Informatika
–
věda zabývající se vznikem , přenosem a účinkem informací
Signál
–
fyzikální veličina, která nese informaci o určité události
dělení signálů
a)
dle povahy
ANALOGOVÝ
hodnoty se mění
spojitě
např. strunné hudební
nástroje, zvuk u rádia
ČÍSLICOVÝ
hodnoty se mění skokem
vyjádřen v číselné
podobě
je vhodný pro daleký
přenos
např. hrací kostka,
mince, semafor, vypínač
MODEM – zařízení převádějící číselný (digitální) signál na analogový a
naopak. Modulátor demodulátor.
b)dle fyzikálního hlediska
optický
akustický
pneumatický (tlakový)
elektrický
Digitální a analogová zařízení
V tisku se dozvíme, že
počítač je digitální stroj, že mobilní telefony GSM jsou
digitální, že ta a ta firma vyvinula digitální kopírku,
fotoaparát, nastává digitální věk atd. Prostý pojem digitální je
používán jako synonymum pojmů moderní čí kvalitní. Co to však vlastně
znamená, že zařízení je digitální a jaká byla zařízení dříve? Dříve byla
zařízení analogová.
Analogová zařízení
Analogové zařízení
používá pro záznam zvuku, obrazu atd. nějakou křivku,
představovanou magnetickým polem nebo jiným fyzikálním principem.
Například analogový magnetofon signál (hudbu, tj. audiosignál) převede na
nějakou křivku (průběh magnetického pole) a tato křivka je
zaznamenána na nějaký nosič (pásek v kazetě).
Nic však není
dokonalé, a tak přenosem a kopírováním původní křivky vždy
dochází k jejímu zkreslení, a tedy ke ztrátě kvality původního
záznamu. Čím více kopií, tím horší kvalita. Čím obtížnější podmínky
přenosu (např. telefon), tím opět horší kvalita.
Analogový signál je při
každé kopii (přenosu) zkreslen, proto klesá jeho kvalita.
Digitální zařízení
Digitální (tj.
číslicový) záznam využívá tzv. A/D (analogově/digitální) převodník
původního analogového signálu. Jeho pomocí je původní analogový záznam
digitalizován, tj. je změřena jeho úroveň v mnoha bodech, naměřená
hodnota je převedena do dvojkové soustavy a číslo je dále přenášeno jako
skupina 0 a 1. Protože odlišit 0 a 1 (tedy je napětí x není napětí) je
možné téměř bezchybně (případné chyby jsou hlídány tzv. kontrolními bity),
nedochází při přenosu digitálního signálu ke ztrátám informace, a tedy ani
kvality signálu.
Digitální
záznam umožňuje přenos a kopírování signálu bez ztráty
kvality.
Je zřejmé, že aby byl
analogový signál (zvuk, obraz) věrně zaznamenán, musí být vzorků velké
množství, vzorkování musí být velmi jemné. Tok dat (0 a 1) představující
původní signál je nesmírně rychlý a náročný na technické zpracování.
Vývoj tedy šel od jednodušších a na rychlost prvků relativně nenáročných
analogových zařízení k zařízením digitálním, která umožňují vyšší kvalitu
a nové funkce.
Nejdůležitější analogová
zařízení:
prvním široce
rozšířeným analogovým zařízením byl gramofon (na kliku, s černými
deskami),
brzy následovaný
telefonním přístrojem,
pak se hromadně
rozšiřoval rozhlasový přijímač,
po něm se objevily
první (kotoučové) páskové magnetofony,
dále pak televizní
přijímače a kazetové magnetofony
analogové
videomagnetofony (systémy beta a VHS, ze kterých se prosadil horší
systém VHS).
Digitální zařízení
zvládnutí digitálního
záznamu zvuku bylo vyřešeno v CD přehrávačích až v 80. letech 20.
století,
přenos digitálního
zvuku je v GSM telefonech běžný až v několika posledních letech,
digitální záznam
obrazu je technicky vyřešen v DVD přehrávačích.
Počítač
je digitální
zařízení, které pro svoji činnost využívá dvojkovou soustavu, tedy 0 a 1.
Tok dat výrazně narůstá se zpracováním obrazu a zvuku, nejnáročnější je
zpracování videosignálu. Proto měly první počítače textové
uživatelské rozhraní (systém DOS). Dnešní počítače mají rozhraní
grafické (systémy Windows). Současné počítače jsou tak rychlé, že
mohou plnit i funkci audiovizuálního centra, tj. přehrávat hudbu a video.
S rostoucí
kvalitou a rychlostí digitálních zařízení roste i jejich využitelnost.
Kontrolní bity a
součty
Digitální zařízení tedy
využívá nesmírně rychlý tok nul a jedniček, které díky matematickému
aparátu umožňují zakódovat číslice i písmena. V počítači jsou tedy
součástky, většinou tzv. tranzistory, které mohou být buď ve stavu s
napětím (1) nebo bez napětí (0). Umožňují tedy uchovávat jednotlivé bity.
Protože tranzistorů jsou v dnešním počítači desítky milionů, umožňují
záznam a zpracování obrovského množství informací.
