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gertie-kausch
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Grundlagen der InformatikGrundlagen der Informatik
Ergänzung zum Buch«Der Computer als Werkzeug»
Informatik …Informatik …
IT = Information TechnologyDie Informationstechnologie ist eine junge Wissenschaft.
Die IT-Produkte, sei es Hardware oder Software, werden in kurzer Zeit weiterentwickelt.
Dadurch entstehen immer neue Begriffe.
S. 12
InformationInformation Was ist Information? Alles, was wir mit unseren
Sinnesorganen wahrnehmen Information = Wissen
(Kenntnisse) über Sachverhalte oder Vorgänge
Information ist der bedeutendste «Rohstoff» dieses Jahrhunderts
Wir leben im Informationszeitalter: Was sind die Folgen?
S. 13
Information - ComputerInformation - Computer
Information ist seit jeher für den Menschen wichtig
Die richtige Information zur rechten Zeit …
Wir müssen eine riesige Informationsmenge verarbeiten
Dabei kann uns der Computer helfen
S. 14
Der ComputerDer Computer
Computer sind «elektronische» Maschinen
Der Computer kann nichts anderes als Schalter betätigen (schreiben) und die Stellung von Schaltern erkennen (lesen)
Computer: von lat. «computare» (rechnen) oder engl. «to compute»
S. 14
Schalter – binär - dualSchalter – binär - dual
Das Geniale am Computer ist, dass er mit Schaltern arbeitet. Schalter kennen nur 2 Zustände:
eingeschaltet oder ausgeschaltet Strom fliesst = eingeschaltet Strom fliesst nicht =
ausgeschaltet 1 = on = eingeschaltet 0 = off = ausgeschaltet
S. 14
Schalter – binär – dualSchalter – binär – dual
2 Zustände: einfache, sichere Verarbeitung
Viele Zustände: fehleranfällig, da jeder Zustand mit einer bestimmten Spannung erzeugt werden müsste
S. 14
Viele ZuständeViele ZuständeBeispiel
Wert 1 = Spannung 10 VoltWert 2 = Spannung 20 VoltWert 3 = Spannung 30 VoltWert 4 = Spannung 40 Volt
Wenn eine Spannung um ein paar Volt zu stark oder zu schwach ist, ergibt das in diesem System einen Fehler.
Im System mit «es fliesst Strom» oder «es fliesst kein Strom» kann dieser Fehler nicht auftreten!
BinärsystemBinärsystem
Das Binärsystem unterscheidet zwei sich gegenseitig ausschliessende Zustände: 0 oder 1, ja oder nein ...
Ein Binärzeichen (0 oder 1) hat die Bezeichnung Bit (binary digit).
Da es im Binärsystem nur die Werte 0 oder 1 gibt, sind für die Dar-stellung von Informationen viele Schalter nötig.
S. 15
Binärsystem - DualsystemBinärsystem - Dualsystem
Um das Binärsystem darzustellen, braucht es das Dualsystem.
Wir rechnen mit dem Dezimal-system, der Computer rechnet mit dem Dualsystem.
Um eine Zahl vom Dezimal- in das Dualsystem umzurechnen und umgekehrt, kann der Rechner von Windows benutzt werden
S. 15
DualsystemDualsystem S. 15
Alle Daten innerhalb des Computers werden über das duale Zahlensystem verschlüsselt.
Es existieren nur zwei Zustände:
0 1 Strom aus Strom an Nicht magnetisch Magnetisch
DualsystemDualsystemS. 15
Bei jedem zusätzlichen Schalter verdoppelt sich die Anzahl Möglichkeiten.
Jede weitere Stelle (Schalter) verdoppelt die Anzahl der möglichen Schalterstellungen, weil alle vorangegangenen Möglichkeiten mit je einer 0 oder einer 1 erweitert werden.
