mmerin a r g o g r P & digital teknik
– Cyberrymden? Det låter som om det pågår långt ifrån jorden?
Programmering och digital teknik är den perfekta introduktionen för dig som vill ge dina elever den digitala kompetens som Skolverket eftersträvar. Den förklarar hur digital teknik fungerar och beskriver programmering och datologiskt tänkande på ett sätt som både elever och lärare kan ta till sig. Innehållet utgår helt och hållet från ändringarna i kursplanen för Teknikämnet (och lite Matematik). Programmering och digital teknik ger lärare konkret stöd vid planeringen och genomförandet av undervisningen och ger eleverna ökade kunskaper om hur digitaliseringen påverkar oss alla. HASSE PERSSON är en av Sveriges främsta läromedelsförfattare. Både hans böcker och hemsidan www.hanper.se är mycket omtyckta. Hasse är en superhjälte och inspiratör både för elever och lärare.
– Visst är det konstigt att det går att göra så mycket av bara ETTOR och NOLLOR!
ISBN 978-91-78230037
Hans Persson
9 789178 230037
Programmeringsboken omslag.indd 1
2019-04-15 20:36
mmerin a r g o g r P & digital teknik GRUNDBOK Hans Persson
Programmeringsboken inlaga.indd 1
2019-04-15 21:00
Det här är innehållet i boken!
– Nu har du kommit till slutet av boken. Hej då!
1. Vad är digital teknik? ..................................................................................... 2
Bildförteckning:
Massor av teknik .....................................................................................................................2 Vad är digital teknik? .............................................................................................................4 Datorns delar............................................................................................................................6 Inuti datorn ...............................................................................................................................8 Datorns minsta delar – inuti processorn ......................................................................10 Datorns minsta delar – inuti minnena...........................................................................12 Från kulram till RAM-minne – Datorns historia ..........................................................14 Bildskärmen och digitala bilder .......................................................................................18
Programmering och matematik hänger ihop ........................................................... 34 Testa blockprogrammering ..............................................................................................36 Textbaserade programspråk ............................................................................................38 Vi byggde och programmerade en koloni på Mars ................................................ 40 Intervju med en programmerare ....................................................................................42
Apple 7 (2) Science Photo Library/IBL 11 Jure Gasparic/Alamy Stock Photo/IBL 12 (2) Science & Society Picture Library/Getty Images 14 (2) Heritage Images/Getty Images 15 Los Alamos National Laboratory/Science Photo Library/TT 16 Rama & Musée Bolo 17 (4) MM 18 Monty Rakusen/Cultura RF/Getty Images 19 (1) Henrik Montgomery/TT 22 1 Terrapin 25 Mary Evans Picture Library/TT 30 (1) Universal History Archive/REX/IBL 30 (2) National Archives and records Administration/Science Photo Library/IBL 30 (3) Paul Zinken/DPA/TT 31 (1) Bletchley Park Trust/SSPL/Getty Images 31 (2) Wikipedia 34 Jimmy Askelius 40–41 The Print Collector/Hulton Archive/Getty Images 46 Norman Seeff 63 Textprogrammeringsbilder: Mats Sigge Författarfoto baksida: Stefan Tell
4. Nätverk och säkerhet ................................................................................ 44
Övriga fotografier: Shutterstock
2. Fakta om programmering.........................................................................20
Programmen styr..................................................................................................................20 Grundläggande fakta om programmering .................................................................22 Hitta buggarna och programmera en robot ..............................................................24 En kod som till och med en dator förstår .....................................................................26 Olika programspråk .............................................................................................................28 Från hålkort till blockprogrammering...........................................................................30 3. Hur programmerar man? .......................................................................... 32
Tekniken som gör datakommunikation möjlig ......................................................... 44 Trådlös kommunikation .................................................................................................... 46 Kul att veta om Internet .................................................................................................... 48 Säkerhet vid användning av digital teknik ..................................................................50 E-sport – frågor och svar ....................................................................................................52 5. Hållbar teknikutveckling ....................................................................... 54
Hur livet förändrats ............................................................................................................. 54 Uppfinningar förändringar vardagen ............................................................................56 Hållbar teknikutveckling? ............................................................................................... 58 Artificiell intelligens och framtiden ............................................................................... 60 Appar som gör att du kommer igång ...........................................................................62 Vilken digital teknik använde vi för att göra den här boken? .............................. 64
Jag ska läsa boken och lära mig massor!
Programmeringsboken omslag.indd 2
Programmering och digital teknik − grundbok ISBN: 9789178230037 © 2018 Hans Persson och Bonnierförlagen Lära Projektgrupp: Hans Persson, Mattias Ljung och Eva Skarp Form: Marit Messing Redaktion: Mattias Ljung Illustrationer: Kjell Thorsson Bildredaktör: Mikael Myrnerts Produktionsledare: Merete Lind Första upplagan 2 Tryck: BALTOprint, Litauen 2019 Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver det som regleras enligt BONUS-avtalet, är förbjuden. Notera att övningsböcker som eleven ska skriva i inte får kopieras överhuvudtaget. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare. Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuscopyright.se. Undantag: Kopiering är tillåten av de sidor som är markerade ”Kopiering tillåten”. Sådan kopiering får endast ske till eleverna på den egna skolan. Upphovspersonens ideella upphovsrätt enligt upphovsrättslagen och källangivelse i övrigt ska respekteras på sätt som anges i BONUS-avtalet.
2019-04-15 20:36
1. Vad är digital teknik? Massor av teknik
* * *
Nuförtiden använder vi teknik till allt möjligt. Mycket av den teknik vi använder är apparater som är kopplade med sladd eller innehåller batterier. Sladden eller batterierna behövs för att apparaten ska få elektricitet.
v o
Den här boken kommer i första hand berätta om så kallad digital teknik. Vad som menas med digital teknik får du läsa på nästa uppslag.
r p
*
S * *
k a m
2
Programmeringsboken inlaga.indd 2
2019-04-15 21:00
– Pssst! Vilka exempel på teknik hittar du på bilderna?
r p
*
S * *
k a m
* * *
v o
3 Programmeringsboken inlaga.indd 3
2019-04-15 21:00
Alltså, jag använder bara ettor och nollor.
Vad är digital teknik? Mycket av den teknik som du hittade på förra uppslaget är så kallad digital teknik. Men vad menas egentligen med digital teknik? Ordet digit betyder siffra. Digital teknik är den teknik som hanterar och arbetar med siffror. När du räknar använder du alla siffrorna 0–9, men märkligt nog använder den digitala tekniken bara ETTOR och NOLLOR.
r p
k a m
* * *
v o
Ett exempel på digital teknik är datorer. Men digital teknik är inte bara datorer. På bilderna ser du exempel på saker och områden där vi använder digital teknik.
*
S * *
ATT DISKUTERA: Kommer du på något mer som datorer och digital teknik kan användas till?
4
Programmeringsboken inlaga.indd 4
2019-04-15 21:00
Analog teknik
Det finns också analog teknik. En sax eller en fotboll är exempel på analog teknik. Även om det är siffror som man klipper ut eller om resultatet i matchen blev 1–0.
* * *
ATT DISKUTERA: Jämför en digital klocka med en klocka med visare. Vad är lika? Vad är olika?
r p
*
S * *
k a m
v o
ATT DISKUTERA • Till vad använder du datorer och digital teknik? • Vad är det vanligaste du gör? • Gör en enkät i klassen och sammanställ till diagram.
– Visst är det konstigt att det går att göra så mycket av bara ETTOR och NOLLOR!
5 Programmeringsboken inlaga.indd 5
2019-04-15 21:00
Datorns delar De delar som man kan ta på kallas hårdvara (eller maskinvara). Det som ger datorn energi och får den att starta över huvud taget är elektricitet. Antingen är datorn kopplad till ett vägguttag med en sladd eller så drivs den av batterier. Men det behövs något mer än ström för att datorn ska kunna användas. Det som styr och talar om för hårdvaran vad den ska göra är olika program. Programmen kallas också för mjukvara. Utan program är en dator helt dum.
– Jag som är en hackare kan intyga. Den är stenhård.
r p
k a m
* * *
v o
Inne i datorn finns en hårddisk som lagrar information.
Inmatning, utmatning och lagring
Man skiljer på de delar hos datorn som används för inmatning av information och de som används för utmatning.
*
S * *
Exempel på inmatning av information är när vi använder tangentbordet för att skriva text. Man kan också använda tangenter för att tala om för datorn vad den ska göra. Inmatning kan också vara att man använder musen, spakarna och knapparna på handkontrollen eller när man pratar i en mikrofon.
Inmatning = vi berättar något för datorn Utmatning = datorn berättar något för oss
Exempel på delar som används för utmatning av information är bildskärmen, högtalarna och hörlurarna. Där ser vi bilder och text eller hör ljud. Inne i datorn finns en hårddisk som lagrar informationen. I en dator lagras all text, alla bilder och program i form av ETTOR och NOLLOR.
6
Programmeringsboken inlaga.indd 6
2019-04-15 21:00
högtalare
bildskärm
* * *
tangentbord
hörlurar
Pekskärmen på en laptop eller surfplatta fungerar både för in- och utmatning av information. Den går ju att både skriva och läsa på. Laptops och surfplattor har också en kamera. Den är ett annat exempel på inmatning av information.
S * *
r p
k a m
Laptops och surfplattor
v o
Minidatorer som styr alla apparater
*
De allra flesta apparater vi har som innehåller digital teknik styrs av en ”minidator” som kallas mikrokontroller. Mikrokontrollern innehåller också program, precis som en dator eller surfplatta.
– Har du tänkt på vad många engelska ord som blivit svenska i och med att vi använder datorer? Printa, erejsa, sejjva, delita, levvla ...
7 Programmeringsboken inlaga.indd 7
2019-04-15 21:01
Inuti datorn I lådan (eller chassit som det också heter) sitter alla delarna fästa. Nätdelen
Utan ström fungerar inte en dator. När datorsladden är ansluten till vägguttaget så går strömmen till den del av datorn som heter nätdelen. När nätdelen arbetar blir den varm och därför sitter det en fläkt här. Det är en av de fläktar som gör att det kan surra lite grand om en dator.
r p
Processorn
En annan fläkt som det kan surra om är den som kyler processorn. Processorn brukar kallas för datorns hjärna och den är programmerad att göra olika beräkningar. Och det är inte så konstigt att den blir varm när den arbetar. För … håll i er nu … den kan göra miljarder beräkningar varje sekund!
Hårddisken
S * *
k a m
* * *
v o
Även hårddisken är en typ av hjärna eftersom den är datorns minne. Där lagras mängder av information som kan användas av processorn. Här finns också olika program. Ett av de viktigaste är operativsystemet. Det innehåller de instruktioner och order som talar om för hårdvaran vad den ska göra. Exempel på operativsystem är Microsoft Windows, Mac OS X, Android, Symbian, Linux, BSD och Solaris. Du kanske känner igen några av namnen för de hör ihop med olika märken eller typer av datorer.
*
I hårddisken finns också alla andra program som användaren av datorn behöver. Några exempel på program är: • ordbehandlingsprogram, som gör att man kan skriva texter • musikprogram, som gör att man kan komponera hitlåtar • program som gör att man kan spela roliga spel. En typ av hårddisk innehåller en eller flera skivor som snurrar. Ytan på skivorna är magnetisk. Det finns en arm som kan flytta sig över skivan för att skriva eller läsa. Den kan känna av om en plats är magnetisk eller inte. Magnetiskt skrivs och läses som en ETTA. Omagnetiskt ger en NOLLA. Även här kan det behövas en fläkt för att kyla ner skivorna.
