1. Základy informatiky, informační zdroje

Informatika, milníky historie informatiky

Předchůdci počítačů:

Abakus - první mechanické počítadlo, asi přes 5000 lety v Malé Asii, rozšíření do Číny, Řecka a Říma

Logaritmické pravítko - nástroj umožňující převést * a / na + a -, vynálezce Angličan John Napier (1614)

Mechanické kalkulátory - předchůdci dnešních kalkulaček, základní početní operace včetně odmocnění

- Francouz Blaise Pascal (1642), Němec Gottfried Wilhelm von Leibniz (1694)

Analytický stroj - Angličan Charles Babbage plánoval v 19. století vytvořit stroj, který měl řešit složité výpočty, obsahoval "sklad" (dnes paměť) a "mlýnici" (dnes procesor), nebyl dokončen

Za počátek vývoje dnešní počítačů jsou považována 30. léta 20. století

Nultá generace (1930-1945)

Hybnou silou vývoje byla druhá světová válka
hlavními součástkami byly reléové obvody
počítače byl obrovské, vážily několik tun a jejich rychlost byla několik operací za sekundu
jako vstupní datové médium se používaly děrné pásky nebo děrné štítky
výstup byl řešený v podobě automatizovaných psacích strojů či dálnopis
počítače Z1, Z2 a Z3 (Německo), nejvýkonnější byl Z3 a sloužil pro výpočty drah balistických raket V2, po náletu spojeneckých letadel v roce 1944 byl zničen
počítač Colossus (Velká Británie) byl zkonstruován v anglickém Bletchley Parku v roce 1944 a sloužil k dešifrování tajných německých depeší z přístroje Enigma, po válce byl rozebrán a zničen
počítač Mark I a Mark II (USA) financovala nová firma IBM, byl využíván americkým námořnictvem pro výpočet balistických tabulek, Mark II fungoval i několik let po válce

První generace (1945-1951)

použití elektronkových obvodů, méně již relé
počítače stále byly velké, několik tun těžké, energeticky náročné a nespolehlivé
jako datová média se používaly děrné štítky a děrné pásky, pro výstup také řádková tiskárna, rychlost výpočtu byla stovky operací za sekundu
počítače ENIAC, MANIAC a UNIVAC byly americké počítače, které svým principem fungovaly stejně jako dnešní počítače
ENIAC měl sloužit pro výpočet balistických střel, ale válka před jeho dokončením skončila
MANIAC, který posloužil pro výpočty při konstrukci atomových bomb v Los Alamos
UNIVAC byl první sériově vyráběný počítač (sloužil pro sčítání lidu, volební odhady)

Druhá generace (1951-1965)

základem jsou tranzistory, vyšší rychlost, spolehlivost, zmenšení rozměrů a energetické náročnosti (zpracovávaly několik tisíc operací za sekundu)
objevují se také první operační systémy, programovací jazyky
jako datové médium se začaly používat magnetické pásky
počítače začínaly též pronikat do komerční sféry
TRADIC - byl sériově výráběný počítač s tranzistory (firma Bell Labs)
nejúspěšnějšími byly modely firmy IBM

Třetí generace (1965-1980)

místo tranzistorů integrované obvody (zabudování velkého množství tranzistorů do jednoho čipu)
důsledkem je významné zmenšení velikosti počítače a zvýšení rychlosti (desetitisíce operací za sekundu)
zavádí se podpora pro multitasking (víceúlohovost)
prosazují se zobrazovací displeje
vznikají firmy Intel nebo AMD (dnes přední výrobci procesorů)
nejznámějšími typy počítačů byly IBM System 360 nebo Cray-1

Čtvrtá generace (1980-dodnes)

vývoj mikroprocesorů (integrace velkého množství integrovaných obvodů do jednoho pouzdra)
důsledkem je obrovský nárůst rychlosti (desítky miliónů operací za sekundu) a zmenšení hotového počítače do podoby osobního počítače
objevují se grafická uživatelská rozhraní
vývoj pokračuje dodnes stále větším stupněm integrace a nárůstem rychlosti, kapacity, atd.
na počátku 80. let se stanovuje standard pro PC - tzv. IBM PC kompatibilní
v této době se prosazují i velké firmy dneška, např. Microsoft, Apple, Adobe či Dell

Oblasti informatiky, typy a zpracování informací (textová, grafická, zvuková, video; ASCII tabulka)

Informatika je jakékoliv cílené zpracování informací, jde o souhrn všech disciplín zabývajících se výpočetní technikou nebo zpracováním informací s využitím počítačů. Součástí informatiky jsou informační systémy a informační technologie.

