσον αφορά στη δυαδική τους αναπαράσταση; 1. Χρησιμοποιήστε τον διερμηνευτή της Python για τη γρήγορη μετατροπή των αριθμών στο δυαδικό σύστημα, όπως φαίνεται στο παράδειγμα 1. 2. Παρατηρήστε ότι 44 = 4+8+32. Ποια είναι η δυαδική του αναπαράσταση και σε ποιες ομάδες ανήκει; 3. Παρατηρήστε ότι 23=1+2+4+16. Ποια είναι η δυαδική αναπαράσταση και σε ποιες ομάδες ανήκει; 4. Τι παριστάνει ο πρώτος αριθμός κάθε ομάδας; 5. Μπορείτε να βρείτε, χωρίς να κοιτάξετε τις ομάδες, ποιος είναι ο αριθμός που ανήκει α) μόνο στην ομάδα 3 β) μόνο στην ομάδα 4 γ) στις ομάδες 0, 1 και 3; 6. Ποιος είναι ο αριθμός που ανήκει σε όλες τις ομάδες; Μπορείτε να παίξετε το εξής παιχνίδι με τους συμμαθητές και τις συμμαθήτριές σας. Σκεφτείτε έναν μυστικό αριθμό. Η μόνη πληροφορία που μπορείτε να δώσετε είναι σε ποιες από τις παραπάνω ομάδες ανήκει. Στη συνέχεια θα πρέπει να βρουν αυτόν τον αριθμό και να περιγράψουν τη μέθοδο που ακολούθησαν. 20 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος 1.5 Αναπαράσταση χαρακτήρων Για να είναι δυνατή η αναπαράσταση γραμμάτων και άλλων συμβόλων στον υπολογιστή έπρεπε να βρεθεί ένα σχήμα κωδικοποίησης των συμβόλων αυτών στη γλώσσα του υπολογιστή, δηλαδή στο δυαδικό σύστημα αρίθ- μησης. Ένα παρόμοιο σύστημα κωδικοποίησης αποτελεί ο κώδικας Μορς, με την βοή- θεια του οποίου αντιστοιχίζονται γράμματα και αριθμοί σε ακολουθίες των συμ- S O S βόλων. (τελεία) και ― (παύλα). Το πιο γνωστό μήνυμα στον κώδικα Μορς είναι... ---... το μήνυμα κινδύνου SOS. 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 δυα- δικό 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. Εικόνα 1.6. Ο πίνακας ASCII. Πηγή: Wikipedia Παράδειγμα 2 Ας γράψουμε το μήνυμα ChatGPT στον κώδικα ASCII (δεκαδικό, δυαδικό) σύστημα. C h a t G P T 67 104 97 116 71 80 84 1000011 1101000 1100001 1000111 1000011 1010000 1010100 21 Πληροφορική Ψηφιακός κόσμος Με την εμφάνιση του παγκόσμιου ιστού (www) δημιουργήθηκε η ανάγκη για την εμφάνιση γραμμάτων δια- φορετικών γλωσσών στην ίδια ιστοσελίδα. Ο κώδικας ASCII, με τους 128 συνδυασμούς δυαδικών ψηφίων, δεν αρκούσε. Γι’ αυτόν τον λόγο δημιουργήθηκε μια επέκταση του κώδικα ASCII, το σχήμα Unicode (Universal Character Encoding), το οποίο αρχικά ήταν 16 bit (UTF-16), αλλά, τελικά, κατέληξε να είναι 32 bits. Φανταστείτε ότι κάθε φορά που πατάτε ένα πλήκτρο στο κινητό ή στον υπολογιστή σας καταχωρείται στη μνήμη της συ- σκευής ένας δυαδικός αριθμός μεγέθους 16 bits στις περισσότερες περιπτώσεις. Είναι όμως 16 bits αρκετά; 1.6 Ερωτήσεις-Ασκήσεις Ε.1: Να σχηματίσετε τη δυαδική αναπαράσταση των παρακάτω αριθμών: i) 2 ii) 2 ∙ 2 iii) 23 + 1 iv) 23 + 22 + 21 v) 25 + 23 + 22 + 1 vi) 25 + 22 + 1 vii) 26 + 22 viii) 32 + 16 + 8 + 1 Ε.2: Να μετατρέψετε τους παρακάτω δυαδικούς αριθμούς στη δεκαδική τους αναπαράσταση: i) 11 ii) 100 iii) 101 iv) 1010 v) 10100 vi) 101010 vii) 100000 