Informatika

Základné pojmy

Bit (binary digit) ako základná jednotka informácie.

Informatika je vedou, ktorá sa zaoberá, organizáciou, spracovávaním, uchovávaním a prenosom údajov, dát, informácií.

Informácia akozákladný pojem v informatike úzko súvisí s pojmami údaj a dáta. 

• Konečná postupnosť (reťazec) pozostávajúci zo znakov 0 a 1 (písmen, symbolov nejakej abecedy) sa nazýva správa. Správa vyvolávajúca akciu sa nazýva informácia.
• Informácia je správa, ktorá predstavuje nové poznatky, umožňuje konať určitým spôsobom. Informácie vytvárajú vzťahy a vyjadrujú stavy.
• Správa sa stáva informáciou, ak je spracovaná určitým algoritmom alebo je interpretovaná v dôsledku ľudskej činnosti.
• Dáta (údaje) sú správy alebo ich časti, ktoré sa dajú spracovať. Informáciami sú dáta, ktoré sú nositeľmi významu pre ľudí. Informácia je teda produkt, výstup spracovania správ.

Hardvér, softvér

Hardvér je technické vybavenie počítača, t.j. všetky jeho materiálne (pevné) časti, ktoré sú vzájomne poprepájané a spolu tvoria jeden celok, ktorým je samotný počítač.

Softvér je programové vybavenie počítača. Informačné technológie zahrňujú všetky prostriedky (najmä hardware, software a knowhow), ktoré sa využívajú k získavaniu, spracovaniu, prenosu, prezentácii a uchovaniu dát a informácii.

Prvé elektronické počítače boli vyvinuté v priebehu 2. svetovej vojny

projekt ENIAC – electronic numerical integrator and calculator – univerzita v Pensylvánii za prispenia matematika Johna von Neumanna.

Počítače – hardvér 

- Superpočítače, strediskové počítače (mainframes), počítače strednej triedy (servre, výkonné pracovné stanice) a osobné počítače

Superpočítače - zložitá vnútorná architektúra, používajú desiatky až stovky super rýchlych procesorov so zložitou technológiou, majú obrovskú vnútornú pamäť a ich cena sa pohybuje v miliónoch dolárov.

Strediskové počítače (mainframes, main-frame computers) sú charakteristické veľkým počtom rýchlych prídavných zariadení, čím umožňujú, aby s údajmi v nich uloženými súčasne pracovali stovky používateľov. Používajú sa na riadenie informačných systémov veľkých firiem (banky, letecké spoločnosti, atď).

Počítače strednej triedy môžeme rozdeliť na servre a výkonné pracovné stanice

Multitasking – vykonávanie vacerých úloh súčasne.
Server- je počítač, ktorý má centrálne postavenie v počítačovej sieti a na ktorý je v tejto sieti napojených viacero počitačových staníc, nazývných aj klientmi. 

Výkonné pracovné stanice – používajú sa na prácu s graficky náročnými aplikáciami, na rozdiel od servrov slúžia viac – menej jednému uživateľovi.

Osobné počítače – stolné počítače (desktopy), prenosné počítače (laptopy, noteboky), sieťové počítače (network computers)- inteligentné a nemé terminály (intelligent and dumb terminals), minipočítače, (palmtopy, vreckové počítače, elektronické diáre a zápisníky)

Hlavné časti osobného počítača: jadro, mikroprocesor, vnútorná operačná pamäť, základná doska.
Ostatné časti počítača: prídavné periférne zariadenia (peripheral devices).

Mikroprocesor (central processing unit CPU) je základnou operčnou a riadiacou jednotkou počítača. Pod vnútornou operačnou pamäťou počítača rozumieme mikročipy uložené na základnej doske počítača, do ktorých si mikroprocesor zaznamenáva údaje, ktoré si mikročipy dokážu uchovať. Zariadenie, ktoré prepája mikroprocesor s pamäťou a prídavnými zariadeniami a ktoré zároveň riadi toto prepojenie, nazývame základná doska (motherboard, matičná doska). Taktiež periférne zariadenia, ktoré si dokážu uchovať dáta, ktoré do nich vložíme aj po vypnutí elektrického prúdu, spoločne označujeme ako vonkajšia pamäť počítača (memory storage devices).

