ION - Informácie – Základné pojmy / Ing. Vargová
I. ročník
1
Základné pojmy Informatiky
Údaj je všetko čo vidíme, počujeme alebo dokážeme zachytiť ostatnými zmyslami.
Informácie sú fakty, skúsenosti a vedomosti, ktoré ľudstvo zbiera, zaznamenáva, spracováva
a odovzdáva ďalej. Informácia je tá časť údajov, ktorá je pre prijímateľa zrozumiteľná a pochopiteľná.
Pri informácii si všimnime 4 základné činnosti: získavanie, uchovávanie, spracúvanie, šírenie. Z hľadiska
ľudských zmyslov delíme informácie na vizuálne, zvukové, čuchové, chuťové a dotykové.
Človek svojimi zmyslami vníma vlny (zvukové a svetelné). Takéto informácie nazývame analógové
(papier, fotografia, vysielanie rádiom,….)
Počítače a všetky informačné technológie pracujú s digitálnymi informáciami – (postupnosť jednotiek a
núl).
Informatika je veda o systematickom spracovaní informácií (zberom, uchovávaním, spracúvaním
a využívaním informácii), najmä o automatickom spracovaní pomocou číslicových počítačov.
Oblasti Informatiky:
Používanie počítača – cieľom je naučiť sa počítač ovládať a používať, zvládať základnú prácu
s počítačom.
Výpočtová technika – predmetom je skúmanie technického vybavenia počítača.
Algoritmizácia – zaoberá sa navrhovaním postupov (algoritmov), pomocou ktorých človek alebo stroj
vyrieši problém.
Programovanie – je založené na prepisovaní algoritmov do programovacieho jazyka tak, aby boli algoritmy
realizovateľné počítačom.
Softvérové inžinierstvo – rieši ako písať a ladiť programy, organizovať vývojové tímy a ako majú vyvíjané
aplikácie vyzerať.
Počítačová grafika – venuje sa spracovaniu dvojrozmerných a priestorových objektov.
Počítačová simulácia – umožňuje prostredníctvom matematických modelov vytvárať a skúmať objekty
a situácie, ktorých správanie nie je možné sledovať v reálnom svete.
Formálna logika, teória automatov a formálnych jazykov – na teoretickej úrovni rieši matematické modely,
algoritmy a programovacie jazyky.
Kybernetika a robotika – kladie si za cieľ vytvorenie stroja schopného samostatnej činnosti so schopnosťou
reagovať na okolie.
Umelá inteligencia – je veda, ktorej cieľom je vytvorenie prostriedkov umožňujúcich porozumieť procesom
považovaným za prejav ľudskej inteligencie a získané poznatky aplikovať pri tvorbe strojov
a programovacích systémov.
Na základe rôznych hľadísk rozlišujeme informatiku na:
Teoretickú informatiku - matematické metóda hrajú dôležitú úlohu pri formulácii a skúmaní algoritmov,
ako aj pri konštrukcii počítačov. Príkladmi podoblastí teoretickej informatiky sú teória formálnych jazykov,
teória automatov, teória zložitosti ...
Praktickú informatiku: - programy napísané v strojových jazykoch treba pomocou špeciálnych
prekladacích programov previesť do počítaču zrozumiteľného jazyka a počítačom vykonateľného tvaru.
Aby sa dali algoritmy spracovať na výpočtových zariadeniach, sú potrebné presné znalosti o architektúre a
spôsobe práce počítačov. Príkladmi podoblastí praktickej informatiky sú tvorba prekladačov, informačné
systémy, operačné systémy, simulácia a umelá inteligencia.
Technická informatika: - Zaoberá sa funkčnou architektúrou počítača a príslušných zariadení, ako aj
logickým návrhom počítačov, zariadení a obvodov. Podoblasti sú prevádzka počítača, riadenie procesov a
návrhov obvodov.
Aplikovaná informatika: - informatika je v tomto prípade aplikovanou vedou, ktorá ovplyvňuje iné odbory
a mnohé vedné disciplíny. Skúma automatizovateľnosť procesov v rozličných oblastiach pomocou
počítača. Podoblasti sú podniková informatika, právnická a lekárska informatika.