viii) 11111 ix) 111 x) 1000 xi) 111111111 xii) 1000000000 Ε.3: Να μετατρέψετε τους παρακάτω δεκαδικούς αριθμούς στη δυαδική τους αναπαράσταση: i) 1 ii) 4 iii) 5 iv) 16 v) 15 vi) 32 vii) 33 viii) 100 ix) 1024 x) 1023 xi) 1025 xii) 255 xiii) 256 xiv) 257 Ε.4: Να μεταβείτε στην ιστοσελίδα https://www.python.org/ της γλώσσας Python και να κάνετε χρήση του διερμηνευτή για τη μετατροπή των παρακάτω αριθμών στο δυαδικό σύστημα. Για παράδειγμα για να υ- πολογίσουμε τη δυαδική αναπαράσταση του αριθμού 496 γράφουμε bin(496). Μελετήστε τα αποτελέσματα. Τι παρατηρείτε; i) 2 ii) 8 iii) 16 iv) 32 v) 64 vi) 1024 vii) 1 viii) 7 ix) 15 x) 31 xi) 63 xii) 1023 Ε.5: Να μεταβείτε στην ιστοσελίδα https://www.python.org/ της γλώσσας Python και να κάνετε χρήση του διερμηνευτή για τη μετατροπή των παρακάτω αριθμών στο δυαδικό σύστημα. Τι παρατηρείτε; i) 210 ii) 220 iii) 2100 iv) 21000 v) 2100000 Ο τελεστής της δύναμης στην Python είναι ο ** (διπλό αστεράκι). Για παράδειγμα, για να υπολογίσουμε την παράσταση 280 , γράφουμε 2**80. Μπορείτε να μαντέψετε πόσα μηδενικά έχει η δυαδική αναπαρά- σταση του 280 χωρίς να τα μετρήσετε; 22  Ενότητα 2 ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΤΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ Το υλικό του υπολογιστή --------------------------- Πληροφορική Το υλικό του υπολογιστή Ενότητα 2. Το υλικό του υπολογιστή 2.1 Εισαγωγή Στον σύγχρονο κόσμο, οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της καθημερινής μας ζωής. Από την επεξεργασία κειμένου και τη διαχείριση δεδομένων, έως την ψυχαγωγία και την επικοινωνία, οι δυ- νατότητες που μας προσφέρουν είναι ατελείωτες. Για να κατανοήσουμε πλήρως τις δυνατότητες και τη λει- τουργία ενός υπολογιστή, είναι απαραίτητο να εξετάσουμε το υλικό του, γνωστό και ως hardware. Ως υλικό του υπολογιστή εννοούμε όλα τα φυσικά εξαρτήματα και τις συσκευές, που τον αποτελούν. Αυτά τα εξαρτήματα περιλαμβάνουν τον κεντρικό επεξεργαστή (CPU), τη μνήμη (RAM), τις μονάδες αποθήκευσης (σκληρούς δίσκους, SSD), την κάρτα γραφικών (GPU), τη μητρική πλακέτα (motherboard), καθώς και διάφορες περιφερειακές συσκευές, όπως το πληκτρολόγιο, το ποντίκι και η οθόνη. Η κατανόηση των διαφορετικών στοιχείων του υλικού και του τρόπου με τον οποίο συνεργάζονται είναι ουσια- στική για την εκτίμηση των δυνατοτήτων και των επιδόσεων ενός υπολογιστή. Σε αυτό το κεφάλαιο θα εξετά- σουμε λεπτομερώς τα βασικά εξαρτήματα του υλικού, τη λειτουργία τους, και το πώς αυτά αλληλοεπιδρούν μεταξύ τους για να δημιουργήσουν ένα πλήρες και λειτουργικό σύστημα. Επίσης, θα αναφερθούμε στις σύγ- χρονες τάσεις και εξελίξεις στον τομέα του υλικού, οι οποίες συνεχώς βελτιώνουν την απόδοση των υπολογι- στικών συστημάτων. Με τη βαθύτερη κατανόηση του υλικού του υπολογιστή, θα είμαστε σε θέση να επιλέγουμε τα κατάλληλα εξαρτήματα για τις ανάγκες μας, να επιλύουμε