Inhaltsverzeichnis Special Features 55 Informatiksysteme ...arthur.hpt.at/php/online_links/links/LP_22491.pdf · 10.2 CSS 203 10.3 Einführung in Expression Web 206 10.4 Content-Management-Systeme

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Angewandte Informatik Inhaltsverzeichnis

InhaltsverzeichnisInformatiksysteme, Mensch und Gesellscha�

1 Grundlagen der Informatik 61.1 Geschichte der Informatik 61.1.1 Entwicklungsschri�e 61.1.2 Frühgeschichte 81.1.3 Pionierphase 101.1.4 Au�auphase 111.1.5 PC-Zeitalter 121.1.6 Internetzeitalter – die 90er Jahre 131.2 Allgemeine Beschreibung 171.2.1 Einfaches Computermodell 171.2.2 Schichtenmodell der Funktionen 191.2.3 Einheiten in der Informatik 211.2.4 Codierung – Darstellung von Daten 231.2.5 Darstellung eines Zeichensatzes 231.2.5.1 ASCII-Code 261.2.5.2 EBCDIC-Code 271.2.5.3 Unicode 271.2.6 Darstellung von Zahlen 281.2.6.1 Ganze Zahlen 291.2.6.2 Gleitkommazahlen 301.2.6.3 Dezimalzahlen – BCD-Code 321.2.7 Abbildung von Algorithmen (Schreiben von Programmen) 321.3 Wirtscha�liches Umfeld 36

2 Hardwarearchitektur 392.1 Überblick der Hardware-Pla�formen 392.1.1 Workstations 402.1.2 Midrange Systems 412.1.2.1 Open Systems 412.1.2.2 Proprietäre Midrange-Systeme 412.1.3 Mainframes 422.1.4 Bauformen 432.1.4.1 Laptop und Tabletcomputer 432.1.4.2 All-in-One 442.1.4.3 Tower bzw. Desktop 442.1.4.4 Rackbauweise 442.1.4.5 BladeCenter 442.1.4.6 Enterprise Class 452.2 Au�au der Hardware 462.2.1 Die Außenansicht – das Gehäuse 462.2.1.1 Die Energieversorgung – Power Supply 472.2.1.2 Lü�er – Fan 482.2.1.3 Schni�stellen – Externe Anschlüsse (Ports) 482.2.2 Die Innenansicht des Computers 512.2.2.1 Speicherhierarchie – Data-in-Memory- Strategie 522.2.2.2 Register 532.2.2.3 Cache 532.2.2.3 Hauptspeicher – Memory 53

2.2.2.5 Spezialeinrichtungen – Special Features 552.2.2.6 Central Processing Unit (CPU) – Prozessoren 572.2.2.7 Interne Verbindungen und Schni�stellen 602.2.2.8 Erweiterungskarten 612.2.2.9 Schni�stellen für Massenspeicher 622.3 Peripheriegeräte 662.3.1 Massenspeicher – Speichereinheiten 662.3.1.1 Festpla�en 662.3.1.2 SSD Solid State Disk 672.3.1.3 Bandlaufwerke 672.3.1.4 Optische Speicher 682.3.1.5 Mobile Flash-Speicher 692.3.2 Speichersubsysteme 692.3.2.1 Network A�ached Storage 702.3.2.2 SAN Storage Area Network 702.3.3 Klassische Ein- und Ausgabegeräte 702.3.3.1 Tastatur 702.3.3.2 Maus, Trackball, Touchpad 702.3.3.3 LCD-Bildschirme 712.3.3.4 Scanner 712.3.3.5 Drucker 712.3.3.6 Webcam 72