ION - Informácie – Základné pojmy / Ing. Vargová
I. ročník
2
Zdroje informácií. Komunikácia
Za posledné storočia sa zmenili spôsoby zápisu informácie, rýchlosť ich prenosu a prístupnosť
k nim. Od šírenia informácií z úst do úst, cez kníhtlač (1455 – Guttenberg – prvá Biblia), písací stroj (1829
– Burtom - prvý písací stroj), telegraf (1844 – Morseova abeceda), telefón (1849 – Mauci, 1876 – Bell),
fotografia (1839), film (1892-95), fonograf (1877 – Edison – prvý záznam zvuku), magneticky nahrávací
systém (1898 - Poulsen), bezdrôtová komunikácia - rádiové spojenie (1895), digitálny fotoaparát (1981 Sony). Dnes komunikujeme faxom, e-mailom, mobilom, Informácie získavame z kníh, učebníc,
encyklopédií, multimédií, internetu a masmédií. Šírime, dostávame a vyhľadávame informácie bez toho,
aby sme vedeli, kde sa v skutočnosti nachádzajú.
Komunikovať znamená dorozumievať sa, odovzdávať a prijímať, preniesť, šíriť, sprístupniť, spájať sa,...
V posledných desaťročiach vzniklo mnoho „obrázkových jazykov“, ktoré ľuďom uľahčujú
komunikáciu, napríklad dopravné značky a orientačné tabule, značky na oblečení, ktoré nás upozorňujú na
vhodný spôsob prania a žehlenia, značky, ktoré sa používajú na mapách, značky na mobilných telefónoch,
ktoré nás upozorňujú na novú SMS správu, zmeškaný hovor.
Počítače priniesli do tohto spôsobu komunikácie veľa nových podnetov: - program často spúšťame
tak, že klikneme na ikonu, každý program beží vo vlastnom okne, od programu dostávame rôzne správy,
varovania a odkazy v dialógovom okne, ktoré obsahujú text, tlačidlá, obrázky,…v programe si volíme
nástroj (napr.: tvar štetca v grafickom editori) kliknutím na niektoré tlačidlo na paneli s nástrojmi.
Ak textový dokument doplníme obrázkami, zvýšime jeho informačný obsah. Komunikácia
s počítačom pomocou obrázkov je príjemnejšia, jednoduchšia a účinnejšia než komunikácia, ktorá používa
iba text.
Spracovanie informácií
Šifrovanie sa používa tam, kde treba utajiť obsah komunikácie. Niekedy sa používa pojem
kryptografia a veda zaoberajúca sa šiframi, je podľa toho Kryptológia. Pokiaľ chceme údaje zašifrovať
potrebujeme na to šifrovací/dešifrovací algoritmus. Cieľom šifrovania je nájsť takú šifru, ktorú by
nezasvätený nemohol rozlúštiť. Medzi najstaršie patrí Scytale a Cézarova šifra. Ďalej sú z histórie známe
Vigenerová šifra, substitučné šifry, transpozičné šifry, Cardanová šifra, Vernamova šifra. S počítačom prišli
aj nové možnosti šifrovania.
Súčasné šifry môžeme rozdeliť do dvoch kategórií:
Symetrické šifry – šifrovacie kľúče pre šifrovanie a dešifrovanie sú rovnaké. Vyžaduje sa, aby sa
odosielateľ aj príjemca vopred dohodli na kľúči, ktorý budú používať a potom ho tajili. Vzniká riziko
prezradenia
Asymetrické šifry – používa sa dvojica kľúčov (verejný a súkromný). Prostredníctvom jedného sa správa
zašifruje (verejný kľúč) a prostredníctvom druhého dešifruje (súkromný kľúč). Majiteľ svoj verejný kľúč
poskytne všetkým, s ktorými chce komunikovať a oni správy prostredníctvom neho zašifrujú. Dekódovanie
týchto správ je možné iba za pomoci súkromného kľúča, ktorého jediným vlastníkom je prijímateľ správy.
Komunikujúci svoje kľúče nemusia poznať a z toho dôvodu ani nemôžu poskytnúť ďalej.