τεχνικά προβλήματα και να αξιοποιούμε στο έπακρο τις δυνα- τότητες που μας προσφέρει η τεχνολογία. Εικόνα 2.1. Το υλικό μέρος ενός υπολογιστικού συστήματος 25 Πληροφορική Το υλικό του υπολογιστή 2.2 Το υλικό μέρος του υπολογιστή Ο υπολογιστής, όπως μπορείτε να παρατηρήσετε στο εργαστήριο του σχολείου σας, περιλαμβάνει διάφορα ξεχωριστά τμήματα που συνδέονται και συνεργάζονται μεταξύ τους, ώστε να λειτουργούν ως σύνολο. Τα τμή- ματα αυτά μπορεί να είναι μηχανικά ή ηλεκτρονικά εξαρτήματα ή ακόμη και ολόκληρες συσκευές (Εικόνα 2.2). Όλα τα τμήματα μαζί αποτελούν το υλικό μέρος ενός υπολογιστή ή, για την ακρίβεια, αποτελούν το υλικό ενός υπολογιστικού συστήματος. Γενικά, υλικό (Hardware) του υπολογιστή είναι τα μηχανικά και τα ηλεκτρονικά του μέρη, ό,τι δηλαδή μπορούμε να δούμε και να αγγίξουμε. Όπως φαίνεται και στην Εικόνα 2.2 μεταξύ των συσκευών του υπολογιστικού συστήματος διακρίνουμε ένα κουτί, που συχνά χαρακτηρίζεται ως Κεντρική Μονάδα του υπολογιστικού συστήματος. Μέσα σ’ αυτό βρίσκο- νται διάφορα εξαρτήματα με πιο σημαντικά την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Κ.Μ.Ε., C.P.U.) και την Κύρια Μνήμη του υπολογιστή. Στην Κ.Μ.Ε. λαμβάνει χώρα η επεξεργασία των δεδομένων που εισάγονται στη μνήμη του υπολογιστή. Εικόνα 2.2. Το υλικό μέρος ενός υπολογιστικού συστήματος Δραστηριότητα 1 Για καλύτερη εμπέδωση του υλικού μέρους του υπολογιστή επισκεφτείτε τη διαδραστική εφαρμογή https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/953 που στοχεύει στην εξοικείωση με το υλικό μέρος ενός προ- σωπικού υπολογιστή και εξερευνήστε τις συσκευές που βρίσκονται γύρω από την κεντρική μονάδα. Δραστηριότητα 2 Με την ολοκλήρωση της ενότητας 2.2 επισκεφτείτε τη διεύθυνση https://aesop.iep.edu.gr/node/14823/2063 και υλοποιήστε τις δραστηριότητες. 26 Πληροφορική Το υλικό του υπολογιστή 2.3 Οι περιφερειακές μονάδες ή περιφερειακές συσκευές Ο υπολογιστής, όπως μπορείτε να παρατηρήσετε στο εργαστήριο του σχολείου σας, περιλαμβάνει διάφορα ξεχωριστά τμήματα που συνδέονται και συνεργάζονται μεταξύ τους, ώστε να λειτουργούν ως σύνολο. Τα τμή- ματα αυτά είναι γνωστά ως περιφερειακές μονάδες και χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία του υπολογιστή με τον εξωτερικό κόσμο. 2.3.1 Μονάδες εισόδου Για την εισαγωγή των δεδομένων χρησιμοποιούμε διάφορες συσκευές, που ονομάζονται συσκευές εισόδου. Παραδείγματα συσκευών εισόδου είναι το πληκτρολόγιο, το ποντίκι και το μικρόφωνο. Παρακάτω παρουσιά- ζονται διάφορες περιφερειακές συσκευές εισόδου. Είναι η πιο συνηθισμένη συσκευή, για να εισάγουμε δεδομένα Πληκτρολόγιο και εντολές στον υπολογιστή με μορφή κειμένου. Εκτός από τα (Keyboard) πλήκτρα γραμμάτων, αριθμών και συμβόλων υπάρχουν και πλή- κτρα για ειδικές λειτουργίες, π.