8
Programmeringsboken inlaga.indd 8
2019-04-15 21:01
SSD-minnen
SSD-minnen är en nyare typ av hårddisk. De har inga rörliga delar. SSD-minnen kallas också Flashminnen. De finns i många laptops (de som är helt tysta) eller i surfplattor och smartphones. SSD-minnen blir allt vanligare, medan hårddiskar med skivor blir mer ovanliga.
Arbetsminnet
* * *
v o
Det här minnet innehåller de program som är igång och de data som används när datorn arbetar. Till skillnad från hårddisken så töms det varje gång datorn stängs av. Arbetsminnet kallas också RAM, primärminne eller internminne.
r p
k a m
Ljudkortet
Ljudkortet är den del av datorn som gör att den kan spela in eller spela upp ljud.
*
S * *
BUSSAR
Bussar kallas de sladdar och kopplingar som binder ihop de olika delarna med varandra.
Utan en högtalare skulle vi inte höra några ljud från datorn. För att få bättre ljud, brukar man koppla in extra högtalare eller använda hörlurar.
Grafikkortet
Grafikkortet gör om ettorna och nollorna till begripliga bilder eller text. Om man spelar spel med avancerade rörliga bilder måste man ha ett kraftfullt grafikkort som snabbt klarar av att visa bilder av hög kvalitet.
CD/DVD-spelare och brännare
Dessa behövs ibland för att ladda in program i datorn eller för att spela upp eller spela in filmer eller musik.
– Jag skulle vilja köpa gardiner till min dator! – Man ska väl inte ha gardiner till en dator? – Jo, jag har ju Windows!
9 Programmeringsboken inlaga.indd 9
2019-04-15 21:01
Datorns minsta delar – inuti processorn Vi zoomar in på en processor
För att kunna se hur delarna inne i datorn ser ut inuti behöver vi ett förstoringsglas. Förresten så är en del delar så otroligt små att vi till och med behöver ett mikroskop!
* * *
Så här ser det ut när man öppnar och zoomar på det som finns inne i en processor.
Jaha, men vad är det vi ser?
r p
För att förstå något om det vi ser får vi använda mikroskopet och titta på en av prickarna.
S * *
Hur det ser ut i mikroskop
k a m
v o
Visst ser det lite ut som en massa vägar?
*
Gatorna/banorna är ytan av ett kretskort. Det man ser är de vägar som strömmen kan ta. Eftersom det handlar om elektriska kretsar så skulle processorn bli enorm om man försökte göra samma sak med sladdar. Så istället tillverkar man kretskorten med hjälp av mikroskop. Låt oss titta ännu närmare och se vart vägarna leder. Vägarna leder till transistorer.
Psssst! Sök gärna rätt på filmklipp som visar framställningen av en processor (eller CPU som det också kallas).
10
Programmeringsboken inlaga.indd 10
2019-04-15 21:01
Transistorerna bestämmer riktningen
På bilden nedan syns en enda transistor. När man kopplar med glödlampor och batterier så finns det två ställen på lampan som batteriet ska kopplas till. Men till och från transistorn går det tre vägar. Transistorn kan stoppa, styra och förstärka strömmen. I vägnätet på kretskortet fungerar transistorerna som vägkorsningar, rondeller och förgreningar. Ungefär som portar eller vägbommar, dörrar eller grindar som kan släppa fram eller stoppa strömmen.
* * *
De som designar kretskortet programmerar och bestämmer vad de olika transistorerna ska göra och vilka olika vägar som strömmen ska kunna gå.
r p
*
S * *
k a m
v o
En ström av ettor och nollor
Det som färdas på vägarna på kretskortet är data. Det är här ETTORNA och NOLLORNA kommer in igen. En ETTA betyder att det kommer en ström (PÅ) och NOLLAN betyder förstås att det inte kommer en ström (AV). När den här boken skrivs är det vanligt att processorer är uppbyggda av flera miljarder transistorer. De transistorerna är inklämda på en yta av ett par kvadratcentimeter. Något så litet skulle vara helt omöjligt att koppla med sladdar eller att tillverka utan att man använder ett mikroskop för att se de pyttesmå delarna. Mikroskopet förstorar så man ser bra. Inte nog med att det är litet. Det går snabbt också. De snabbaste processorerna kan (när detta skrivs) utföra 128 miljarder beräkningar i sekunden. Så man behöver inte sitta vid datorn och vänta på att ”grindarna” ska öppnas eller stängas.
11 Programmeringsboken inlaga.indd 11
2019-04-15 21:01
Datorns minsta delar – inuti minnena Hårddisken
Här kan man se armen som skriver och läser på skivorna i hårddisken. Förstorar vi ännu mer så borde vi väl kunna se all data som finns lagrad? Men tyvärr så går det inte se datan. Det enda man ser är en spegelblank yta. Men där finns flera miljarder små prickar som antingen är magnetiserade eller inte. Eftersom magnetism inte syns så är det precis som att titta in i en spegel. Men om vi kunde byta ut de områden som är magnetiska mot ETTOR och de som inte är magnetiska mot NOLLOR så skulle det kunna se ut så här: 01011010101001010101001 111101010100101010101011010101010101 … SSD-minnen
k a m
r p
* * *
v o
Tittar man in i ett SSD-minne, eller ett Flashminne som det också kallas, så ser vi att den liknar processorn. Alltså består den av olika chip med elektronik. Men det finns inga läsarmar och snurrande skivor som i hårddisken. Det finns bara transistorer ihopkopplade i ett nätverk av vägar där strömmen (det vill säga alla data) kan svischa fram. Och det går fort!
*
S * *
Om vi jämför en vanlig hårddisk med ett Flashminne (SSD) så är en av fördelarna med ett SSD-minnet att det är 100 gånger snabbare. Eftersom det inte har några rörliga delar så behöver den dessutom ingen fläkt. Ett SSD-minne tål skakningar bättre än en vanlig hårddisk och tar dessutom mycket mindre plats. En nackdel är att de (när detta skrivs) är lite dyrare att tillverka än vanliga hårddiskar.
Förutom i datorer så hittar du SSD-minnen i USB-stickor, i mobilen och i de minneskort som man har till kameror. Så här ser det ut inuti en smartphone.
12
Programmeringsboken inlaga.indd 12
2019-04-15 21:01
Hur mycket rymmer minnet?
När man köper digital teknik vill man att minnet ska vara så snabbt och stort som möjligt. Med storleken på minnet menas hur mycket data som får plats på minnet. Hur mycket minnet kan minnas alltså! Det här brukar kallas för minneskapacitet. Om du har en USB-sticka som är märkt med 64 GB så betyder det att den rymmer 64 miljarder byte. En byte är en kombination av åtta ettor och nollor. Eller en bokstav i vårt alfabet. B = byte Kilobyte
kB
1 000 B
Megabyte
MB
1 000 000 B
Gigabyte
GB
1 000 000 000 B
Terabyte
TB
Petabyte
PB
Exabyte
EB
Zettabyte
ZB
Yottabyte
YB
*
S * *
r p
k a m 1 000 000 000 000 B
1 000 000 000 000 000 B
* * *
v o
För varje steg nedåt fyller man på med tre nollor.
1 000 000 000 000 000 000B
1 000 000 000 000 000 000 000 B
En etta och 24 nollor!!!
1 000 000 000 000 000 000 000 000 B
• De största hårddiskarna idag är på ungefär 10 TB. • Varje år flyttas mer än 1 ZB data på internet. • Hela internet kan lagra 1 YB.
Med stort minne menar man inte att det är stort som ett hus!
13 Programmeringsboken inlaga.indd 13
2019-04-15 21:01
Från kulram till RAM-minne – Datorns historia En som räknar
På engelska heter dator computer. Ordet betyder ”en som räknar”. Långt innan det fanns datorer, kunde man ha som yrke att vara den som räknade ut olika saker. Det kunde till exempel vara hur stor skörden av potatis blivit eller hur mycket av det man odlat som skulle lämnas i skatt till kungen. En tidig räknemaskin
* * *
v o
För att det ska vara enklare att räkna ut olika saker har vi sedan många hundra år tillbaka använt teknik och utvecklat olika räknemaskiner. Kulramen är ett kul exempel på det. Det sägs att den fanns i Kina redan för 2 500 år sedan. Kulramen, som också kallas abakus, används fortfarande i många länder. Skatten i havet
r p
k a m
Ett av de konstigaste exemplen av riktigt gammal teknik som man hittat är Antikytheramekanismen. Ibland kallas den till och med för världens första dator. Fyndet gjordes 1901 av några tvättsvampdykare som hittade ett skeppsvrak med mängder av värdefulla skatter. Det tog lång tid innan forskarna förstod att en av de söndertrasade rostiga metallklumpar som dykarna hittat var ett mekaniskt underverk. Inuti fanns ett system med kugghjul, ungefär som i de klockor som uppfanns först 1 000 år senare. När fyndet undersöktes med röntgen kunde man lista ut att mekanismen hade använts för att räkna ut olika saker. Allt från när sol- och månförmörkelser skulle inträffa till hur planeterna rörde sig över himlen.
*
S * *
Babbages maskin
En annan räknemaskin som består av kugghjul och som inte är driven av el är den som engelsmannen Charles Babbage ritade och beskrev redan vid mitten av 1800-talet. Den byggdes faktiskt inte förrän 1991 och visade sig då funka perfekt! Även den brukar kallas ”världens första dator”.
14
Programmeringsboken inlaga.indd 14
2019-04-17 08:30
r p
*
S * *
k a m
* * *
v o
–En maskin som gör svåra och många beräkningar? Det är ju precis det en dator gör. Eller hur?
15 Programmeringsboken inlaga.indd 15
2019-04-15 21:02
r p
*
S * *
k a m
* * *
v o
Gigantisk dator
Bilden visar en av de första räknemaskinerna som drevs med elektricitet. Och nu börjar det bli tjatigt, men även den kallas för världens första dator. Den hette ENIAC. ENIAC vägde nästan 30 ton och behövde ungefär lika mycket plats som golvet i en normalstor villa. Den kunde göra 5 000 additioner, 357 multiplikationer eller 38 divisioner på en sekund, men varje gång den skulle göra en ny uppgift fick teknikerna dra om massa sladdar och koppla om tusentals kontakter. Att göra dessa kopplingar var den tidens programmering.
16
Programmeringsboken inlaga.indd 16
2019-04-15 21:02
Elektronrör
Det som gjorde de första elektroniska räknemaskinerna (datorerna) så stora och tunga jämfört med dagens datorer var att de hade tusentals elektronrör. Ett elektronrör kan (precis som en transistor) styra och förstärka strömmar. Om rören kopplas ihop på rätt sätt så fungerar de som en dator.
* * *
Transistor
Dagens datorer skulle vara en omöjlighet om inte transistorn fanns. Det är ingen överdrift att säga att transistorn är den viktigaste delen i den elektronik och de digitala kretsar som finns i en dator. Den har många fördelar jämfört med elektronrören. Den är till exempel billigare, mindre, tåligare, strömsnålare och lättare.
r p
IC-krets
v o
Ett ytterligare språng i utvecklingen togs 1959 då två olika amerikanska forskare samtidigt upptäckte att man inte behövde tillverka varje transistor för sig. Det gick alldeles utmärkt att tillverka flera transistorer på samma bit av ämnet kisel och så var IC-kretsen född. Ur den tekniken utvecklades sedan de mikroprocessorer som idag finns i alla digitala prylar du använder.
