Αρχές λειτουργίας και προγραμματισμού Η/Υ

Σκοπός του βιβλίου είναι να αποτελέσει ένα ολοκληρωμένο και περιεκτικό εγχειρίδιο εισαγωγής στον κόσμο της πληροφορικής και των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Μέσα από αναλυτική παρουσίαση, πληθώρα παραδειγμάτων, ασκήσεις και επιπλέον βοηθητικό υλικό (προσβάσιμο μέσω internet) καλύπτει θέματα που αφορούν:

• Αριθμητικά συστήματα και τον τρόπο με τον οποίο αναπαρίστανται πληροφορίες στο εσωτερικό ενός υπολογιστή.
• Πύλες και τα ψηφιακά κυκλώματα (άλγεβρα boole, πίνακες αλήθειας, συνδυαστικά και ακολουθιακά κυκλώματα).
• Υλικό (hardware) υπολογιστών (μνήμη, Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας, συσκευές εισόδου και εξόδου).
• Λογισμικό (software) (λειτουργικά συστήματα, λογισμικό εφαρμογών, οργανωσιακά πληροφοριακό συστήματα).
• Γλώσσες προγραμματισμού (αλγόριθμοι, παράσταση αλγόριθμων με ψευδοκώδικα και διαγράμματα ροής, βασικές δομές διαδικασιακού προγραμματισμού).
• Προγραμματισμό σε γλώσσα C (μεταβλητές, τύποι δεδομένων, τελεστές, συναρτήσεις, εντολές επιλογής και επανάληψης, πίνακες, δομές, δείκτες, τεχνικές αποσφαλμάτωσης κώδικα και αμυντικού προγραμματισμού).
• Δομές δεδομένων και αλγόριθμους (στοίβες, ουρές, λίστες, δένδρα και αλγόριθμοι αναζήτησης/ ταξινόμησης).
• Δίκτυα Υπολογιστών και Διαδίκτυο (αρχές μετάδοσης δεδομένων σε τηλεπικοινωνιακά δίκτυα, τρόποι οργάνωσης υπολογιστών σε δίκτυα, δίκτυα κινητής τηλεφωνίας και τεχνολογίες ασύρματης δικτύωσης).
• Ανάπτυξη Ιστοσελίδων με ΗΤΜL (ετικέτες, φόρμες, πλαίσια και cascading style sheets).
• Πληροφορική στην οικονομία και την κοινωνία (ασφάλεια και προστασία ιδιωτικών δεδομένων, ηλεκτρονικό έγκλημα, η βιομηχανία της πληροφορικής, λογισμικό ανοικτού κώδικα, πειρατεία λογισμικού).

Το βιβλίο συνοδεύεται από υλικό που είναι διαθέσιμο στο Internet (http://www.giaglis.eu/book), όπου ο αναγνώστης μπορεί να βρει:

• Απαντήσεις Ασκήσεων: Περιέχει τις απαντήσεις των επαναληπτικών ασκήσεων που υπάρχουν στο τέλος κάθε κεφαλαίου του βιβλίου.
• Διαφάνειες Κεφαλαίων: Περιλαμβάνει διαφάνειες παρουσιάσεων όλων των κεφαλαίων του βιβλίου (ένα αρχείο διαφανειών ανά κεφάλαιο) οι οποίες παρουσιάζουν επαρκώς και συνοπτικά τα περιεχόμενα κάθε κεφαλαίου και οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν (είτε αυτούσιες είτε τροποποιημένες) σε ακαδημαϊκές διαλέξεις προς τους φοιτητές.
• Θέματα Εξετάσεων: Έχει αναπτυχθεί μια βιβλιοθήκη η οποία περιλαμβάνει θέματα εξετάσεων αλλά και εργασιών που καλύπτουν την ύλη του βιβλίου. Τα θέματα εξετάσεων συνοδεύονται από τις λύσεις τους και είναι ταξινομημένα ανά βαθμό δυσκολίας. Επιπλέον, έχει δημιουργηθεί μια βάση δεδομένων με πάνω από 1.000 ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής (και τις απαντήσεις τους) που καλύπτουν όλη την ύλη του βιβλίου. Οι ερωτήσεις είναι ταξινομημένες ανά κεφάλαιο, ενότητα και βαθμό δυσκολίας. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε ως βάση ασκήσεων προς τους φοιτητές είτε ως υλικό εξετάσεων του μαθήματος.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Πληροφορική

Πληροφορία

Υπολογιστής

Υλικό και Λογισμικό Υπολογιστή

Υπολογιστικό Σύστημα

Πληροφοριακό Σύστημα

Υπολογιστικών Συστημάτων

Η Προ-ιστορία της Πληροφορικής

Η Ιστορία της Πληροφορικής

Υπολογιστές Βασισμένοι σε Λυχνίες Κενού (Δεκαετία 1950 )

Υπολογιστές Βασισμένοι σε Τρανζίστορ (Δεκαετία 1960)

Υπολογιστές Βασισμένοι σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (1970 -σήμερα)

Υπολογιστές του Μέλλοντος

Δομή των Υπολογιστικών Συστημάτων

Τύποι υπολογιστικών συστημάτων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Αριθμητικά Συστήματα