3 Betriebssystem 733.1 Aufgaben eines Betriebssystems 733.1.1 Hardwareorientierung 743.1.2 Klassifizierung nach Betriebsarten 753.2 Mensch-Maschinen-Schni�stelle – Benutzeroberfläche 763.2.1 Die grafische Oberfläche 763.2.1.1 Ändern der Desktop-Einstellungen 793.2.1.2 System und Sicherheit 793.2.1.3 Zeit, Sprache und Region 803.2.1.4 Druckereinrichtung 803.2.1.5 Updates und Service Packs 823.2.2 Datensicherung 823.2.3 Die Eingabeaufforderung – Command- Prompt, Command-Line-Interface 833.2.4 Tastenkombinationen in einem Windows-System 843.3 Management der Hardwareressourcen 843.3.1 Prozessormanagement 853.3.2 Speicherverwaltung 863.3.3 Monitor – Windows Task Manager 873.3.4 Verwaltung von Daten 883.3.4.1 Filesysteme von Windows 893.3.4.2 Zugriff auf Dateien 89

4 Netzwerktechnik 934.1 Grundlagen der Netzwerk-Topologien 944.1.1 Definition eines Netzwerks 944.1.2 Verbindungsarten 954.1.2.1 Bus 954.1.2.2 Ring 964.1.2.3 Stern 97

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4.1.2.4 Direkte Verbindung 974.1.3 Die räumliche Ausdehnung von Netzwerken 984.2 Netzwerkprotokolle 994.2.1 ISO/OSI-Schichtenmodell und TCP/IP-Referenzmodell 994.2.2 Anwendungsprotokolle 1024.3 Komponenten in einem Netzwerk 1034.3.1 Rolle der Endbenutzergeräte 1034.3.2 Client-Server-Modell 1034.3.1.2 Peer-to-Peer-Netzwerke 1044.3.2 MAC-Adresse 1044.3.3 Netzwerkkomponenten 1044.3.3.1 Verbindungsgeräte 1044.3.3.2 Firewall 1054.3.3.3 Proxy Server 1054.3.4 Übertragungsmedien 1064.3.5 Übertragungsverfahren 1074.3.5.1 Synchrone Kommunikation/ Kanal vermi�lung (Circuit Switching) 1074.3.5.2 Asynchrone Kommunikation/ Paketvermi�lung (Packet Switching) 1074.3.5.3 Broadcast-Netzwerke 1084.3.5.4 Duplex/Halfduplex/Simplex- Verbindungen 1084.4 Adressierung in einem IP-Netzwerk 1094.4.1 Die IP-Adresse 1104.4.1.1 Private IP-Adressen 1114.4.1.2 Öffentliche IP-Adressen (Adressklassen) 1124.4.1.3 DHCP Dynamic Host Configuration Protocol 1124.5 Troubleshooting 1134.5.1 Befehl ipconfig 1134.5.2 Befehl arp 1154.5.3 Befehl ping 1154.5.4 Befehl tracert 115

Publikation und Kommunikation

5 Office-Programme 1175.1 Programm starten 1175.2 Programm schließen 1175.3 Microso� Office Word – Programmoberfläche 1185.4 Schnellzugriff 1185.5 Menüband 1185.6 Kontextmenü 1195.7 Registerkarte Datei 1195.8 Statusleiste 1195.9 Programm-Hilfe 120

6 Textverarbeitung 1216.1 Grundlagen 1216.1.1 Zehn-Finger-Tastschreiben 1216.1.2 Texteingabe 1216.1.3 Neues Dokument erstellen und Dokument öffnen 122

