a-2
2. Maturitná téma:
a) Mobilné zariadenia – základy, komunikácia medzi procesmi, počítačové siete, algoritmizácia
popíšte mobilné zariadenia, hardvér, operačný systém Android, IOS, zabezpečenie mobilných zariadení.
charakterizujte komunikáciu medzi procesmi
rozdeľte a popíšte počítačové siete z hľadiska usporiadania, z hľadiska použitých prostriedkov a z hľadiska rozlohy
charakterizujte proces algoritmizácie, definujte algoritmus a popíšte jeho základné vlastnosti
Hardvér je technické vybavenie el. zariadenia.
Na rozdiel od notebookov, mobil nemá vymeniteľné časti.
Mobilné zariadenia pozostávajú z niekoľkých komponentov, integrovaných do jednej jednotky.
Ked sa mobil pokazí odošle sa výrobcovi na opravu alebo na výmenu.
Pokiaľ máte záruku tak sa odošle výrobcovi, ktorý vám mobil predal na výmenu kus za kus.
Výmena súčastí iných ako od výrobcu može poškodiť zariadenie a vy môžete porušiť záruku.
Pokiaľ vložíte batériu ktorá nesplňa el. špecifikáciu pre mobil, môže spôsobiť skrat alebo preťaženie a telefón sa stane nestabilný.
Mobilné zariadenie je typický príklad zariadenia, ktorá nemôže rozšíriť o novú funkcionalitu.
Batéria – niektoré mobilné zariadenia umožňujú výmenu batérie, iné ju majú v sebe pevne integrovanú.
Pamäťová karta – množstvo mobilných zariadení používa pamäťovú kartu na rozšírenie pamäťovej kapacity telefónu.
SIM karta – Táto malá karta obsahuje informácie na autentifikáciu zariadenia pre mobilný telefón a dátové služby. SIM karta môže udržiavať užívateľské informácie ako sú kontakty a textové správy.
Hardvér – rozširujúce zariadenia - Mobilné zariadenie je typický príklad zariadenia, ktoré nemôžete rozšíriť o novú funkcionalitu.
Návrh a rozmery vnútorných komponentov, neumožňujú vymeniť ani rozšíriť hardvér. - Niektoré zariadenia môžu byť pripojené k zariadeniam s klávesnicou, LCD monitorom a môžu vytvoriť verziu notebooku.
OS Android
Android je navrhnutý ako Open Source softvér a jeho zdrojový kód je pravidelne uverejňovaný, keď vyjde nová verzia. - OS Android môžeme nájsť aj v : Kamerách, Navigačných systémoch, Prenosných prehrávačoch - Podobne ako plocha notebooku, mobilné zariadenia organizujú ikony a widgety na viacerých obrazovkách pre ľahší prístup. - Každé Androidové zariadenie má systémové ikony, ako sú hodiny, stav batérie, rádiový signál pre Wifi siete a providera. - Aplikácie ako Facebook, email, sms v tejto oblasti zobrazujú správy, ktoré vyžadujú interakciu používateľa.
Operačný systém iOS
iOS (predtým iPhone OS) je označenie pre operačný systém od firmy Apple, ktorý je určený pre mobilné zariadenia tejto spoločnosti: mobilný telefón iPhone, iPOD a tablet iPAD. V dobe, kedy ešte nebol uverejnený oficiálny názov, sa tento systém často označoval ako OS X, do uvedenia verzie 4 sa potom oficiálne nazýval iPhone OS.
iOS patrí medzi uzavretý softvér, čo znamená, že zdrojový kód nie je verejne dostupný.
Kopírovanie a distribúcia iOS s, alebo bez zmien vyžaduje povolenie spoločnosti Apple.
