Binarny to znaczy oparty na dwójkowym systemie liczenia.

Na co dzień używamy dziesiętnego systemu liczenia (korzystającego z 10 cyfr od 0 do 9). Ale komputery używają systemu, w którym są tylko dwie cyfry: 0 i 1. Właśnie taki system nazywa się binarnym.

Dlaczego sięgamy do systemu binarnego?
Po pierwsze dlatego, że taki system jest łatwo reprezentować w elektronice: 1 to obecność napięcia w jakimś elemencie mikroprocesora, a 0 to brak napięcia. 1 to dołek wypalony w pewnym miejscu płytki CD albo DVD, a 0 to brak takiego dołka. 1 to błysk światła wędrujący światłowodem, 0 to brak takiego błysku w momencie, kiedy jest oczekiwany. Przykłady można by mnożyć. Cyfry binarne skutecznie i tanio można reprezentować, podczas gdy w systemie dziesiętnym trzeba by było znaleźć taki sposób odwzorowania, żeby używany sygnał kodował i różnicował wszystkie cyfry od 0 do 9, co jest trudniejsze i kosztowniejsze.


System binarny odznacza się bardzo dużą odpornością na zakłócenia. Każde urządzenie techniczne narażone jest na to, że różne czynniki zewnętrzne i wewnętrzne mogą zniekształcać sygnały, które w takim systemie są wykorzystywane. Właśnie te czynniki nazywamy zakłóceniami. Pod wpływem zakłócenia sygnały o celowo małych wartościach mogą swe wartości w sposób niekontrolowany zwiększyć. Mówimy wtedy, że jakieś zewnętrzne źródło (na przykład sieć energetyczna) „wsiało" nam do naszej aparatury fałszywe sygnały. Czasem z kolei taki sygnał, który powinien mieć dużą wartość, traci część swojej energii i ulega stłumieniu. To też brzydkie zakłócenie, chociaż tu najczęściej winne są czynniki wewnątrz rozważanej aparatury.

Niezależnie od tego, jakie jest pochodzenie zakłócenia i jaka jest jego natura – sygnał, który musiałby reprezentować cyfry od 0 do 9, mógłby tym zakłóceniom ulec, czyli mógłby zostać przekłamany. Zewnętrzne zakłócenie, indukujące w naszym aparacie dodatkowe napięcia, mogą sprawić, że słaby sygnał oznaczający cyfrę 2 pod wpływem zakłócenia zwiększy się i będzie interpretowany jako cyfra 3. Z kolei zakłócenia tłumiące mogą sprawić, że duży sygnał oznaczający 9 zostanie zmniejszony i będzie traktowany jak 8.

Jest jednak jeszcze jeden znaczący argument przemawiający za tym, żeby słowo „cyfrowe" utożsamiać ze słowem „binarne". Tym argumentem jest prostota arytmetyki dwójkowej. Działania arytmetyczne w systemie, w którym każda liczba składa się tylko z samych zer i jedynek, są bardzo proste. Na przykład tabliczka mnożenia. Zapewne każdy z Państwa pamięta, jak wiele trudu wymagało jej opanowanie na początku nauki arytmetyki w szkole podstawowej! Tymczasem w systemie binarnym cała tabliczka mnożenia sprowadza się do jednej reguły:

1 x 1 = 1

To wszystko! Żadnych innych cyfr poza 0 i 1 w tym systemie nie ma, a cokolwiek mnożone przez zero – zawsze daje zero (w każdym systemie), więc nie ma potrzeby tego zapisywać w formie oddzielnych formuł.


Podobnie z dodawaniem. Dodanie do czegokolwiek zera nic nie zmienia. Zatem jedyna reguła arytmetyczna, którą trzeba uwzględnić, jest następująca:

1 + 1 = dwa (binarnie to 10)

Drobnym problemem w tej regule jest fakt, że w systemie binarnym nie ma cyfry „dwa", trzeba więc w podanej regule uwzględnić liczbę „dwa", która jest dwucyfrowa.


We współczesnych obliczeniach istnieją dwa odrębne światy: świat ludzi, w którym używamy i będziemy używali liczb dziesiętnych, oraz świat urządzeń cyfrowych (komputerów, laptopów, tabletów, smartfonów), w których wszystko opiera się na systemie dwójkowym. Na szczęście urządzenia cyfrowe, gdy wyświetlają lub drukują wyniki swoich obliczeń, to zamieniają swoją wewnętrzną reprezentację binarną na naszą dziesiętną. Z kolei gdy my wprowadzamy do tych urządzeń jakieś dane, to posługujemy się naturalnymi dla nas liczbami dziesiętnymi, a posłuszne urządzenia same sobie to zamieniają na wewnętrzną reprezentację binarną.

