ΧΡΗΣΗ Η/Υ Σημειώσεις για το μάθημα του 1ου εξαμήνου σπουδών για την ειδικότητα Ειδικός Φοροτεχνικού Γραφείου ΙΕΚ Ξάνθης ΜΑΘΗΜΑ 1: Εισαγωγή στην τεχνολογία και χρήση των Η/Υ και του διαδικτύου Αναλογική/ψηφιακή τεχνολογία, Αρχή λειτουργίας του Η/Υ Γεώργιος Π. Παυλίδης

Ψηφιακή τεχνολογία Ψηφιακό (digital) είναι ένα σύστημα το οποίο χρησιμοποιεί αριθμούς (και ειδικότερα δυαδικούς) αντί για ένα συνεχές φάσμα τιμών ή μη-αριθμητικών συμβόλων (όπως γράμματα ή εικόνες) για την είσοδο, επεξεργασία, μετάδοση, αποθήκευση και απεικόνιση. Η διαφοροποίηση μεταξύ ψηφιακού και αναλογικού (analog) αναφέρεται τόσο στη μέθοδο εισόδου, αποθήκευσης και μετάδοσης όσο και στην εσωτερική λειτουργία ενός οργάνου καθώς και τον τύπο απεικόνισης.

Ψηφιακή τεχνολογία Ο όρος “ψηφιακό” χρησιμοποιείται κατά κόρο στο χώρο των Η/Υ, αλλά και γενικότερα οπουδήποτε η πληροφορία μετατρέπεται σε δυαδική μορφή (όπως στην ψηφιακό ήχο CD και στις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες). Ο όρος “ψηφιακό” υπονοείται σήμερα και σε περιπτώσεις όπου συναντούμε το πρόθεμα “e-”, όπως στο e-mail, στο e-book και στο e-commerce.

Ψηφιακή τεχνολογία Ψηφιακό σύστημα Έξοδος στον Είσοδος από τον αναλογικό κόσμο Ψηφιακό σύστημα Έξοδος στον αναλογικό κόσμο Αναλογική είσοδος και ψηφιακή έξοδος για διάφορους ρυθμούς δειγματοληψίας Μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό  δειγματοληψία και κβαντισμός

Ψηφιακή τεχνολογία Πλεονεκτήματα της ψηφιακής τεχνολογίας Πολυπλοκότητα: Τα ψηφιακά κυκλώματα είναι πιο περίπλοκα αλλά τα περισσότερα από τα εξαρτήματα απλά ανταποκρίνονται στην παρουσίαση ή απουσία ρεύματος. Αναβάθμιση: Η βελτίωση της απόδοσης ενός ψηφιακού συστήματος μπορεί να επιτευχθεί απλά με τον πολλαπλασιασμό απλών δομικών υποσυστημάτων. Κόστος: Η κατασκευή αναλογικών συστημάτων είναι πολύ πιο ακριβή και τα συστήματα αυτά απαιτούν συνεχή συντήρηση, κάτι που δε συμβαίνει με τα ψηφιακά συστήματα. Λειτουργία: Στα αναλογικά συστήματα η απόδοση πέφτει με τον καιρό και τη χρήση, ενώ τα ψηφιακά είτε λειτουργούν είτε όχι. Συντήρηση: Μια βλάβη εντοπίζεται πολύ ευκολότερα στα ψηφιακά συστήματα. Μηχανολογία: Τα αναλογικά συστήματα περιλαμβάνουν συνήθως και μηχανικά μέρη τα οποία είναι επίσης ευπαθή. Διάρκεια: Η ψηφιακά κωδικοποιημένη πληροφορία έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Σφάλματα: Υπάρχει δυνατότητα σχεδιασμού ψηφιακών συστημάτων με δυνατότητα διόρθωσης σφαλμάτων και ανακατασκευής χαμένων τμημάτων. Δημιουργία: Αφού η πληροφορία στα ψηφιακά συστήματα μετατρέπεται σε αριθμούς είναι δυνατή η δημιουργία πληροφορίας από αριθμούς και μάλιστα νέα και άγνωστη μέχρι τώρα

