Učebné materiály: Úvod do štúdia informatiky PDF

UČEBNÉ MATERIÁLY: ÚVOD DO ŠTÚDIA INFORMATIKY 1. Informácia Čo je informácia? Informácia je správa alebo údaj, ktorý má význam. Pomáha nám získať nové poznatky alebo znižuje nevedomosť v danej oblasC. Bit a Byte: Bit: Najmenšia jednotka informácie, ktorá môže mať hodnotu 0 alebo 1. Zabezpeču...

UČEBNÉ MATERIÁLY: ÚVOD DO ŠTÚDIA INFORMATIKY 1. Informácia Čo je informácia? Informácia je správa alebo údaj, ktorý má význam. Pomáha nám získať nové poznatky alebo znižuje nevedomosť v danej oblasC. Bit a Byte: Bit: Najmenšia jednotka informácie, ktorá môže mať hodnotu 0 alebo 1. Zabezpečuje hlavný koncept fungovania počítačov. Byte: Skladá sa z 8 bitov. Jednotky: o 1 kB (kilobajt) = 1024 bajtov o 1 MB (megabajt) = 1024 kB o 1 GB (gigabajt) = 1024 MB 2. Šifrovanie a kódovanie Šifrovanie: Proces, pri ktorom sa správa mení na nečitateľnú podobu, aby ju nežiadaná osoba nevedela prečítať. Na dešifrovanie je potrebný kľúč. o Príklady šifier: Cezarova šifra, Vigenerova šifra, štvorcová šifra …. Kódovanie: Premena informácie do iného formátu, aby sa dala lepšie spracovať alebo preniesť. o Príklad: PoužiCe ASCII kódu na reprezentáciu textu, semafor, brailovo písmo, qr kód, ean kód… Rozdiel: o Šifrovanie chráni dáta pred neoprávneným prístupom. o Kódovanie sa používa na prenos alebo ukladanie dát. 3. Číselné sústavy Čo sú číselné sústavy? Spôsoby zapisovania čísel s rôznymi základmi. Hlavné sústavy: o Dvojková (binárna): Používa čísla 0 a 1. Počítače pracujú v tejto sústave. o Desiatková (dekadická): Sústava, ktorú bežne používame (čísla 0-9). o Osmičková (oktálová): Používa čísla 0-7. o Šestnástková (hexadecimálna): Používa čísla 0-9 a písmená A-F. o Vedieť prevody medzi číselnými sústavami (pozri moodle) 4. Hardvér počítača Hardvér je technické (fyzické) vybavenie počítača, ktoré zahŕňa všetky hmotné súčasC potrebné na jeho fungovanie. Hlavné časX počítača: 1. Základná doska (Motherboard): Funkcia: Hlavný spojovací prvok, ktorý umožňuje komunikáciu medzi všetkými komponentmi počítača. Obsahuje sloty pre procesor, pamäť, grafické a rozširujúce karty. Príklady: Čipsety od spoločnosn Intel alebo AMD. 2. Procesor (CPU - Central Processing Unit): Funkcia: Slúži ako „mozog“ počítača, vykonáva všetky výpočty a riadi prácu ostatných komponentov. Parametre: Počet jadier (napr. dvojjadrový, štvorjadrový), frekvencia (napr. 3,5 GHz), vyrovnávacia pamäť (cache). Príklad: Intel Core i7, AMD Ryzen. 3. Pamäť: RAM (Random Access Memory): o Krátkodobá operačná pamäť, ktorá uchováva údaje a inštrukcie počas práce počítača. Po vypnun sa údaje straCa. o Rýchla, ale obmedzená kapacita (napr. 8 GB, 16 GB). Pevný disk: o HDD (Hard Disk Drive): Mechanický disk, pomalší, ale lacný a s vysokou kapacitou (napr. 1 TB). o SSD (Solid State Drive): Rýchlejší, Cchší a odolnejší disk bez pohyblivých časn. Používa sa na operačný systém a aplikácie. 4. Vstupné zariadenia: Zariadenia, ktoré umožňujú používateľovi zadávať dáta do počítača. Príklady: Myš, klávesnica, skener, mikrofón, kamera. 5. Výstupné zariadenia: Zariadenia, ktoré prenášajú informácie z počítača používateľovi. Príklady: Monitor, tlačiareň, reproduktory, projektor. 