χ. τα πλήκτρα F1 και Esc. Πήρε το όνομά του από το σχήμα του. Χρησιμοποιείται για τον έ- Ποντίκι λεγχο του δρομέα στην οθόνη, την επιλογή στοιχείων, τη μετακί- (Mouse) νηση αρχείων και φακέλων και την εκτέλεση ενεργειών. Ηλεκτρονική συσκευή που ψηφιοποιεί εικόνες ή έγγραφα. Η ψη- Σαρωτής φιοποιημένη μορφή μπορεί να αποθηκευτεί, ή να επεξεργαστεί (Scanner) από υπολογιστή. Λειτουργεί ως είσοδος ήχου για τον υπολογιστή. Ο ήχος μετα- Μικρόφωνο τρέπεται σε ψηφιακά δεδομένα που εισάγονται στον υπολογι- (Microphone) στή για επεξεργασία. Βιντεοκάμερα Μετατρέπει την εικόνα που δέχεται ως είσοδο σε ψηφιακά δε- (Web Camera) δομένα και τα αποστέλλει στον υπολογιστή για επεξεργασία. Στυλό γραφίδα Η γραφίδα είναι ένα εργαλείο που μοιάζει με στυλό και χρησιμο- (digital pen) ποιείται σε tablet και υπολογιστές με οθόνη αφής. Τα χειριστήρια χρησιμοποιούνται συχνά στα βιντεοπαιχνίδια, και Χειριστήριο συνήθως έχουν ένα ή περισσότερα πλήκτρα, τα οποία μπορούν (joystick) να αναγνωριστούν από τον υπολογιστή. Barcode reader Είναι συσκευή ανάγνωσης γραμμωτού ή ραβδωτού κώδικα ή (barcode). Ο ραβδοκώδικας είναι ένα σύνολο παράλληλων ανι- Barcode σόπαχων κάθετων γραμμών και αριθμών, το οποίο περιέχει πλη- scanner ροφορίες για το προϊόν πάνω στο οποίο αναγράφεται. 27 Πληροφορική Το υλικό του υπολογιστή 2.3.2 Μονάδες εξόδου Για να έχει νόημα η επεξεργασία των δεδομένων, πρέπει να μπορούμε να πάρουμε τα αποτελέσματά τους από τη μνήμη του υπολογιστή. Οι συσκευές στις οποίες αποτυπώνονται τα αποτελέσματα της επεξεργασίας ονο- μάζονται συσκευές εξόδου. Η οθόνη, ο εκτυπωτής και τα ηχεία είναι οι κυριότερες συσκευές εξόδου. Σ’ αυτήν εμφανίζονται αποτελέσματα από τις διάφορες μορφές επε- Οθόνη ξεργασίας που εκτελεί ο υπολογιστής. Υπάρχουν οθόνες διαφόρων με- (Monitor) γεθών και κατηγοριών, ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιεί- ται για την κατασκευή τους. Μας βοηθάει να τυπώνουμε σε χαρτί τις πληροφορίες που επιλέ- γουμε. Υπάρχουν δύο βασικές κατηγορίες εκτυπωτών: οι εκτυπωτές laser και οι εκτυπωτές ψεκασμού μελάνης (inkjet). Μια ειδική κατηγο- Εκτυπωτής ρία είναι οι τρισδιάστατοι (3D) εκτυπωτές. Η τρισδιάστατη εκτύπωση (Printer) (3D printing) είναι μια μέθοδος προσθετικής κατασκευής στην οποία κατασκευάζονται αντικείμενα μέσω της διαδοχικής πρόσθεσης επάλ- ληλων στρώσεων υλικού. Mπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τύ- ποι υλικού, κυρίως κεραμικά και πολυμερή. Ηχεία Με τα ηχεία ακούμε ήχους ή μουσική από τον υπολογιστή. (Speakers) 2.3.3 Μονάδες εισόδου - εξόδου Όταν μία συσκευή μπορεί να στέλνει και να δέχεται δεδομένα από τον υπολογιστή, τότε χαρακτηρίζεται συ- σκευή εισόδου-εξόδου. Παράδειγμα συσκευής εισόδου-εξόδου είναι η οθόνη αφής. Οθόνες αφής μπορούμε να συναντήσουμε σε κάποια μηχανήματα αυτόματης συναλλαγής που χρησιμοποιούνται στις Τράπεζες (ΑΤΜ). Επίσης τις συναντάμε στα tablet και στα smartphones. Οι συσκευές εισόδου και εξόδου μας δίνουν τη δυνατό- τητα να επικοινωνούμε με τον υπολογιστή. Συνδέονται με την Κεντρική Μονάδα του υπολογιστή, είτε με καλώ- διο (ενσύρματα), είτε χωρίς καλώδιο (ασύρματα). Τα δεδομένα που δίνουμε και οι πληροφορίες που παίρ- νουμε από τον υπολογιστή, μπορούν να έχουν διάφορες Εικόνα 2.3. Οθόνες αφής μορφές (π.