Jak funguje počítač?

Počítač je stroj, který převádí vstupy (co do něj zadáme) na výstupy (výsledky). Tento převod provádí pomocí instrukcí, které zpracovává velmi rychle. Počítač můžeme přirovnat k rychlé kalkulačce – zadané vstupy mohou být nejen čísla, ale i texty nebo obrázky, a výstupem je výsledek, který dostaneme.

Aby počítač fungoval správně, musí být všechny jeho části (jako procesor, pevný disk apod.) zapojeny správně.

Instrukce

Instrukce jsou příkazy, které počítač provádí. Říkají různým částem počítače, co mají udělat. Tyto příkazy jsou zapsané pomocí programovacího jazyka (ve formě kódu). I když programovací jazyky jsou odlišné od našeho běžného jazyka, počítač jim rozumí a umí podle nich jednat.

Programovací jazyky

Programovací jazyk je nástroj, kterým programátoři píší instrukce pro počítač. Existuje mnoho různých programovacích jazyků a každý z nich se hodí pro jiné účely. Některé jsou vhodné pro vytváření webových stránek, jiné pro hry nebo aplikace.

Vizuální (výukový) programovací jazyk - Scratch

Scratch je vizuální programovací jazyk, ve kterém vytváříme programy pomocí barevných bloků, které skládáme dohromady (místo psaní kódu jako v jiných jazycích). Je jednoduchý a vhodný pro žáky základních škol i začínající programátory.

Pokročilé programovací jazyky - Java, C++, PHP, Python, JavaScript

Pokročilé programovací jazyky, jako jsou Java, C++, PHP, Python nebo JavaScript, se používají pro různé účely, například pro tvorbu her, aplikací nebo webových stránek. Jsou složitější než Scratch, ale umožňují dělat mnohem více věcí.

Model

Model představuje zjednodušenou verzi skutečnosti. Některé méně důležité věci v modelu chybí, ale ty důležité jsou zvýrazněné. Modely nám pomáhají lépe porozumět složitým věcem tím, že je zjednoduší.

Model vs. schéma

Schéma je obrázek nebo nákres, který ukazuje, jak model vypadá nebo jak funguje. Zatímco model nám pomáhá pochopit složitou věc, schéma je způsob, jak tento model nakreslit.

Existují různé druhy modelů a schémat:

• Grafy - obrázky, které ukazují data, například kolik žáků má rádo různé druhy ovoce.

• Diagramy - obrázky, které znázorňují vztahy mezi různými věcmi nebo procesy, například rodokmen.

• Mapy - zjednodušené znázornění prostoru, například mapa města nebo turistická mapa.

• Simulace - počítačové modely, které napodobují skutečné situace, například simulace počasí.

Veškeré naše uvažování probíhá prostřednictvím modelů, protože na celou realitu nemáme mozkovou kapacitu. Ve městě se např. pohybujeme podle plánku města (plánek metra), při turistice zase podle mapy a jaké bude počasí poznáme z grafů či simulace. Modely tedy usnadňují řešení problému tím, že jej přehledně znázorní.

Rodokmen

Rodokmen je schéma, které ukazuje předky člověka. Uvádí muže i ženy, například rodiče, prarodiče a další předky. Pomáhá nám vidět, jak jsou členové rodiny propojeni.

Pojmová (myšlenková) mapa

Pojmové a myšlenkové mapy jsou způsoby, jak uspořádat myšlenky. Myšlenková mapa má hlavní téma uprostřed a od něj vedou čáry, které propojují další myšlenky. V myšlenkových mapách se používají obrázky a barvy, které pomáhají si věci lépe zapamatovat. Pojmová mapa nemá vždy jasné hlavní téma. Spojuje různé pojmy a mezi nimi uvádí vztahy. Tyto vztahy nám pomáhají lépe pochopit, jak jsou jednotlivé myšlenky propojené.

Rozdíly mezi pojmovou a myšlenkovou mapou:

Myšlenková mapa

• Myšlenkové mapy mají hlavní téma umístěné uprostřed a z něj vychází spojnice (čáry) na různé strany

• Spojnice pouze propojují myšlenky - klíčová slova (nepoužívají označení vztahů)

• Charakteristické je používání obrázků a barev

• Příklad myšlenkové mapy

Pojmová mapa

• Pojmové mapy nemají přesné vymezení hlavního tématu, ani přesné rozmístění pojmů

• Spojnice mezi myšlenkami jsou popsány vztahem (na rozdíl od myšlenkové mapy)

• Pojmové mapy můžeme rozdělit a jsou charakteristické vztahy

• Příklad pojmové mapy

Modelování

Model

Model Model je zjednodušené znázornění skutečnosti. Může představovat něco, co již existuje, nebo něco úplně nového, co teprve plánujeme vytvořit. Modely mohou být fyzické (např. modely budov nebo aut) nebo digitální (např. 3D modely nebo grafy). Aby model pomohl vyřešit nějaký problém, musí obsahovat všechny důležité prvky, které jsou pro řešení podstatné.

