Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 INFORMATYKA W SZKOLE. Podyplomowe Studia Pedagogiczne

Transkrypt

1 Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA D-10 pokój 227 INFORMATYKA W SZKOLE Podyplomowe Studia Pedagogiczne

2 Informatyka INFORMATYKA NIE JEST NAUKĄ TYLKO O KOMPUTERACH

3 Informatyka Informatyka jest dziedziną wiedzy zajmującą się : algorytmami gromadzeniem informacji wyszukiwaniem informacji przetwarzaniem informacji za pomocą komputerów odpowiedniego oprogramowania

4 Informacja Zgodnie ze podejściem ścisłym, które wywodzi się z fizyki i matematyki, informacja oznacza pewną własność fizyczną lub strukturalną obiektów. Własność ta stanowi wyróżnienietego obiektu ze zbioru innych obiektów. Wzór na ilość informacji (w bitach) to p prawdopodobieństwo zdarzenia I liczba bitów

5 Na początku była ciemność W takim układzie jest tylko jeden stan. Nic się nie dzieje. Niczego nie trzeba opisywać. Układ nie niesie ze sobą żadnych informacji.

6 I stało sięświatło :) Aby się upewnić ile bitów potrzebujemy, podstawmy do wzoru: W kontekście tego układu wartość 0 lub 1 stanowi informację o jego stanie. Jednostkę taką nazywamy bit. p=0,5, mamy log 2 (1/0,5) = log 2 2 Do jakiej potęgi należy podnieść 2 aby mieć 2? 1 Mamy więc jeden bit informacji.

7 Ponumerujmy 4 stany

8 Dalej jest analogicznie 10 stanów 4 bity 20 stanów 5 bitów 100 stanów 7 bitów 1000 stanów 10 bitów stanów 16 bitów itd.

9 Organizacja informacji IOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOI OOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOIIOOIOI Informacja wewnątrz systemów OIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIOIIIOOOIIIIIOOOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOI OIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOI OIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOI informatycznych zapisana jest OIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOO OIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIO IOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOIIOOIOIOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIOIIIOOOIIIIIOOO w postaci binarnej. OIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOI OIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIO IOIIIIOIOIIIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIII OIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOI OIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIO OOOOIIOOIOIOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIOIIIOOOIIIIIOOOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIO Jak nadać jej wartość użyteczną??? OOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOO OIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOI IIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOI OOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOII OIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOIIOOIOIOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIO IIIOOOIIIIIOOOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIO OIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOI OIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIO IOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOI Należy wprowadzić jakiś porządek IOIIIIOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOII IOIOIOIIOIOOOOOIIOOIOIOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOIIOOOOOIOIIIOOOIIIIIOOOOIIIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOI OIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIOIIOIOOOIOOIIIOOOIIIOIOIOIIOIOOOOOOIIIIOOIIOIOIIOIOIIOIIIIOOI IIIOIOIOIOOOIOOIOOIOIOIOIOIOOIOIOIIIIIOIOIIIOOOOIIOIOOOIOIIOIOIOIOIIIOIOIIIIOIOIIIOIOIOIIOIOIOIOIOIOIOIIIIOIOI OIOIO

10 Organizacja informacji Można dokonać podziału na fragmenty stałej wielkości (np. 8-bitowe) ale Jak bardzo różni się OOIIO odiioo odoioi? OIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOI

11 Organizacja informacji Ważne są: -wartość bitu (O lub I) -pozycja bitu OOOI -jedynka na prawejpozycji IOOO -jedynka na lewejpozycji OIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOI

12 Organizacja informacji OOOI -jedynka na prawejpozycji IOOO -jedynka na lewejpozycji Musimy przyjąć, która strona jest ważniejsza Bity z ważniejszej strony nazywamy bardziej znaczącymi Bity z mniej ważnej strony nazywamy mniej znaczącymi OIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOI

13 Organizacja informacji Najczęściej przyjmuje się lewą stronę jako ważniejszą Jaką sumę wolelibyście mieć na koncie: $ $ czy $ $ OIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOIOIIOIOOOIIOOIIIOOI

14 System pozycyjny W systemie pozycyjnym liczbę przedstawia się jako ciąg cyfr, przy czym wartość tej liczby zależy zarówno od cyfr jak i miejsca, na którym się one znajduje w tym ciągu. System dziesiętny: = = = = = = = 1 1* * * * * *10 + 8*1