Dotyková obrazovka umožňuje ovládať a konfigurovať ľubovoľné aplikácie. Existuje však niekoľko jasných rozlišovacích znakov : Žiadne navigačné ikony , Žiadne widgety , Žiadne skratky v aplikáciách
Apple využíva domovské tlačidlo, to sa využíva na : Zobudenie zariadenia, Návrat do domovskej obrazovky, Návrat na hlavnú domovskú obrazovku, Otvorenie lišty s aplikáciami(multitasking), Spustenie Siri, alebo hlasovej kontroly, Otvorenie vyhľadávania.
Zabezpečenie mobilných zariadení
Heslo zabezpečí smartfón a toto zariadenie funguje v režime šetrenia energie. Na odblokovanie zariadenia a je potrebné zadať správny PIN, heslo, vzor, alebo iný spôsob.
iOS zariadenia sa zablokujú po 5 chybných pokusoch o zadanie hesla. Po 6 chybnom zadaní sa zablokuje na 1 minútu.
Android
Závisí to od verzie a výrobcu. Zablokovanie zariadenia je v rozsahu 4 – 12 pokusoch. Vyhľadanie zariadenia.
Pre prípad straty a odcudzenia mobilného zariadenia sa umiestňuje do neho aplikácia na vyhľadávanie.
Vyhľadávacie aplikácie využívajú nasledujúce súčasti mobilného zariadenia : Veže providera, Wifi hotspot, GPS Komunikácia medzi procesmi
iOS (predtým iPhone OS) je označenie pre operačný systém od firmy Apple, ktorý je určený pre mobilné zariadenia tejto spoločnosti: mobilný telefón iPhone, iPOD a tablet iPAD. V dobe, kedy ešte nebol uverejnený oficiálny názov, sa tento systém často označoval ako OS X, do uvedenia verzie 4 sa potom oficiálne nazýval iPhone OS.
Zabezpečenie mobilných zariadení
heslo:
- mobilné zariadenia obsahujú citlivé dáta
- zabezpečí mobilné zariadenie a funguje v režime šetrenie energie
- základné typy hesiel:
PIN
HESLO
Jednoduché heslo
Komunikácia medzi procesmi alebo medziprocesná komunikácia (po angl. inter-process communication, skr. IPC) je súbor techník výmeny dát medzi dvomi či viacerými vláknami v rámci jedného alebo viacerých procesov.
Procesy môžu bežať na jednom alebo viacerých počítačoch spojených sieťou. IPC techniky sa delia ma metódy posielania správ, synchronizácie, zdieľanej pamäte a vzdialeného volania procedúr (RPC).
Použitá metóda IPC sa môže meniť na základe šírky prenosového pásma a latencie spojenia medzi vláknami a typu dát, ktoré sa vymieňajú.
Zdieľaná pamäť
Najrýchlejšia komunikácia medzi procesmi
Ten istý pamäťový segment je mapovaný do adresných priestorov dvoch alebo viacerých procesov
Je potreba synchronizácie prístupu pri súbežnom prístupe k zdieľaným dátam.
Rúry
Procesy komunikujú pomocou buffra , implementovaného jadrom, ktorý má konečnú veľkosť. Dáta sa ukladajú do frontu FIFO, pričom jeden proces zapisuje a druhý číta. Obyčajne sú implementované pomocou systémového volania.
pomenované- použiteľné pre ľubovoľné dva procesy
nepomenované- medzi príbuznými procesmi
Komunikácia medzi procesmi v distribuovaných systémoch
Volanie vzdialenej procedúry (Remote Procedure Call - RPC)
Rozšírenie synchrónnej komunikácie procedúry.
mechanizmus, podobný mechanizmu volania lokálnej procedúry
procesy takejto aplikácie sa vykonávajú na rôznych uzloch siete a komunikujú pomocou zasielania správ.
pre zabezpečenie komunikácie medzi procesmi - potrebné správu adresovať na konkrétny port (id. číslo koncového bodu spojenia), ktorý je pridelený príslušnej procedúre.
Zistenie portu sa uskutočňuje
staticky –adresa je pridelená ešte pri kompilácií
dynamicky - adresa sa zisťuje pred nadviazaním spojenia.