χ. κείμενο, εικόνα ή ήχο). Ανάλογα με τη μορφή τους, χρησιμοποιούμε και την κατάλληλη συ- σκευή. 28 Πληροφορική Το υλικό του υπολογιστή Δραστηριότητα 3 Επισκεφτείτε τη διεύθυνση: https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1019 και υλοποιήστε την δραστη- ριότητα «Οι περιφερειακές συσκευές εισόδου και εξόδου». 2.4 Η μνήμη του υπολογιστή και τα αποθηκευτικά μέσα Κεντρικό ρόλο στη λειτουργία του υπολογιστή έχει η μνήμη του. Η μνήμη ενός υπολογιστή αποτελείται από την Κύρια Μνήμη (η οποία περιέχει τη μνήμη RAM) και τα αποθηκευτικά μέσα. Τα δεδομένα και οι κατάλληλες για την επεξεργασία τους εντολές αποθηκεύονται προσωρινά στη μνήμη RAM (Random Access Memory – Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης) του υπολογιστή. Στη συνέχεια, γίνεται η επεξεργασία τους από την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας, ανάλογα με τις εντολές που δίνουμε. Τα αποτελέσματα αποθηκεύονται και αυτά με τη σειρά τους προσωρινά στη μνήμη RAM. Μόλις, όμως, ο υπολογιστής σταματήσει να τροφοδοτείται με ηλε- κτρικό ρεύμα, όλα τα στοιχεία που βρίσκονται στη μνήμη RAM χάνονται. Για να μη χάσουμε τα στοιχεία αυτά, μπορούμε να τα αποθηκεύουμε σε ειδικές συσκευές, οι οποίες λέγονται: «αποθηκευτικά μέσα» (Πίνακας 2.1). Με τη χρήση των αποθηκευτικών μέσων, τα δεδομένα και οι πληροφορίες διατηρούνται μόνιμα και μπορούμε να έχουμε πρόσβαση σε αυτά, όποια στιγμή θέλουμε. Ο σχεδιασμός της λειτουργίας της μνήμης του υπολογι- στή έχει αναλογίες με τον τρόπο που χρησιμοποιούμε οι άνθρωποι τη μνήμη μας σε πολλές μας ενέργειες. Η ανθρώπινη μνήμη έχει την ικανότητα να συγκρατεί τις πληροφορίες που δεχόμαστε και να τις επαναφέρει, όποτε τις χρειαζόμαστε. Ωστόσο, οι πιο πολλές λησμονούνται και, για να μπορούμε να τις θυμηθούμε, όταν τις χρειαστούμε, πολλές φορές τις καταγράφουμε στο χαρτί. Για παράδειγμα, συνηθίζουμε να καταγράφουμε σε ένα ευρετήριο τα τηλέφωνα των φίλων μας ή σε ένα τετράδιο τις εργασίες που έχουμε να κάνουμε στο σπίτι για το σχολείο. Η διαδικασία αναζήτησης και εύρεσης της πληροφορίας ονομάζεται ανάκτηση πληροφοριών. Εκτός από πληροφορίες και δεδομένα, στα αποθηκευτικά μέσα αποθηκεύουμε και τις κατάλληλες εντολές για τις περισσότερες λειτουργίες του υπολογιστή. Δραστηριότητα 4 Να αναζητήσετε στο Διαδίκτυο πληροφορίες για τα βασικά μέσα αποθήκευσης και να τα συγκρίνετε βάσει ταχύτητας, χωρητικότητας και κόστους. Δραστηριότητα 5 Να αναζητήσετε στο Διαδίκτυο πληροφορίες για τις διαφορές των δίσκων HDD και SSD. 29 Πληροφορική Το υλικό του υπολογιστή Πίνακας 2.1. Τα συνηθισμένα αποθηκευτικά μέσα Οι σκληροί