Vstupné zariadenia: klávesnica, myš, mechanika CD-rom.
Výstupné zariadenia: grafická karta (video adapter) a monitor, tlačiareň
Vstupno-výstupné zariadenia: pevný disk a pružný disk (floppy disk, disketová mechanika), modem.

Pevný disk, pružný disk a cd-rom tvoria vonkajšiu pamäť bežného osobného počítačaMikroprocesor

Je základnou operačnou a riadiacou jednotkou počítača. Okrem operčnej a riadicej jednotky obsahuje aj vnútorné registre, do ktorých si ukladá rôzne údaje (adresy, medzivýsledky) a vnútornú zbernicu. Operačná jednotka mikroprocesora vykonáva rôzne aritmetické operácie (sčítanie, násobenie) a nearitmetické operácie (rozhodovacie, logické, posuvy a iné).

Operačná (taktovacia) rýchlosť je počet základných operácii, ktoré mikroprocesor vykoná za 1 sekundu. Súčasne mikroprocesory vykonávajú rádovo milóny základných operácií za sekundu a ich rýchlosť udávame v Megahertzoch. Po zapnutí počítača riadiaca jednotka mikroprocesora hľadá a načíta tzv. štartovací program (BIOS), ktorý sa nachádza v jednom z čípov základnej dosky a v ktorom sa mimo iného nachádzajú aj informácie o základných prídavných zariadeniach, ktoré sú k počítaču pripojené

Vstupné zariadenia: Myš, touchpad (dotyková plôška), trackpoint (dotykový bod)- sa podobá špendlíku s gumenou hlavičkou, alebo trackball (guľový ovládač), touchscreen a sveteľné pero., dataglove (údajová rukavica). 

Optické vstupné zariadenia: skener, digitálny fotoaparát. Schopnosť skeneru pracovať so softvérom na optické rozpoznanie textu OCR –Optical Charcter Recognizing. Monitor – obrazovkové monitory CRT monitor (CRT- cathode ray tube) - LCD monitory LCD-Liquid crystal display - plazmové monitory základná doska prepája zbernicu BUS všetky ostatné časti.

Pamäť a uchovanie dát

Vnútorná pamäť počítača je tvorená mikročipmi uloženými priamo na základnej doske počítača. Jej hlavnou zložkou je pamäť RAM. Rýchlejšia ako Ram pamäť je tzv. Cache pamäť, ktorá je uložená priamo v procesore alebo je integrovaná do základnej dosky počítača. K vnútornej pamäti počítača zaraďujeme aj pamäť ROM. Vonkajšiu pamäť počítača tvoria všetky periférne zariadenia, v ktorých môžu byť uložené počítačové dáta: pružný disk-floppy disk, pevný disk, CD-rom, DVD, Mechanika ZIP 100 až 250 MB. Jaz drive 1GB.

Typy pamäti

Pamäť ROM je pamäť len na čítanie, je mikročip integrovaný v základnej doske počítača, ktorý obsahuje základné programové inštrukcie, tzv. BIOS, slúžiace k otestovaniu integrity počítača po jeho zapnutí (kontrola grafickej karty, pamäte RAM a periférnych zariadení) a k zavedeniu operačného systému do počítača. Obsah pamäte ROM je nemenný a prenos dát jednostranný z pamäte ROM do mikroprocesora.

Pamäť RAM –Random Acess memory – sa zvykne nazývať aj operčnou pamäťou počítača pretože slúži výhradne na krátkodobé uchovanie dát súvisiacich s práve vykonávanou činnosťou počítača. Sú v nej uložené inštrukcie programov práve bežiacich v systéme a dáta, s ktorými tieto programy pracujú.

SIMM-single In-line menory module
DIMM-dual In-line memory module

SDRAM – Synchronious Dynamic RAM Cache pamäť – vyrovnávacia pamäť procesora, ktorej rýchlosť korešponduje s rýchlosťou procesora lepšie a do ktorej si procesor vie ukladať dáta potrebné pre urýchlenie rôznych výpočtov. Vyrovnávacia pamäť sa používa aj pri mnohých periférnych zariadeniach –cache pamäť periférnych zariadení zvykne sa nazývať aj buffer.Meranie pamäti

1 bit predstavuje základnú jednotku informácie, ktorá môže mať 2 rôzne hodnoty, najčastejšie označované ako 0 a 1. Počítač nespracováva bity jednotlivo, ale v skupinách bitov, pričom počet v skupine je vždy mocnina dvojky.