6.1.4 Dokumente speichern 1226.1.5 Seitenansicht und Dokument drucken 1236.1.6 Textkorrektur 1246.1.7 Rationelles Arbeiten mit der Tastatur 1246.1.8 Markieren von Texten 1256.1.9 Kopieren, Ausschneiden und Einfügen von Texten 1256.1.10 Rechtschreibkontrolle 1266.1.11 Sonderzeichen und Symbole 1266.2 Formatierung von Texten 1286.2.1 Exkurs: Typografische Grundsätze 1286.2.1.1 Schri�art 1286.2.1.2 Schri�größe 1286.2.1.3 Schri�auszeichnung 1286.2.1.4 Zeilen- und Absatzabstand 1296.2.2 Zeichenformatierung 1296.2.3 Absatzformatierung 1306.2.4 Silbentrennung 1316.2.5 Aufzählung und Nummerierung 1316.2.6 Tabulator 1326.2.6.1 Einfache Funktionen 1326.2.6.2 Tabulatorarten 1326.2.6.3 Tabulator: Erweiterte Funktionen 1336.3 Tabellen 1366.3.1 Einfügen von Tabellen 1366.3.2 Eingeben von Daten in eine Tabelle 1366.3.3 Markieren und Formatieren von Tabellen 1366.3.4 Tabellenformatvorlagen 1376.3.5 Löschen, Verbinden und Teilen von Zellen, Spalten, Zeilen und Tabellen 1386.3.6 Rechnen in Tabellen 1386.3.7 Excel-Kalkulationstabelle 1396.4 Umfangreiche Dokumente 1436.4.2 Abschni�swechsel 1436.4.3 Spaltenumbruch 1436.4.4 Seitenlayout 1436.4.4.1 Exkurs: Layout-Richtlinien 1436.4.4.2 Seitenränder und Layout 1446.4.5 Seite einrichten 1446.4.6 Kopf- und Fußzeile 1456.4.6.1 Einfache Kopf- und Fußzeilen 1456.4.6.2 Erweiterte Funktionen 1456.4.7 Fuß- und Endnoten 1466.4.8 Dokumentvorlagen 1476.4.9 Formatvorlagen 1476.4.10 Inhaltsverzeichnis 1496.4.10.1 Nummerieren von Überschri�en 1496.4.11 Index 1506.4.12 Abbildungsverzeichnis 1506.5 Sonderfunktionen 1536.5.1 Sonderzeichen 1536.5.2 Autokorrektur 1536.5.3 Formeln 1536.6 Grafiken 1566.6.1 Bilder 1566.6.2 Formen einfügen 1566.6.3 Onlinegrafiken 1566.6.4 SmartArt einfügen 157

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6.6.5 Diagramme einfügen 1576.6.6 Screenshot einfügen 1576.6.7 Grafikoptionen 1576.6.8 Grafiken positionieren 1586.6.9 Grafiken ausrichten und gruppieren 1586.7 Seriendruck 1606.7.1 Exkurs: Regel für die Textgestaltung – Briefe 1606.7.2 Grundlegendes zum Seriendruck 1616.7.3 Seriendruck starten 1616.7.5 Seriendruckfelder einfügen 1626.7.6 Seriendruck ausführen 1626.7.7 Bedingungen 1636.7.8 Daten filtern 1636.8 Datenaustausch 1666.8.1 Excel-Tabelle mit Word verknüpfen 1666.8.2 Word-Dokumente zusammenführen 1666.8.3 Diagramme einfügen 1676.8.4 PDF erstellen 167

7 Präsentationen 1707.1 Präsentationstechnik 1707.2 Benutzeroberfläche 1707.3 Folien erstellen 1717.4 Foliendesign ändern 1717.5 Folien-Layout ändern 1737.6 Folien beschri�en 1737.7 Masterfolien 1737.8 Einfügen von Objekten (Diagramme, Bilder, Aufstellungen) 1747.9 Navigation 1767.10 Hyperlinks und Schaltflächen 1767.11 Animation und Folienübergänge 1777.12 Einrichten der Bildschirmpräsentation 1777.13 Drucken von Präsentationen 178

8 Bildbearbeitung 1798.1 Bildformate 1798.1.1 Vektor- oder Bitmapgrafik 1798.1.2 Farbanzeige und Farbtiefe 1798.2 Einfache Bildbearbeitung 1808.2.1 Gimp-Benutzeroberfläche 1808.2.2 Bearbeitung digital aufgenommener Bilder 181