δίσκοι (Hard Disk Drives) χρησιμοποιούν περιστρεφόμενους Σκληρός μαγνητικούς δίσκους για την αποθήκευση δεδομένων. Παρέχουν μεγά- Δίσκος (HDD) λες χωρητικότητες (έως και αρκετά TB) με σχετικά χαμηλό κόστος. Ω- (Hard Disk) στόσο, οι ταχύτητές τους είναι χαμηλότερες σε σύγκριση με τους SSDs, λόγω των μηχανικών μερών που περιέχουν. Δίσκοι (SSD) Οι SSD (Solid State Drives) χρησιμοποιούν μνήμη flash για την αποθή- Στερεάς κευση δεδομένων, χωρίς μηχανικά μέρη. Είναι πολύ πιο γρήγοροι, πιο Κατάστασης αθόρυβοι αλλά και πιο ακριβοί από τους HDDs. Αν και η χρήση τους έχει μειωθεί, τα οπτικά μέσα, όπως τα CD, DVD και Ψηφιακοί Blu-ray, εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και Δίσκοι μεταφορά δεδομένων, ειδικά για τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας (DVD, Blu-ray) και την αρχειοθέτηση. Τα USB flash drives και οι κάρτες SD είναι μικρές, φορητές συσκευές α- Μνήμη Φλας ποθήκευσης που χρησιμοποιούν μνήμη flash. Είναι ιδανικά για τη μετα- (USB Flash φορά δεδομένων λόγω της φορητότητάς τους και των σχετικά υψηλών Drive, SD ταχυτήτων τους. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε ψηφιακές φωτογραφικές card) μηχανές, κινητά τηλέφωνα και άλλες συσκευές. Η αποθήκευση στο νέφος (cloud storage) επιτρέπει στους χρήστες να Αποθήκευση αποθηκεύουν δεδομένα σε απομακρυσμένους διακομιστές που διαχει- στο νέφος ρίζονται πάροχοι υπηρεσιών (Google Drive, OneDrive, Dropbox). Προ- (Cloud σφέρει ευελιξία, πρόσβαση από οπουδήποτε και δυνατότητα αυτόμα- storage) της εφεδρείας (backup). Εξαρτάται όμως από τη σύνδεση στο Διαδίκτυο. 2.5 Είδη υπολογιστών Με βάση το μέγεθος των δεδομένων που μπορούν να επεξεργαστούν, την ταχύτητα επεξεργασίας και άλλα ειδικά τεχνικά χαρακτηριστικά, τα υπολογιστικά συστήματα μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εξής: Υπερυπολογιστές (Super-Computers): είναι οι πιο ισχυροί υπολογιστές στον κόσμο. Οι υπερυπολογιστές απο- τελούνται συνήθως από συστοιχίες πολλών επεξεργαστών οι οποίοι δουλεύουν παράλληλα και χρησιμοποιού- νται σε μεγάλα εργαστήρια για την επίλυση εξαιρετικά δύσκολων και πολύπλοκων προβλημάτων, όπως πολύ απαιτητικές προσομοιώσεις (π.χ. της συμπεριφοράς των αστεριών ενός γαλαξία ή της ατμόσφαιρας σε πλανη- τική κλίμακα), έρευνα για την κλιματική αλλαγή, κβαντική φυσική κ.ά. 30 Πληροφορική Το υλικό του υπολογιστή Εικόνα 2.4. Ο υπερυπολογιστής Frontier Εικόνα 2.5. Ο πρώτος ελληνικός υπερυπολογιστής A.R.I.S. Ο Frontier είναι ένας από τους ταχύτερους υπερυπολογιστές στον κόσμο με ταχύτητα 1.206 exaFlops, δηλαδή μπορεί να εκτελέσει περίπου 1021 πράξεις το δευτερόλεπτο. Έχει 9.472 επεξεργαστές και βρίσκεται στο εθνικό εργαστήριο του Oak Ridge του Τενεσί των ΗΠΑ. Στην Ελλάδα έχουμε τον υπερυπολογιστή A.R.I.S. του Υπουργείου Παιδείας, Θρησκευμάτων και Αθλητισμού με ταχύτητα 444 TeraFlops. Ωστόσο, τα επόμενα χρόνια, τ?