Информатика и ИТ

1. Компютърни системи

Информацията е обработени данни, които имат смисъл за получателя. Информационният процес минава през четири етапа: събиране, обработка, съхранение и предаване. Компютърът е устройство, което изпълнява тези процеси автоматично по зададена програма.

В архитектурата на Джон фон Нойман програмата и данните стоят в една и съща памет, а процесорът (CPU) изпълнява инструкциите една след друга. Процесорът съдържа аритметично-логическо устройство (АЛУ), управляващо устройство и регистри.

Паметите като йерархия

Лицензи: платен (комерсиален), shareware (пробен период), freeware (безплатен, но със затворен код), свободен софтуер (отворен код).

2. Бройни системи и кодиране

Компютърът работи с двоична система, защото два състояния (има/няма ток) се реализират най-надеждно. Бройните системи са позиционни: стойността на цифрата зависи от мястото ѝ.

13 : 2 = 6  ост. 1
 6 : 2 = 3  ост. 0
 3 : 2 = 1  ост. 1
 1 : 2 = 0  ост. 1
13₁₀ = 1101₂

Логически операции

Кодиране на информация

• Текст: ASCII кодира символ с 7–8 бита (напр. „A“ = 65). Unicode / UTF-8 обхваща всички писмености, включително кирилицата.
• Изображение: растерът е мрежа от пиксели. Цветът в модел RGB е тройка от 0 до 255 (3 байта). Векторната графика пази формули за фигури и не губи качество при увеличение.
• Звук: дискретизация, т.е. измерване на сигнала много пъти в секунда (напр. 44 100 пъти).
• Видео: последователност от кадрове (поне 24–30 в секунда) плюс звук.

Обем на растерно изображение = ширина × височина × байтове на пиксел. Например 1920 × 1080 при 3 B на пиксел са около 6 MB без компресия.

3. Операционна система и файлове

Операционната система (ОС) се зарежда при стартиране на компютъра и остава активна, докато работи. Тя разпределя времето на процесора между програмите, дава памет на всяка от тях и управлява достъпа до устройствата чрез драйвери.

Файлът е именувана област от външна памет. Името му се състои от име и разширение. Папките (директории) подреждат файловете в дървовидна структура.

Архивиране намалява размера на файловете. Компресията без загуба (ZIP, PNG, FLAC) връща точно първоначалните данни, а със загуба (JPG, MP3) отхвърля подробности, които почти не се забелязват. Резервното копие пази данните при повреда или грешка.

4. Офис приложения

Текстообработка

Форматирането е на три нива: символи (шрифт, размер, цвят, курсив), абзаци (подравняване, отстъпи, междуредие) и страници (полета, ориентация, колонтитули, номерация). Стиловете на заглавията позволяват автоматично съдържание. Други средства: таблици, изображения, проверка на правописа, списъци и бележки под линия.

Електронни таблици

Клетката се адресира по колона и ред (B3), а диапазонът се записва като A1:A10. Формулите започват със знак = и се преизчисляват при промяна на данните.

Относителен адрес (A1) се променя при копиране на формулата, абсолютен ($A$1) остава същият, а смесеният ($A1, A$1) закрепва само колоната или реда. Диаграмите (колонни, линейни, кръгови) показват данните нагледно.

Презентации

Презентацията е поредица от слайдове с текст, изображения, звук и видео. Добра практика: един слайд съдържа една идея, малко текст, добър контраст между фон и текст, последователен шаблон. Анимациите и преходите се ползват пестеливо.

5. Мрежи, интернет и сигурност

Компютърна мрежа е група свързани устройства, които обменят данни. По обхват има LAN (локална, в сграда), MAN (градска) и WAN (глобална). Устройствата са мрежова карта, суич, рутер и точка за достъп. Най-разпространеният модел е клиент-сървър: клиентът заявява услуга, сървърът я предоставя.

Уеб страници

HTML описва структурата, CSS външния вид, JavaScript поведението. Адресът (URL) има вида протокол://домейн/път.

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head><title>Моята страница</title></head>
  <body>
    <h1>Заглавие</h1>
    <p>Текст с <a href="https://example.com">връзка</a>.</p>
    <img src="снимка.jpg" alt="описание">
  </body>
</html>

6. Алгоритми

Алгоритъмът има свойства: дискретност (стъпки), детерминираност (еднозначни указания), крайност, масовост (решава цял клас задачи) и резултатност.

Класически алгоритми

• НОД по Евклид (по-горе). Пример: НОД(48, 18): 48 mod 18 = 12, 18 mod 12 = 6, 12 mod 6 = 0, така че НОД = 6.
• Просто число: проверяваме делители до √n.
• Линейно търсене: гледаме елементите един по един.
• Двоично търсене: в сортиран масив сравняваме със средния елемент и отпадаме половината.
• Сортиране: метод на мехурчето, пряка селекция, вмъкване.

7. Програмиране

Програмата е алгоритъм, записан на програмен език. Променливата е именувана област от паметта, в която се пази стойност от определен тип.

n = int(input())
s = 0
for i in range(1, n + 1):
    if i % 2 == 0:
        s += i
print("Сума на четните:", s)

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
  int n, s = 0;
  cin >> n;
  for (int i = 1; i <= n; i++)
    if (i % 2 == 0) s += i;
  cout << s << endl;
}

• Условие: if / else. Цикли: for (известен брой повторения) и while (докато условието е вярно).
• Масив (списък): поредица от елементи с индекс, започващ от 0.
• Функция: именуван блок код с параметри, който може да върне резултат.

8. Бази данни

База данни е организирано хранилище на свързани данни. Програмата, която я управлява, е СУБД. Всяка таблица описва един вид обекти: колоната е поле (свойство), редът е запис (един обект). Първичният ключ идентифицира реда еднозначно, а външният ключ сочи към ключ в друга таблица.

Връзки между таблици: един към един, един към много и много към много (реализира се с трета, свързваща таблица, напр. ученици ↔ предмети). Целта е данните да не се повтарят.

SELECT име, оценка FROM ученици WHERE оценка >= 5 ORDER BY оценка DESC;
INSERT INTO ученици (име, оценка, клас_id) VALUES ('Петя', 6, 2);
UPDATE ученици SET оценка = 5 WHERE име = 'Георги';
DELETE FROM ученици WHERE оценка < 3;

Нерелационни (NoSQL) бази данни

Нерелационните бази не държат данните в таблици с твърдо зададени колони и връзки чрез ключове. Схемата им е гъвкава, а записите могат да имат различна структура. Подходящи са за много големи обеми данни, бързо разширяване върху много сървъри и данни, които не се вписват добре в таблици (уеб приложения, социални мрежи, сензори). Често жертват част от строгата последователност на данните в полза на скоростта и мащабируемостта. „NoSQL“ се тълкува като „not only SQL“.

9. Проверка на знанията