Využití: prakticky ve všech oborech: medicína, chemie, fyzika, matematika, astronomie, stavebnictví, …

Informační systém je celek složený z počítačového hardwaru a softwaru. Slouží ke sběru, zpracování a šíření informací potřebných k plánování, rozhodování a řízení.

Informatika zpracovává širokou škálu typů zpracovávaných informací včetně videa a zvuku.

Informace jsou kódovaná data, která lze vysílat, přijímat, uchovávat a zpracovávat technickými prostředky. Data jsou "to, z čeho informaci získáváme" (např. soubor ve Wordu). Nosičem informace je signál (psaný text se kóduje do znaků, znaky se převádějí na binární kódy (ASCII, UNICODE), ty se přenáší mezi počítači jako posloupnost elektrických, optických nebo elektromagnetických signálů.

Zdroje informací:

vnější (externí) – obecné technické, ekonomické, právní informace (veřejné rejstříky, databáze, tiskoviny, odborná periodika, Internet)

vnitřní (interní) – vytváří např. zaměstnanci firmy, např. zprávy, hlášení, výkazy
některé interní informace jsou povinné, mají předepsanou formu (účetnictví, audit, bezpečnost práce, statistické výkazy pro státní statistický úřad, technické a hygienické atesty zboží

Řízení informací (informační management) je proces shromažďování dat, která jsou využívána pro podporu rozhodování a řízení na všech úrovních podniku. Stanovuje postupy a procesy při nakládání s informacemi, určuje práva přístupu pracovníků k informacím, zahrnuje organizování, vyhledávání, získávání, zpracování, distribuci a udržení a aktualizaci archivaci informací.

Kódování informace

Pro reprezentaci tisknutelných znaků (i řídících skrytých) slouží tzv. ASCII tabulka, kde je každému znaku přiřazen číselný kód. Nejjednodušší varianta ASCII tabulky obsahovala 127 znaků, pro Windows se používá rozšířená sada s 255 znaky používanými ve středoevropských jazycích - tzv. Windows 1250. Znakové sady jednotlivých zemí se liší (jiné abecedy), proto byla postupně vytvořena jednotná sada kódů UNICODE pro všechny používané abecedy. Operační systém Windows umožňuje použít celkem 65 535 různých znaků reprezentovaných UNICODE kódováním UTF-16.

Př: Z = 90 = 16¹ * 5 (řádek) + 16⁰ * 10 (sloupec (A = 10, B=11,...))

Základní pojmy informatiky (bit, byte, jednotky, hardware, software…)

Základní používané jednotky jsou bit (značí se b, reprezentuje jednu číslici 0 nebo 1) a byte (B, 8 bitů).

Odvozené jednotky: kB (např. velikost souboru Word), MB (velikost souboru PowerPoint), TB (kapacita pevného disku).

Existují dva typy odvozených jednotek: kilobajt kB = 1 000 B, KB = 210 = 1024 B. Dekadické předpony se používají například pro kapacitu pevných disků, předpony odvozené od mocniny dvojky pro kapacity polovodičových pamětí (dnes se pro ně kvůli odlišení používá název kibibajt, i další předpony jako mebi-, gibi-).

Jeden bajt (byte) může nabývat 256 různých hodnot. Při kódování znaků každá hodnota odpovídá jednomu znaku abecedy evropského jazyka, asijské symboly používají 2-4 bajty.

Hardware je veškeré fyzické vybavení počítače.

Software je veškeré programové vybavení počítače, včetně operačního systému nebo ovladačů hardwaru.