15 Zapis binarny Zapis binarny jest ściśle związany z potęgami liczby dwa Wartości bitów na poszczególnych pozycjach w zapisie binarnym odpowiadają kolejnym potęgom liczby 2: 2 5 = = = = = = *32 + 1*16+ 1*8 + 0*4 +1*2 + 0*1 = 26

16 Ciągi bitów

17 Zapis binarny Algorytm zamiany liczby zapisanej w systemie dziesiętnym na zapis binarny. Liczbę dziesiętną dzielimy systematycznie przez 2. Zapamiętujemy resztę z dzielenia. Reszty te zapisane w odwrotnej kolejności tworzą zapis binarny liczby.

18 Zapis binarny 2436 : 2 = 1218 reszta : 2 = 609 reszta : 2 = 304 reszta : 2 = 152 reszta : 2 = 76 reszta 0 76 : 2 = 38 reszta 0 38 : 2 = 19 reszta 0 19 : 2 = 9 reszta 1 9 : 2 = 4 reszta 1 4 : 2 = 2 reszta 0 2 : 2= 1 reszta 0 1 : 2 = 0 reszta 1 (2436)

19 Dodawanie binarne Dodawanie liczb binarnych wykonuje się tak samo jak w systemie dziesiątkowym, to znaczy rząd po rzędzie, zaczynając od najniższego pierwszy składnik drugi składnik suma 0 + 0= = = = 10

20 Jeszcze inny zapis Zapis heksadecymalny pozycyjny o podstawie 16 Do zapisu dowolnej liczby system wykorzystuje szesnaście symboli 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10, 11, 12, 13, 14, 15 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,A, B, C, D, E, F

21 Zapis heksadecymanly Dowolną liczbę w systemie heksadecymalnym możemy przedstawić jako następująca sumę: (a n-1...a 1 a 0 ) H = a n-1 *16 (n-1) a 1 * a 0 *16 0 (a...a a ) n H = n 1 i= 0 a 16 i i

22 Zapis heksadecymalny Zapis heksadecymalnyjest związany z potęgami liczby 16 0 E 1 A = = = = = = 1 0* E* * A* * *16 0 0* * * * * *16 0 =

23 Bit, bajt, kilobajt, megabajt BAJT -najmniejsza adresowalna jednostka informacji pamięci komputerowej. W praktyce przyjmuje się, że jeden bajt to 8 bitów Bajt przyjmuje wartości od do czyli od 0do 255dziesiętnie. Np odpowiada wartości 172 Jednostki 4, 8, 16, 32 i więcej bajtów nazywa się często SŁOWAMI

24 Bit, bajt, kilobajt, megabajt Co można zapamiętać w jednym bajcie? - Liczby dziesiętne w małym przedziale, np do 200, czy 0 do 255; - Pojedynczy znak z klawiatury (zgodnie z tzw. tabelą ASCII) np.: a, 4, * ; Składając bajty w dłuższe ciągi można zapamiętywać dowolne liczby czy teksty, np.: Ala ma kota da się zapisać w 11 bajtach.

25 Tabela ASCII

26 Tabela ASCII W tabeli ASCIIkoduje się jedynie podstawowy zbiór 255 symboli (tyle kombinacji uzyskuje się z jednego bajtu). Nie ma w niej miejsca na symbole japońskie, chińskie, a nawet polskie znaki narodowe (ą, ć, ź, ó itp.). W związku z tym coraz powszechniej przechodzi się na inną tabelę, zwaną UNICODE-komputerowy zestaw znaków mający w zamierzeniu obejmować wszystkie pisma używane na świecie. Każdy ZNAKzapisany jest na dwóch, zamiast na jednym bajcie (tak jest w ASCII). Pozwala to zakodować znaków. Pierwsze 255 znaków pokrywa się z kodem ASCII.