Ak sa procesy, využívajúce RPC vykonávajú na heterogénnych strojoch - nastáva problém, ako si majú vymieňať dáta. Riešenie- protokol XDR (eXternal Data Representation protocol), -zabezpečuje zakódovanie jednotlivých dát
Volanie vzdialenej metódy(Remote Method Invocation - RMI)
Črta prog. jazyka Java, obdobná RPC. Dovoľuje vláknu volať metódu vzdialeného objektu. Objekt je vzdialený ak sídli v inej JVM – java virtual machine. RMI na rozdiel od RPC dovoľuje odovzdávanie objektov ako parametrov volania vzdialenej metódy.
Sokety
Soket – koncový bod pre komunikáciu. Procesy komunikujú pomocou dvojice soketov. Väčšinou využívajú architektúru klient - server, čiže môžu byť použité pre lokálne i sieťové spojenia. Soket pozostáva z IP adresy uzla ku ktorej je pripojené číslo portu. Vytvorenie soketu, pripojenie čísla portu k IP adresy a práca so soketom sa uskutočňuje pomocou systémových volaní.
Počítačové siete delíme
• podľa rozlohy (vzdialenosti prepojených počítačov) PAN (Personal Area Network - osobná počítačová sieť) - spolupracujúce zariadenia slúžia len jednej osobe (typické prepojenie myši, tlačiarne alebo mobilu a počítača, notebooku, PDA,...) spája zariadenia rádovo v dosahu metrov. Na prepojenie sa obvykle používajú bezdrôtové technológie Bluetooth, IrDA, Wi-Fi. LAN (Local Area Network) - lokálna počítačová sieť, ktorej počítače sú navzájom vzdialené rádovo desiatky až stovky metrov, teda sú umiestnené v jednej prípadne v niekoľkých susedných budovách. Ide o siete firemné, školské, podnikové a pod. Slúžia hlavne pre zdieľanie dát a zariadení v rámci jednej firmy, budovy, lokality... LAN sú obvykle v súkromnej správe, sú tvorené jedným káblovým systémom (alebo iným prenosovým prostriedkom - rádiové vlny a pod.). Prenosové rýchlosti dosahujú rádovo 10 Mbps až 10 Gbps. MAN (Metropolitan Area Network) - mestská počítačová sieť s rozlohou rádovo desiatky km2. Metropolitné siete umožňujú rozšírenie pôsobnosti LAN ich predĺžením, zvýšením počtu uzlov, zvýšením prenosovej rýchlosti. Rýchlosť v MAN býva vysoká, ale charakterom sa radí k sieťam LAN. Siete môžu byť súkromné, ale i verejné a prenajímané. WAN (Wide Area Network) - globálna, veľkoplošná počítačová sieť v rámci celých kontinentov až sveta. Spája rôzne LAN a MAN siete v pôsobnosti krajín, kontinentov ale i sveta. Prenosové rýchlosti môžu dosahovať rádovo až Gbps. Najznámejšou sieťou typu WAN je internet.