Ukládání dat na pevný disk, disk SSD, CD, DVD, paměťové karty, flash paměti

Data z operační paměti po vypnutí počítače zmizí. Data, která je třeba zachovat i po vypnutí počítače, se mohou ukládat na různá paměťová média (vnější paměť):

pevný disk
SSD disk
CD - optické záznamové médium (fyzicky totožné s audio CD, ale jiný formát uložení informací), data uložena v jedné spirále (jako gramofonová deska), obvyklá kapacita 700 MB
DVD - Může obsahovat obraz i zvuk, zápis na dvě strany v jedné nebo dvou vrstvách (spirály jako u CD), vyšší kapacita (4,7-17,1 GB) a rychlost čtení než CD
Paměťové karty - malé rozměry, odolnost proti vibracím, použití například v digitálních fotoaparátech, mobilech, video hrách, kapacita až 1 TB, různé typy (SD karta)
Flash paměť (USB flash paměť), určená pro přenos dat mezi počítači, kapacita až 2 TB, lze použít i pro spuštění audia (autopřehrávač) nebo videa (TV)

Číselné soustavy (binární a hexadecimální)

Data v počítači jsou uložena v digitální podobě, ve dvojkové soustavě. Binární (dvojková) soustava má pouze číslice 0 a 1. Při sečtení dvou jedniček dojde k navýšení řádku (podobně jako u dekadické soustavy, když součtem překročíme číslo 9. Číslo 0 nebo 1 ve dvojkové soustavě reprezentuje fyzický signál (například není napětí/je napětí).

Převod z desítkové do dvojkové soustavy: 13 = 8 + 4 + 1 = 1 * 2³ + 1 * 2² + 0 * 2¹ + 1 * 2⁰ = (1101)₂

Převod z dvojkové soustavy do desítkové: (1010)₂ = 1 * 2³ + 0 * 2² + 1 * 2¹ + 0 * 2⁰ = 8 + 2 = 10

Hexadecimální (šestnáctková) soustava používá celkem 16 číslic: 0, 1, ….9, A, B, C, D, E, F, kde A = 10, F = 15. Například číslo 27 = 1 * 16¹ + 11 * 16⁰ = (1B)₁₆ a naopak (AA)₁₆ = 10 * 16¹ + 10 * 16⁰ = 170.

Používá se například pro reprezentaci barev v počítači. Barvy se popisují jako kombinace tří složek: červené, zelené a modré, kde každá složka může nabývat hodnot od 0 do 255. Například modrá barva se zapíše rgb (0,0,255). V šestnáctkové verzi je to #0000FF

Pojmy: antivir, JPEG, rozlišení

Antivir, antivirový program je software, který slouží k identifikaci a odstraňování počítačových virů a jiného škodlivého softwaru (malware) z počítače. Používá dvě odlišné techniky:

prohlížení souborů na lokálním disku (hledá sekvenci odpovídající definici některého počítačového viru v databázi)
detekce podezřelé aktivity nějakého počítačového programu, která by mohla znamenat přítomnost malware

Příklady antivirového programu jsou AVG nebo Microsoft Defender.

JPEG je formát používaný pro přenášení a ukládání fotografií na internetu. Jedná se o ztrátovou kompresi, není vhodný pro zobrazení textu, ikonky, perokresbu. Velikost souboru s fotografií je řádově stovky kB. Jiné formáty používané pro ukládání obrázků nejsou pro uložení fotografie na internetu vhodné (PNG je příliš velký – řádově MB, GIF má pouze 8 bitů na pixel, není vhodný pro barevné fotografie).

Rozlišení se uvádí u obrazovky (monitoru), někdy i u videa. Rozlišení udává počet pixelů: počet bodů na šířku (x) a počet bodů na výšku (y). Někdy se uvádí barevné rozlišení, to je počet barev (bitová hloubka) daného zobrazení. Standardní rozlišení 1024×768 a 1366×768 jsou postupně nahrazována 1920×1080 (Full HD), používaným původně pro profesionální grafická prostředí. Je to jedno z rozlišení, které se používá i u chytrých telefonů a digitálních televizí. Vyšší rozlišení vyžadují grafické programy (CAD) nebo počítačové hry, používá se např. 3840 × 2160 (4K).

Rozlišení se uvádí i jako vlastnost obrázku v rastrové grafice. Zde je rozlišení určeno počtem bodů na jednotku délky (používá se počet bodů na palec, jednotka se značí DPI) a určuje kvalitu zobrazení detailů. Pro zobrazení na monitoru stačí rozlišení 70-100 DPI, pro skenování a tisk 300-500 DPI, pro profesionální grafiku více než 800 DPI.