System binarny ma jeszcze jedną zaletę: za jego pomocą można równie łatwo i naturalnie zapisywać liczby (te, na których trzeba wykonać wymagane działania arytmetyczne, i te, które są wynikiem tych działań), jak i wartości logiczne.

Komputer w wielu przypadkach musi sprawdzać rozmaite warunki (na przykład wyszukując potrzebne informacje), a wynik sprawdzenia dowolnego warunku może być wartością logiczną. Są tylko dwie możliwe wartości logiczne: prawda albo fałsz. Jeśli umówimy się, że wartość prawda utożsamiać będziemy z jedynką, a fałsz oznaczać będziemy jako zero – to te same elementy elektroniczne w strukturze komputera (w pamięci lub w mikroprocesorze) mogą być wykorzystywane zarówno do rejestrowania liczb, jak i do zapisywania rozstrzygnięć logicznych. Jest to ważne, bo dzięki temu komputer może mieć zaprogramowane nie tylko obliczenia na liczbach, ale również ewaluacje złożonych warunków logicznych. W efekcie komputer może prowadzić działania podobne do ludzkiego rozumowania, kiedy z kilku przesłanek trzeba wyciągnąć końcowy wniosek. Służą do tego reguły logiki matematycznej, którą procesor komputera ma wbudowaną na równi z podanymi wyżej regułami wykonywania działań arytmetycznych. Reguły te odwołują się do trzech operacji.

Pierwszą z nich jest negacja. Jeśli jakiś warunek jest prawdziwy i zastosujemy do niego operację negacji – to otrzymamy fałsz. Z kolei zanegowanie warunku fałszywego prowadzi do stwierdzenia prawdziwego.

Drugą jest alternatywa. Jeśli mamy liczne warunki i połączymy je operacją alternatywy – to zbudowane stwierdzenie będzie prawdziwe, jeśli chociaż jeden z tych warunków będzie prawdziwy.

Trzecią operacją jest koniunkcja. Jeśli znowu mamy liczne warunki i połączymy je operacją koniunkcji, to całe stwierdzenie będzie prawdziwe tylko wtedy, jeśli wszystkie warunki będą prawdziwe.


Binarnie reprezentowane liczby, wartości logiczne, ale także obecnie teksty, obrazy, dźwięki i inne sygnały umieszcza się w komputerze w różnych układach elektronicznych – głównie w rejestrach procesora i w pamięci. Dla tych układów trzeba określać ich pojemność. Można ją wyrażać w bitach. Bit to taki składnik struktury komputera, w którym można umieścić jedną cyfrę binarną, czyli wartość zero albo jeden. Bit jest bardzo małą porcją informacji, dlatego do zapisu nawet jednej liczby potrzeba od kilkunastu do kilkudziesięciu bitów, nawet niewielki tekst wymaga kilkuset bitów, a typowy obraz to dziesiątki milionów bitów. Z tego powodu w 1956 r. Werner Buchholz z firmy IBM wprowadził koncepcję „paczki" zawierającej 8 bitów. Takiej „paczce" nadano nazwę bajt.

Ale jeden bajt to także bardzo mała porcja informacji, dlatego w danych technicznych urządzeń cyfrowych podaje się ich pojemność w kilobajtach, megabajtach i gigabajtach. W tych nazwach zawarta jest jednak pewne pułapka, którą na koniec tego artykułu warto ujawnić. Przywykliśmy, że przedrostek kilo oznacza tysiąc. Kilometr to tysiąc metrów, kilogram to tysiąc gramów itp. Natomiast w systemach cyfrowych kilo oznacza mnożnik „dwa do dziesiątej potęgi". Dlatego kilobajt to 1.024 bajty. Podobnie mega oznaczające mnożenie przez milion w systemach binarnych oznacza mnożnik „dwa do dwudziestej potęgi", w związku z czym megabajt to 1.048.576 bajtów. Na podobnej zasadzie gigabajt to 1.073.741.824 bajtów. W przybliżeniu rozważane mnożniki można utożsamiać z „okrągłymi" liczbami tysiąc, milion i miliard – ale warto pamiętać, że naprawdę oznaczają one więcej.

