add ivt

ivt/1-historie.md

@@ -0,0 +1,108 @@
+## očítače, přehled historie, generace. Reprezentace dat v PC.
+
+### Počítač
+- zařízení a stroje zpracovávající data pomocí vytvořeného programu
+- hardware (fyzické součásti) a software (program)
+- získávání dat vstupním zařízením, zpracování a uchování dat, reprezentace výsledku výstupním
+- notebooky, desktopy, mikrocontroller (ledničky, chytrá zařízení...), auta, ...
+
+### Historie
+- *"počítač"* -- člověk, co počítá, později počítací zařízení
+- předchůdci počítače
+	- Abacus
+	- mechanické kalkulátory
+	- děrnostítková zařízení
+	- analytický stroj
+
+#### Abacus
+- korálkové počítadlo
+- 3~000 př.~n.~l., Malá Asie
+
+#### Mechanický kalkulátor
+- Wilhelm Schickard, 17.~stol
+- ozubená kolečka z hodin
+- sčítání a odčítání šesticiferných čísel
+
+#### Děrné štítky
+- 1801 -- Joseph Marie Jacquard -- využití v tkalcovském stavu
+- milník v počítačích -- možné vytvářet a uchovávat a znovu použít instrukce
+- 1890 -- Herman Hollerith, USA -- zjednodušení administrativy (sčítání lidu), základ~**IBM**
+
+#### Analytický stroj
+- 1833 -- Charles Baggage -- první návrh
+- 50 místní čísla, fixní desetinná čárka, parní pohon
+- nikdy nesestaven
+
+### Generace
+#### Nultá generace
+- elektromechanické stroje, využití relé
+- posun vývoje za druhé světové války
+
+##### Z1
+- 1938 -- první počítač
+- dvojková soustava, děrné pásky
+
+##### Colossus
+- 1943, Thomas H. Flowers
+- použit na rozluštění německých kódů za druhé světové války (Enigma)
+- vakuové elektronky
+
+##### Mark I. -- ASCC
+- první IBM počítač
+- děrné pásky, 24 stop ve skupinách po třech (2 adresy + instrukce)
+- desítková soustava, pevná desetinná čárka
+
+#### První generace (1945 -- 1950)
+- použití elektronek
+- počítače drahé, neefektivní, vysoký příkon
+
+##### ENIAC
+- 1944, Pensylvánie
+- smyčky a podmíněné skoky, Turing complete
+- 5000 součtů za minutu
+- energeticky náročný, poruchový, drahý provoz
+
+##### MANIAC
+- inspirace ENIACem
+- matematické výpočty fyzikálních dějů, vývoj jaderné bomby
+
+#### Druhý generace (1951 -- 1964)
+- využití tranzistorů $\rightarrow$ vylepšení počítačů
+	- zmenšení, větší výkon, efektivita a spolehlivost
+- pronikání počítačů do běžného života
+	- obchody, administrativa, skladování dat\dots
+- děrné pásky, štítky, magnetické pásky
+- první operační systémy
+- jazyky symbolických adres
+- "vyšší" programovací jazyky -- COBOL, FORTRAN, ALGOL\dots
+
+#### Třetí generace (1965 -- 1980)
+- integrované obvody
+- výkon počítače zhruba druhá mocnina jeho ceny
+- vykonávání více procesů najednou (jeden program čeká na I/O, druhý používá procesor)
+
+##### IBM System 360
+- pevná i proměnná délka dat
+- průlom v praktickém a komerčním využití, tisícové série
+
+#### Čtvrtá generace (od 1980)
+- mikroprocesory a osobní počítače
+- snížení počtu obvodů na základní desce, zvýšená efektivita, menší rozměry, vyšší rychlost
+- ústup střediskových počítačů (mainframe)
+- IBM, éra DOS, GUI
+- exponenciální růst ceny -- není nejlepší koupit nejvýkonnější počítač
+- vznik clusterů
+- vznik internetu, distribuovaných systémů
+- multiprocesory
+
+### Data v počítači
+- reprezentace pomocí 1 a 0 (zapnuto/vypnuto) -- bity [b] (kb, Mb, Gb,...)
+- seskupovány po 8 -- byty [B] (kB, MB, GB,...)