Z obrázku je zřejmé, že
úroveň napětí přes určitou hodnotu chápe počítač jako jedničku, pod
určitou hodnotou jako nulu. Výjimečně dojde k situaci, kdy se vyskytne
stav mezi těmito úrovněmi, potom je hodnota neurčena. Odlišit dva od sebe
výrazně odlišné stavy je možné téměř bezchybně, my ale potřebujeme zrušit
to téměř, od digitálního zařízení vyžadujeme naprosto
bezchybný přenos dat.
Naprosto bezchybný
přenos dat se zajistit nikdy nedá, to tvůrci počítačů zjistili velmi brzy.
Je ale poměrně jednoduše možné zjistit, zda se data přenesla správně.
Takže po určitém množství přenesených bitů (třeba po 1 bajtu, původně po 7
bitech) se přidá tzv. paritní (kontrolní) bit, který umožní určit,
zda je přenesené slovo v pořádku. U větších bloků dat se pak vypočítá u
odesílatele tzv. kontrolní kód, který se porovnává se stejně vypočteným
kódem u příjemce. Pokud kódy nesouhlasí, data se většinou přenášejí znovu.
(U moderních kódů je pomocí nich možné dokonce chybu u příjemce opravit a
data znovu nepřenášet.) Tyto kontroly samozřejmě přenos dat zpomalují,
protože se přenášejí nadbytečné informace pro jejich kontrolu, umožňují
však opravdu téměř dokonalou kvalitu.
Zobrazení dat v PC
Bit
– b – nejmenší jednotka informace
Byte– B – skupina 8 bitů, nejmenší adresovatelná část paměti
1 B = 8 b
1 KB = 1024 B = 210 B
1 MB = 1024 KB = 220 B
1 GB = 1024 MB = 230 B
Kódování
S počítačem se dorozumíváme pomocí klávesnice. Každý
jednotlivý stisk klávesy na klávesnici
znamená vyvolání určitého alfanumerického znaku (mezera, závorky také),
případně řídícího znaku v případě funkčních kláves. Počítač musí být
schopný zobrazit tyto znaky na standartním výstupu, tedy na monitoru.
Počítač má tyto znaky uložené (zakódované) ve své paměti ve formě tzv.
kódové stránky (např.
ASCII).
V počítačích se
využívá tzv. osmibitová logika. Jeden bajt
sa skládá z osmi bitů, může tedy nabývat 28 různých
stavů (28 = 256)
Kódy v tabulce
Kódy 0 až 31
V aplikacích a při programování mají většinou význam
řídících znaků (znaky, které udávají,
co má program dělat, pokud na daný
znak narazí).
Kódy 32 až 127
Znaky a kódy mezi 32 a 127 mají všechny kódové
stránky stejné.
Kód 32
je nejpoužívanějším grafickým znakem vůbec - je to mezera.
Obsazení kódů 33 až 127:
33
!
57
9
81
Q
105
I
34
"
58
:
82
R
106
J
35
#
59
;
83
S
107
K
36
$
60
<
84
T
108
L
37
%
61
=
85
U
109
M
38
&
62
>
86
V
110
N
39
'
63
?
87
W
111
O
40
(
64
@
88
X
112
P
41
)
65
A
89
Y
113
Q
42
*
66
B
90
Z
114
R
43
+
67
C
91
[
115
S
44
,
68
D
92
\
116
T
45
-
69
E
93
]
117
U
46
.
70
F
94
^
118
V
47
/
71
G
95
_
119
W
48
0
72
H
96
`
120
X
49
1
73
I
97
a
121
Y
50
2
74
J
98
b
122
Z
51
3
75
K
99
c
123
{
52
4
76
L
100
d
124
|
53
5
77
M
101
e
125
}
54
6
78
N
102
f
126
~
55
7
79
O
103
g
127
56
8
80
P
104
h
Kódy 128 až 255
Tyto kódy jsou obsazeny různými grafickými symboly, kde si
začali programátoři definovat hlavně znaky své vlastní abecedy (maďarštiny,
polštiny, švédštiny, slovenštiny, češtiny atd.) Tak vznikli různé kódové
stránky, které jsou vzhledem k sobě značně nekompatibilní. Různé typy
softwarových produktů začaly používat různé kódové stránky.
Např.:
kód. stránka 852 - její základem je čeština a slovenština
používaná v kódu (Latin II)
kód. stránka 855 a 866 - pro azbuku
kód. stránka 437 - základní standardní anglická kódová
stránka
Nejznámější kódové tabulky:
ASCII (American Standard Code for Information
Interchange)
Čísla v číselných soustavách zapisujeme číslicemi (ciframi
- z arab. sifr=číslice).
Soustavy rozlišujeme:
1.
poziční - „váha„ číslic závisí od jejich místa (pozice) v zápise. Navzájem
se liší počtem znaků, používaných jako cifry. Např.: osmičková soustava (8
cifer), dvanáctková (12), šestnáctková (16).
2.
nepoziční - např. římská soustava
Desítková soustava - používá 10
základních číslic(cifer) 0 až 9
Počítač pracuje ve dvojkové (binární) soustavě.
Dvojková soustava vystačí s 0 a 1. Čísla, která se skládají jen z jedniček
a nul, mají pro počítač výhodu lehké interpretace - nulu a jedničku
představují dvě různé velikosti elektrického proudu.
Zápis čísla 100 ve dvojkové soustavě: 10010
= 11001002
Šestnáctková (hexadecimální)
soustava - tak jako dvojková i ona se používá při práci s počítačem. Pro
16 cifer musíme zavést označení pomocí znaků abecedy.