*
S * *
k a m
Bilden visar en av de första persondatorerna. Den hette Pet 2001 och lanserades 1977. Pet 2001 var världens första kompletta hemmadator med både skärm och kassettbandspelare i ett. ATT DISKUTERA • Hur kommer framtidens datorer att se ut? • Vad kommer datorerna att kunna göra som vi inte kan göra idag? • Vilken teknik är på gång?
17 Programmeringsboken inlaga.indd 17
2019-04-15 21:02
Bildskärmen och digitala bilder Bildskärmen är ett rutnät
Ibland kan en digital bild se lite rutig och fyrkantig ut. Det här beror på att en bildskärm består av tusentals små rutor, eller prickar. Rutorna heter pixlar. Ju fler pixlar som visas på skärmen, desto tydligare och skarpare blir bilden.
*
S * *
v o
En pixel är alltså en punkt som har en bestämd plats och färg. För att ange vilken plats en pixel har på skärmen använder man något som kallas för koordinater.
r p
k a m
I rutnätet på skärmen till höger är varje steg på pilen som ligger ned angivet med en siffra. Varje steg på pilen som pekar uppåt hör ihop med en bokstav. Då är det superenkelt att ange platsen för en speciell punkt genom att skriva punktens koordinater, det vill säga den siffra och bokstav punkten hör ihop med. Vilken är röd och vilken är blå av punkterna (4, H) och (9, B)?
* * *
På en bildskärm är det förstås fler pixlar än i det här lilla koordinatsystemet. Den tekniska utvecklingen gör att bildskärmar till datorer och tv-skärmar får fler och fler pixlar. När detta skrivs är den vanligaste upplösningen för datorskärmar 1920x1080. Det betyder 1920 pixlar i x-led (liggande led) och 1080 i y-led (stående led). Visst påminner bildskärmens pixlar om pärlorna på en pärlplatta?
18
Programmeringsboken inlaga.indd 18
2019-04-15 21:02
Skisser och modeller
Det går också att använda datorn för att skissa och rita. De bilder man skapar kommer upp på bildskärmen. Supersmart när man har kommit på en idé till något man vill bygga. Kanske en uppfinning du kommit på som gör att man kan sova bättre på flygplan? Att rita innan man bygger är oerhört viktigt, till exempel för de ingenjörer som ska konstruera den första skyskrapan som är högre än 1 km. Då gäller det att få med alla detaljer som gör bygget stabilt och hållbart.
r p
De ritningar ingenjörerna gör blir också digitala modeller där man kan testa det mesta redan innan huset byggs.
k a m
UPPDRAG: Bygg en digital modell av ditt drömhus. Använd ett program som går att rita och bygga i.
*
S * *
* * *
v o
19 Programmeringsboken inlaga.indd 19
2019-04-15 21:02
2. Fakta om programmering Programmen styr
*
S * *
r p
k a m
Datorerna och mobilerna vi använder är egentligen bara små delar i stora tekniska system.
Från olika energikällor går kraftledningar. Kraftledningarna grenar ut sig i ett nät som täcker hela Sverige. På vägen finns stationer som gör om strömmen så att den passar de elapparater vi använder.
* * *
v o
Ett exempel på ett sådant system är det gigantiska elnät som gör att det kommer ström ur de två hålen i väggen. Utan ström fungerar ingen digital teknik.
Hela detta elnät styrs med hjälp av kraftfulla datorer som finns i kontrollrum.
20
Programmeringsboken inlaga.indd 20
2019-04-15 21:02
Det är olika datorprogram som styr och bestämmer vad datorerna ska göra. Så är det med all digital teknik. Utan program är en dator helt dum.
r p
k a m
KOMIHÅG Den digitala tekniken får sina instruktioner från program. Datorer kan styra stora tekniska system.
S * *
* * *
v o
Här är några fler exempel på tekniska system som du har stor användning av. Alla dessa system styrs med hjälp av digital teknik. Teknik som är programmerad.
Lägg märke till att ordet styra kan betyda lite olika saker. När man säger att ett datorprogram styr en dator så betyder ordet bestämma eller kontrollera. Så är det också när en regering eller en härskare styr. En annan betydelse är att man håller kursen, kör eller rattar, som när man åker cykel eller bil.
*
– Man kan också styra ut sig eller spöka ut sig om man ska på en maskerad
21 Programmeringsboken inlaga.indd 21
2019-04-15 21:02
Grundläggande fakta om programmering Utan program är datorn helt dum
Om datorn inte är kopplad med en sladd till eluttaget, eller om batteriet är urladdat, så fungerar den inte. Man kan stå där och ropa till datorn tills man blir pensionär utan att det händer något. Men när väl sladden är i och datorn är påslagen börjar det hända saker. Inne i datorn rör sig elektriska strömmar hit och dit till hårddiskar, processorer och allt annat därinne. Och det går blixtsnabbt! Det som styr strömmarna inne i datorn och bestämmer vad datorn eller mikrokontrollern ska göra är olika program. Det är programmen som ger datorn instruktioner om vart de elektriska signalerna ska ta vägen. Och visst blir man glad när allt fungerar som det ska, så att man kan se precis de bilder man letade efter eller höra sin favoritlåt.
*
S * *
r p
k a m
De instruktioner man ger datorn kan se ut så här …
Hallå vakna???
* * *
v o
… eller så här.
22
Programmeringsboken inlaga.indd 22
2019-04-15 21:03
Att skriva instruktioner till en dator kallas för att programmera. När man programmerar talar man om för datorn vad den ska göra. Det är alltså vi människor som bestämmer vad den digitala tekniken ska göra.
r p
k a m
* * *
v o
Som du ser på bilden så består programmet, eller koden som det också heter, av rader av instruktioner. Här är några superviktiga regler som gäller all programmering. Gör man inte så här kommer datorn inte att göra det man har tänkt att den ska göra.
S * *
1) Raderna (instruktionerna i programmet) måste komma i rätt ordning. 2) Allt måste vara exakt rätt stavat. Man får inte glömma eller skriva fel tecken. 3) Man får inte glömma någon rad i programmet.
*
Allt måste vara perfekt rätt! Datorn kan inte gissa vad du menar. Man kan förstå att programmering kräver det som kallas för logiskt tänkande – att man med extremt stor noggrannhet steg för steg skriver vad datorn ska göra.
– Jaha pratar du Python. Det är en dialekt som jag förstår ganska bra.
Du får läsa om programspråket Python när du kommer till s. 38.
Jag tycker du är en riktig NOLLA 23 Programmeringsboken inlaga.indd 23
2019-04-15 21:03
Hitta buggarna och programmera en robot Ett fel i ett program kallas för en bugg. Bugg betyder insekt på engelska. Det finns en rolig berättelse om ordet bugg. Det påstås att man hittade en nattfjäril i en av de allra första datorerna. Detta kryp ska enligt berättelsen ha gjort att datorn inte fungerade.
UPPDRAG: Hitta buggar
1. Dra igen gylfen 3. Stoppa i andra benet 4. Stoppa i ena benet 5. Knäpp knappen i midjan
S * *
6. Dra upp byxorna
7. Gå till garderoben
*
r p
k a m
2. Ta ut ett par byxor ur garderoben
* * *
v o
I instruktionerna nedan har det smugit sig in flera buggar. Det är inte ett datorprogram utan instruktioner för hur det går till när man tar på sig ett par byxor. Byt plats så att det blir rätt.
Hitta på egna ”program” för hur man till exempel: • brer en smörgås • går på toa • lägger en straff i fotboll.
24
Programmeringsboken inlaga.indd 24
2019-04-15 21:03
Programmera en robot
Den här typen av robotar går att programmera genom att man trycker på knapparna på ovansidan. Trycker man på någon av de raka pilarna ger man roboten instruktion att röra sig ett steg i den riktning pilen visar. De böjda pilarna visar att roboten ska svänga, men de ger bara order om själva vridningen. Roboten kommer inte samtidigt ta ett steg åt något håll. • För att få roboten att följa det program man har skapat så trycker man på GO. • För att sudda ut sitt program trycker man på krysset. • = betyder paus.
r p
v o
UPPDRAG: Programmera en robot Här nedanför finns en spelplan. Varje ruta är ett steg för roboten. a) Var hamnar roboten om koden är
k a m
b) Var hamnar roboten om koden är
c) Hur ser programmet ut som gör att roboten går till bokstaven W? d) Hur ser koden ut som ger ordet robot? e) Koda så att den går till bokstäverna i ditt namn. f) Tänk på ett ord. Hitta sedan på en kod som en kompis kan använda för att ta reda på vilket ordet är.
*
S * *
* * *
En sådan här rad med pilar visar hur det går till när man kodar och programmerar. Oftast kallas en rad med instruktioner för en algoritm.
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
Å
Ä
Ö 25
Programmeringsboken inlaga.indd 25
2019-04-15 21:03
En kod som till och med en dator förstår Skriv ”P”, tack.
För att lyckas med att programmera en dator och tala om för den vad den ska göra så behöver man ett särskilt språk. Eftersom datorn består av elektronik så är språket uppbyggt av elektricitet. Mycket förenklat kan man säga att det enda datorn egentligen kan förstå är om det kommer ström eller inte. På eller av alltså. Ingenting där emellan. Trycker man PÅ så sluter man strömkretsen och då lyser lampan. Trycker man AV så slocknar lampan. Strömmen bryts.
r p
* * *
v o
De geniala matematiker som uppfann datorn och programmeringen listade ut hur de elektriska kretsarna skulle sättas ihop för att göra mer komplicerade saker än att tända och släcka en lampa.
k a m
I de språk man använder för att programmera en dator låter man ETTOR (1) betyda PÅ och NOLLOR (0) betyda AV. Att använda bara ettor och nollor när man räknar är ingen nyhet. Det kallas att använda binära tal och uppfanns för över 2 000 år sedan.
S * *
För att få fler tecken och bokstäver i datoralfabetet än bara en ETTA och en NOLLA så konstruerade man en kod som bestod av grupper av åtta ettor och nollor.
*
FAKTARUTA: BITS ELLER BYTES? En etta eller en nolla kallas en bit (b). Åtta ettor eller nollor i en grupp bildar en byte (B).
Om släckt lampa är 0 och tänd är 1 så skulle denna rad med åtta lampor kunna skrivas som 01001100.
0
1
0
0
1
1
0
0
26
Programmeringsboken inlaga.indd 26
2019-04-15 21:03
ASCII-kod
Här är en tabell som översätter ettorna och nollorna till bokstäver. Det är en kod som heter ASCII-kod (uttalas aski).
0100 0001
A
0100 0010
B
0100 0011
C
0100 0100
D
0100 0101
E
0100 0110
F
0100 0111
G
0100 1000
H
0100 1001
I
0100 1010
J
0100 1011
K
0100 1100
L
0100 1101
M
0100 1110
N
0100 1111
O
0101 0000
P
r p
k a m
…
S * *
Skriv 0101 0000, tack.