V praxi sa používa kombinácia symetrickej a asymetrickej šifry. Známy je PGP systém (Pretty Good
Privacy), ktorý spolu s digitálnym podpisom slúži na ochranu e-mailového systému na Internete.
Dnes má šifrovanie veľkú dôležitosť najmä kvôli počítačom a komunikácii na Internete. Veď čoraz častejšie
zverujeme počítačom osobné údaje (rodné číslo, číslo účtu). Určite by sme si neželali, aby si tieto
informácie prečítal aj niekto iný.
Cieľom kódovania je, aby sme mohli prenášať informácie. Musia sa prispôsobiť možnostiam
technického zariadenia alebo možnostiam ľudí zapojených do komunikácie (preto vzniklo Braillovo písmo
pre nevidiacich alebo Morseova abeceda ako jazyk pre telegraf). Kódovanie sa používa aj vtedy, keď
vyjadrovanie bežnými slovami by bolo zdĺhavé alebo náročné (Napr.: adresa, ŠPZ auta, čiarový kód
tovaru,...). Kódovanie sa používalo aj v minulosti (klinové písmo, dymové signály, Morseová abeceda, ...).
ION - Informácie – Základné pojmy / Ing. Vargová
I. ročník
3
Počítače používajú zvláštny spôsob kódovania informácií – binárny kód. Sú to postupnosti dvoch
znakov – 0 a 1.
Pamäť počítača je možné si predstaviť ako milióny miniatúrnych prepínačov, z ktorých každý je buď
polohe vypnutý (pre znak 0) alebo v pravej polohe (pre znak 1). Dlhé postupnosti počítačov predstavujú
rôzne informácie. Každý „prepínač“ predstavuje najmenšiu jednotku binárneho kódu a nazýva sa bit.
Informácie zapísané v binárnom kóde s nazývajú digitálne informácie.
BIT (Binary digiT) „b“ - je najmenšia jednotka informácie. Nadobúda len dve hodnoty 1 alebo 0. Všetky
údaje v počítači sú uložené pomocou dvoch hodnôt (0 a 1). Postupnosťou jednotiek a núl realizuje počítač
všetky operácie.
1 bit = 21 = 2 hodnoty, 0 alebo 1
2 bity = 22 = 4 hodnoty, 00, 01, 10, 11
3 bity = 23 = 8 hodnôt, 000, 001, 010, 100, 011, 101, 110, 111
...
8bitov = 28 = 256 hodnôt, 00000000, 00000001, ....., 11111111
BYTE (Bajt) „B“ – je jednotka informácie zložená z ôsmych bitov. Pomocou jedného bajtu je možné
zapísať 28 čiže 256 rôznych kombinácií 1 a 0. Každý znak počítač spracováva ako kombináciu ôsmych
jednotiek a núl, čiže každý jeden znak zaberie v počítači alebo na inom nosiči 1 bajt.
1KB = 210 bajtov = 1024 bajtov
1MB = 1024 kilobajtov = 220 bajtov = 1 048 576 bajtov
1 GB = 1024 megabajtov = 230 bajtov = 1 073 741 824 bajtov
Kvôli jednotnosti a vzájomnej komunikácii medzi počítačovými systémami bol vytvorený kód ASCII,
ktorý určuje, akou kombináciou bitov sú reprezentované jednotlivé znaky (napr.: A má kód 01000001). Keď
sa začali používať národné abecedy a pribúdali znaky tento kód, ktorý využíval iba 128 znakov
a umožňoval 255 kombinácií, už nepostačoval. Začal sa používať kód Unicode, v ktorom je jeden znak
vyjadrený 16-timy bitmi čo je 65 536 rôznych znakov.
Číselné sústavy
Desiatková pozičná sústava
○ používa cifry od 0 do 9, využíva pozičný spôsob zápisu. Desiatky, stovky,... Sprava doľava sú to mocniny
čísla 10, teda 100=1, 101=10,
Dvojková pozičná sústava
○ používa cifry od 0 do 1, využíva pozičný spôsob zápisu, ale pozičnými hodnotami sú mocniny čísla 2.