• podľa funkcie (úlohy) počítačov v sieti peer-to-peer (rovný s rovným, označuje sa tiež ako p2p sieť) Všetky počítače v sieti sú rovnocenné. Každá stanica v sieti môže vyčleniť nejaký svoj prostriedok (diskový priestor, tlačiareň, mechaniku...) na zdieľanie. Iná stanica môže tieto prostriedky využívať. Tento typ siete obvykle nemá centrálnu správu, každý uzol sa spravuje sám. Zdieľanie prostriedkov je možné aj cez internet. V niektorých textoch sa sieť typu peer-to-peer označuje aj ako ad hoc. Firma Microsoft ju na svojich www stránkach charakterizuje nasledovne: „Sieť ad hoc je dočasné pripojenie medzi počítačmi a zariadeniami používané na špeciálne účely, napríklad na zdieľanie dokumentov počas schôdze alebo hranie počítačových hier pre viac hráčov. Pripojenie na Internet môžete tiež dočasne zdieľať aj s inými používateľmi v sieti ad hoc, takže títo používatelia nemusia nastaviť svoje vlastné pripojenia na Internet. Siete ad hoc môžu byť iba bezdrôtové, preto musí byť v počítači nainštalovaný bezdrôtový sieťový adaptér, ak chcete vytvoriť sieť ad hoc alebo sa pripojiť k takejto sieti.“
klient/server V praxi sa častejšie vyskytuje zapojenie, pri ktorom je jeden z počítačov nadradený, riadiaci. Takýto počítač nazývame server. Ostatné počítače sa správajú ako klienti (workstation, pracovná stanica), ktorí
1 Vzhľadom na to, že väčšina opísaných technológií je vo vývoji, čitateľ môže nájsť v literatúre aj ináč usporiadané poznatky, prípadne novšie poznatky a parametre zariadení (preto sme sa snažili neuvádzať napríklad prenosové rýchlosti, ktoré sa menia skoro z mesiaca na mesiac). 2 zdieľanie – sprístupnenie ostatným, spoluvlastníctvo
2
požadujú určité služby od servera. Serverov môže byť viacero typov - podľa typu poskytovaných služieb - súborový server, tlačový server, poštový server, www server, ftp server,... Nemusí platiť vzťah, že jeden server je jeden počítač, resp. na jednom fyzickom počítači môže existovať viacej serverov. Server máva špeciálny sieťový operačný systém (UNIX, Linux, Novell NetWare, Microsoft Windows NT, Microsoft Server 2008,...), často na ňom „bežia“ mnohoužívateľské programy1. Typickým príkladom servera je počítač, na ktorom sú umiestnené elektronické poštové schránky, do ktorých môže 24 hodín denne prichádzať elektronická pošta (e-mail). Klient si svoju poštu pozrie, keď napr. príde domov a pripojí sa svojim počítačom na server (požiada o službu – prezretie došlej pošty).
• podľa fyzickej topológie (vzájomného usporiadania zariadení v počítačovej sieti)
Medzi základné typy topológie siete LAN patrí: zbernica, hviezda a kruh. Zložitejšia topológia sietí môže obsahovať kombináciu základných typov, najčastejšie kombinácia hviezd do stromovej štruktúry, topológiu úplnú a chrbticovú.
zbernicová Základným prvkom zbernicovej topológie je zbernica - úsek prenosového média (kábel), ktorá tvorí kostru siete. K nej sú jednotlivé stanice siete pripojené pomocou odbočovacích prvkov jedna vedľa druhej. Prenosovým médiom je najčastejšie koaxiálny kábel (s prenosovou rýchlosťou 10 Mbit/s) alebo krútená dvojlinka. V zbernicovej topológii sa nevyskytuje centrálna alebo riadiaca stanica. Dátové správy sa šíria vedením všetkými smermi a všetky stanice k nim majú prístup. Sieť zbernicovej topológie je najjednoduchšia a veľmi ľahko sa inštaluje. Zbernica má jeden začiatok a jeden koniec a musí byť ukončená terminátorom (odpor zamedzujúci „odrazu dátových správ“). Veľkou výhodou tejto topológie je funkčnosť siete v prípade výpadku jednej stanice, ale naopak, pri prerušení kábla (prenosového média) sa stáva sieť nefunkčná. V súčasnosti sa táto topológia využíva len zriedka.
hviezdicová V sieti hviezdicovej topológie pôsobí v centre siete centrálny uzol, ktorým môže byť prepínač (switch), v starších sieťach rozbočovač (hub) alebo, najmä pri bezdrôtových sieťach, opakovač (repeater). K centrálnemu uzlu sú pripojené stanice siete samostatnými linkami, najčastejšie pomocou symetrického kábla (krútená dvojlinka). Pri poruche centrálneho uzla je celá sieť vyradená z prevádzky.