Ψηφιακή τεχνολογία Ένα από τα πρώτα ψηφιακά συστήματα για τη μετάδοση πληροφορίας Βασίζεται στο δυαδικό σύστημα κωδικοποίησης

Δυαδικό σύστημα αρίθμησης Ιστορία Το σύγχρονο δυαδικό σύστημα αρίθμησης τεκμηριώθηκε για πρώτη φορά από τον Gottfried Leibniz κατά το 17ο αιώνα στο έργο του «Explication de l'Arithmétique Binaire». Το 1854, ο Βρετανός μαθηματικός George Boole δημοσίευση την ερευνητική του δουλειά όπου περιέγραφε ένα σύστημα λογικής που στη συνέχεια μετονομάστηκε σε άλγεβρα του Bool. Το 1937 ο Claude Shannon ολοκλήρωσε τη διατριβή του στο MIT στην οποία υλοποιούσε την άλγεβρα του Bool και τη δυαδική λογική χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικούς ηλεκτρονόμους και διακόπτες για πρώτη φορά στην ιστορία. Με τον τίτλο «A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits» η διατριβή του Shannon ουσιαστικά έθεσε τις βάσεις για τη σχεδίαση ψηφιακών συστημάτων Το Νοέμβριο του 1937 ο George Stibitz (εργαζόμενος τότε στα Bell Labs) ολοκλήρωσε την κατασκευή ενός υπολογιστή βασισμένου σε ηλεκτρονόμους ("Model K"), ο οποίος έκανε υπολογισμούς βάσει της δυαδικής πρόσθεσης. Έτσι, στα Bell Labs thus εγκρίθηκε η έναρξη ενός μεγάλου ερευνητικού προγράμματος κατά τα τέλη του 1938. Στις 11 Σεπ. 1940 ολοκληρώθηκε η κατασκευή του υπολογιστή μιγαδικών αριθμών, ο οποίος είχε δυνατότητα υπολογισμών με μιγαδικούς αριθμούς. Στην επίδειξη της λειτουργίας του ο Stibitz έδειξε πώς μπορούσε να στείλει εντολές στον υπολογιστή μέσω τηλετύπου. Ήταν η πρώτη υπολογιστική συσκευή με δυνατότητα απομακρυσμένου ελέγχου. http://en.wikipedia.org/wiki/Binary_numeral_system

Δυαδικό σύστημα αρίθμησης Το «καθημερινό» δεκαδικό σύστημα αρίθμησης βασίζεται στη χρήση δέκα συμβόλων για την αναπαράσταση όλων των αριθμών: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Το δυαδικό σύστημα αρίθμησης βασίζεται στη χρήση δύο μόνο συμβόλων: 0, 1 Αντιστοιχίες δυαδικών-δεκαδικών αριθμών: 0 – 0 1 – 1 2 – 10 3 – 11 4 – 100 5 – 101 6 – 110 7 – 111 8 - 1000 9 - 1001

Δυαδικό σύστημα αρίθμησης Ένας δυαδικός αριθμός αναπαρίσταται από ακολουθία ψηφίων [bits  binary digits] Τα bits αναπαρίστανται από οποιοδήποτε σύστημα που μπορεί να βρεθεί σε δύο αντίθετες καταστάσεις.

Δυαδικό σύστημα αρίθμησης Δυαδική αριθμητική Πρόσθεση Αφαίρεση 0+0=1, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=10 0-0=0, 0-1=1, 1-0=1, 1-1=0 Πολλαπλασιασμός Διαίρεση 1 0 1 1  11 × 1 0 1 0  10 --------- 0 0 0 0 1 0 1 1 + 1 0 1 1 --------------------- = 1 1 0 1 1 1 0  110 1 0 1  αποτέλεσμα 5 ----------------- 1 0 1 | 1 1 0 1 1  πράξη 27/5 - 1 0 1 -------- 0 1 1 - 0 0 0 1 1 1 1 0  υπόλοιπο 2

Η ψηφιακή τεχνολογία και οι Η/Υ Λυχνίες κενού Τρανζίστορ 1947 Ολοκληρωμένα κυκλώματα 1958

Η ψηφιακή τεχνολογία και οι Η/Υ