Τεχνολογία Πληροφορίας
Έννοιες:
Αναπαράσταση πληροφορίας με αλφάβητα
Δυαδικά ψηφία
Τι είναι;
Γιατί χρησιμοποιούνται;
Πως υλοποιούνται;
Ψηφιακά συστήματα για
Αποθήκευση,
Επεξεργασία και
Μετάδοση πληροφορίας
3. Δυαδίκτιο και Παγκόσμιος Ιστός
• Βασική αρχή για την
λειτουργία τους είναι
ότι όλων των ειδών οι
πληροφορίες όπως
• Κείμενο
• Εικόνες
• Ήχος
• Βίντεο κ.λ.π.
μετατρέπονται στην ίδια
μορφή
Δυαδικά
ψηφία
4. Αναπαράσταση Πληροφορίας
Ιστορική αναδρομή γραφής
• Πρώτες συμβολικές αναπαραστάσεις
•
•
Ανάγλυφα σε βράχους
Διάγραμμα με εικόνες
• Ιδεόγραμμα
•
•
•
Πρώτα συστήματα γραφής
Σφηνοειδής - Σουμέριοι
Ιερογλυφικά - Αιγύπτιοι
• Λογογράμματα - Κινέζοι
• Αλφάβητα
•
•
•
Φοινικικό
Ελληνικό
Ρωμαϊκό
• Τυπογραφία του Gutenberg (1397-1468)
• Ηλεκτρονική αναπαράσταση
•
ηλεκτρονική τεχνολογία πληροφορίας
5. Αναπαράσταση Πληροφορίας
• Πρόβλημα: Οι πληροφορίες έχουν διαφορετική
μορφή
•
•
•
•
•
Αριθμοί (η ώρα, το σκορ παιγνιδιού, τιμές, λογαριασμοί κλπ)
Μήνυμα φωνής
Μουσική
Φωτογραφίες
Βίντεο
• Λύση => «κωδικοποίηση» πληροφορίας
• Μοναδική (unique)
• ένας κώδικας αναπαριστά μόνο μία πληροφορία
• η Αποκωδικοποίηση πρέπει να δίνει τη αρχική πληροφορία
• Τυποποιημένη (standardized)
• χρησιμοποιεί πρότυπα που εξυπηρετούν διάφορες εφαρμογές
• Συμβατική (compatible)
• Με αξιόπιστη τεχνολογία που δεν είναι ακριβή
6. Αλφάβητο
(26 γράμματα)
• «Κώδικας» που περιέχει ένα
πεπερασμένο αριθμών
στοιχείων
• Πόσα στοιχεία είναι ιδανικά για
καλύτερη αξιοπιστία;
• Παραδείγματα: Αγγλικό και
Κινέζικο αλφάβητο
•
Επικοινωνεί πιο πολλά
από ένα γράμμα
Ποιο είναι πιο αξιόπιστο για
επικοινωνία;
δηλ. πιο εύκολη αναγνώριση
γραμμάτων με λιγότερα λάθη
(40,000 χαρακτήρες)
Ελληνικά:
σχολείο
συγκεντρώνω, συναντιόμαστε,
συνάντηση
καλά, άριστα, ωραία
μαθαίνω, μάθηση,
7. Δυαδικός Κώδικας
• Κώδικας με δύο σύμβολα προσφέρει
• ευρωστία απέναντι στο θόρυβο
συστημάτων επικοινωνίας (δηλ. στην
υποβάθμιση του σήματος)
• ανοχή σε λάθη που επηρεάζουν την
αναγνώριση των συμβόλων
• Εύκολη υλοποίηση
• Δυαδικά ψηφία – binary digits = bits
• 0 και 1
• Αναπαριστούν μία από δύο αντίθετες
καταστάσεις:
• ανοικτό ή κλειστό
• λάθος (False) ή σωστό (True)
8. Δυαδικό Ψηφίο
• Ένα bit είναι η μικρότερη ποσότητα πληροφορίας που
μπορούμε να αποθηκεύσουμε, να επεξεργαστούμε και να
μεταδώσουμε
• Ένα bit μπορεί να απαντήσει «σωστό» ή «λάθος» σε
μία ερώτηση
• Δύο bits ενωμένα μαζί τι μπορούν να συμβολίσουν;
• Στοιχειοσειρά: 00, 01, 10, 11
• Π.χ.