6. Grafická karta (GPU - Graphics Processing Unit): Funkcia: Spracováva obrazové dáta a vykresľuje ich na monitor. Integrovaná: Zabudovaná v procesore, vhodná na bežné používanie. Dedikovaná: Samostatná karta pre graficky náročné úlohy, napr. hranie hier alebo úpravu videí. 7. Napájací zdroj (PSU - Power Supply Unit): Funkcia: Poskytuje potrebné napäCe a prúd všetkým komponentom počítača. 8. Chladenie: Typy: Vzduchové (venClátory), kvapalinové (vodné chladenie). Funkcia: Odvádza teplo produkované procesorom, grafickou kartou a inými časťami. 5. Sokvér počítača Sovvér (programové vybavenie) je súbor inštrukcií a údajov, ktoré riadia prácu hardvéru. Je nehmotnou časťou počítačového systému, ktorá umožňuje jeho funkčnosť. Delenie sokvéru: 1. Systémový sokvér: Umožňuje správne fungovanie hardvéru a poskytuje základné funkcie pre ostatné programy. Príklady: Operačné systémy (Windows, Linux, macOS), ovládače zariadení, BIOS/UEFI. 2. Aplikačný sokvér: Programy, ktoré používateľ využíva na konkrétne úlohy. Príklady: Textové editory (MS Word), internetové prehliadače (Google Chrome), mulCmediálne prehrávače (VLC), hry. 3. Vývojársky sokvér: Nástroje a programy určené na tvorbu iného sovvéru. Príklady: Programovacie jazyky (Python, C++), vývojové prostredia (CodeBlocks, Xcode). Licencie sokvéru: Licencie určujú, akým spôsobom môže byť sovvér používaný. Existuje niekoľko hlavných typov: 1. Komerčný sokvér: Plne platený sovvér, ktorý si používateľ kupuje alebo prenajíma. Používa sa často vo firmách a profesionálnom prostredí. Príklad: Microsov Office, Adobe Photoshop. 2. Freeware: Zadarmo dostupný sovvér, ktorý môže byť voľne používaný. Nevýhoda: Zvyčajne bez možnosC úprav a obmedzená technická podpora. Príklad: VLC Media Player, Skype. 3. Shareware: Skúšobná verzia sovvéru na obmedzený čas alebo s obmedzenými funkciami. Po skončení skúšobného obdobia je potrebné zaplaCť za plnú verziu. Príklad: WinRAR, Adobe Acrobat Pro (trial verzia). 4. Open Source: Sovvér so sprístupneným zdrojovým kódom, ktorý môže ktokoľvek upravovať, zdieľať a používať. Často je zadarmo, ale môžu byť spojené náklady na podporu. Príklad: Linux, LibreOffice, GIMP. 5. Adware: Zadarmo dostupný sovvér financovaný reklamami. Nevýhoda: Používateľ môže byť vystavený rušivým reklamám. Príklad: Niektoré mobilné hry alebo aplikácie. 6. Public Domain: Sovvér bez autorských práv, ktorý je voľne dostupný a môže byť používaný, upravovaný a distribuovaný bez obmedzení. Príklad: Staré verzie sovvéru, ktoré už nepatria pod žiadne licencie. 6. Operačný systém Operačný systém (OS) je základný sovvér, ktorý riadi a koordinuje všetky činnosC počítača. Poskytuje rozhranie medzi hardvérom, sovvérom a používateľom, čím zabezpečuje efeknvne fungovanie celého systému. Hlavné funkcie operačného systému: 1. Správa procesov: Riadi spúšťanie, pozastavenie a ukončenie procesov (programov). Zabezpečuje mulCtasking (spúšťanie viacerých úloh súčasne) a správu procesorového času. Príklad: Prechod medzi aknvnymi programami bez narušenia ich práce. 2. Správa pamäte: Prideľuje a uvoľňuje pamäť pre jednotlivé aplikácie a procesy. Podporuje virtuálnu pamäť, ktorá umožňuje použiCe pevného disku ako doplnkovej pamäte pri nedostatku RAM. 3. Správa súborového systému: Organizuje dáta na úložných zariadeniach pomocou štruktúrovaných súborových systémov (napr. FAT32, NTFS, ext4). Zabezpečuje čítanie, zápis a ochranu súborov. 