Jaha menar du att jag ska skriva ett P
* * *
v o
Kompilatorn översätter till maskinkod
Och nu till det nästan fiffigaste av allt. I datorn finns ett program som översätter det som programmeraren skrivit till så kallad maskinkod. Maskinkod är den kod som datorn använder. Översättarprogrammet heter kompilator. Programmeraren kan då skriva ”vanliga” ord som datorn själv översätter till ettor och nollor.
*
UPPDRAG • Använd ASCII-tabellen och skriv egna ord. • Låt en kompis tolka koden.
Se upp!
27 Programmeringsboken inlaga.indd 27
2019-04-15 21:03
Olika programspråk Tänk dig så jobbigt och opraktiskt det skulle vara att sitta och skriva långa rader med ettor och nollor när man programmerar. För att göra det enklare har det tack och lov utvecklats så kallade programspråk. Här kommer några exempel på hur det kan se ut på skärmen när man programmerar. Textbaserad programmering
r p
k a m
* * *
v o
Så här ser det ut i ett programspråk som är textbaserat. Man skriver rader med ord och symboler. Exemplet på bilden ovan är skrivet med programspråket Java. På sista raden så ger detta lilla korta program en order till datorn om att skriva ut (print) ”Heja Hacke!”.
*
S * *
Detta program är skrivet i ett språk som heter C++. Här ser texten lite annorlunda ut. Här blir resultatet också att det skrivs ”Heja Hacke!” på skärmen. ATT DISKUTERA • Vad är lika i programspråken? • Vad är olika? • Hur skulle man kunna ändra i programmet så att det skriver ut ditt namn? • Några andra populära textbaserade programspråk är C, C#, Javascript och Python.
28
Programmeringsboken inlaga.indd 28
2019-04-15 21:03
Grafiska programspråk och blockprogrammering
För att göra det ännu enklare för de som konstruerar olika saker finns mycket smarta grafiska programspråk. Programmet består då av byggklossar som går att flytta på skärmen. Det kan till exempel hjälpa de som bygger kretsarna till kretskorten inuti en dator. Mjukvara som hjälper till när man bygger hårdvara alltså.
r p
k a m
* * *
v o
Till alla barns stora glädje finns det också flera grafiska programspråk där man använder så kallad blockprogrammering. Med dem kan du enkelt skapa dina egna spel. Det är lite som att bygga med LEGO. Eller pussla. Skillnaden är att när man programmerar så kan varje block göra flera olika saker.
S * *
Bitarna man bygger och pusslar med kan se ut så här på skärmen.
*
Block = Visuellt
Ibland kallas blockprogrammen för visuella programspråk.
29 Programmeringsboken inlaga.indd 29
2019-04-15 21:03
Från hålkort till blockprogrammering Papper med hål = hålkort
Ett av de första exemplen på en maskin som styrdes av program är den vävstol som fransmannen Joseph Marie Jacquard skapade redan år 1805. Det var nästan hundra år före att elektriska maskiner började användas. Ingen el, alltså inga ettor och nollor. Programmet bestod istället av remsor av papper där det var hål på vissa ställen. Maskinen ”förstod” vad den skulle göra när den träffade på ett hål (eller inget hål). Visst påminner de om varandra? På/av, etta/nolla, hål/inget hål.
k a m
r p
* * *
v o
Ada Lovelace - Den första programmeraren?
*
Minns ni räknemaskinen som Charles Babbage ritade vid mitten av artonhundratalet? Till den skapade Ada Lovelace de första instruktionerna som liknar dagens dataprogram och koder. Därför kallas hon ofta för den första programmeraren. Det programspråk som heter Ada är uppkallat efter henne. Ada Lovelace dog i cancer år 1852. Hon blev bara 36 år gammal.
S * *
Hålkort kan också lagra
År 1890 uppfann Herman Hollerith en helt mekanisk räknemaskin som skulle underlätta räkningen av Amerikas befolkning. Den använde hålkort som inte bara styrde maskinen utan även lagrade information. Hålkort användes för att lagra information långt in på 1900-talet. I mitten av 1970-talet började hålkort användas mer sällan. De ersattes under 1980-talet av disketter. I disketterna fanns mjuk plast. Det är därifrån ordet mjukvara kommer.
30
Programmeringsboken inlaga.indd 30
2019-04-15 21:03
Programmering med ettor och nollor
Den första programmerbara datorn som räknade digitalt, alltså med ettor och nollor, hette Z3 och syns i bilden till höger. Den konstruerades av den tyske matematikern Konrad Zuse 1941. Kodmaskin som knäckte koder och räddade liv
* * *
v o
I England under andra världskriget utvecklades i största hemlighet en dator som skulle kunna knäcka de koder som den tyska militären använde. Den som lyckades med detta var matematikern Alan Turing. Eftersom maskinen var enormt stor så fick den heta Colossus (se bilden nedan). Men gjorde den någon nytta? Man brukar säga att Colossus förkortade andra världskriget med 2 år. Tänk så många liv som skonades!
r p
*
S * *
k a m
Dessa första riktiga datorer från mitten av 1900-talet drevs liksom dagens datorer med elektricitet. Vid den här tiden innebar inte programmering att man satt bekvämt framför en skärm och skrev kod. När man programmerade de första datorerna fick man koppla om massor av sladdar och bygga om delar av datorn.
Kompilatorn
De första egentliga programspråken bestod av ettor och nollor. Ett mycket stort framsteg i datorns utveckling var när den amerikanska sjöofficeren Grace Hopper år 1952 uppfann kompilatorn. Det är ett program inne i datorn som översätter text till maskinkod. Programmeraren kan då skriva ”vanliga” ord som datorn själv översätter till ettor och nollor.
31 Programmeringsboken inlaga.indd 31
2019-04-15 21:03
3. Hur programmerar man?
Va? Jag förstår inte.
Värt att veta innan man börjar programmera
En dator kan göra saker mycket snabbt, men den kan bara göra mycket enkla saker. Vi kan få en dator att göra intelligenta saker, men det är inte datorn som är intelligent. Det är programmen med instruktioner som gör att den uppför sig som om den vore intelligent. Steg för steg i korta rader med kod
Det svåraste för en programmerare är att uttrycka och beskriva komplicerade saker på ett enkelt sätt. För att programmen ska fungera måste man beskriva det man vill att datorn ska göra med väldigt enkla ord. Annars förstår inte den korkade maskinen.
r p
k a m
Det är därför alla program är uppbyggda av korta rader med instruktioner. Tillsammans bildar raderna med koder ett script. Som datorn förhoppningsvis förstår.
* * *
v o
Olika språk men mycket gemensamt … Kanske bara dialekter?
S * *
Det finns många olika programspråk att välja bland och de kan se lite olika ut på skärmen. Alla program har många saker gemensamt, oavsett om de är textbaserade eller grafiska och använder block. Innerst inne är en dator en räknemaskin som bara kan hantera ettor och nollor. Så därför är det ju inte konstigt att det dyker upp siffror och tecken som vi använder i matematiken på raderna i alla programspråk.
*
Den goda nyheten är att det är samma siffror och matematiska symboler som du är van att använda när du räknar. Siffror: 1234 … Är lika med: = Är större än: › Är mindre än: ‹
32
Programmeringsboken inlaga.indd 32
2019-04-15 21:03
Språket är engelska och det här kan vem som helst förstå
Texten i programspråken är nästan alltid på engelska. Så även om man inte kan programmera så går det ofta att förstå vad orden betyder. Då förstår man också lite av vad ett program talar om för datorn att den ska göra. Programmen ställer upp villkor och sorterar
En vanligt förekommande instruktion (kommando) är ”If-else” som betyder ”om-annars”. Det är ett så kallat villkor som används vid sortering. När du sorterar strumpor kan villkoren vara färgglada strumpor i högen till höger och svarta till vänster. Men datorn sorterar inte strumpor utan kan bara sortera ETTOR och NOLLOR.
r p
Strumpsorteringsprogrammet skulle se ut så här: If färgglad then höger, else vänster.
k a m
* * *
v o
Vi tänker oss att det som händer innerst inne i datorns elektronik är att strömmar (ETTOR eller NOLLOR) rusar fram i ett vägnät. Då innebär det mycket förenklat att programmet innehåller villkor av typen: – OM det är en ETTA, då ska du gå till höger där vägen delar sig. ANNARS (om det är en NOLLA) ska du gå till vänster.
S * *
Upprepning heter Loop
Ofta ska program göra samma sak flera gånger i rad. Då använder man så kallade ”loopar”. Då upprepas samma instruktion flera gånger. I ett spel kanske det handlar om att programmet säger ”gå ett steg framåt”. Om man loopar detta 10 gånger så blir det 10 steg. I programmet nedan kan du se att samma sak upprepas flera gånger.
*
33 Programmeringsboken inlaga.indd 33
2019-04-15 21:03
Programmering och matematik hänger ihop Dator heter computer på engelska och det betyder räknare. Datorn är en räknemaskin. Men med hjälp av denna räknemaskin har det utvecklats program som får datorn att också lösa problem som inte är matematiska. Matematiker har sedan länge använt något som kallas för algoritmer för att lösa problem. Inte konstigt då att ett datorprogram består av rader med algoritmer.
* * *
Varifrån kommer ordet algoritm?
Ordet algoritm kommer från den persiske matematikern Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi. Men ”redan de gamla grekerna” (som man brukar säga) använde algoritmer. En av de mest kända är Euklides algoritm. Euklides var verksam ungefär 300 år f.Kr. Så här såg algoritmen ut:
r p
v o
1) Börja med två heltal a och b, där a > b. 2) Om b = 0 är algoritmen klar och svaret är a. 3) I annat fall beräknas c, vilket är resten när man delat a med b. 4) Sätt a = b, b = c och börja om från steg 2 igen (a får det värde b har och b får det värde c har).
k a m
Det här är en algoritm som används för att räkna ut det största tal som kan dela två positiva heltal. Om man använder Euklides algoritm på talen 25 och 10 så visar det sig att det största gemensamma talet är … Ja vilket? Svaret finns uppochned längst ned på sidan.
S * *
Algebra = bokstavsräkning
*
Som du ser i Euklides algoritm så kallar man talen för a eller b eller c. Att använda bokstäver när man räknar kallas för algebra. Säkert har du någon gång löst ekvationer med hjälp av bokstaven x? Bra, då har du använt algebra! Exempel: x + 3 = 17 Vad är x här?
– Al-gebra. Aha, ett ord till som börjar med al-. Många av de ord vi använder än idag som börjar på al- har arabiskt/persiskt ursprung. Alkohol, alkemi…
Programmeringsboken inlaga.indd 34
Svar: 5
34
2019-04-15 21:03
Kvinnliga matematiker
De första datorerna var gigantiska räknemaskiner som skulle räkna ut hur man skulle rikta kanoner och raketer under andra världskriget. För att sköta dessa krävdes mängder av duktiga matematiker. Vem skulle annars utforma de krångliga programmen som fick maskinerna att lösa svåra problem eller knäcka hemliga koder? Som du ser på bilden var det många kvinnliga matematiker som hade denna uppgift. Hur ser algebra ut i ett program … på skärmen?
* * *
v o
Nuförtiden finns många olika programspråk. Alla använder algebra. Så här kan det se ut på skärmen:
r p
Det står på rad 3 att datorn ska räkna x + y och att summan heter z. Så om x = 18 som på bilden och y = 25, vad blir då z? Svaret finns uppochned längst ned på sidan.
k a m
Tre grundregler som gäller alla program Vilket programspråk man än använder så är det superviktigt att tänka på detta: 1) Instruktionerna (algoritmerna alltså) måste komma i rätt ordning. 2) Allt måste vara exakt rätt stavat. Man får inte glömma eller skriva fel tecken. 3) Man får inte glömma någon rad i programmet.