27 Bit, bajt, kilobajt, megabajt Bajty grupowane są w większe jednostki bajty to kilobajt [kb] 1024 kbto megabajt [Mb] 1024 Mb to gigabajt [Gb] 1024 Gb to terrabajt[tb] dlaczego 1024 a nie 1000 jak w układzie SI? W informatyce kilo oznacza 2 10 =1024 W układzie SI kilo oznacza 10 3 =1000

28 Bit, bajt, kilobajt, megabajt Ile zmieści się w kilobajcie? Ten tekst zajmuje około 1kb. Ala ma kota a kot ma Alę. To jest tekst testowy. W tej perspektywie, informacja jest indywidualną lub grupową interpretacją otrzymanego ciągu sygnałów (np. dźwiękowych czy optycznych) i musi zawsze opisywać stan jakiejś dziedziny. Podejście kognitywistyczno-systemowe w meta-teorii TOGA)[1] daje nam ścisłe definicje rozróżniające dane, informacje, wiedzę i preferencje jako podstawowe funkcjonalne elementy procesów myślowych naturalnych i sztucznych (zobacz też: Sztuczna inteligencja). W tej systemowej interpretacji, informacja jest przetwarzana przez naszą wiedzę i w wyniku daje inną informację lub nową wiedzę. W zależności od tzw. indywidualnego systemu konceptualizacji, ten sam ciąg sygnałów/znaków (danych) może być źródłem różnych informacji dla różnych osób lub robotów. Jeśli grupa ludzi lub społeczeństwo ma w pewnej dziedzinie ten sam system konceptualizacyjny (np. teorie, zbiory poglądów, definicje), to te same sygnały komunikacyjne odbierają w ten sam sposób, to znaczy dostarczają im one tą samą informację do przetwarzania.

29 Przetwarzanie informacji Współczesne komputery pracują zgodnie z koncepcją von Neumana polega na ścisłym podziale komputera na trzy podstawowe części: procesor (w ramach którego wydzielona bywa część sterująca oraz część arytmetyczno-logiczna) pamięć komputera (zawierająca dane i sam program) urządzenia wejścia/wyjścia

30 Pojęcie pliku Plik (ang. file), jest to nazwany ciąg danych (inaczej zbiór danych), o skończonej długości, posiadający szereg atrybutów i stanowiący dla systemu operacyjnego całość. Atrybuty plików: Nazwa pliku Rozmiar Właściciel Prawa dostępu Czasy (utworzenia/ostatniego dostępu/ostatniej modyfikacji). Hasło Inne informacje, z reguły niedostępne dla programu użytkownika.

31 Pojęcie pliku Typowe operacje na plikach: Utworzenie (ang. create) Usunięcie (ang. delete) Otwarcie (ang. open) przygotowanie pliku do dostępu. Zamknięcie (ang. close) wskazanie, że dostęp do pliku nie będzie dalej potrzebny. Odczyt (ang. read) (do bufora w pamięci procesu) Zapis (ang. write) (z bufora w pamięci procesu)

32 Pliki, katalogii W przypadku tysięcy plików na dysku proste nadawanie nazw nie wystarcza (np. wiele plików o identycznej nazwie, różne wersje tego samego programu). Ludzie mają tendencję do grupowania informacji związanych ze sobą. Systemy informatyczne umożliwiają to przy pomocy katalogów(ang. directory), zwanych także folderami.

33 Pliki, katalogi Grupowanie pozwala na. Łatwiejsze znalezienie plików. Określenie, które pliki są ze sobą związane. Operacje na katalogach: Głównie odczyt i przeszukiwanie katalogu.

34 Pliki, katalogi Plik (wartość fizyczna) - fizyczne miejsce na dysku Katalog (wartość logiczna) - grupowanie plików według różnych kryteriów Pliki przechowywane są w hierarchicznej strukturze katalogowej (drzewo katalogów) utworzonej na nośnikach danych

35 Pliki, katalogi Każda z partycji dyskowych (woluminów) posiada w systemie operacyjnym unikatowe oznaczenie Windows poszczególne partycje (woluminy) oznaczane są identyfikatorami literowymi wraz z etykietą, np. C -System, D Dane, E CDROM, itp..