4. Správa zariadení (I/O): Zaisťuje komunikáciu medzi vstupnými a výstupnými zariadeniami a počítačom (napr. myš, klávesnica, tlačiareň). Riadi prácu ovládačov (drivers), ktoré slúžia ako rozhranie medzi hardvérom a OS. 5. Bezpečnosť: Chráni systém pred neoprávneným prístupom, zabezpečuje správu práv používateľov a šifrovanie dát. 6. Komunikačné funkcie: Zaisťuje komunikáciu medzi rôznymi aplikáciami, procesmi a sieťovými zariadeniami. Podporuje prenos údajov v lokálnych aj vzdialených sieťach. Štruktúra operačného systému: 1. Jadro (Kernel): Najdôležitejšia časť OS, ktorá spravuje hardvér a poskytuje základné služby pre aplikácie. Typy jadra: o MonoliCcké jadro: Celý OS je súčasťou jedného bloku kódu (napr. Linux). o Mikrojadro: MinimalisCcký prístup, kde jadro spravuje len základné funkcie (napr. Minix). 2. Systémové programy: Programy, ktoré podporujú prácu OS, napríklad príkazový riadok (CLI), správcovia súborov a diagnosCcké nástroje. 3. Používateľské rozhranie (User Interface): Zabezpečuje interakciu medzi používateľom a OS: Grafické používateľské rozhranie (GUI): Windows, macOS. Príkazový riadok (CLI): Linux (bash), DOS. Príklady operačných systémov: 1. Windows: Vhodný pre osobné aj firemné použiCe, široká podpora sovvéru. Príklady: Windows 10, Windows 11. 2. Linux: Open-source OS, flexibilný a prispôsobiteľný, často používaný na serveroch. Distribúcie: Ubuntu, Fedora, Debian. 3. macOS: Vyvinutý spoločnosťou Apple pre zariadenia Mac. Vyznačuje sa stabilitou a prepojením s ekosystémom Apple. 4. Android a iOS: Dominantné mobilné operačné systémy s podporou dotykového ovládania. BIOS a UEFI: 1. BIOS (Basic Input/Output System): Základný sovvér integrovaný na základnej doske, ktorý inicializuje hardvér a spúšťa OS. Beží v režime 16-bitov a má obmedzenú funkcionalitu. 2. UEFI (Unified Extensible Firmware Interface): Moderná náhrada za BIOS, podporuje 32-bitový a 64-bitový režim. Poskytuje rýchlejšie štartovanie a lepšiu bezpečnosť (napr. Secure Boot). 7. MulXmediálne aplikácie a súbory Zvuk: Digitalizácia zvuku: Prevádza analógový zvuk (napr. hlas) na digitálny signál pomocou vzorkovania (meranie v Hz) a kvantovania (počet úrovní hlasitosC). Vzorkovanie: je proces, pri ktorom sa spojitý (analógový) zvukový signál premieňa na diskrétny (digitálny) signál. Tento proces zahŕňa pravidelné meranie hodnoty amplitúdy zvukového signálu v určitých časových intervaloch. Tieto merania, známe ako vzorky (samples), sa ukladajú vo forme číselných hodnôt, ktoré reprezentujú intenzitu zvuku v konkrétnych okamihoch. Kvantovanie: je proces, ktorý prevádza namerané hodnoty amplitúdy spojitého (analógového) signálu na diskrétne hodnoty. Tento proces sa vykonáva po vzorkovaní a jeho cieľom je priradiť každej vzorke určitú hodnotu zo súboru obmedzeného počtu možných hodnôt, ktoré môžu byť uložené v digitálnej forme. Aby sme mohli správne digitalizovať analógový signál (napr. zvuk), vzorkovacia frekvencia musí byť aspoň dvojnásobná oproX najvyššej frekvencii v signále. Toto pravidlo sa nazýva Nyquistovo-Shannonovo vzorkovacie pravidlo. Ak