Παράσταση Αριθμών σε Αριθμητικά Συστήματα

Αριθμητικά Συστήματα σχετικά με την Πληροφορική

Μετατροπές Αριθμών Μεταξύ Διαφορετικών Συστημάτων

Μετατροπές αριθμών από αριθμητικό σύστημα στο δεκαδικό

Μετατροπές δεκαδικών αριθμών σε οποιοδήποτε άλλο  σύστημα

Μετατροπές μεταξύ δυαδικού και οκταδικού/δεκαεξαδικού

Μετατροπές μεταξύ άλλων αριθμητικών συστημάτων

Το δυαδικό σύστημα

Απαρίθμηση

Πρόσθεση και Αφαίρεση στο Δυαδικό Σύστημα

Το Δυαδικό Σύστημα και ο Η/Υ

Αποθήκευση Φυσικών Αριθμών στον Υπολογιστή

Ερμηνεία αριθμών που βρίσκονται στη μνήμη

Τοποθέτηση  αριθμών στη μνήμη

Αποθήκευση Προσημασμένων Ακεραίων Αριθμών στον Υπολογιστή

1η περίπτωση: Χρήση bit προσήμου

Ερμηνεία αριθμών που βρίσκονται σε μνήμη με bit προσήμου

Τοποθέτηση αριθμών σε μνήμη με  bit προσήμου

2η περίπτωση: Χρήση συμπληρώματος ως προς 1 για τους αρνητικούς

Ερμηνεία αριθμών που βρίσκονται σε μνήμη με χρήση συμπληρώματος ως προς 1

Τοποθέτηση αριθμών σε μνήμη με χρήση συμπληρώματος  ως προς 1

3η περίπτωση: Χρήση συμπληρώματος ως προ 2 για τους αρνητικούς

Ερμηνεία αριθμών που βρίσκονται σε μνήμη με χρήση συμπληρώματος ως προς 2

Τοποθέτηση αριθμών σε μνήμη με χρήση συμπληρώματος ως προς 2

Πράξεις με Προσημασμένους Ακεραίους στον Υπολογιστή

Αποθήκευση Πραγματικών Αριθμών στον Υπολογιστή

Μέθοδο Σταθερής Υποδιαστολής

Μέθοδο Κινητής Υποδιαστολής

Αποθήκευση χαρακτήρων στον υπολογιστή

Αποθήκευση εικόνων και ήχων στον υπολογιστή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

ΠΥΛΕΣ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Εισαγωγή

Άλγεβρα Boole

Πράξη AND (Σύζευξη / Λογικό ΚΑΙ)

Πράξη OR  (Διάζευξη / Λογικό Ή)

Πράξη NOT   (Άρνηση / Λογικό ΌΧΙ)

Άλλες Λογικές Πράξεις

Λογικές Πύλες

Πύλη ΝΟΤ

Πύλη AND

Πύλη OR

Πύλη NAND

Πύλη NOR

Πύλη XOR

Πύλη XΝOR

Κυκλώματα

Από τις βασικές πύλες στα ηλεκτρονικά κυκλώματα

Δημιουργία Πίνακα Αλήθειας για ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα

Δημιουργία Κυκλώματος από Πίνακα Αλήθειας

Συνδυαστικά και ακολουθιακά ηλεκτρονικά κυκλώματα

Το κύκλωμα του Hμιαθροιστή

Το κύκλωμα του Πλήρους Αθροιστή

Το κύκλωμα του flip-flop

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4  ΥΛΙΚΟ

Η Μνήμη

Είδη Κύριων και Βοηθητικών Μνημών

Η Κύρια Μνήμη

Οργάνωση της μνήμης

Διευθυνσιοδότηση της μνήμης

Η Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης (RAM)

H Μνήμη Ανάγνωσης Μόνο (ROM)

Η Κρυφή Μνήμη (Cache)

Η Εικονική Μνήμη (Virtual Memory)

Η Βοηθητική Μνήμη

Μαγνητικές και Οπτικές Μνήμες

Σκληροί Δίσκοι

Μαγνητικές Ταινίες

Συμπαγείς Δίσκοι (Compact Disks, CD)

Ψηφιακοί Ευέλικτοι Δίσκοι (Digital Versatile Disks, DVD)

Δίσκοι Μπλέ Ακτίνας (BluRay Disks, BRD)

Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ, CPU)

Αριθμητική και Λογική Μονάδα

Μονάδα Ελέγχου

Δίαυλοι Επικοινωνίας

Εκτέλεση ενός Προγράμματος στην ΚΜΕ

Κύκλος ανάκλησης και εκτέλεσης μιας εντολής στην ΚΜΕ

Παράδειγμα Εκτέλεσης ενός προγράμματος

Χαρακτηριστικά της ΚΜΕ

Παράλληλη Επεξεργασία

Παραλληλία με πολλαπλές ΚΜΕ

Παραλληλία σε μια ΚΜΕ

Συσκευές Εισόδου

Το Πληκτρολόγιο

Συσκευές κατάδειξης (pointing devices)

Η web κάμερα

Ο σαρωτής

Συσκευές αναγνώρισης ήχου

Αναγνώστες barcode

Ασύρματη αναγνώριση μέσω ραδιοσυχνοτήτων (RFID)

Συσκευές Εξόδου

Η Οθόνη

Ο Εκτυπωτής

Επικοινωνία των Συσκευών Εισόδου – Εξόδου με τον Υπολογιστή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ

Λογισμικό Συστήματος

Λειτουργικό Σύστημα

Βοηθητικά προγράμματα

Λογισμικό Εφαρμογών

Εφαρμογές γραφείου

Προγράμματα διαχείρισης γραφικών και πολυμέσων

Ψυχαγωγικές εφαρμογές (παιχνίδια)

Γεωγραφικά πληροφοριακά συστήματα (geographic information systems, GIS)

Συστήματα διαχείρισης μάθησης (learning management systems, LMS)

Συστήματα διαχείρισης επιχειρησιακών πόρων (enterprise resource planning, ERP)

Εφαρμογές Προσομοίωσης

Εφαρμογές Διαδικτύου

Πληροφοριακά Συστήματα

Επιχειρηματικά Πληροφοριακά Συστήματα

Ανάπτυξη πληροφοριακών συστημάτων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ

Γλώσσες Προγραμματισμού