Teda sprava doľava, teda 20=1, 21=2, 22=4, 23=8, 24=16
Prevod z dvojkovej do desiatkovej
Napr: (1101101)2 = (109)10
Napr. číslo v dvojkovej sústave 1101101 má 7 cifier, teda
najvyšší rád je 6 a teda rozvinutý zápis vyzerá takto:
6
5
4
3
2
1
0
1101101 = 1.2 + 1.2 + 0.2 + 1.2 + 1.2 + 0.2 + 1.2
Ak mocniny umocníme a výsledky spočítame,
dostaneme toto číslo v desiatkovej číselnej sústave:
1101101 = 1.64 + 1.32 + 0.16 + 1.8 + 1.4 + 0.2 + 1.1
= 64 + 32 + 8 + 4 + 1 = 109
Prevod čísla z desiatkovej do dvojkovej číselnej
sústavy
Napr: (109)10 = (1101101)2
109 : 2 = 54 zvyšok 1
54 : 2 = 27 zvyšok 0
27 : 2 = 13 zvyšok 1
13 : 2 = 6 zvyšok 1
6 : 2 = 3 zvyšok 0
3 : 2 = 1 zvyšok 1
1 : 2 = 0 zvyšok 1
Výsledné číslo je tvorené zvyškami od
najposlednejšieho po prvý, teda 1101101
ION - Informácie – Základné pojmy / Ing. Vargová
I. ročník
4
Šestnástková pozičná sústava
○ používa cifry od 0 do 9 a písmená A (10),B (11),C (12),D (13),E (14),F (15),
Prevod z šestnástkovej do desiatkovej
Napr. (5A2)16 = (1445)10
Napr. číslo v šestnástkovej sústave 5A2 rozpíšeme:
2
1
0
5A2 = 5.16 + 10.16 + 2.16
Ak mocniny umocníme a výsledky spočítame,
dostaneme toto číslo v desiatkovej číselnej sústave:
5A2 = 5.256 + 10.16 + 2.1 = 1280 + 160 + 2 = 1442
Prevod čísla z desiatkovej do šestnástkovej číselnej
sústavy
Napr. (1445)10 = (5A2)16
1442 : 16 = 90 zvyšok 2
90 : 16 = 5 zvyšok 10
5 : 16 = 0 zvyšok 5
Výsledné číslo je tvorené zvyškami od konca po prvý, teda
2 10 5.
Pričom namiesto 10 použijeme symbol A, teda 5A2
Typy informácií spracovateľných na počítači
Niektoré typy informácií musíme do počítača vložiť manuálne (napísať, nakresliť), iné informácie
musíme do počítača preniesť prostredníctvom elektronických zariadení (skener, mikrofón,...).
Medzi najčastejšie spracované informácie patrí textová, grafická, zvuková a vídeoinformácia. Na
spracovanie každého druhu informácií potrebujeme počítačový program – aplikáciu.
Ak napríklad pomocou textového editora píšeme list – vidíme a vnímame jeho informačný obsah.
Súčasne s touto čitateľnou podobou počítač vytvára vnútornú podobu nášho listu – binárne zakódovaný
tvar dokumentu. Sú to údaje, ktoré v počítači zodpovedajú nášmu listu. Ak sa rozhodneme údaje zachovať
a uložiť, vtedy sa údaje, ktoré reprezentujú náš list, zapíšu do súboru.
Súbor je pomenovaná skupina údajov, ktoré spolu súvisia a sú uložené v počítači na niektoré pamäťové
médium. Súbor môže obsahovať program (postupnosť príkazov) alebo data (textové údaje, tabuľky hodnôt,
obrázky, .....).
Zmenšenie objemu údajov sa označuje ako komprimácia (pakovanie, zbalenie) a robí sa pomocou
špeciálnych programov.
Použitá literatúra:
[1] Skalka,J.- Klimeš, C.- Lovászová, G. – Švec, P.: INFORMATIKA na maturity a prijímacie skúšky, Enigma Nitra, 2011, ISBN
978-80-89132-49-2
[2] Kundráková, H. – Kultan, J.: Nová maturita INFORMATIKA, Príroda Bratislava, 2005, ISBN 80-07-01310-5
Download

ION-Informácie-Základné pojmy informatiky