+- data uchovány podle různých řádů a systémů -- formáty souborů, kódování jazyků (ASCII vs UTF8) atd.
+- metadata
+	- data o dalších datech / o souboru
+	- specifikace MIME typu, čas, permissions, creator, ...
+- konverze dat -- převod mezi formáty
+	- komprese dat -- konverze s cílem zmenšit velikost souborů, lossy/lossless compression
+- ukládání -- RAM, disky (HDD, SSD, USB disky, paměťové karty), disk array (RAID), cloud
+

ivt/2-informace-v-pocitaci.md

@@ -0,0 +1,146 @@
+## Informace v počítači, číselné soustavy, jednotky informace, záznamová média
+
+### Data v počítači
+- reprezentace pomocí 1 a 0 (zapnuto/vypnuto) -- bity [b] (kb, Mb, Gb,...)
+- seskupovány po 8 -- byty [B] (kB, MB, GB,...)
+- data uchovány podle různých řádů a systémů -- formáty souborů, kódování jazyků (ASCII vs UTF8) atd.
+- metadata
+	- data o dalších datech / o souboru
+	- specifikace MIME typu, čas, permissions, creator, ...
+- konverze dat -- převod mezi formáty
+	- komprese dat -- konverze s cílem zmenšit velikost souborů, lossy/lossless compression
+- ukládání -- RAM, disky (HDD, SSD, USB disky, paměťové karty), disk array (RAID), cloud
+
+### Číselné soustavy
+- soustavy specifikující reprezentaci čísel
+- báze~$r$ -- číslo specifikující počet znaků soustavy (desítková soustava -- $r=10$)
+- řád~$n$ -- hodnota řádů je $r^n$ (stovky -- $10^2$)
+- hodnota čísla
+
+\eq{
+	N = \sum\_{i=-l}^{k-1}n\_i\cdot r^i= n\_{k-1}r^{k-1}+n\_{k-2}r^{k-2}+...+n\_0r^0+n\_{-1}r^{-1}+...+n\_{-l+1}r^{-l+1}+n\_{-l}r^{-l}
+}
+
+#### Dvojková (binární) soustava
+- báze 2 -- čísla 0, 1
+	- každá cifra odpovídá mocnině dvou
+
+##### Převody
+###### Dvojková $\rightarrow$ Desítková
+- každou cifru vynásobíme danou mocninou základu a hodnoty sečteme
+	\eq{
+		(11010)\_2 = 1\cdot2^4 + 1\cdot2^3 + 0\cdot2^2 + 1\cdot2^1 + 0\cdot2^0 = 1\cdot16 + 1\cdot8 + 0\cdot4 + 1\cdot2 + 0\cdot1 = (26)\_{10}
+	}
+
+###### Desítková $\rightarrow$ Dvojková
+- číslo vydělíme 2, zapíšeme zbytek po dělení a dělíme dál, dokud nedělíme nulu
+
+pořadí dělení | 7.|	6. | 5. | 4. | 3. | 2. | 1. | číslo
+:--: | :--: | :--:| :--:| :--:| :--:| :--:| :--:| :--:
+výsledky dělení | 1 | 3	| 6 | 13 | 26 | 53 | 107 | 214
+rozklad na součin 2 | $2*0+1$ | $2*1+1$ | $2*3$ | $2*6+1$ | $2*13$ | $2*26+1$ | $2*53+1$ | $2*107$
+zbytky dělení | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0
+
+##### Záporná čísla
+###### Přímý kód
+- první bit je znaménkový
+	- $(00000001)\_2$ = $(1)\_{10}$
+	- $(10000001)\_2$ = $(-1)\_{10}$
+- potřebné odlišné algoritmy pro sčítání a odčítání
+- dvě reprezentace nuly
+
+###### Inverzní kód
+- záporné číslo zaznamenáno jako binární negace
+- dvě nuly
+- různé algoritmy pro sčítání a odčítání
+
+###### Doplňkový kód
+- záporné číslo zaznamenáno jako binární negace (výměna 0 a 1) + 1
+- podle úvodního bitu lze rozeznat kladná/záporná čísla
+- využití přetečení
+	- 00000000 - 00000001 = 11111111
+- jediná reprezentace nuly
+- stejné algoritmy pro sčítání a odčítání
+- zachována komutativnost