kruhová (prstencová) Stanice siete sú prepojené vedením do tvaru súvislého kruhu. Dáta sa pohybujú v kruhu od odosielateľa (prechádzajú postupne k najbližšiemu susedovi) postupne cez všetky následné uzly až k príjemcovi (adresovanej stanici ) – smer pohybu je daný spôsobom prepojenia siete. Na riadenie smeru prenosu dát sa používa riadiaca značka - Token. Pomocou nej sa dátové správy odovzdávajú postupne jedným smerom medzi stanicami. Stanica siete, ktorá má riadiacu značku, môže vysielať, ostatné stanice môžu iba prijímať. Týmto je odstránená možnosť vzniku kolízii pri súčasnom vysielaní niekoľkými stanicami. Výpadok ľubovoľnej stanice spôsobí nefunkčnosť celej siete.
stromová Stromová topológia je prirodzeným rozšírením topológie typu hviezda s kombináciou zbernice. Má aj podobné vlastnosti. Používa sa najčastejšie u širokopásmových sietí a optických vlákien.
1 programy schopné obslúžiť naraz viacej klientov - užívateľov
3
úplná Každá stanica siete je prepojená zo všetkými ostatnými stanicami. Táto topológia vyžaduje veľký počet káblov. Je veľmi spoľahlivá, ale zle rozšíriteľná. Používa sa málo. V prípade, že nejaké spojenie zlyhá, dáta môžu putovať k cieľu ďalej po iných dostupných linkách (majú viac možností).
Základné znaky -
Proces algoritmizácie – je najdôležitejšia etapa programovania
Pri algoritmizácii úlohy musíme zadanou úlohou rozčleniť na elementárne časti a usporiadať ich do logických postupností:
-je činnosť pri ktorej vytvárame algoritmus
- je logická postupnosť elementárnych operácií, ktoré vedú k vytvoreniu úlohy
podľa logickej topológie (spôsobu, akým sa posielajú údaje v rámci siete)
unicast („jednosmerové vysielanie“) údaje sú posielané len na jeden počítač; je to najpoužívanejší spôsob na internete. multicast („viacsmerové vysielanie“) údaja sa odošlú celej skupine len raz z počítača a tie sa podľa potreby v uzle kopírujú; existujú multicastové skupiny, do ktorých sa možno pripojiť a prijímať posielané údaje; výhoda je v tom, že sa údaje pošlú len raz a pre jednotlivé počítače sa vetvia v uzle, až vznikne potreba; nevýhoda je, že server nevie, kto prijíma a či boli údaje doručené. broadcast („všesmerové vysielanie“) údaje sa posielajú na všetky počítače v dosahu (obvykle sa jedná o lokálnu sieť); neexistuje tu žiadne poradie, ktoré musia jednotlivé stanice dodržiavať, aby mohli pristupovať k sieti („kto prv príde, ten skôr vysiela“). Používajú ho napr. niektoré chatovacie programy, alebo hry pri hľadaní servera (na LAN). token pasing (odovzdávanie tokenu – „štafetového kolíka, pešiaka“) posielať údaje môže iba tá stanica, ktorá vlastní Token. Ak už stanica nechce posielať žiadne údaje, odovzdáva Token ďalšej stanici.
Algoritmus – základný elementárny pojem informatiky, je prepis, návod, realizáciou ktorého získame zo zadaných vstupných údajov požadované výsledky.
Je to presne definovaná, konečná postupnosť príkazov, ktorých vykonanie umožní po konečnom počte krokov získať pre prípustné vstupné údaje zodpovedajúce výstupné údaje.