*
S * *
Logiskt tänkande?
Programmering är med andra ord rader med enkla instruktioner i logisk följd. Men vad menas med logiskt tänkande? Man kan säga att när man tänker logiskt så drar man förnuftiga, kloka och konsekventa slutsatser av den information som finns. Programmet är alltså en massa exakta och noggranna instruktioner som talar om för datorn vad den ska göra för beräkningar.
– Om de där tre datorerna behöver ha sladden i för att funka så är det logiskt att tänka sig att även den fjärde behöver det.
Svar: 43 Programmeringsboken inlaga.indd 35
35 2019-04-15 21:03
Testa blockprogrammering Grön flagga startar det du programmerat (då rör sig sakerna på ”scenen”). Röd punkt stoppar programmet.
Börja från SCRATCH
Många undrar över hur man kommer igång när man vill testa att programmera själv. Men var ska man börja? För att ”börja från början”, eller som det heter på engelska ”start from scratch”, så väljer vi programmet SCRATCH. Scratch är ett webb-baserat program. Det betyder att man förutom dator behöver internetuppkoppling. Men man måste inte ha programmet installerat på sin dator.
Om du vill titta på färdiga projekt så klickar du på ”Exempel”. Men visst vill du testa? Bra! När man klickar på ”Testa” eller ”Skapa” ser det ut så här på skärmen:
*
S * *
r p
k a m
Här hittar du Scratch: scratch.mit.edu Scratch är gratis att använda.
* * *
v o
Det här är bildskärmen. Det är ”scenen” där datorn spelar upp det du programmerat. Figuren (katten) kallas för en Sprajt.
Här kan man välja vilken sprajt man vill använda.
sprajt = en programmerbar figur
– Det är bra om man har en dator, va?
36
Programmeringsboken inlaga.indd 36
2019-04-15 21:04
Här hämtar du de block som du vill använda i ditt program. Blocken har inbuktningar och utbuktningar som visar hur de kan pusslas ihop.
Blocken är indelade i olika färger.
* * *
Händelse (bruna block): Här finns det viktiga startblocket med den gröna flaggan, samt olika block som bestämmer vad som ska hända.
r p
v o
Rörelse (blå block): Dessa block talar om hur Sprajtarna ska röra sig på bildskärmen. (Gå ett antal steg, vända, gå till en bestämd plats, studsa vid kanten …)
k a m
Detta är ytan dit man drar blocken när man programmerar.
*
S * *
Kontroll (gulbruna block): Dessa block ställer upp så kallade villkor. De är märkta med ord som OM, DÅ och ANNARS. Man använder dessa block om man vill att det ska hända något när man trycker på en viss tangent. FÖR ALLTID gör att det man programmerat upprepas om och om igen som en LOOP.
Som du ser finns det även andra typer av block (utseende, ljud och så vidare).
UPPDRAG Man kan göra många olika roliga saker genom att programmera i Scratch, till exempel animationer, berättelser, spel, konst, musik, simulationer med mera. Titta först på några färdiga exempel från Scratch förstasida. Prova sedan att blockprogrammera med Scratch. Det gör inget om det blir fel! Hur gör man för att peta in en mus på scenen?
37 Programmeringsboken inlaga.indd 37
2019-04-15 21:04
Textbaserade programspråk De flesta som programmerar använder programspråk som är textbaserade. Där skriver man engelska ord rad för rad. Det finns många olika programspråk. De olika språken har mycket gemensamt eftersom det är processorn inne i en dator som ska få instruktioner om vad som ska göras. Och alla processorer är ju uppbyggda på liknande sätt och av samma elektronik. Anledningen till att det finns olika språk är att de är bra på lite olika saker: • C++ används ofta vid utveckling av spel. • HTML används för att göra hemsidor. • Python används till Youtube, Instagram, Pinterest, Spotify. • För att programmera appar används flera olika språk, till exempel Objective C, Swift, Java och Kotlin.
r p
* * *
v o
När vi programmerar så kallas texten vi skriver för källkod. Den kod som består av bara ettor och nollor kallas för maskinkod. Översättningen mellan källkod och maskinkod sköts av ett program som heter kompilatorn.
k a m
Så här kan det se ut på skärmen när man programmerar i Python. Det är ett textbaserat programspråk som passar bra om man är nybörjare. Kodraderna tillsammans bildar ett script.
S * *
I koden finns kommentarer. De har annan färg än koden. Kommentarerna är en sorts komihåglappar till programmeraren så att man lättare ska veta vad man menade med koden man skrev.
*
Programmet till höger är en sekvens. Det betyder att datorn ska göra olika saker i en viss ordning: Först en sak, sedan en annan och sist en tredje sak.
Här är ett exempel på ett villkor av typen OM – DÅ – ANNARS. Om något händer, då ska ett visst kommando utföras, annars ska ett annat kommando utföras av datorn. Ett strumpsorteringsprogram skulle se ut så här: If färgglad then höger, else vänster. Repetitioner upprepar kommandon i ”loopar”. Kommandon kan upprepas för alltid, X antal gånger, eller tills något annat händer.
38
Programmeringsboken inlaga.indd 38
2019-04-15 21:04
Språken liknar varandra – Jag skulle vilja flagga för en sak. Om man kan ett språk så är det lätt att lära sig ett till.
Programspråken liknar varandra
r p
* * *
v o
Programmet ger instruktioner till datorn om vad den ska göra. Olika programspråk liknar tack och lov varandra. Det händer att kommandon och till och med rader med kod är likadana i olika språk.
Här är några exempel på kod som är lika i många olika programspråk
KOD Not
Inte
And Or
k a m
BETYDELSE/FÖRKLARING Och
S * *
If x = 3 print (“Hacke”)
If x = 3 print (”Hacke”) else print (”Hasse”)
*
For I = 1 to x Jump() While true Jump ()
Eller
Om x är 3 så skriv ”Hacke” Om x är 3 så skriv ”Hacke”, skriv annars ”Hasse” Hoppa x gånger Hoppa i all evighet (Loop)
ATT GÖRA: Programmera och styra en Microbit
Det finns oändligt många roliga saker som man kan bygga, programmera och styra om man har en dator, en BBC-microbit och en motor eller servo. Det kan bli robotar, tjuvlarm … På www.microbit.org hittar man programspråken och information om hur man kommer igång. Samtidigt som man lär sig programmera och styra föremål får man bygga saker och vara påhittig. Kanske kan du bygga en myra ... som går att styra? Lycka till! Du behöver: BBC-Microbit, dator, sladdar, servo och motor.
39 Programmeringsboken inlaga.indd 39
2019-04-15 21:04
Vi byggde och programmerade en koloni på Mars Hej! Vi heter Karim och Zahraa. Vi ska berätta om ett projekt vi jobbade med där vi använde programmering och digital teknik. Allt det här blev en film, men vi börjar från början väl?
* * *
Först berättade vår lärare Jimmy om att vi skulle bygga en modell av en rymdstation på Mars. Vi skulle också programmera robotar som skulle göra olika rymduppdrag, precis som på riktigt.
v o
Vi började med att skissa och rita innan vi började bygga, precis som på tekniklektionerna. Här är vår grupps skiss som visar var man ska odla växter och grönsaker, sova, träna och duscha. Det gäller ju att tänka på allt, så vi skissade också luftslussar så att vårt syre inte ska försvinna när vi går ut eller in.
r p
*
S * *
k a m
Vi samlade på oss kartonger, PET-flaskor och andra bra saker som man kunde bygga rymdstationerna med. Sedan var det bara att sätta igång med att klippa, skära och limma med limpistolen. Här ser du en annan grupps rymdstation som är klar för målning.
40
Programmeringsboken inlaga.indd 40
2019-04-15 21:04
När rymdstationerna var klara så jobbade vi med Lego minstorms. Det är robotar som man kan bygga som man själv vill. Sedan använder man en iPad för att programmera roboten att utföra olika saker. Det var superkul, men ibland var det svårt att lista ut hur man ska göra.
r p
*
S * *
k a m
* * *
v o
När vi var klara med målningen och programmeringen så filmade vi mot en greenscreen. Det gör man för att kunna välja en egen bakgrund och vi ville ju att det skulle se ut som på planeten Mars. Vi använde våra Ipads och appen Veescope när vi filmade robotarna. Därefter redigerade vi de olika filmklippen i iMovie. Vi använde också appen Solar walk 2. Här kan du titta på filmen. Vi är jättenöjda med den. Alla andra klasser, lärare och till och med Karims storebrorsa tyckte den var cool!
41 Programmeringsboken inlaga.indd 41
2019-04-15 21:04
Intervju med en programmerare Hej! Vi heter Ada och Charles och vi har intervjuat en programmerare. En programmerare är en person som jobbar med programmering. Till exempel så skapar de spel, appar och webbsidor. Vad heter du? Patrik Olsson. Varför valde du att bli programmerare? En klasskompis pappa jobbade med datorer och de hade en dator hemma som vi började testa på. Sedan valde jag programmering på högstadiet. Jag ville få kontroll över datorn.
S * *
Hur kommer man igång? Det finns jättemånga bra YouTube-filmer med guider.
*
r p
k a m
Vad var det första du programmerade? Jag och min kompis hade varit på en spelhall och spelat Pac-Man och Space Invaders. Sedan gick vi hem till honom och försökte göra ett eget spel. Men minnet i datorn räckte inte till för det vi ville göra.
Hur gör man steg för steg när man programmerar? Först har man en idé. Sedan väljer man vilket språk man ska använda. Därefter börjar man bygga, lägga grunden och skriva lite kod. Efter det testar man. Om man stöter på buggar så får man göra om. Det kallas för debugging. När man är färdig måste man ändå hålla koll på om det är något som måste uppdateras.
* * *
v o
Om man har köpt något som är som ett program eller styrs av ett program så får man ibland meddelanden om att det är dags att uppdatera. Det kan vara allt från appar och spel till operativsystemet i en smartphone. Så är det ju inte med saker som inte är digital teknik. Ta en cykel till exempel. Det är ju ingen som kommer på natten och byter ut den mot en nyare modell, Bike 2.0, eller hur? Är det någon skillnad på att göra tv-spel och andra spel? Tv-spel är mycket komplicerade att programmera. Man måste kunna många olika saker för att det ska se bra ut och fungera på skärmen. Man måste kunna grafik (bilder), ljud och mycket annat.
42
Programmeringsboken inlaga.indd 42
2019-04-15 21:04
Har du misslyckats med ett program någon gång? Många, många gånger. Men då gör man om och testar igen. Till slut brukar det funka.
*
Skissar du först utan dator? Ibland gör jag skisser med bubblor och pilar. Sedan blir det mer så här (se bilden ovan) och sedan kanske vi är fler som gör olika delar och då ser det ut så här på skärmen. Det som är överstruket är hemlig kod. Om du fick gå tillbaka i tiden, skulle du då välja samma yrke? Ingen tvekan. Det här är verkligen mitt drömjobb!
v o
Är jobbet stressigt? Ibland är det superstressigt, till exempel när andra programmerare väntar på att jag ska bli klar. Då kan det hända att man jobbar sent in på natten. Men ibland är det väldigt lugnt.
k a m
Har du gjort något spel som blivit känt och världsberömt? Jag jobbar inte med spel utan med ett musikprogram som heter ScoreCloud. Det är ganska känt. Appen har över en miljon nerladdningar.