Przygotowano na podstawie tekstu prof. dr hab. Ryszarda Tadeusiewicza, automatyka i informatyka, trzykrotnego rektora Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Pełna wersja tekstu ukazała się na www.rp.pl

Konwersja liczb z systemu dwójkowego na dziesiętny i odwrotnie

https://www.youtube.com/watch?v=VUHwfugYFEA&t=199s

Konwersja liczb z systemu dwójkowego na dziesiętny i odwrotnie

 

Dodawanie w systemie dwójkowym


Mnożenie liczb binarnych



Jako pierwszy, terminu bajt użył w 1956 Werner Buchholz z firmy IBM. Od lat sześćdziesiątych XXw. przyjmuje się, że jeden bajt to 8 bitów. Słowo bajt (ang. byte) powstało od angielskiego bite (kęs), jako najmniejsza porcja danych, którą komputer może „ugryźć” za jednym razem (czyli pobrać, zapisać, przetworzyć).

Jednostki pamięci
1 bit - najmniejsza jednostka pamięci, o wartości 0 lub 1
1 B (bajt) = 8 bitów
1 kB (kilobajt) = 1024 B
1 MB (megabajt) = 1024 kB
1 GB (gigabajt) = 1024 MB
1 TB (terabajt) = 1024 GB
1 PB (petabajt) = 1024 TB
1 EB (eksabajt) = 1024 PB
1 ZB (zettabajt) = 1024 EB
1 YB (jottabajt) = 1024 ZB

Nośnik danych jest to przedmiot umożliwiający fizyczne zapisanie danego rodzaju informacji, a także późniejsze odczytanie (odtworzenie) tej informacji. Pod pojęciem nośnik danych najczęściej rozumie się przedmioty i urządzenia ściśle związane z komputerami. Przykładowe nośniki danych to: dyski optyczne (CD, DVD, Blu-ray), pendrive, karty pamięci.

BUDOWA KOMPUTERA
Cztery podstawowe składniki zestawu komputerowego:
1. jednostka centralna
2. monitor
3. klawiatura
4. myszka

Podstawowe elementy jednostki centralnej komputera
1. płyta główna (mainboard)
2. procesor (CPU skrót od Central Processing Unit)
3. pamięć operacyjna (RAM skrót od Random Access Memory)
4. karta graficzna
5. dysk twardy (HDD skrót od Hard Disk Drive)
6. karta sieciowa
7. karta dźwiękowa
8. napędy dysków optycznych np. CD-ROM, DVD-ROM, CD-RW, DVD-RW, Blu-ray
9. obudowa z zasilaczem

Urządzenia peryferyjne (zewnętrzne) to urządzenia znajdujące się poza jednostką centralną komputera.

Urządzenie wejściowe to urządzenie za pośrednictwem, którego informacje wprowadzane są do komputera.

Urządzenia wyjściowe to urządzenia, za pośrednictwem których informacja wychodzi z komputera.

Podział urządzeń wejścia-wyjścia

urządzenia wejścia to np.: klawiatura, mysz, skaner, mikrofon, dżojstik, trackball, tablet, joypad, kierownica, kamera internetowa
urządzenia wyjścia to np.: monitor, drukarka, głośniki, ploter, słuchawki, projektor, drukarka 3D

 

Spośród wszystkich popularnych, nagrywalnych nośników optycznych najprostszą budową charakteryzuje się krążek CD-R. Aby można było zapisać na nim informacje za pomocą komputerowych nagrywarek, na przezroczysty dysk wykonany z poliwęglanu nakłada się warstwę barwnika organicznego. Najczęściej jest to azocyjanina z domieszką miedzi (płyty niebieskie) bądź niklu (krążki zielone) lub ftalocyjanina (barwa żółta, półprzezroczysta). Na tę warstwę nanosi się następnie powłokę odbijającą światło, wykonaną niemal zawsze z czystego srebra, a później zabezpiecza się te wszystkie delikatne warstwy lakierem ochronnym. Podczas zapisu laser nagrywarki oświetla przez krótką chwilę wybrane punkty płyty, co powoduje ich ogrzanie i prowadzi do nieodwracalnej zmiany stanu barwnika – wypalenia.

Pierwotnie przezroczysty dla światła używanego w napędach CD o długości fali 780 nm związek chemiczny ciemnieje, dzięki czemu na płycie powstaje seria obszarów jasnych i ciemnych. Podczas odtwarzania danych z nagranego nośnika znacznie słabszy promień lasera odczytującego rozprasza się na zaciemnionych obszarach, bez przeszkód natomiast pokonuje punkty, gdzie barwnik pozostaje w swej pierwotnej, jasnej postaci. Światło odbija się od warstwy srebra i powraca do fotodetektora, który interpretuje zmiany jego intensywności jako zera i jedynki.