1 byte je názov pre skupinu 8 bitov. 1 byte môže mať 256 rôznych hodnôt.
1 kilobyte má 1024 bajtov.
1 megabyte má 1 048 576 bajtov
1 gigabyte má 1 073 741 824 bajtov

Sektor – cluster zariadenia vonkajšej pamäte sú rozčlenené.

Programové vybavenie počítačov – softvér

Základný –ZSW
Aplikačný – ASW

Pri tomto členení sa do ZSW zaraďujú operčné systémy, databázové systémy, prostriedky určené pre vývoj SW, komunikačný SW, technologický SW a rôzne pomocné programy tzv. utility.

ASW rieši úlohy praxe napr. výrobu, predaj, finančníctvo, účtovníctvo, marketing, riadenie, administratívu a podobne.

Programové vybavenie počítača má čoraz komplexnejší a globálnejší charakter, tvoria ho programové systémy. Najrozšírenejším druhom ASW sú dnes informačné systémy. Moderné informačné systémy sú často rozčlenené na 3 relatívne nezávisle vrstvy – prezentačnú, aplikačnú a správu údajov.

Microsoft Office 2000

• MS Word
• MS Excell
• MS Publisher
• MS Outlook
• MS Access
• MS Frontpage
• MS Photodraw
• MS PowerpointProgramy

Požiadavkou na to, aby sa postup na riešenie úlohy nazýval algoritmom, je:

1. Diskrétnosť – konečná postupnosť vzájomne oddelených krokov
2. Rezultatívnosť – dosiahnutie požadovaného výsledku po vykonaní konečného počtu krokov
3. Determinovanosť- v každom okamžiku vykonávania algoritmu je jednoznačne určená operácia, ktorá sa má vykonať
4. Hromadnosť – algoritmus je možné vykonať pre všetky prípustné vstupné údaje.

Nižšiu úroveň programovacích jazykov tvoria jazyky blízke strojovému kódu assemblery. V súčasnosti hovoríme o piatich generáciách programovacích jazykov, prvú tvoria strojové jazyky, druhú assemblery, tretiu vyssie nezávislé jazyky, procedúrovo orientované (COBOL, FORTRAN, algol, basic, pascal) a objektovo orientované.

Operačné systémy

K základnému programovému vybaveniu počítača patrí operačný systém, ktorý sa vkladá do pamäte vždy po štarte.

Funkcie:

• Riadi, spravuje technické prostriedky počítača a ich komponenty
• Spravuje údaje
• Riadi spracovanie úloh
• Podporuje komunikáciu užívateľa s počítačom
• Podporuje bezpečnosť a spoľahlivosť výpočtového systému

Aby operačný systém mohol pracovať, musí byť pri spustení počítača jadro operačného systému zavedené do vnútornej pamäte RAM. Tento proces sa označuje ako bootovanie. Programy jadra operačného systému potom podľa potreby zavádzajú do operačnej pamäte ďalšie súčasti operačného systému alebo aplikačné programy.

Rozdelenie operačných systémov

• Podľa počtu užívateľov – jedno a viacuživateľské
• Podľa počtu spracovávaných úloh – jedno a viacprocesové
• Podľa typu spracovania 

- multiprocessing – umožňuje súbežné spracovanie programov na počítači s viac procesormi.
- Interprocessing – znamená dynamické prepojovanie medzi aplikáciami.
- Práca v reálnom čase 

• Podľa počítačovej platformy – operačné systémy pre strediskové počítače, pre počítače strednej triedy a pre osobné počítače.Architektúra operčného systému

Používateľ, rozhranie, aplikácie, nadstavby, bloková schéma umiestnenia operčného systému v rámci výpočtového systému

Operačné systémy

Hardvér

Vrstva na najnižšej úrovni zaisťuje priamy styk s technickými prostriedkami osobného počítača. Táto vrstva sa nazýva BIOS- Basic input output system-. Služby BIOS-u používa samotné jadro operačného systému. Služby jadra operačného systému následne používajú rôzne nadstavby a havne aplikácie spúšťané pod operačným systémom. Často je užívateľské rozhranie vo forme nadstavby operačného systému.