S * *
r p
* * *
Är det ett kul jobb? Jag tycker det är jättekul. Är det bra lön? Ja, det är bra betalt. Vad använder du för dator? Min dator är ett specialbygge. Den har extremt kraftfullt och stort grafikkort och 32 GB RAM-minne. Har du fått elström i dig någon gång när du har programmerat? Det var en bra fråga! Det är ju inte så att man kopplar med sladdar när man programmerar, men en gång fick jag ström i mig när jag bytte en glödlampa för att få bättre ljus på tangentbordet. En gång kraschade nätdelen i datorn och då fick jag dra lite sladdar, men det gick bra.
43 Programmeringsboken inlaga.indd 43
2019-04-15 21:04
4. Nätverk och säkerhet Tekniken som gör datakommunikation möjlig Signaler går till och från mobilerna via masterna till basstationer. Masterna, växlarna, basstationerna och mobilerna är alla delar i ett tekniskt system – mobilnätet. Ingenting i mobilnätet skulle fungera utan datorer, dataprogram eller elektricitet.
klam” n som ningsntarer
*
S * *
r p
k a m
Den datasignal som kommer till ett hushåll kopplas ofta till en router. Routern fördelar datatrafiken, oftast genom att den kan skicka ut signaler trådlöst. Du ser väl antennerna? Det trådlösa nätverket hemma når datorer, mobiler och surfplattor. Routern kan även ”prata” med vissa sorters brandlarm. Vad är det egentligen som skickas trådlöst? Titta på nästa uppslag!
* * *
Länge användes telefonledningarna för datakommunikation. Där går svaga elektriska signaler som gör det möjligt att koppla ihop datorer i hela världen i det nätverk som heter Internet. Dessa uppkopplingar var inte alls lika snabba som dagens bredband.
v o
Allt fler i Sverige får bredbandsuppkoppling via fibernätet och fiberoptik. Fiberoptik är ljussignaler som går i kablar av glas. Det sättet att skicka signaler är supersnabbt!
44
Programmeringsboken inlaga.indd 44
2019-04-15 21:04
Alla som har en smartphone med GPS-mottagare kan dygnet runt, var man än befinner sig på jorden, få reda på var man är. Det fungerar eftersom man är kopplad till några av de 27 satelliter som svävar i banor runt vår planet. GPS-mottagare fungerar även när det är molnigt. I växeln finns avancerad digital teknik som är programmerad så att alla signaler hamnar rätt. Eftersom varje mobil har sin speciella identitet så vet växeln vem som ringer och vart samtalet ska kopplas.
Om strålning
Det finns en myndighet, Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM), som ger råd angående användning av mobiltelefoner: Använd handsfree. Håll inte telefonen för nära kroppen. Ring där det är god täckning. Välj en telefon som strålar lite.
r p
*
S * *
k a m
Nuförtiden kan vi ringa och använda våra mobiltelefoner överallt, utan att det behövs sladdar. Detta fungerar tack vare ett komplicerat tekniskt system som styrs av kraftfulla datorer. I alla mobiler och smartphones finns sändare som gör att de både kan skicka och ta emot signaler.
* * *
v o
Masterna kan både ta emot och skicka signaler.
Runt om i världen finns stora serverhallar. Kraven på säkerhet gör att de kan vara skyddade av bombsäkert glas, ha elkraft som räcker för en stad med 400 000 invånare, tredubbla väggar, fängelsemurar, infraröda kameror och avancerade larmsystem. De bevakas förstås också av säkerhetsvakter.
45 Programmeringsboken inlaga.indd 45
2019-04-15 21:05
Trådlös kommunikation
– Jaha, men jag ser ju varken radio eller vågor?
Trådlöst?
Tänk så ofta vi använder ordet trådlöst nuförtiden. Det är trådlösa nätverk och fjärrkontroller om vartannat. Men hur funkar det när man skickar och tar emot trådlösa signaler till mobilen eller datorn? Om en ingenjör eller tekniker skulle förklara hur det fungerar skulle de använda ordet radiovågor. Vad är radiovågor?
* * *
v o
Den förste som lyckades skicka elektriska signaler utan sladdar var italienaren Guglielmo Marconi. År 1895 lyckades han skicka det som kallas elektromagnetiska vågor från en sändare till en mottagare en bit bort. Vid mottagaren hade han satt upp en mast som fångade upp den osynliga signalen. En signal som varken gick att se eller höra när den for fram genom luften. Helt utan sladdar! Det visade sig snart att vi skulle få oerhörd nytta av Marconis uppfinning. Redan 1899 användes radiovågor för att skicka ett nödrop från en fyr. Tack vare nödropet kunde besättningen på en båt i sjönöd räddas.
r p
*
S * *
k a m
Marconi och många andra utvecklade tekniken, och tänk dig vilken succé det blev när han 1901 lyckades sända signaler över hela Atlanten. Det första meddelandet han skickade var bokstaven S.
Det behövs både sändare och mottagare för att det ska fungera
När man använder tekniken med radiovågor sänder man ut radiovågor av olika våglängd med hjälp av en radiosändare. Det som skickas är inget annat än ett slags ljus som vi människor inte kan se.
46
Programmeringsboken inlaga.indd 46
Synligt ljus
2019-04-15 21:05
För att man ska kunna fånga upp signalen och förstå vad den betyder behövs en mast och en mottagare.
Så masterna och mobilen är både sändare och mottagare?
* * *
Att göra det osynliga synligt
Även om man inte kan se radiovågorna i luften så gör spröten på masterna att man kan förstå varför det heter våglängd. Längden på spröten på masten måste stämma med våglängden för att man ska kunna ta emot signalerna som skickats.
r p
v o
Om våglängden är 10 meter så ska spröten vara 2,5 meter långa. Antagligen kan du räkna ut hur det hör ihop.
k a m
– Tänk om man kunde se alla radiovågor som far omkring i lufthavet. Wow! Men vänta nu, tänk om man kunde surfa på dem! Är det därför det heter surfa?
*
S * *
Varför heter det ”surfa” på internet
En bibliotekarie som 1992 skrev en artikel om Internet fick syn på sin musmatta. Den hade en bild av en surfare som gled fram på en jättevåg. Hon såg likheten mellan att glida fram på vattnets vågor och att glida fram på radiovågorna i det elektroniska nätet. Rubriken på artikeln blev: ”Surfing the Internet: an introduction”. Mer om Internet på nästa sida.
47 Programmeringsboken inlaga.indd 47
2019-04-15 21:05
Kul att veta om Internet • Halva jordens befolkning har tillgång till Internet. • Mest klickade YouTube-klipp hitintills är Gangnam Style – Psy. • År 2020 kommer 20 miljarder datorer, mobiler, kameror och annan elektronik vara uppkopplade mot Internet. • Den första Emojin skickades 1979 och såg ut så här -) 3 år senare såg den ut så här :-) • Föregångaren till Internet hette Arpnet och skapades för den amerikanska armén. Arpnets födelsedatum brukar anges till 29 okt 1969. • Den som brukar anses som skapare av Internet är Tim Berners Lee.
r p
Internet
k a m
* * *
v o
Internet är själva nätverket, alltså tekniken, som kopplar ihop alla datorer. World Wide Web (www) är en tjänst som man kan använda när man är uppkopplad mot Internet. Andra tjänster är att skicka och ta emot e-post, dela filer med andra användare eller använda IP-TV och IP-telefoni. Alla dessa tjänster behöver Internet för att fungera. WebBläsare är inte en person som sitter och läser på webben
Webbläsaren är ett program som förstår språket HTML. Det gör att din dator kan läsa dokument kodade i HTML eller XHTML som ligger på Internet. Några kända webbläsare är Mozilla Firefox, Google Chrome och Safari.
*
S * *
Var ligger cyberrymden?
Lite varstans på jorden finns gigantiska servrar med program och lagringsutrymmen. Det utrymme på servrarna som du har tillgång till från din egen dator brukar kallas för molnet. I det gigantiska nätverk som är Internet finns knutpunkter med särskilda routrar. Det är datorer med stor lagringskapacitet som kopplar ihop servrarna och har förmåga att hantera data. I samband med Internet använder man ibland uttrycket ”cyberrymden”, och att det är där man är ute och surfar.
– Cyberrymden? Det låter som om det pågår långt ifrån jorden?
48
Programmeringsboken inlaga.indd 48
2019-04-15 21:05
* * *
Men cyberrymden är inte ett utomjordiskt nätverk. Cyberrymden är helt enkelt alla de miljarder datorer och annan teknik som är kopplade till Internet. Hälften av alla mejl är Spam
r p
v o
Det år då detta skrivs (2018) skickas i hela världen cirka 200 miljarder mejl. Men som du vet skickas det en hel del skräppost, eller ”SPAM” som det också heter. Visste du att ungefär hälften av alla mejl är SPAM? Så det gäller att ha ett bra filter som fångar in och sorterar bort skräpet. Det gäller också att uppdatera filtret ofta.
k a m
Det är algoritmer som styr
När du surfar eller söker på Internet så använder du olika program. De programmen består av så kallade algoritmer. Algoritmerna är ofta utformade så att de kommer ihåg det man skriver eller klickar på. Det är därför det kan dyka upp reklam om skor på skärmen dagen efter att du har köpt ett par nya skor på nätet. Algoritmerna i programmet har läst av det du gjort och tolkat det som ”här har vi en som vill köpa skor”.
S * *
Den första webbkameran kopplades upp mot Internet för att bevaka en kaffebryggare på ett universitet i England. Skumt …
*
Häften av de som nätsurfar är inte människor
Ibland får man frågan ”Är du en robot?” när man surfar. Så är det eftersom över 50 % av alla nätsurfare är så kallade botar. En del av dessa är skapade för att hålla ordning och hitta ”maskor” i nätet som behöver lagas. Men många botar är också onda. De är skapade av kriminella programmerare och kan till exempel försöka få tillgång till personers kontouppgifter. Världens första Youtube-klipp
Visste du att världens första YouTube-klipp laddades upp 2005? Klippet visar elefanterna på San Diego Zoo. Det heter ”Me at the Zoo” och att har över 34 miljoner visningar. Varje dag hackas över 30 000 sajter
De som hackar sig in på sajter vill ofta stjäla lösenord som de sedan sprider eller säljer.
49 Programmeringsboken inlaga.indd 49
2019-04-15 21:05
Säkerhet vid användning av digital teknik Digital teknik är toppen, men …
Visst är det toppen med all digital teknik. Men som du kanske vet måste man ibland tänka sig för så att det inte går fel.
* * *
Det är många som använder Internet. Där kan man hämta fakta, ladda ned filer, spela spel, chatta och göra många andra saker. Internet kallas den virtuella världen och den påminner mycket om den verkliga världen – där finns både gott och ont. Så det gäller att tänka sig för ibland.
v o
– Vet man alltid verkligen vem det är på riktigt som man kommunicerar med?
r p
*
S * *
k a m
– Vad är det som kan gå fel?
– Hur kan man påstå att tekniken som har med datorer och Internet att göra kan vara ond?
Känner du någon som har träffat någon på Internet som visade sig vara någon annan i verkligheten?
Hur kan man få råd och tips?