Opisując sposób zapisywania płyty CD-R, pominęliśmy dwie ważne kwestie: w jaki sposób promień lasera zapisującego jest prowadzony po powierzchni czystego nośnika i jak nagrywarka powinna regulować prędkość wirowania dysku. Podczas normalnej pracy przy odczycie krążków zawierających już dane sprawa jest prosta – laser śledzi spiralną ścieżkę reprezentującą kolejne zera i jedynki. Na podstawie szybkości zmian między obszarami jasnymi i ciemnymi można też ustalić prędkość, z jaką obraca się płyta, i w razie potrzeby wprowadzić odpowiednie korekty.

Podczas zapisu na płycie brakuje jednak obszarów różnie odbijających światło, gdyż ich utworzenie jest właśnie celem nagrywania. Problem ten rozwiązano, tłocząc na poliwęglanowym krążku CD-R spiralną ścieżkę o nieco większej szerokości od ścieżki spotykanej na zwykłych płytach CD-ROM. Dzięki temu podczas nagrywania wystarczy kontrolować promień lasera zapisującego, tak aby nie opuścił on wyznaczonego „koryta”, a otrzymamy idealnie nawiniętą serię jasnych i ciemnych punktów – pitów i landów.


Aby rozwiązać nasz drugi problem, czyli ustalić, z jaką prędkością wiruje nagrywana płyta, ścieżka prowadząca jest dodatkowo pofalowana. Mówiąc najprościej, wytłoczona na czystej płycie ścieżka przypomina nieco rzekę, która płynąc, skręca raz w lewo, a raz w prawo. Ponieważ szybkość zmian wymiarów rowka jest ściśle określona, analizując podczas zapisu fazę odbitego od płyty światła, można obliczyć, jak szybko obraca się nośnik nad laserem. Na podstawie tych informacji zmienia się moc lasera albo reguluje szybkość wirowania dysku.

Płyty wielokrotnego użytku

Barwniki organiczne zmieniające kolor pod wpływem temperatury doskonale sprawdzają się w przypadku płyt jednokrotnego zapisu. Wytworzenie nośnika typu RW, czyli krążka wielorazowego zapisu, wymaga użycia zupełnie innych materiałów. Warstwa barwnika musi być zastąpiona substancją, która może wielokrotnie zmieniać stopień przepuszczalności światła. Funkcję tę pełni mieszanina metali, w skład której wchodzą srebro, ind, antymon i tellur. Ciekawą cechą tak spreparowanego stopu jest możliwość jego wprowadzenia w dwa odmienne stany. W fazie anamorficznej (bezpostaciowej), powstającej po ogrzaniu materiału powyżej temperatury topnienia (500-700°C) i szybkim ochłodzeniu, atomy metali tworzą nieuporządkowaną strukturę, silnie tłumiącą przechodzące światło – tak wypala się „pity” i „landy”. W chwili gdy mieszanina zostanie przez chwilę podgrzana do temperatury powyżej krystalizacji (ok. 200°C), ale poniżej temperatury topnienia, atomy „samoorganizują” się, powracając do uporządkowanej struktury krystalicznej, która znacznie słabiej pochłania promień lasera odczytującego. Ten proces umożliwia więc skasowanie zapisanych uprzednio danych.

Proces wypalania płyty CD-RW na pierwszy rzut oka nie wydaje się zbyt skomplikowany – wystarczy tylko ogrzewać punkty na powierzchni płyty do dwóch różnych temperatur. W rzeczywistości jednak dobranie optymalnych proporcji metali sprawia producentom nośników wiele problemów.

Szczególnie dużo wysiłku włożyć trzeba w przygotowanie płyt CD-RW, które mogłyby być zapisywane z dużymi prędkościami. Aby spełnić ten warunek, trzeba znaleźć taki skład mieszanki, która bardzo szybko powracałaby do stanu krystalicznego (w miarę wzrostu prędkości zapisu laser oświetla dany punkt coraz krócej) i jednocześnie nie wymagałaby zbyt wielkich temperatur w celu przejścia do fazy anamorficznej. Jak trudne jest to zadanie, najlepiej świadczy fakt, że producenci nośników potrzebowali aż dwóch lat, aby podnieść dopuszczalną prędkość zapisu nośników CD-RW z 12x do 24x.

pityilandy

Pity i landy na płytach CD, DVD i Blu-Ray.

 

Opracowano na podstawie artykułu z czasopisma Chip (2003).