Řešení úloh

Řešení úloh Modely nám pomáhají řešit různé úlohy. Například při plánování trasy mezi městy můžeme použít graf, kde města jsou uzly a cesty mezi nimi jsou hrany. Pokud známe vzdálenost mezi dvěma městy, můžeme tuto vzdálenost použít jako ohodnocení hrany. To nám pomůže najít nejkratší nebo nejrychlejší cestu mezi jednotlivými městy.

Vztah mezi dvěma prvky

Vztah mezi dvěma prvky Někdy vztah mezi dvěma prvky není vzájemný – například jednosměrné ulice ve městě. V takových případech používáme orientované hrany, což znamená, že cesta může vést jen jedním směrem. Grafy s orientovanými hranami nám pomáhají řešit úlohy, kde hraje roli směr, například při plánování tras v jednosměrných ulicích.

Hardware počítače

Hardware počítače je soubor všech fyzických částí počítače, které jsou nezbytné pro jeho fungování. Zahrnuje všechny součástky, které lze vidět a dotknout se jich. Mezi základní komponenty patří:

• Procesor (CPU) – mozek počítače, který vykonává výpočty a řídí všechny operace.

• Operační paměť (RAM) – slouží k dočasnému ukládání dat, se kterými počítač právě pracuje. Čím více paměti, tím rychleji počítač zpracovává úlohy.

• Pevný disk (HDD/SSD) – úložiště pro dlouhodobé ukládání dat, programů a operačního systému. SSD disky jsou rychlejší než tradiční HDD.

• Grafická karta (GPU) – stará se o zpracování a vykreslování grafiky, důležitá především pro hry, 3D modelování a práci s videem.

• Základní deska (Motherboard) – propojuje všechny komponenty počítače a umožňuje jejich vzájemnou komunikaci.

• Napájecí zdroj (PSU) – dodává energii všem částem počítače.

Bez hardwaru by počítač nemohl fungovat a ani zpracovávat software nebo data.

Software počítače

Software je programové vybavení počítače. Můžeme ho rozdělit do dvou kategorií:

Operační systémy (OS)

Operační systém je základní software, který umožňuje počítači fungovat. Umožňuje nám ovládat počítač, spouštět programy a pracovat s nimi. Kromě počítačů mají operační systém i další elektronická zařízení, jako jsou mobilní telefony, tablety nebo herní konzole. Mezi nejznámější operační systémy pro osobní počítače patří Microsoft Windows, macOS a Linux, zatímco u mobilních zařízení jsou to Android a iOS.

Programy (aplikace)

Počítačový program nebo aplikace je sled instrukcí, které počítač vykonává, aby splnil určitou úlohu. Aplikace můžeme využívat pro psaní textů, práci s grafikou, hraní her nebo přehrávání hudby a videí.

Soubory a složky

Struktura složek

Adresář (nebo složka) je místo v počítači, kde ukládáme soubory. Každý adresář může obsahovat další složky nebo soubory, což nám pomáhá vše přehledně organizovat. Složky jsou uspořádány do stromové struktury, kde každá složka může mít jen jedno jméno.

Formát souborů

Formát souboru určuje, jak jsou v něm uložena data. Každý formát má své označení, obvykle ve formě zkratky. Podle formátu můžeme zjistit, zda jde o text, obrázek, zvuk nebo video. Některé běžné formáty jsou:

• obrázky: JPEG, PNG, GIF, BMP, SVG, WEBP;

• zvuk: MP3, WAV, FLAC, ACC, WMA, AC3, MIDI;

• video: AVI, MP4, MOV, MPEG, WMV, WEBM, VOB;

• text: DOC (DOCX), TXT, RTF, ODT.

Další běžné soubory v počítači jsou:

• PDF, PPT (PPTX), XLS (XLSX), RAR, ZIP, EXE, HTM (HTML).

Počítačové sítě

Lokální síť (LAN)

Lokální síť spojuje zařízení, jako jsou počítače, tiskárny a další, na malém území (např. v domácnosti nebo škole). Nejčastěji se používají technologie Ethernet (kabel) nebo Wi-Fi (bezdrátové spojení). Lokální sítě umožňují sdílení dat, tiskáren a dalších zdrojů.

Globální celosvětová síť - Internet

Internet je celosvětová síť propojených počítačů, které spolu komunikují pomocí protokolů TCP/IP. Na internetu můžeme prohlížet webové stránky (pomocí prohlížeče), posílat e-maily a vyhledávat informace pomocí vyhledávačů, jako je Google nebo Seznam.

