11. Teorie informace

• 1. Informace, jednotky
• 2. Ukládání dat v počítači
• 3. Kódování, šifrování, komprimace

---

1. Informace, jednotky

• Data jsou surové údaje (čísla, znaky, symboly), které samy o sobě nemají žádný smysl a nic nám nesdělují – jsou to jen „mrtvá“ vstupní fakta.
• Informace jsou data, kterým jsme dodali souvislost (kontext). Tím získala konkrétní význam, něco nám oznamují a umožňují nám se v dané situaci rozhodnout.
• Bit (b) je nejmenší jednotka informace a může nabývat dvou hodnot (0 nebo 1)* .
• Byte (B) obsahuje 8 bitů a umožňuje reprezentovat 256 různých stavů (2⁸ = 256).

Jednotka	Zkratka	Hodnota
Kilobajt	KB	$10^3=1000$ B (v praxi často bráno jako $2^{10}=1024$ B)
Megabajt	MB	$10^6=1000000$ B
Gigabajt	GB	$10^9=1000000000$ B
Terabajt	TB	$10^{12}$ B

• Existují i tzv. binární předpony (KiB, MiB), které používají mocniny dvojky (1024), zatímco standardní předpony (KB, MB) by měly být mocniny desítky (1000). V běžné praxi se to ale často plete.

---

2. Ukládání dat v počítači

• Ukládání dat je klíčovou součástí výpočetní techniky, protože umožňuje uchovávat informace pro pozdější použití, jejich analýzou a zajišťuje přístup k nim, když je potřeba.

• V průběhu času prošlo výrazným vývojem. Data lze ukládat na různé typy médií, od historických mechanických zařízení až po moderní digitální úložiště.
  
  

• 2.1 Dočasná paměť

  • Je typ paměti, která uchovává data pouze po určitou dobu, obvykle dokud je napájena. Jakmile je napájení vypnuto nebo přerušeno, všechny uložené informace se ztratí.
  • Dočasná paměť je nezbytná pro efektivní fungování počítače, protože umožňuje rychlý přístup k datům, která jsou aktuálně používána.

• 2.2 Typy dočasné paměti:

  1. RAM (Random Access Memory) – Umožňuje počítači rychle přistupovat k datům, která jsou právě potřeba pro běh programů a operací. RAM je rychlejší než trvalá úložiště, jako jsou pevné disky a SSD.
  2. Cache paměť – Cache paměť je malá, ale velmi rychlá paměť, která je umístěna mezi procesorem a hlavní RAM. Je navržena tak, aby uchovávala často používaná data, což výrazně urychluje přístup k těmto datům.

• 2.3 Typy ukládání dat:

  • Starší typy:
    • Magnetické pásky – Data byla uložena na dlouhé pásky pokryté magnetickým materiálem. Pásky se otáčely a data se zapisovala nebo četla pomocí magnetických hlaviček.
    • Diskety – Data byla uchovávána na magnetickém disku uvnitř plastového obalu. Při čtení a zápisu otáčel motor disk a magnetická hlavička zaznamenávala nebo načítala data.
    • CD – Optická technologie, kde se na povrchu disku vytvářely malé dírky, které byly čteny laserem.
    • DVD – Podobně jako CD, ale s větší kapacitou.
  • Moderní typy:
    • HDD – Využívá magnetické disky, které se otáčejí, a hlavičky zapisují nebo čtou data na jejich povrchu.
    • SSD – Neobsahuje pohyblivé části, místo toho používá flash paměťové buňky, které uchovávají data elektronicky.
    • SD karty – Používají flash paměť, kde data zůstávají uložena v elektronických buňkách i bez připojení k napájení.

---

3. Kódování, šifrování, komprimace

• 3.1 Kódování

  • Proces převodu dat do jiného formátu pro zpracování a přenos.
  • Příklad: ASCII nebo Unicode (UTF-8) převádí písmena na čísla. Morseovka převádí písmena na tečky a čárky. ASCII, Unicode – textové kódování. Base64 – kódování binárních dat do textové podoby.

• 3.2 Šifrování

  • Šifrování je proces převodu dat (plaintextu) do nečitelné podoby (ciphertextu) pomocí klíče. Data jsou tak chráněna před neoprávněným přístupem.
    
  • Typy šifrování:
    1. Symetrické: Jednodušší a rychlejší, ale vyžaduje bezpečné sdílení klíče. Příklady: AES (Advanced Encryption Standard), DES (Data Encryption Standard).
    2. Asymetrické: Používá dvojici klíčů (veřejný pro šifrování, soukromý pro dešifrování). Příklady: RSA, Diffie-Hellman.
    3. End-to-End šifrování: Zajišťuje, že data jsou chráněna od odesílatele k příjemci (např. aplikace jako WhatsApp).
       
  • Příklady použití šifrování:
    • Zabezpečení komunikace (např. HTTPS).
    • Ochrana souborů (např. šifrování disků).
    • Elektronické podpisy.

• 3.3 Komprimace

  • Komprimace dat je proces redukce velikosti dat, aby byla efektivnější jejich přenositelnost nebo ukládání. Nemá za cíl zabezpečení, ale optimalizaci.

  • Typy komprimace:

    1. Ztrátová komprimace: Některá data jsou nenávratně ztracena. Používá se u multimédií (např. MP3, JPEG).
    2. Bezztrátová komprimace: Data lze plně obnovit do původní podoby. Používá se u textových nebo citlivých dat (např. ZIP, PNG, FLAC).

  • Použití komprimace:

    • Zmenšení velikosti souborů pro rychlejší přenos.
    • Optimalizace úložiště.