15. Teorie informace

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

Informace, jednotky

  • Informace je základním pojmem v informatice a obecně ve všech oblastech, kde dochází ke zpracování dat. Můžeme ji definovat jako údaj, který má pro příjemce nějaký význam. Počítače pracují s informacemi v binární soustavě, kde jsou data reprezentována pomocí dvou stavů – 0 a 1.
  • 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).
  • V některých oblastech, hlavně v marketingu, se místo binární soustavy používá desítková soustava, kde 1 KB = 1000 B. Proto se například kapacity pevných disků nebo flash disků uvádějí v jiných hodnotách, než jak je počítač skutečně vnímá.
  • Větší jednotky:
    • Kilobyte (KB) = 1024 B
    • Megabyte (MB) = 1024 KB
    • Gigabyte (GB) = 1024 MB
    • Terabyte (TB) = 1024 GB

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.

  • 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.

  • 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.

  • 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.

Kódování, šifrování, komprimace

  • Kódování

    • Proces převodu dat do jiného formátu pro zpracování a přenos. Např.:
    • ASCII, Unicode – textové kódování.
    • Base64 – kódování binárních dat do textové podoby.

  • 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.

  • 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.

Příchozí odkazy