I Sverige finns en speciell myndighet, MSB, Myndigheten för samhällsskydd och beredskap. Den arbetar bland annat med att hjälpa oss så att vi inte råkar ut för olyckor och kriser. På deras hemsida www.msb.se finns bra tips och råd som handlar om Internetsäkerhet.
Här är en lista med några av MSB:s tips
1) Var rädd om värdefull information. 2) Ge aldrig ut dina lösenord och koder. 3) Säkerhetskopiera information och spara till exempel foton och annan viktig dokumentation på flera ställen. 4) Fråga dig själv hur du skulle agera i verkligheten, och agera på liknande sätt i den digitala världen.
50
Programmeringsboken inlaga.indd 50
2019-04-15 21:05
ATT DISKUTERA/ARGUMENTERA Varför ger de råden längst ner på förra sidan? Diskutera punkterna här nedanför. • Håller ni med? • Gör du så? • Kan du komma på flera goda råd? • Hur gör du med dina lösenord? • Hur gör du för att använda Internet på ett säkert sätt? • Har du vänner som bara är dina vänner i den digitala världen? Hur skapar man ett säkert lösenord?
r p
* * *
v o
MSB har gjort en checklista som man kan använda för att skapa säkra lösenord. Lösenordet bör innehålla: • små bokstäver (t.ex. abc) • stora bokstäver (t.ex. ABC) • siffror (t.ex. 123) • specialtecken (t.ex. !@$?)
k a m
Lösenordet bör vara minst 12 tecken långt. Lösenord bör inte innehålla några förutsägbara mönster.
S * *
Helpdesk: Sitter du bakom en brandvägg? – Nej, jag sitter vid ett fönster.
Världens tio vanligaste lösenord
1) 2) 3) 4) 5)
123456 123456789 qwerty 12345678 111111
*
6) 7) 8) 9) 10)
1234567890 1234567 password 123123 987654321
När säkerhetsföretaget Keeper Security undersökte 10 miljoner hackade konton så hade 1,7 miljoner av kontona något av lösenorden i listan ovan. Vill du testa det lösenord du använder? Även detta kan du göra hos MSB. www.dinsakerhet.se/sakrare-hemma/teknik-och-it/losenord/ ATT DISKUTERA/ARGUMENTERA Vad vet ni om: • Nättroll • Fakenews
51 Programmeringsboken inlaga.indd 51
2019-04-15 21:05
E-sport frågor och svar
– En annan har ju just kommit hem från ett E-sport event. Och kolla här… Mitt lag vann GULD! Jag har fått mycket frågor om E-sport så jag satte ihop ett litet bildspel.
r p
Vilka var de första spelen?
* * *
v o
De tidigaste exemplen på datorspel skapades långt före Internet. De var mycket enkla. Ett exempel är ”Tennis for two”, som handlade om att putta en boll (en prick) fram och tillbaks över skärmen. Något mer avancerade var Arcadspelen som kom i början av 1970-talet. Det var spel som spelades i spelhallar. Man stoppade in ett mynt i apparaten och kunde då spela till exempel Space Invaders eller Pac-Man, som till och med var i FÄRG!
k a m
Vad är E-sport?
*
S * *
Bokstaven E i E-sport står för ”elektronisk”. E-sport är när man tävlar med hjälp av datorer eller spelkonsoller. De som tävlar spelar mot varandra i olika datorspel. Vid tävlingarna är datorerna uppkopplade med lokala nätverk (LAN) och man spelar via Internet. Det kan också vara olika lag som samarbetar vid en konsol. Hur spelar man?
Nästan alla spel går ut på att man ska nå ett mål. Man spelar ofta tillsammans i lag och hjälps åt. Vad behöver man för utrustning?
Dator, tangentbord, mus, hörlurar med mikrofon, eventuellt spelkonsol, skarvsladd och kudde. Vad har man kudden till?
Eventet pågår nonstop dygnet runt i 4 dygn så man sover under bordet … på sin kudde.
52
Programmeringsboken inlaga.indd 52
2019-04-15 21:06
Vad är en spelkonsol?
En spelkonsol är som en dator som är speciellt tillverkad för att man ska kunna spela datorspel på den. Vare sig konsolen heter Playstation, Nintendo eller Xbox så måste den kopplas till en tv eller en bildskärm för att man ska kunna se någon bild.
* * *
Finns det en åldersgräns på ett e-sportevent?
Det är olika från event till event. Många av de yngre deltagarna har en förälder, ett äldre syskon eller hela familjen med sig. Föräldrarna bruka inte sova på kuddar under databordet utan bor istället bekvämt på hotell.
r p
v o
Vad spelar man för spel?
De vanligaste spelen heter Counter Strike, League of Legends, World of Warcraft och Dota.
k a m
Hur tränar en E-sportare?
*
S * *
Genom att spela och spela och spela. Men e-sportare kan inte lyckas bra om de är otränade. Om du ska prestera på topp under en lång tid krävs fysisk träning. Det gäller ju att kunna hålla fokus under långa perioder. Då måste man ha bra syreupptagningsförmåga. Man måste också träna upp sin reaktionsförmåga. Dricker man mycket energidryck?
Det är många E-sportare som gör det för att kunna vara skärpta. Hur populärt är E-sport?
Den direktsända tv-kanalen Twitch har fler tittare än de stora tv-jättarna CNN och MSNBC. Kan man studera till e-sportare?
Man kan plugga e-sport på gymnasiet i flera städer i Sverige. Är det både killar och tjejer som spelar?
Ja, E-sportsturneringar är öppna för både tjejer och killar men det är vanligare att killar spelar. Men det finns jättemånga tjejer som är toppspelare. Läs om Female legends om du vill veta mer.
53 Programmeringsboken inlaga.indd 53
2019-04-15 21:06
5. Hållbar teknikutveckling Hur livet förändrats
* * *
Bilderna visar hur det såg ut förr i tiden och hur det kan se ut nuförtiden.
r p
S * *
förr
*
förr
54
Programmeringsboken inlaga.indd 54
k a m
v o förr
Nu
Nu
förr
Nu Nu
2019-04-15 21:06
förr
*
r p
k a m Nu
förr
S * *
* * *
Nu
v o
förr
Nu Nu
förr
ATT DISKUTERA • Vad gör människorna på bilden? • Hur har våra liv förändrats av den digitala tekniken? • Varför använder vi mer och mer digital teknik? • Vilka är för- och nackdelarna med denna utveckling?
55 Programmeringsboken inlaga.indd 55
2019-04-15 21:06
uppfinningar förändrar vardagen
* * *
NU FÖRR
De tidigaste persondatorerna hade klumpiga, tjocka bildskärmar. Man såg inte färgbilder utan svartvitt och bilderna hade få pixlar. Därför var bilden ofta kantig och man kunde se att varje bokstav bestod av några få prickar.
FÖRR
*
S * *
Nu är skärmarna platta och har extremt bra upplösning. Det finns också både 3D och VR (Virtual Reality). Till 3D behövs den typ av glasögon man har på bio. Till VR behövs mer digital teknik, det är därför de ”glasögonen” är större och tjockare. När man tar på sig VR-glasögonen är det som att vara i en annan värld. Den världen är helt virtuell, vilket betyder att den är skapad av datorprogram. Den finns alltså inte i verkligheten.
r p
k a m
De första persondatorerna var stationära datorer. De var stora (och dyra) maskiner instoppade i en låda. De var inte alls lika snabba och effektiva som dagens datorer. Och Internet var inte ens uppfunnet!
v o
NU
Dagens datorer är platta, snabba, smarta, flyttbara och billiga. Och de är så små att de går att bära med sig i fickan (en smartphone). När detta skrivs bygger man en superdator med arbetsminne på 160 TB.
NU FÖRR
Tangentborden var klumpiga och med färre knappar eftersom många av de snabbkommandon och funktioner vi använder idag inte fanns.
Även om mycket har förändrats så är det fortfarande samma ordning på tangenterna. Gissa varför ordningen kallas qwerty? Den största skillnaden är kanske att det nu finns pekskärmar istället för tangentbord. Eller att man kan prata med sin dator eller sin smartphone.
56
Programmeringsboken inlaga.indd 56
2019-04-15 21:06
* * *
v o
FÖRR
NU
Skrivarna var dyra, tunga och långsamma kolosser som bara kunde skriva svartvitt. Utskrifterna var mycket pixliga.
Färgskrivare är vardagsmat nuförtiden. Vill man skriva ut saker går det enkelt med 3D-skrivare.
r p
k a m
– Vi tänker skicka några sådana till Mars så att de kan skriva ut det vi ska bygga hus av.
*
S * *
FÖRR
NU
De första telefonerna som var ”mobila” eller flyttbara var så stora att de fyllde bagageluckan på en bil. Ericssons första bärbara mobil såg ut som en väska och vägde 3,5 kilo. Det enda man kunde göra med dem var att ringa.
Jag tror du vet hur det gick sedan. Diskutera med en kompis och gör listor. Vad kan era mobiler göra? Vad är nytt?
57 Programmeringsboken inlaga.indd 57
2019-04-15 21:07
Hållbar teknikutveckling? Varje dag använder du, och har nytta av, digital teknik. Ibland utan att ens veta om det. Det är ju inte så konstigt eftersom ett vanligt svar på frågan ”Vad är teknik?” är ”Teknik är sådant vi hittat på för att överleva bättre”.
* * *
Nya uppfinningar och ny teknik gör att vi kan överleva bättre här på jorden. Utvecklingen inom digital teknik har lett till stora framsteg inom många områden. Förrförra uppslaget visade många exempel – allt från utbildning till sjukvård och jordbruk.
r p
S * *
k a m
v o
Vad ska vi göra av all elektronik när den blir sopor?
Den snabba utvecklingen inom digital teknik har lett till att vi köper och använder mer och mer elektronikprylar. Och hur man än vänder och vrider på det hela så blir all den digitala teknik vi använder förr eller senare sopor. Här gäller det att tänka sig för, så att man inte blandar de kasserade tangentborden och laptopparna med potatisskalen och de kasserade kalsongerna.
*
Det är superviktigt att sortera soporna på rätt sätt! Som tur är så finns det smarta återvinningssystem och regler som gäller ”digitala” sopor. Återvinning av elavfall
Allt som kopplas med sladd när det används eller drivs med batterier räknas som elavfall när de har gjort sitt och blivit sopor. Detta gäller också glödlampor och lågenergilampor som slocknat för gott. Allt elavfall ska lämnas till en återvinningsanläggning eller till någon affär som säljer elektronikprodukter. Om det är en leksak eller apparat med inbyggda batterier så lämnar man hela produkten för återvinning. Du behöver alltså inte själv ta ut batteriet.
58
Programmeringsboken inlaga.indd 58
2019-04-15 21:07
Vad ska man göra av alla batterier som gjort sitt?
När batterier inte fungerar längre ska de stoppas i de speciella batteriholkar som finns lite varstans. Metallerna i batterierna kan återvinnas och användas i nya batterier.
r p
*
S * *
k a m
* * *
v o
Va?! Vem har slängt min keps?
SÖK FAKTA OM OCH DISKUTERA • Vad är det som återvinns? Och varför är det så viktigt? • Finns det ämnen som används i elektronik som håller på att ta slut?
59 Programmeringsboken inlaga.indd 59
2019-04-15 21:07
Artificiell intelligens och framtiden Vad är AI?
