§ 23. Принцип роботи цифрових пристроїв
У цьому розділі ви дізнаєтеся більше про різні пристрої комп’ютера, навчитеся їх правильно використовувати, а також зрозумієте, як виникли та використовуються цифрові технології.
23.1. Аналогові обчислення
Історія людства нерозривно пов’язана з інформаційними процесами. Протягом усього свого існування люди розробляли різноманітні засоби та пристрої для полегшення опрацювання інформації. Із часом завдання ставали дедалі складнішими, а отже, потребували досконаліших приладів.
Щоб дізнатися, чому деякі пристрої «цифрові», поміркуймо, як можна виконати обчислення не вручну, а за допомогою певних пристосувань.
Нехай нам потрібно дізнатися, скільки буде 90 · 3 : 2.
Приклад 1
Щоб дізнатися відповідь, візьмімо два мірні циліндри (мензурки), посудину з водою та виконаємо такі кроки:
повтори 3 рази:
налий 90 мл води в першу мензурку
перелий воду з першої мензурки в другу
перелий половину води з другої мензурки в першу
Об’єм води в першій мензурці дорівнює шуканому результату.
У цьому прикладі ми змоделювали числа за допомогою об’ємів порцій води. Переливання ж води є моделлю арифметичних операцій.
Але наскільки точний цей спосіб? Ми вели відлік за шкалою, тому об’єм порцій води міг трохи відрізнятися від 90 мл. Під час кожного переливання на стінках мензурок залишалося трохи води, що теж вплинуло на результат. На останньому кроці ми розподілили воду між двома мензурками приблизно. Це все спричиняє похибку обчислення.
Аналогові пристрої — пристрої, у яких числа подають за допомогою величин, що можуть набувати будь-яких значень (об’єм, довжина тощо).
Завдання 1
23.2. Цифрові обчислення
Операції над числами можна змоделювати й інакше.
Приклад 2
Візьмімо замість води (див. приклад 1) багато дрібних кульок. Тепер числа можна моделювати, відраховуючи потрібну кількість кульок і складаючи їх у коробки.
Послідовність дій для визначення, скільки буде 90 · 3 : 2, така:
повтори 3 рази:
відрахуй 90 кульок
поклади їх у першу коробку
поки в першій коробці є кульки
переклади кульку з першої коробки в другу
якщо в першій коробці є кульки
переклади кульку з першої коробки в третю
Після цього враховуймо таке:
• якщо остання кулька з першої коробки потрапила в третю, відповіддю буде кількість кульок у третій коробці;
• в іншому випадку до цієї кількості слід додати пів кульки, бо в другу коробку потрапило на одну кульку більше, ніж у третю.
ЗВЕРНІТЬ УВАГУ! Підраховуючи кульки ми щоразу отримуємо не наближені, а точні числа. Бо кількість кульок може набувати тільки цілих значень.
Цифрові пристрої — пристрої, у яких числа подають за допомогою величин, що можуть набувати тільки деяких цілком визначених (дискретних) значень.
Перші пристрої (як аналогові, так і цифрові) були механічними, тобто складалися з окремих рухомих деталей — зубчастих коліс, пружин, важелів тощо. Їм на зміну прийшли електронні пристрої, що допомогло не лише прискорити розрахунки, а й опрацьовувати закодовану числами інформацію всіх видів.
Далі ми з вами докладніше розглянемо цифрові пристрої, оскільки саме такими є звичні для нас комп’ютери, смартфони, цифрові камери, принтери тощо.
Завдання 2
23.3. Клавіатура
Для введення та редагування тексту ми використовуємо пристрій уведення — клавіатуру. Існують різні конструкції клавіатур, проте їх призначення однакове.
Після натискання клавіші або сполучення клавіш інформація про них у цифровій формі передається в комп’ютер. У програмі, яка виконується, приймається рішення, як слід на це повідомлення відреагувати: вивести символ на екран, стерти символ, перемістити курсор, зупинити показ фільму, запустити іншу програму тощо.
23.3.1. Програмування роботи з клавіатурою
Як ви знаєте, в мові програмування Python для введення даних із клавіатури призначена команда input().
Приклад 3
Складемо програму, яка описує введений із клавіатури символ:
c = input()
vidpovid = 'невідомий символ'
if c in '0123456789':
vidpovid = 'цифра'
if c in 'абвгґдеєжзиіїйклмнопрстуфхцчшщьюя':
vidpovid = 'мала українська буква'
print (vidpovid)
Тут ключове слово in означає перевірку, чи є символ, записаний ліворуч, у рядку, який записано праворуч.
Багато програм опрацьовують не всі клавіші та їх сполучення. Також клавіатура дозволяє не лише вводити текст, а й керувати роботою програм, у яких це передбачено.
У вікнах папок і в багатьох програмах сполучення клавіш Ctrl + C означає команду «скопіювати вибране», Ctrl + X — «вирізати», Ctrl + V — «вставити», Ctrl + Z — «скасувати останню дію» тощо.
В ігрових програмах для керування рухом об’єктів часто використовують клавіші з такими літерами: W — «вперед», S — «назад», A — «ліворуч» і D — «праворуч».
Завдання 3
Питання для самоперевірки
1. Запустіть текстовий процесор і створіть новий документ для звіту про виконання вправи.
2. За допомогою клавіші Print Screen зробіть знімок екрана і вставте його в документ (сполучення клавіш Ctrl + V).
3. Запустіть графічний редактор GIMP.
Натисніть сполучення клавіш Ctrl + V, а потім Shift + Ctrl + V.
Опишіть у звіті, яким був результат в обох випадках.
4. Виділіть фрагмент зображення, що має круглу форму.
Скопіюйте цей фрагмент у буфер обміну (сполучення клавіш Ctrl + C).
Відтак знову перевірте дію сполучень клавіш Ctrl + V, а потім клавіш Shift + Ctrl + V.
Додайте до звіту опис результату й закрийте GIMP.
5. Запустіть програму Python → IDLE і випробуйте програму з прикладу 3.
Доповніть її «впізнаванням» великих українських, малих і великих англійських букв тощо.
6. Виділіть увесь текст програми сполученням клавіш Ctrl + A, скопіюйте в буфер обміну та вставте у звіт.
Збережіть звіт у файлі Вправа 23.