36 Pliki, katalogi Ścieżki bezwzględna dostępu do pliku np.: C:\katalog_1\katalog_2\plik.txt nazwa dysku nazwy katalogów nazwa pliku Ścieżki względna dostępu do pliku np.:..\katalog_2\plik.txt katalog nadrzędny nazwa katalogu nazwa pliku

37 Pliki, katalogi Ścieżki względna dostępu do pliku np.:..\katalog_2\plik.txt bieżący katalog nadrzędny katalog katalog docelowy plik

38 Drzewo katalogów Jeżeli bieżącym katalogiem będzie katalog_b ścieżki względna dostępu do pliku plik.txtbędzie taka sama:..\katalog_1\katalog_2\plik.txt

39 Pliki, katalogi Każdy plik opatrzony jest nazwą Nazwa pliku musi być unikatowa w skali katalogu (folderu) Standardy nazewnictwa Znaki zastrzeżone: / \: *? < > Nazwa właściwa: DOS do 8 znaków alfanumerycznych bez znaków i 3 znaki rozszerzenia Windows do 255 znaków wraz z rozszerzeniem, możliwość stosowania w nazwie spacji, kropek i polskich znaków Rozszerzenie jest elementem nazwy pliku Nie jest konieczne Tworzone jest zwykle z 3 znaków alfanumerycznych Znajduje się w końcu nazwy właściwej pliku, odseparowane jest kropką np. tekst.txt, dane.doc, spakowane.tar.gz Informuje system operacyjny i aplikacje o typie danych przechowywanych w pliku Nazwy niektórych katalogów (folderów) są zastrzeżone i nie można ich zmieniać np. Windows, Documentand Settings, System32 itp.

40 Pliki, katalogi Przykłady różnych typów plików Pliki programów (wykonywalne) - exe, com, bat Pliki systemowe sys Pliki bibliotek programowych dll Pliki tymczasowe tmp Pliki ustawień ini, inf Pliki logów systemowych log Pliki graficzne -bmp, jpg, gif, tif, eps, cdr, wmf, cmx Pliki dźwiękowe wav, mp3 Pliki video mpg, avi, Pliki dokumentów txt, doc, ppt, xls, mdb

41 Pliki, katalogi Odwołania do grupy plików za pomocą wzorca (maski) plików:? -zastępuje jeden dowolny znak, lis?.txt lisy.txt list.txt lis1.txt lisq.txt * -zastępuje ciąg (sekwencję) znaków -także pusty lis*.txt lisy.txt list.txt listonosz.txt lis123abc.txt lis.txt

42 Pliki, katalogi Katalog bieżący Nazwy dysków Katalog nadrzędny C:\Grazyna\nauczyciele Katalog podrzędny C:\Grazyna\nauczyciele\podyplomowe\2010_2011 Pliki w katalogu bieżącym C:\Grazyna\nauczyciele\podyplomowe C:\Grazyna\nauczyciele\podyplomowe\plan0.txt

43 Pliki, katalogi

44 Pliki tekstowe Pliki tekstowe są kodowane (ASCII) przez przypisanie liczby każdemu spośród 256 znaków, np. Znaki standardowe to , znaki narodowe Potrzebny 1bajt = 8 bitów do zapisu znaku. Tekst to ciąg znaków zakończonych specjalnym znakiem (zależnym od SO) zarezerwowanym na wskazanie końca tekstu. Pliki tekstowe są przeznaczone dla użytkownika. Każdy znak na monitorze to kopia z gotowej matrycy, typu rastra na polu (s w) około (20 40) pikseli, co wystarcza na rozsądnie dobre odtworzenie znaku. Zazwyczaj mamy 80 kolumn 25 linii, czyli około pixeli na całym monitorze

45 Pliki binarne Pliki binarne nie są porcjowane po 8 bitów, ale są zapisywane bit po bicie jako ciąg znaków. Koniec pliku jest anonsowany przez jego długość rejestrowaną w części nagłówkowej pliku (gdzie zresztą umieszcza się inne istotne informacje jak nazwa pliku, jego atrybuty, data i czas utworzenia). Atrybut pliku to przede wszystkim informacja o tym, czy dany użytkownik może go modyfikować (RW) czy nie może (R). Pliki binarne są przeznaczone dla komputera (ściślej, dla mikroprocesora) i na podglądzie wyglądają jak krzaczki. Np. źródłowy plik programisty ara.pasjest plikiem tekstowym (bo takim musi być), ale po kompilacji =tłumaczeniu na język maszyny= staje się wykonywalnym plikiem binarnym ara.exedla komputera