Visst har du hört talas om Smart-tv och Smartphones. Men så värst intelligenta är de inte, även om de har smarta funktioner. Men inom digital teknik finns ett område där man verkligen kan tala om intelligent teknik och intelligenta maskiner. Området kallas AI eller Artificiell intelligens. Så här förklaras AI i en uppslagsbok: Dels intelligens som tillskrivs ett datorsystem, dels ett forskningsområde inriktat mot konstruktion av datorsystem som uppvisar intelligent beteende. De som arbetar med utvecklingen av AI försöker få maskiner att fungera likadant som människans hjärna. Det handlar om att få datorer/digital teknik att härma hur vi gör när vi drar slutsatser, planerar, löser problem och lär oss nya saker. Det gäller alltså att få maskinerna att förstå vanligt tal och olika språk, men också att kunna tolka det den ser. Kan maskiner tänka?
S * *
r p
k a m
* * *
– Din tur!
v o
Så skrev engelsmannen Alan M. Turing redan 1950. Han kom också med ett föreslag på hur vi kunde få ett svar på den frågan. Det kallas för Turingtestet. Det går ut på att en domare får höra när en dator och en människa ”pratar”. Om domaren inte kan avgöra vem som är vem så kan maskinen tänka.
*
Till vilken nytta?
AI används redan idag till att bland annat lösa oerhört komplicerade matematiska beräkningar och svårlösta problem. Några kända exempel på detta är AI-robotar som vunnit över världsmästare i schack och andra brädspel. Visst har du hört talas om självkörande bilar? De är möjliga tack vare AI. ATT DISKUTERA Vilka för- och nackdelar finns med självkörande bilar? Andra exempel på hur AI används är styrning av robotar inom industrin. Till exempel så har många farliga, tunga, enformiga och tråkiga arbeten ersatts av robotar.
60
Programmeringsboken inlaga.indd 60
2019-04-15 21:07
Framtiden
Det är utvecklingen av AI som gett upphov till de framtidsvisioner som handlar om hur robotar tar över jorden och gör oss människor till slavar (eller utplånar hela mänskligheten). Men hur är det egentligen? Kan detta bli sanning? Det är ju vi människor som programmerar och bestämmer vad den digitala tekniken ska göra. Men tänk om AI-datorerna vill andra saker än vad vi människor vill?
* * *
Det finns ett ord för den tidpunkt då datorerna tar över – Singularitet. Men det är ju absolut inte säkert att det kommer hända.
v o
Här är några exempel på hur AI påverkar och vad som skulle kunna hända i framtiden.
Skräckscenariot med artificiell intelligens kan bli verklighet
*
S * *
r p
k a m
Forskaren och vetenskapsstjärnan Max Tegmark är orolig. Han tror att artificiell intelligens kan .I bli människans undergång – eller vår räddning till ytta framtiden skulle vi till och med kunna fl andra galaxer. Han har samlat en grupp med några av de allra ka främsta forskarna för att arbeta med att mins de negativa effekterna och riskerna med AI.
AI-teknik tar falska nyheter till ny nivå
Plötsligt ser du ett videoklipp där en president eller statsminister säger saker som inte alls stämmer med verkligheten. Personen har inte ens sagt de sakerna. Detta är ett exempel så kallad ”fake-news”.
STOPPA PRESSARNA
!
SENASTE NYTT!
På Mars åker det runt ett automatiskt fordon som undersöker möjlighe ten för oss människor att leva där. Detta fordo n har nu uppdaterats med AI. Avståndet till Mars gör att det tar 15 minuter för signalerna som tidigare styrde fordonet att nå fram. Dä rför låter man nu fordonet att med hjälp av sin AI tänka lite själv. Vi får väl se hur intellige nta beslut den fattar.
– Varför kallar man det för fakenews? Borde det inte heta lögner?
Hur är det möjligt? Med AI kan man göra så att det både låter och ser ut som att personen på filmen säger något som personen aldrig sagt. Det går att skapa och förändra ansiktsuttryck. Den kända personen blir som en docka som gör det man vill. På detta sätt kan man förstöra en persons rykte.
61 Programmeringsboken inlaga.indd 61
2019-04-15 21:07
Appar som gör att du kommer igång Här finns några exempel på appar som du kan använda för att lära dig programmera:
* * *
• Blue bot (Används för att programmera Blue bot.) • Scratch junior (Blockprogrammering, lite enklare än Scratch.)
r p
• Kodable • Lightbot Hour
k a m
• Fix the factory (Spela och programmera Lego Mindstorms.) • Robot school • Sprite Box
S * *
v o
• Roboline (Programmera enkelt med 3D-känsla.)
*
• Coda game (Inte gratis. Programmera egna spel.) • Playgrounds • Tynker Tynker (Enkel barnapp.) • Pyonkee (Liknar Scratch, men är lite mer avancerad.) • ALEX • Hopscotch (Programmera egna spel.)
62
Programmeringsboken inlaga.indd 62
2019-04-15 21:07
r p
S * *
k a m
* * *
v o
Och varför ser det ut som det gör på skärmen
*
Jag tror säkert att du har stött på någon eller några av dessa figurer (eller ikoner som det också heter) när du använt dator eller surfplatta. Personen som designade och skapade dem heter Susan Kare. Hon var grafisk designer och designade många av typsnitten och ikonerna i det första Macintosh-operativsystemet. Hon utformade också deras ursprungliga marknadsföringsmaterial. ”Barnen” till hennes banbrytande arbete kan fortfarande ses i mycket av dagens datorgrafik, verktyg och tillbehör. Kare anses vara en tidig pionjär inom pixelkonst som är en sorts datorkonst där konstnären skapar bilden genom att bygga upp den punkt för punkt (pixel för pixel).
63 Programmeringsboken inlaga.indd 63
2019-04-15 21:07
Vilken digital teknik använde vi för att göra den här boken? • Internet
* * *
• mejl • stationär dator • laptop • tangentbord
r p
• mus • skärmar av varierande storlek • skärm man kan rita på • extern hårddisk • smartphone • skanner
S * *
• ordbehandlingsprogram • kalkylprogram
*
• layoutprogram
k a m
v o
• bildredigeringsprogram • ritprogram
• molntjänster
• fildelartjänster • digital bildbank Digital teknik i all ära men vid omröstningar över tidernas bästa uppfinningar så hamnar ofta tryckpressen på första plats.
Programmeringsboken inlaga.indd 64
2019-04-15 21:08
Det här är innehållet i boken!
– Nu har du kommit till slutet av boken. Hej då!
1. Vad är digital teknik? ..................................................................................... 2
Bildförteckning:
Massor av teknik .....................................................................................................................2 Vad är digital teknik? .............................................................................................................4 Datorns delar............................................................................................................................6 Inuti datorn ...............................................................................................................................8 Datorns minsta delar – inuti processorn ......................................................................10 Datorns minsta delar – inuti minnena...........................................................................12 Från kulram till RAM-minne – Datorns historia ..........................................................14 Bildskärmen och digitala bilder .......................................................................................18
Programmering och matematik hänger ihop ........................................................... 34 Testa blockprogrammering ..............................................................................................36 Textbaserade programspråk ............................................................................................38 Vi byggde och programmerade en koloni på Mars ................................................ 40 Intervju med en programmerare ....................................................................................42
Apple 7 (2) Science Photo Library/IBL 11 Jure Gasparic/Alamy Stock Photo/IBL 12 (2) Science & Society Picture Library/Getty Images 14 (2) Heritage Images/Getty Images 15 Los Alamos National Laboratory/Science Photo Library/TT 16 Rama & Musée Bolo 17 (4) MM 18 Monty Rakusen/Cultura RF/Getty Images 19 (1) Henrik Montgomery/TT 22 1 Terrapin 25 Mary Evans Picture Library/TT 30 (1) Universal History Archive/REX/IBL 30 (2) National Archives and records Administration/Science Photo Library/IBL 30 (3) Paul Zinken/DPA/TT 31 (1) Bletchley Park Trust/SSPL/Getty Images 31 (2) Wikipedia 34 Jimmy Askelius 40–41 The Print Collector/Hulton Archive/Getty Images 46 Norman Seeff 63 Textprogrammeringsbilder: Mats Sigge Författarfoto baksida: Stefan Tell
4. Nätverk och säkerhet ................................................................................ 44
Övriga fotografier: Shutterstock
2. Fakta om programmering.........................................................................20
Programmen styr..................................................................................................................20 Grundläggande fakta om programmering .................................................................22 Hitta buggarna och programmera en robot ..............................................................24 En kod som till och med en dator förstår .....................................................................26 Olika programspråk .............................................................................................................28 Från hålkort till blockprogrammering...........................................................................30 3. Hur programmerar man? .......................................................................... 32
Tekniken som gör datakommunikation möjlig ......................................................... 44 Trådlös kommunikation .................................................................................................... 46 Kul att veta om Internet .................................................................................................... 48 Säkerhet vid användning av digital teknik ..................................................................50 E-sport – frågor och svar ....................................................................................................52 5. Hållbar teknikutveckling ....................................................................... 54
Hur livet förändrats ............................................................................................................. 54 Uppfinningar förändringar vardagen ............................................................................56 Hållbar teknikutveckling? ............................................................................................... 58 Artificiell intelligens och framtiden ............................................................................... 60 Appar som gör att du kommer igång ...........................................................................62 Vilken digital teknik använde vi för att göra den här boken? .............................. 64
Jag ska läsa boken och lära mig massor!
Programmeringsboken omslag.indd 2
Programmering och digital teknik − grundbok ISBN: 9789178230037 © 2018 Hans Persson och Bonnierförlagen Lära Projektgrupp: Hans Persson, Mattias Ljung och Eva Skarp Form: Marit Messing Redaktion: Mattias Ljung Illustrationer: Kjell Thorsson Bildredaktör: Mikael Myrnerts Produktionsledare: Merete Lind Första upplagan 2 Tryck: BALTOprint, Litauen 2019 Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver det som regleras enligt BONUS-avtalet, är förbjuden. Notera att övningsböcker som eleven ska skriva i inte får kopieras överhuvudtaget. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare. Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuscopyright.se. Undantag: Kopiering är tillåten av de sidor som är markerade ”Kopiering tillåten”. Sådan kopiering får endast ske till eleverna på den egna skolan. Upphovspersonens ideella upphovsrätt enligt upphovsrättslagen och källangivelse i övrigt ska respekteras på sätt som anges i BONUS-avtalet.
2019-04-15 20:36
mmerin a r g o g r P & digital teknik
– Cyberrymden? Det låter som om det pågår långt ifrån jorden?
Programmering och digital teknik är den perfekta introduktionen för dig som vill ge dina elever den digitala kompetens som Skolverket eftersträvar. Den förklarar hur digital teknik fungerar och beskriver programmering och datologiskt tänkande på ett sätt som både elever och lärare kan ta till sig. Innehållet utgår helt och hållet från ändringarna i kursplanen för Teknikämnet (och lite Matematik). Programmering och digital teknik ger lärare konkret stöd vid planeringen och genomförandet av undervisningen och ger eleverna ökade kunskaper om hur digitaliseringen påverkar oss alla. HASSE PERSSON är en av Sveriges främsta läromedelsförfattare. Både hans böcker och hemsidan www.hanper.se är mycket omtyckta. Hasse är en superhjälte och inspiratör både för elever och lärare.
– Visst är det konstigt att det går att göra så mycket av bara ETTOR och NOLLOR!
ISBN 978-91-78230037
Hans Persson
9 789178 230037
Programmeringsboken omslag.indd 1
2019-04-15 20:36