Algotitmický problém (úloha) je trojica:
⦁ Vstupné podmienky
⦁ Algoritmus
⦁ Výstupné podmienky
Informácie, na základe ktorých úlohu riešime, nazývame vstupné, získané výstupné. Keďže z hľadiska riešenia úloh reprezentujeme informácie zvyčajne údajmi, hovoríme o vstupných a výstupných údajoch. Riešiť úlohu teda znamená transformovať vstupné údaje na výstupné, niekedy iba transformovať vstup na výstup.
O tom, ako prebieha riešenie úlohy, ako prebieha transformácia vstupných údajov na výstupné, rozhoduje v prvom rade realizátor. Ak je realizátor z hľadiska danej úlohy dostatočne schopný, môže realizovať transformáciu priamo, v jednom kroku. Ide o úlohy, ktoré patria do základného repertoáru realizátora. Väčšinou sa však transformácia nerealizuje priamo, ale je vhodnou kompozíciou primitívnych činností (operácií), ktoré je realizátor schopný vykonať. Ak je realizátorom počítač, sú primitívne činnosti dané jeho inštrukčnou sieťou.
ide teda o postup spracovania jednej kvality informácií na novú
realizátor (procesor) začne návod opísaný algoritmom vykonávať s konkrétnymi objektmi
napr. varenie
pre prax je výhodné, ak jeden algoritmus popisuje množinu podobných postupov
algoritmus sa veľmi úzko viaže na jazyk, v ktorom sú algoritmy zapísané
metóda myslenia, schopnosť formulovať riešenia problémov, tak aby boli zrozumiteľné realizátorovi
⦁ Algoritmus, ktorý vždy, keď skončí dá správne výsledky, nazývame čiastočne správny algoritmus.
⦁ Algoritmus, ktorý skončí svoju realizáciu pre všetky údaje, vyhovujúce vstupnej podmienke, nazývame konečný algoritmus.
⦁ Správnym algoritmom nazývame ten, ktorý je čiastočne správny a konečný.
Základné vlastnosti algoritmov
1. Elementárnosť – algoritmus sa skladá z elementárneho počtu krokov
2. Determinovanosť – po každom kroku vieme jednoznačne povedať, či algoritmus skončil, alebo nie. Je to proces, ktorý môže byť kedykoľvek a kýmkoľvek opakovaný s rovnakým výsledkom.
3. Konečnosť – vykonávanie procesu opísaného algoritmom skončí po konečnom počte krokov
4. Rezultatívnosť –postup vedie po konečnom počte krokov k vyriešeniu úlohy (result - výsledok)
5. Hromadnosť – algoritmus je možné použiť na riešenie problémov toho istého typu
6. Efektívnosť – algoritmus má zabezpečiť riešenie problému, v čo najkratšom čase
Algoritmický jazyk – je umelý jazyk, určený na tvorbu algoritmov
Vety algoritmického jazyka nazývame príkazy.
Programovací jazyk – je algoritmický jazyk implementovaný v počítači
Možnosti postupu pre tvorbu algoritmov:
a. priamo – ak je problém známy, jednoduchý, nevyžaduje žiadny rozbor
b. preformulovaním – na problém, ktorého riešenie je známe, alebo je ľahšie (napr. Ludolfovo číslo p = 22/7)
c. rozkladom – na menšie problémy
Metódy overovania správnosti algoritmu – verifikácia:
Riešenie úlohy simulujeme trasovacou tabuľkou – obsahuje toľko stĺpcov, koľko je sledovaných premenných. V jednotlivých riadkoch sú predbežné hodnoty premenných počas sledovania algoritmu. Testovať sa musia všetky vetvy algoritmu!
Základné algoritmické konštrukcie:
1. Sekencia
2. Alternatíva
3. Cyklus
4. Podprogram
Ak algoritmický jazyk umožňuje tieto základné algoritmické konštrukcie hovoríme, že je štruktúrovaný.
Zápis algoritmu
Slovný zápis - slovný popis návodu riešenia daného problému
(Štruktúrne diagramy)
(Rozhodovacie tabuľky)
Zápis algoritmu v programovacím jazyku (napr. Pascal)