• IP (Internet Protocol) – protokol, který umožňuje komunikaci mezi libovolnými uzly (např. mezi počítači v lokální síti)

• TCP (Transmission Control Protocol – protokol, který zajišťuje spolehlivý obousměrný přenos dat mezi aplikacemi na příslušných dvou uzlech (počítačích).

Internet

Základní pojmy

• WWW (World Wide Web) - WWW je systém, který slouží k prohlížení, ukládání a odkazování dokumentů na internetu.

• E-mail (Elektronická pošta) - služba, která umožňuje odesílání, přijímání a doručování zpráv přes internet.

• Webový prohlížeč (Browser) - program, který umožňuje prohlížení webových stránek. Mezi známé prohlížeče patří Google Chrome, Mozilla Firefox, Microsoft Edge, Opera a Safari.

• Webový vyhledávač (např. Google, Seznam) - služba, která pomáhá uživatelům najít webové stránky s požadovanými informacemi na základě zadaných klíčových slov.

• Hypertext - text, který obsahuje odkaz (link nebo URL) na jiné informace na internetu.

• Link (Hyperlink) - klikací odkaz na webové stránky nebo jiná data na internetu.

• URL (Uniform Resource Locator) - jedinečná adresa, která slouží k přesné identifikaci zdrojů informací na internetu (webová adresa).

• HTTP/HTTPS (Hypertext Transfer Protocol) - protokol, který umožňuje komunikaci mezi prohlížečem a webovými servery. HTTPS je zabezpečená verze.

Prohlížeč

Webový prohlížeč přijímá data z webových serverů pomocí protokolů HTTP nebo HTTPS a zobrazuje je na obrazovce počítače. Prohlížeče, jako jsou Google Chrome, Microsoft Edge nebo Safari, nám umožňují surfovat po internetu.

Vyhledavač

Webový vyhledávač pomáhá najít webové stránky, které obsahují požadované informace. Uživatel zadá klíčová slova a vyhledávač zobrazí seznam relevantních odkazů.

Pokročilé (přesnější) vyhledávání

Pokud potřebujeme vyhledávat přesněji, můžeme použít některé z následujících nástrojů:

• Vyhledávání přesné fráze: uvozovky kolem fráze, např. "úspěch na olympiádě".

• Dva výrazy zároveň: spojení slovem AND, např. automobily AND motocykly.

• Alespoň jeden výraz: spojení slovem OR, např. automobily OR motocykly.

• Vyloučená fráze: znaménko - před slovo, které chceme vyloučit, např. olympiáda -sport.

• Hledání na konkrétním webu: pomocí site:, např. úspěch site:zsdolakova.cz.

• Hledání konkrétního typu souboru: pomocí filetype:, např. elon musk filetype:ppt.

Bezpečnost na internetu

Digitální stopa

Každá aktivita na internetu zanechává digitální stopu, kterou můžeme rozdělit na:

• Aktivní stopu: Informace, které sami vědomě zveřejňujeme (např. příspěvky na sociálních sítích).

• Pasivní stopu: Informace, které o nás sbírají weby a služby automaticky (např. IP adresa, cookies).

V dnešní době může být jakákoliv aktivita v online prostředí zaznamenána a uložena, proto je dobré myslet i na možnosti zneužití, jako je např. krádež osobních informací, kyberšikana, kyberstalking a další...

Antivirus

Antivirový program slouží k ochraně počítače před škodlivým softwarem. Pravidelně kontroluje soubory a programy v počítači a hledá známé viry a další hrozby.

Heslo a správce hesel

Bezpečné heslo by mělo být složité a jedinečné pro každý účet. Heslo k účtu by mělo splňovat následující pravidla:

1. Bezpečné heslo = 12 znaků v kombinaci malá a VELKÁ písmena, číslo a speciální znak (@#?).

2. Jedinečné heslo = jedno heslo, jeden účet.

Jak silné máte heslo?

Správce hesel

Správce hesel je program, který nám pomáhá vytvářet a ukládat silná hesla pro různé účty. Výhodou takového správce je možnost použití silných hesel, jedinečné heslo pro každou službu a bezpečné a šifrované uložení hesel.

Samotný účet ke správci hesel je pak chráněn hlavním heslem (tzv. master password), případně dvoufázovým ověřením. Nevýhodou zde může být slabé hlavní heslo, které může útočníkovi dát přístup ke kompletní databázi hesel. Dvoufázové ověřování je doporučeno.

Software může mít podobu počítačového programu, mobilní aplikace a rozšíření v internetovém prohlížeči. Uživatel také umožňuje synchronizaci databáze hesel v případě používání na více zařízení.

Mezi nejznámější správce hesel patří:

• BitWarden - https://bitwarden.com/

• KeePass - https://keepass.info/

• LastPass - https://www.lastpass.com/

• 1Password - https://1password.com/