 

  1. W zakresie rozumienia, analizowania i rozwiązywania problemów uczeń:
    • wymienia dziedziny, w których wykorzystuje się komputery,
    • opisuje sposoby reprezentowania danych w komputerze,
  2. W zakresie programowania i rozwiązywania problemów z wykorzystaniem komputera i innych urządzeń cyfrowych uczeń:
    • wymienia formaty plików graficznych,
    • tworzy kompozycje graficzne w edytorze grafiki,
    • wykonuje zdjęcia i poddaje je obróbce oraz nagrywa filmy,
    • tworzy dokumenty komputerowe różnego typu i zapisuje je w plikach w różnych formatach,
    • sprawdza rozmiar pliku lub folderu,
    • wykorzystuje chmurę obliczeniową podczas pracy,
    • wyszukuje w sieci informacje i inne materiały niezbędne do wykonania zadania,
    • opisuje budowę znaczników języka HTML,
    • omawia strukturę pliku HTML,
    • tworzy prostą stronę internetową w języku HTML i zapisuje ją do pliku,
    • formatuje tekst na stronie internetowej utworzonej w języku HTML,
    • dodaje obrazy, hiperłącza, wypunktowania oraz tabele do strony internetowej utworzonej w języku HTML,
    • tworzy podstrony dla utworzonej przez siebie strony internetowej,
    • pisze i formatuje tekst w dokumencie tekstowym,
    • umieszcza w dokumencie tekstowym obrazy oraz symbole i formatuje je,
    • łączy ze sobą teksty w edytorze tekstu,
    • dzieli tekst na kolumny,
    • wstawia do tekstu tabele,
    • wykorzystuje słowniki dostępne w edytorze tekstu,
    • dodaje spis treści do dokumentu tekstowego,
    • wykorzystuje szablony do tworzenia dokumentów tekstowych,
    • drukuje przygotowane dokumenty oraz skanuje papierowe wersje dokumentów,
    • wyjaśnia, czym jest prezentacja multimedialna i jakie ma zastosowania,
    • opisuje cechy dobrej prezentacji multimedialnej,
    • przedstawia określone zagadnienia w postaci prezentacji multimedialnej,
    • dodaje do prezentacji multimedialnej przejścia oraz animacje,
    • wykorzystuje możliwość nagrywania zawartości ekranu do przygotowania np. samouczka,
    • montuje filmy w podstawowym zakresie: przycinanie, zmiana kolejności scen, dodawanie tekstów i ścieżki dźwiękowej, zapisywanie w określonym formacie.
  3. W zakresie posługiwania się komputerem, urządzeniami cyfrowymi i sieciami komputerowymi uczeń:
    • korzysta z różnych urządzeń peryferyjnych,
    • wyjaśnia, czym jest sieć komputerowa i jakie pełni funkcje,
    • omawia budowę szkolnej sieci komputerowej,
    • wyszukuje w internecie informacje i dane różnego rodzaju (tekst, obrazy, muzykę, filmy),
    • sprawnie posługuje się urządzeniami elektronicznymi takimi jak skaner,drukarka, aparat fotograficzny, kamera,
    • prawidłowo nazywa programy, narzędzia i funkcje, z których korzysta,
    • wyjaśnia działanie narzędzi, z których korzysta.
  4. W zakresie rozwijania kompetencji społecznych uczeń:
    • współpracuje z innymi, wykonując złożone projekty,
    • określa etapy wykonywania złożonego projektu grupowego,
    • komunikuje się z innymi przez sieć lokalną oraz przez internet, wykorzystując komunikatory,
    • wysyła i odbiera pocztę elektroniczną,
    • selekcjonuje i ocenia krytycznie informacje znalezione w internecie.
  5. W zakresie przestrzegania praw i zasad bezpieczeństwa uczeń:
    • przestrzega zasad bezpiecznej i higienicznej pracy przy komputerze,
    • wymienia i opisuje rodzaje licencji na oprogramowanie,
    • przestrzega postanowień licencji na oprogramowanie i materiały pobranez internetu,
    • przestrzega zasad etycznych, korzystając z komputera i internetu,
    • dba o swoje bezpieczeństwo podczas korzystania z internetu,
    • przestrzega przepisów prawa podczas korzystania z internetu,
    • wie, czym jest netykieta, i przestrzega jej zasad, korzystając z internetu.

html how 2

HTML

 

w3s

colorpicker

Walidator HTML oraz CSS

© 2021 classroom.pl All Rights Reserved.
DMC Firewall is developed by Dean Marshall Consultancy Ltd