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Informatik Jahrgang 11
Grundlagen / Historische Entwicklung
Das Grundprinzip der Informatik
Aufbau des Computers
Historische Entwicklung
• Erste mechanische Rechenmaschinen ca. 2600 v.Chr. in China es entstand das Rechenbrett „Suan Pan“.
• Römischer Abakus entstand ca. 50 v. Chr.
Historische Entwicklung
Wilhelm Schickard (1592-1635):baute die erste zahnradgetriebene Rechenmaschine.Die Maschine konnte die vier Grundrechenoperationen, wobei die Ausgangszahl bzw. das Ergebnis max. 6-stellig sein durfte
Historische Entwicklung
Blaise Pascal (1623 - 1662):Baute 1653 seine berühmte Rechenmaschine, die bis 100.000 rechnen konnte und bis heute erhalten blieb.
Historische Entwicklung• Gottfried Leibnitz (1646 - 1716):
Demonstrierte in London 1672 seine Rechenmaschine.
• Begründete die Differential- und Integralrechnung
• Befasste sich mit Ziffernsystemen, insbesondere das Binärsystem. Dies war ideal für das elektrische Rechnen (Strom / kein Strom)
Historische Entwicklung
• Charles Babbage (1791 - 1871):erdachte 1833 eine „Analtytical Engine“, die aus Geräten zum Rechnen (mill), zum Speichern (store), sowie aus Datenein- und Ausgabegeräten bestand
• Griff auf die lochkartengesteuerten Webstühle von Jacquard zurück
Historische Entwicklung• George Boole (1815 – 1864):• Schrieb „Die Gesetze des Denkens“, worin
er die „Boolsche Algebra“ begründete• Die Boolsche Algebra rechnet nur mit
Wahrheitswerten (True / False)• Diese Erkenntnisse wurden 100 Jahre
später für die Konstruktion von Computern benötigt
Historische Entwicklung• Herman Hollerith (1860 – 1992):• Konstruierte 1890 – anlässlich der
amerikanischen Volkszählung eine Zählmaschine mit elektromagnetischen Relais und Lochkarten (Hollerithkarten)
• Seine Firma wurde später zur „International Busniess Machine Company“ (IBM)
Historische Entwicklung
• Alan Turing (1912 – 1954):• Beschäftigte sich mit der Frage
„Können Maschinen denken?“• Erdachte eine universelle Maschine,
die – mit einfachen Programmen – alle berechenbaren Problem lösen konnte
Historische Entwicklung
• Howard Aiken (1900 – 1973):• Konstruierte 1944 in Harvard den
Rechner Mark I (19430 Relais; 15 m lang und 2,5 m hoch; 80 km Leitungsdraht)
• Daten und Programme wurden getrennt gespeichert – „Harvard-Architektur“
Historische Entwicklung - Enigma• Enigma (griechisch: „Rätzel“):• Vom Niederländer Koch entwickelte
„Geheimschreibmaschine“• Eine Nachricht wurde mittels mehrer
Walzen verschlüsselt• Die Enigma wurde zweiten Weltkrieg
zum Verschlüsseln von Nachrichten für die deutsche U-Boot-Flotte eingesetzt.
Historische Entwicklung - Enigma• Der Code wurde täglich verändert• In Bletchley Parc (bei London)
arbeiteten bis zu 10.000 Menschen am Entschlüsseln der Nachrichten
• Es wurde eine Entschlüsslungsmaschine „Bomba“ entwickelt und später zur „Bombas“ von Turing und Welchmann weiterentwickelt
Historische Entwicklung - Enigma• Später wurde mit den Amerikanern die
Maschine „Colossus“ entwickelt.• Sie war sehr anfällig und teuer.• Schaltete durch die verwendeten 1500
Röhren sehr schnell – das Entschlüsseln dauerte nur noch etwa 2 Stunden.
• Wird manchmal als erster Computer bezeichnet – arbeitet aber nicht nach dem Turing-Prinzip universell
Historische Entwicklung - Zuse• Konrad Zuse entwickelte den ersten
Computer• Z1 noch mit mechanischem Rechenwerk• Z2 – wurde nie vollendet – auf Relaistechnik• Z3 wurde 1941 fertig (Rechenwerk: 600
Relais; Speicherwerk 2000 Relais)Er konnte 64 Zahlen mit 22 Bit darstellen
Historische Entwicklung - Zuse• Der Z3 wurde zerstört und später nachgebaut
(heute im Deutschen Museum München) • Z4 überlebte den Krieg durch den Einsatz von
Konrad Zuse, der ihn im Allgäu versteckte• Es gibt Spekulationen, wonach es den
Deutschen mit dem Z4 möglich gewesen wäre die Leistung von „Enigma“ zu vergrößern, was evt. den Krieg verlängert hätte.
Historische Entwicklung• 1948 – Erfindung des Transitors• Studenten der Stanford-Universität (Hewlett
und Packard) experimentieren mit Elektronikschaltungen – ließen sich als eine der Ersten im Santa Clara County (von Mountain View bis San Jose) nieder – später als Silicon Valley wegen des Rohstoffes für Transistoren und Halbleiterchips bezeichnet.
Grundlagen
Aufbau des Computers Eingabegeräte Verarbeitungsgeräte (Prozessoren) Ausgabegeräte Speichergeräte
Das E-V-A-S-Prinzip
E ingabe Ausgabe
Speicher
Verarbeitung
Geräte zur Dateneingabe
Tastatur Maus Scanner Modem Joystick
Weitere Geräte:
Sensoren, Touchscreen, Touch pad, Mikrophon, Grafiktableau, Kamera
Geräte zur Datenverarbeitung
Mikroprozessor Mathematischer Coprozessor Grafikprozessor Soundprozessor
Geräte zur Datenausgabe
Monitor Drucker Soundkarte/Lautsprecher Modem
Weitere Geräte:
Plotter, Force-Feedback-Geräte
Geräte zur Datenspeicherung
Diskette (Floppy Disc) Festplatte (Hard Disc) CD, CD-ROM CD-R, CD-RW DVD
Weitere Geräte:
Wechselplatten, Streamer, Lochstreifen, Lochkarte, RAM, ROM
Schnittstellen
Eine Schnittstelle (Interface) ist eine Verbindungsstelle zwischen Computern oder zwischen einzelnen Geräten des Computers zum Zweck des Informationsaustauschs.
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