Architektúra opečného systému - Aplikácia, nadstavby - Jadro operčného systému - BIOS

Spôsob, akým užívateľ zadáva pokyny pre operčný systém a v akej forme dostáva správy o výsledku prevedenia operácie, je označovaný ako užívateľské rozhranie. Pri textovom užívateľskom rozhraní zadáva užívateľ pokyny prostredníctvom príkazového riadku. Príkladom operačného systému s textovým užívateľským rozhraním je MS DOS, OS UNIX. K dispozíci sú tu však nadstavbové programy, ktoré umožňujú komunikovať s operčným systémom pomocou ponukových menu. Tvoria určitý prechodový stupeň od textovo orientovaných ku grafickým rozhraniam napr, Windows commander.

Grafické užívateľské rozhranie – GUI – Graphic user interface

- Ikony – piktogramy- malé obrázky reprezentujúce napr. aplikáciu.
- Ukazovateľ – kurzor – malý pohyblivý symbol
- Ponuky – menu
- Okná, v ktorých sa zobrazujú práve spustené aplikácie alebo otvorené súbory.
- Ostatné grafické objekty, napr. dialogové okná

Zariadenia operačného systému

Jedna z najdôležitejších funkcií operačného systému je organizácia údajov na vonkajších pamäťových médiách. Operačný systém rozoznáva dva typy zariadení, ktoré sa navzájom líšia v spôsobe komunikácie, ale aj v spôsobe identifikácie zariadenia. Niektoré zariadenia v štandardnej podobe vie ovládať operačný systém automaticky, pre niektoré zariadenia je nutný ovládač, ktorý najčastejšie poskytuje výrobca zariadenia.

- Znakové – všetky zariadenia vstupné/výstupné, ktorých prenosovou jednotkou smerom od/ku operačnému systému je znak napr. klávesnica
- Blokové – zariadenia, ktoré prenášajú údaje v blokoch, ide hlavne o diskové zariadeniaSúbor je množina prvkov, ktoré k sebe logicky patria. Môže byť dátový súbor obsahujúci napr. údaje o študentoch školy alebo programový súbor. V operačnom systéme MS DOS mohol byť názov súboru tvorený max. z ôsmich znakov a prípona z troch znakov. S nástupom Windows sa začali používať dlhé mená súborov, ktoré sa používali v operačnom systéme Unix. Názov súboru tak môže obsahovať až 255 znakov vrátane národnej diakritiky, ale nesmie obsahovať /?“:*?.

Adresár – názvy adresárov sa tvoria podobne ako názvy súborov, ale prípony sa väčšinou nepoužívajú.

Koreňový adresár – root directory sa vytvorí hneď po naformátovaní disku alebo diskety a nedá sa zrušiť.

Cesta – path – ide o zoznam všetkých adresárov, cez ktoré musíme prejsť, aby sme sa dostali k danému súboru. Cesta môže byť daná:

- Absolútne – vtedy obsahuje názvy všetkých adresárov počnúc koreňovým a označením disku a končiac adresárom, v ktorom sa daný súbor nachádza.
- Relatívne – vtedy cesta pozostáva len z názvov adresárov

Úplné meno súboru sa skladá:

1. meno zariadenia – A:, C:
2. absolútna cesta k uvedenému súboru
3. meno súboru

Operačný systém Windows

Po štarte operačného systému sa na obrazovke objaví pracovná plocha. Po nainštalovaní systému budú na pracovnej ploche ikony:

- Tento počítač
- Počítače v sieti
- Moje dokumnety
- Kôš
- Internet Explorer
- Microsoft Outlook

-okno je obdĺžnik, ktorý obsahuje spustený program otvoreným dokumentom. Modrý pruh úplne na hronom okraji okna sa nazýva titulná lišta. Presun okna sa zrealizuje ťahaním za titulnú lištu táto akcia sa nazýva drag and drop .

- hlavné menu - riadok obsahujúci nadpisy a rolety jednotlivých ponúk - pruhy ikon a nástrojov

- stavový riadok – spodný riadok obsahujúci informácie o práve prevádzaných operáciach - posuvné pruhy

Hlavný panel obsahuje

- tlačítko štart
- odkazy na programy, ktoré užívateľ často používa
- stavové pole
– zobrazujúci čas,
- klávesnicu ŠTARTWindows update – sprístupňuje on-line doplnok systému windows, ktorý poskytuje centrálnu lokalitu na vyhľadávanie vylepšenie produktov a určitých súborov umožňujúcich prispôsobenie počítača.