+- používané v počítačích
+- příklad: pokud 00001101 je binární vyjádření čísla 13, pak −13 se vypočte jako NOT(00001101) + 1 = 11110010 + 1 = 11110011
+\eq[m]{
+	20\_{10} - 13\_{10} = 20\_{10} + (-13)\_{10} = 00010100\_{2} + 11110011\_{2} =\\\\
+	= 1~00000111\_{2} =  7\_{10} \\text{(po odříznutí přeteklého devátého bitu)}
+}
+
+#### Šestnáctková (hexadecimální) soustava
+- báze 16 -- čísla 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A(10), B(11), C(12), D(13), E(14), F(15)
+- jednoduchý převod mezi binární a hexadecimální soustavou
+- častý zápis v programování~-- $\mathrm{0xE1}$
+
+##### Převody
+###### Šestnáctková $\rightarrow$ Desítková
+- stejné jako u dvojkové soustavy, pouze násobíme mocninou~$16$
+
+###### Desítková $\rightarrow$ Šestnáctková 
+- stejné jako u dvojkové soustavy, pouze dělíme~$16$
+
+###### Šestnáctková $\rightarrow$ Dvojková
+- každé 4~bity (nibble = $"4 bíty"$ = polovina bytu) odpovídají jednomu řádu hex-soustavy ($2^4 = 16$)
+	- 1 = 0001
+	- 2 = 0010
+	- 3 = 0011
+	- \dots
+	- E = 14 = 1110
+	- F = 15 = 1111
+- z každé jedné cifry určíme dané 4 bity
+- 2 cifry hex odpovídají bytu
+- příklad: $\mathrm{0xE1} = 1110~0001$	
+
+###### Dvojková $\rightarrow$ Šestnáctková 
+- opačný způsob -- z každých 4 bitů určíme odpovídající cifru hex
+- příklad: $1011~0101 = \mathrm{0xB5}$
+
+### Jednotky informace
+- základní jednotka -- bit -- $"1 b"$
+	- uložení jednoho on-off/true-false/1-0 stavu
+- shromažďovány do skupiny po~8~-- byte -- $"1 B"="8 b"$
+- násobky
+	- desítková soustava
+		- kilobyty -- $"1 kB" = "10^3 B" = "1~000 B"$
+		- megabyty -- $"1 MB" = "10^6 B"$
+		- gigabyty -- $"1 GB" = "10^9 B"$
+		- terabyty -- $"1 TB" = "10^{12} B"$
+	- dvojková soustava
+		- kibibyte -- $"1 KiB" = "2^{10} B" = "1~024 B"$
+		- mebibyte -- $"1 MiB" = "2^{10} KiB" = "2^{20} B"$
+		- gibibyte -- $"1 GiB" = "2^{10} MiB" = "2^{30} B"$
+		- tebibyte -- $"1 GiB" = "2^{10} GiB" = "2^{40} B"$
+
+### Záznamová média
+- historicky
+	- děrné pásky -- záznam dat pomocí děr
+	- diskety (floppy disk) -- magnetické úložiště
+- CD/DVD -- optické disky / malá zrcadla, čtení/zápis pomocí disku
+- HDD -- Hard drive disk (pevný disk)
+	- elektromagnetické úložiště
+	- uvnitř točící se disky se čtecí hlavou
+	- SATA protokol
+	- na dnešní poměry pomalé
+	- nízká cena za velkou kapacitu
+	- využití -- archivace, uchování velkých dat (např. NAS)
+- SSD -- Solid state drive
+	- uchování dat pomocí integrovaného obvodu (flash memory)
+	- chybí mechanické části
+	- SATA protokol
+	- rychlý přístup k datům
+	- vyšší cena na jednotku objemu
+	- využití -- instalace OS, programů, data potřebná rychlé čtení/zápis
+- M.2 SSD
+	- podobné SATA SSD
+	- využívá M.2 slot
+	- možné využití NVMe (na PCIe) protokolu -- vyšší přenosová rychlost
+- USB flash drive
+	- flash memory přes USB protokol
+	- přenositelná zařízení
+	- fyzický přenos dat
+- Magnetické pásky
+	- uchování dat pomocí magnetismu
+	- nízká cena
+	- dnešní využití pro archivaci, zálohy