sa toto pravidlo nedodrží, vzniká aliasing (niektoré časC signálu by sa straCli alebo by vzniklo skreslenie signálu). o Príklad: Ľudské ucho počuje do 20 kHz, takže zvuk sa digitalizuje pri vzorkovacej frekvencii aspoň 40 kHz (napr. CD má 44,1 kHz). o Toto zabezpečí, že digitálny signál bude verný originálu. Grafika: Rastrová grafika: Rastrové obrázky sú tvorené z pixelov, malých bodov, ktoré majú určitú farbu a pozíciu. Tieto pixely vytvárajú výsledný obraz, pričom kvalita závisí od rozlíšenia obrázka (počet pixelov na šírku a výšku). VlastnosX: o Výhody: § Ideálna pre fotografie a realisCcké obrázky.  § Možnosť detailného spracovania obrazu. o Nevýhody: § Stráca kvalitu pri zväčšovaní (pixely sa zväčšujú a obraz sa stáva rozmazaný). § Väčšia veľkosť súborov pri vysokom rozlíšení. o Príklady formátov: PNG, JPG (JPEG), BMP, GIF o PoužiCe: Fotografie, webové obrázky, digitálne umenie založené na pixeloch. Vektorová grafika: Vektorové obrázky sa skladajú z matemaXcky definovaných kriviek, čiar, a tvarov (napr. kružníc, polygónov, či textu). Sú nezávislé od rozlíšenia, čo znamená, že ich môžeme zväčšovať alebo zmenšovať bez straty kvality. VlastnosX: o Výhody: § Bezstratové zväčšovanie alebo zmenšovanie. § Menšia veľkosť súborov pre jednoduché ilustrácie. § Ideálne pre tlač a dizajn log, ikon a diagramov. o Nevýhody: § Nevhodné pre realisCcké obrázky (napr. fotografie). § Môže byť náročné na výpočtový výkon pri komplexných scénach. o Príklady formátov: SVG, AI, pdf o Použitie: Logá, ilustrácie, ikony, schémy, technické výkresy. Farebné modely: Farebné modely definujú, ako sú farby reprezentované numericky, a používajú sa na zobrazovanie farieb na obrazovkách alebo v tlači. o RGB (Red, Green, Blue) § Popis: Používa sa na zobrazovanie farieb na obrazovkách (monitory, televízory, projektory). Každá farba je kombináciou červenej, zelenej a modrej zložky. § Rozsah: Hodnoty zložiek RGB sú väčšinou v rozsahu 0–255. § Výhody: Veľmi široká škála farieb, ideálny pre digitálne použiCe. § Nevýhody: Nie je vhodný pre tlač, pretože tlačiarne nepoužívajú RGB. § PoužiCe: Pre obrazovky. o CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key - Black) § Popis: Používa sa v tlači. Tento model používa zmes azúrovej (cyan), purpurovej (magenta), žltej (yellow) a čiernej (black) na vytvorenie farebného výstupu. § Výhody: OpCmalizovaný pre tlačiarne, presné farby na papieri. § Nevýhody: Menšia škála farieb v porovnaní s RGB. § PoužiCe: Pre tlačiarne. 8. Vírusy a hrozby Vírus: škodlivý program, ktorý sa dokáže replikovať a šíriť medzi súbormi alebo zariadeniami, pričom často spôsobuje poškodenie systému, stratu dát alebo iné neganvne účinky. Spam: sú nevyžiadané správy, ktoré sú hromadne rozosielané na e-maily, sociálne siete alebo iné pla„ormy. Často obsahujú reklamy, phishingové odkazy alebo škodlivý obsah. Hoax: je nepravdivá správa alebo poplašná informácia, ktorá sa šíri s cieľom vyvolať paniku, zmiasť ľudí alebo ich zmanipulovať. Hoaxy sa často šíria e-mailami, cez sociálne siete alebo iné komunikačné kanály. Sociálne inžinierstvo: Manipulácia ľudí za účelom získania citlivých informácií alebo prístupu, často pomocou klamstva, predsCerania dôvery alebo psychologických trikov.