Pomocník - hlavná nápoveda k Windows - kontextové bublinová nápoveda 
Sprievodca – sú postupnosti obrazoviek ponúkajúcich postup po krokoch dopredu a naspäať 
Vitajte – obsahuje niekoľko desiatok užitočných tipov, ktoré je možné nechávať zobraziť pri každom spustení Windows 

Komprimácia údajov - bezstratová kompresia – údaje sa v komprimovanom tvare zaznamenajú tak, že pri spätnom postupe budú zrekonštruované do pôvodnej podoby, akú mali pred kompresiou, výsledok sa nelíši od originálu ani o jediný bit.

- Stratová kompresia – pri nej výsledok po dekompresii nie je zhodný s originálom, ale je mu značne podobný a vyhovuje z hľadiska vnímania ľudskými zmyslami napr. mp3

Ovládaci panel

Spúšťa sa z menu Štart voľbou položky Nastavenia a následne položky ovládaci panel

Zdroje dát ODBC

– program na nastavenie ovládačov a ich konfiguráciu pre spoluprácu ODBC – open database connectivity, čo je štandard pre spojenie rôznych databázových systémov s programami pracujúcimi pod rôznymi operčnými systémami.

Programy dodávané s Windows

Kancelárske aplikácie – Poznámkový blok, WordPad, Maľovanie
Multimediálne programy – prehrávač CD, prehrávač záznamov, záznam zvuku, ovládanie hlasistostiPočítačové siete

Spájanie počítačov začína na lokálnej úrovni, jednotlivé lokálne siete sa môžu ďalej spájať do väčších, napr. metropolitných sietí, tie zas do svetových. Najdôležitejšie dôvody sú: 

1. Nevyhovujúci výpočtový model – veľkou motiváciou pre vznik počítačových sietí bol nevyhovujúci výpočtový model – spôsob, akým sa pracuje s programom, akým sa zadávajú vstupné dáta a preberajú výstupné dáta.
2. Možnosť prenosu informácií a zdieľanie dát
3. Možnosť zdieľania spoločných zariadení
4. Prekonanie technických obmedzení
5. Zvýšeneie dosahu e-mail, www
6. Ekonomické a bezpečnostné dôvody 

Za predchodcu ozajstnej počítačovej siete možno považovať terminálovú sieť – výpočtový model host-terminál. Hlavný počítač bol spojený s terminálmi ktoré fungovali ako predĺžená klávesnica. Po ére veľkých sálových počítačov uzavretých v klimatizovaných miestnostiach sa koncentruje výkon do malých rozmerov PC a na scénu nastupujú izolované počítače. Vzniká model file server/workstation. Počítač file server uchováva súbory spoločné pre všetky ostatné –pracovné stanice.

Ďalší výpočtový model klient/server umožňuje rozdeliť záťaž medzi klienta a server tak, že aplikácii sa vykonáva na servri a časť na workstation. Model agent/manager. Manager vie, čo ktorý agent dokáže robiť rozpošle úlohy a zbiera výsledky. Jeden počítač sa môže rozdeliť na klienta a server

Ak sú siete dostatočne rýchle, možno využívať výhody network – centric computing NCC. Užívateľ má na svojom počítači len to, čo práve potrebuje a všetok ostatný softvér je prípustný na sieti. Umožní sa tým zjednodušenie hardvéru, operačného systému, značne sa šetrí pamäť.

Posledným modelom, ku ktorému sa postupným zdokonaľovaním technických prostriedkov zrejme dospeje, je distribuovaný výpočet, kedy užívateľ pristupuje k celej sieti ako k jednému veľkému počítaču.

Spájanie počítačov

Spojovanie počítačov začína na úrovni lokálnej siete LAN. Lokálnu počítačovu sieť tvoria aspoň dva počítače navzájom spojené prostredníctvom vhodného média, najčastejšie koaxiálneho kábla, krútenej dvojlinky, optického kábla alebo bezdrôtovo pomocou infračerveného signálu. LAN sú základom každej väčšej siete, pripájajú sa na mestské a ďalej na globálnu sieť. LAN možno rozdeliť podľa viacerých kritérií.