Ein Schalter 0
Zwei Schalter 0 0
Drei Schalter 0 0 0
Das DualsystemDas Dualsystem Gültige Ziffern: 0 und 1 Zahlenbasis: 2
20 = 1 26 = 6421 = 2 27 = 12822 = 4 28 = 25623 = 8 29 = 51224 = 16 210 = 102425 = 32
S. 16
Das DualsystemDas Dualsystem Gültige Ziffern: 0 und 1 Zahlenbasis: 2
1 0 1
Vierer = 22
Zweier = 21
Einer = 20
1 * 1 = 10 * 2 = 01 * 4 = 4
S. 16
Zahlen innerhalb eines Zahlen innerhalb eines ComputersComputers
Dezimalsystem
7433 Einer = 3 * 100
4 Zehner = 4 * 101
7 Hunderter = 7 * 102
Dualsystem
10 1110 01111 * 1 = 1 * 20
1 * 2 = 1 * 21
1 * 4 = 1 * 22
0 * 8 = 0 * 23
0 * 16 = 0 * 24
1 * 32 = 1 * 25
1 * 64 = 1 * 26
1 * 128 = 1 * 27
0 * 256 = 0 * 28
1 * 512 = 1 * 29
S. 16
CodesCodes In der Informatik dienen Codes zur Zuweisung von
Zeichen (z. B. Buchstaben und Zahlen) im Binärsystem. Damit Zeichen (Informationen) vom Computer verarbeitet werden können, müssen sie in das binäre System umgerechnet werden.
Wird die Codierung standardisiert, können alle Computer mit dem gleichen Standard-Code die gleichen Zeichen mit dem gleichen Code darstellen, d. h., ein A ist nicht nur in der Schweiz ein A, sondern auch in Amerika.
S. 16
Die ASCII-CodierungDie ASCII-Codierung
American Standard Code for Information Interchange
Für die ASCII-Codierung werden für jedes Zeichen 1 Byte = 8 Bit benutzt
Das heisst, der ASCII-Code kann 28 (256 Zeichen) mögliche Zeichen aufnehmen
S. 16
Weitere CodierungsartenWeitere Codierungsarten EBCDI (Extended Binary Coded Decimal
Interchange)
ANSI (American National Standards Institute)
Unicode (Darstellung von Zeichen aller bekannten Sprachen mit verschiedensten Schriftzeichen, wie z. B. Japanisch), 16-bit ≈ 65 000 mögliche Zeichen
S. 16
Analog - digitalAnalog - digital
Unsere Sinnesorgane nehmen analoge Signale auf (z. B. Schall-wellen)
Der Computer kann keine analogen Signale aufnehmen oder verarbeiten.
Der Computer kann nur digitale (binäre) Werte verarbeiten
Analoge Werte müssen also in digitale Werte umgewandelt werden digitalisieren
S. 17S. 18S. 19
Analoge und digital Analoge und digital AnzeigeAnzeige
Analoge Anzeige Analog =
entsprechend, vergleichbar
Digitale Anzeige Digit (engl.) = Zahl Daten werden
immer durch Ziffern dargestellt.
Vorteile von digitalen Vorteile von digitalen InformationenInformationen
Sie können vom Computer verarbeitet werden
Digitale Werte können jederzeit ohne Verluste kopiert werden 0 bleibt 0 und 1 bleibt 1
S. 19
DatenDaten
Daten sind Informationen, die ein Computer lesen und verarbeiten kann
Daten werden in digitaler Form erfasst bearbeitet ausgewertet übertragen
S. 16
Informationen und DatenInformationen und DatenZeichen = Elemente zur Darstellung
von Informationen Buchstaben (A bis Z) Zahlen (0 bis 9) Sonderzeichen (, . - ; : ? $ § “ ! &
%)
Daten = Zum Zweck der Verarbeitung gebildete Informationen Numerisch Alphanumerisch Datum/Zeit Logisch (wahr - falsch)
EVAEVA
Eingabe - Verarbeitung – Ausgabe
EVA ist die grundlegende Verarbeitungsweise eines Computers
S. 22
EVA-Prinzip am Beispiel GeldautomatEVA-Prinzip am Beispiel Geldautomat
Eingabe Scheckkarte Geheimzahl Funktion (z.B. gewünschter Betrag)
Verarbeitung Prüfung Geheimzahl, Kontostand, eventuell sperren
Ausgabe Karte Geldbetrag oder Hinweis, dass die Auszahlung nicht
möglich ist Meldung über den aktuellen Kontostand
Eingabe
Das EVA-Prinzip - die EingabeDas EVA-Prinzip - die Eingabe
Das EVA-PrinzipDas EVA-Prinzip- Eingabe und Verarbeitung- Eingabe und Verarbeitung
Verarbeitung
Eingabe
Das EVA-PrinzipDas EVA-Prinzip
Verarbeitung
AusgabeEingabe
EVA - ProgrammeEVA - Programme
Für die Verarbeitung braucht es Programme (Software)
Programme verarbeiten die Daten nach einer bestimmten Methode (Algorithmus)
Die Daten müssen also nicht manuell verarbeitet werden. Sie werden automatisch verarbeitet automatische Daten-verarbeitung
Begriff InformatikBegriff Informatik
Information
Automatik
Zusammen Informatik