• 00: Βορράς
• 01: Νότος
• 10: Ανατολή
• 11: Δύση
9. Παράδειγμα αναπαράστασης με 2
bits
Απάντηση σε δύο ερωτήσεις λάθος ή σωστό δίνει
4 πιθανές απαντήσεις
Βορράς
Νότος
Ανατολή
Δύση
10. Δύναμη αναπαράστασης με Κ bits
•
Με 3 bits
έχουμε 8
μοναδικά
σχήματα
(patterns)
000
001
010
011
100
101
110
111
2*2*2 = ;
= 23 = 8
•
Με 4 bits
έχουμε 16
μοναδικά
σχήματα
0000, 1000
0001, 1001
0010, 1010
0011, 1011
0100, 1100
0101, 1101
0110, 1110
0111, 1111
Γενικά με Κ
bits έχουμε 2Κ
μοναδικά
σχήματα
2*2*2*2= 16
Δύο πιθανές τιμές που μπορεί να πάρει ένα δυαδικό ψηφίο
11. Η χρησιμότητα των δυαδικών
ψηφίων
•
•
0
0
0
•
•
Δυαδικά ψηφία αναπαριστούν μία από δύο
αντίθετες καταστάσεις:
• ανοικτό (ON) ή κλειστό (OFF)
• όπως τις δύο καταστάσεις ενός διακόπτη
Το βασικότερο ηλεκτρονικό κύκλωμα που
χρησιμοποιείται στους Η/Υ είναι ο
ηλεκτρονικός διακόπτης και μπορεί να
βρίσκεται σε μία από δύο καταστάσεις
• ανοικτό ή κλειστό
• αγωγή ρεύματος ή διακοπή ρεύματος
Ηλεκτρονικά κυκλώματα που μπορούν να
βρίσκονται σε δύο καταστάσεις λέγονται
ψηφιακά
Η κατάλληλη διασύνδεση ψηφιακών
κυκλωμάτων επιτρέπει την αποθήκευση και
επεξεργασία δεδομένων σε ψηφιακή μορφή
12. Ηλεκτρονική υλοποίηση της
δυαδικής πληροφορίας
Δύο διακριτές καταστάσεις:
• χαμηλότερη τάση (π.χ. 0 – 0.5 V) => ‘0’
• ψηλότερη τάση (π.χ. 2.8 – 3.3 V) => ‘1’
0
1
0
3.3V
2.8V
0.5V
0.0V
• Εύκολη αποθήκευση σε στοιχεία με δύο
καταστάσεις
• Μπορεί να μεταδοθεί με επιτυχία πάνω από
καλώδια που έχουν θόρυβο και είναι ανακριβή
13. Ψηφιακά συστήματα
•
•
•
•
Συστήματα ψηφιακής
επεξεργασίας
πληροφοριών :
ηλεκτρονικοί υπολογιστές
(Η/Υ)
Συστήματα ψηφιακής
αποθήκευσης
πληροφοριών:
ηλεκτρονικά, μαγνητικά και
οπτικά
Συστήματα ψηφιακής
μετάδοσης πληροφοριών
Σημαντικότερο προτέρημα
τους είναι η ευρωστία στον
θόρυβο και η ανοσία στα
λάθη αναγνώρισης των
δυαδικών ψηφίων
14. Συστήματα ψηφιακής επεξεργασίας
πληροφοριών
• Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές (Η/Υ)
• Αποτελούνται από ηλεκτρονικά κυκλώματα που είναι
ηλεκτρονικοί διακόπτες
• Οι δυαδική πληροφορία που είναι αποθηκευμένη σε Η/Υ
επεξεργάζεται με ειδικά προγράμματα που καθορίζουν την
κατάσταση κάθε διακόπτη (ανοικτός ή κλειστός)
• Τα προγράμματα είναι επίσης σε δυαδική μορφή!
22. Προτερήματα δυαδικής
πληροφορίας
• Φανταστείτε ένα νέο είδος οπτικού δίσκου με
στοιχεία που μπορούν να πάρουν μία από 3
καταστάσεις:
• στοιχείο με ψηλή αντανάκλαση
• στοιχείο με μέτρια αντανάκλαση
• στοιχείο χωρίς αντανάκλαση
• Προτέρημα
• Κάθε στοιχείο μπορεί να αποθηκεύσει περισσότερες
πληροφορίες
• Μειονεκτήματα
• Λιγότερη ανοσία σε λάθη
•
Παράδειγμα: δακτυλικά αποτυπώματα μπορούν να αλλάξουν
ένα στοιχείο ψηλής αντανάκλασης σε στοιχείο μέτριας
αντανάκλασης
• Απαιτεί πιο ακριβή τεχνολογία
• Επειδή μόνο ένα από δύο σύμβολα (καταστάσεις)
χρειάζεται να αναγνωριστεί στον συνηθισμένο
23. Επίλογος
• Αναπαράσταση πληροφορίας με αλφάβητα
• Λιγότερα σύμβολα -> πιο εύκολη η αναγνώριση -> πιο απλή
τεχνολογία
• Δυαδικά ψηφία (binary digits = bits)
• 0 και 1 => μόνο δύο διακριτές καταστάσεις
• Αναπαράσταση πληροφορίας με στοιχειοσειρές 0101
•
Με Κ bits αναπαριστούμε 2Κ μοναδικές στοιχειοσειρές
• Εύκολη υλοποίηση για ψηφιακά συστήματα
•
•
•
Αποθήκευσης
Επεξεργασίας και
Μετάδοση πληροφορίας
• Παραδείγματα υλοποίησης δυαδικών ψηφίων
•
•
•
Με διαφορετικά διαστήματα τιμών ηλεκτρικής τάσης
Με διαφορετική κατεύθυνση μαγνητισμού
Με αντανάκλαση του φωτός
24. Στην συνέχεια …
• Μετατροπή αριθμών σε δυαδικά ψηφία
• Μετατροπή γραμμάτων σε δυαδικά ψηφία
• Μετατροπή σημάτων σε δυαδικά ψηφία