9 Internet 1839.1 E-Mail 1839.1.1 E-Mail-Adresse 1839.1.2 Vorgehensweise 1849.1.3 E-Mail-Client 1849.1.3.1 Einrichten eines Kontos über die Systemsteuerung 1849.1.3.2 Einrichten von Konten in Microso� Outlook 186

9.1.4 Microso� Outlook – Oberfläche 1879.1.5 Arbeitsfunktionen der E-Mail 1879.1.5.1 E-Mail verfassen 1879.1.5.2 A�achment 1889.1.5.3 Signatur 1899.1.5.4 E-Mails senden, empfangen, beantworten und weiterleiten 1899.1.5.5 Drucken 1909.1.5.6 E-Mails archivieren 1909.1.6 Kontakte 1909.1.6.1 Neue Kontakte anlegen 1909.1.6.2 Kontaktgruppe erstellen 1909.1.7 Termine anlegen und verwalten 1919.2 WWW 1949.2.1 Internet-Domain 1949.2.2 Suchmaschinen und Webkataloge 1949.3 Social Media 1959.3.1 Kommunikation, Kooperation und Kollaboration 1959.3.2 Chancen und Gefahren 1969.4 E-Commerce, E-Banking und E-Government 1989.4.1 Konsumentenschutzgesetz und Fern- und Auswärtsgeschä�e-Gesetz 1989.4.2 Sicherheit im elektronischen Datenverkehr 199

10 Publizieren im Web 20110.1 HTML 5 20110.2 CSS 20310.3 Einführung in Expression Web 20610.4 Content-Management-Systeme 20710.5 Suchmaschinenoptimierung 207

11 Tabellenkalkulation 20911.1 Grundlagen 20911.1.1 Programmoberfläche – Microso� Excel 20911.1.2 Eingeben von Daten 20911.1.3 Markieren vor Zellen 21011.1.4 Mit Excel-Tabellen arbeiten 21011.1.5 Formatieren 21111.1.6 Bedingte Formatierung 21211.1.7 Einfache Berechnungen durchführen 21211.1.8 Zellbezüge 21311.1.9 Einfache Funktionen 21311.1.10 Wenn-Funktion 21811.1.11 SVerweis 21911.2 Daten au�ereiten und analysieren 22211.2.1 Diagramme erstellen 22211.2.2 Daten in Zellen teilen 22311.2.3 Daten aus anderen Quellen 22411.2.4 Daten filtern 22411.2.5 Daten sortieren 225

Glossar 227

Sachwortregister 229

Informatiksysteme Grundlagen der Informatik

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Informatiksysteme, Mensch und Gesellscha�

1 Grundlagen der Informatik1.1 Geschichte der InformatikNur, wer die Vergangenheit mit ihren wertvollen Errungenscha�en, aber auch Fallen und Fehlentwicklungen verstanden hat, wird in der Lage sein, die Zukun� nachhaltig zu gestalten – zum Wohle der Gesellscha�. Die wichtigsten Meilensteine der Informatikgeschichte können daher nicht ausreichend genug betrachtet werden. Sie helfen, die wesentlichen Entwicklungen im Geiste des Betrachters zu verankern und die neue Generation von Techniker/innen auf die zukün�igen Anforderungen vorzubereiten, denn sie werden die Zukun� der Informationstechnologie neu schreiben.

Anhand der Geschichte der Informatik sollen Schüler/innen die wesentlichen Entwicklungs-schri�e der Informationstechnologie verstehen lernen. Dieses Kapitel soll neben der reinen Informationsübermi�lung auch dazu anregen, sich mit vorhandenen Materialien im Internet und – nicht zu vergessen – in Büchern auseinanderzusetzen.

1.1.1 Entwicklungsschri�eDie folgende Auswahl wichtiger Entwicklungsschri�e vermi�elt einen Überblick über die wesentlichen Er-kenntnisse. Obwohl jede Weiterentwicklung für die Gesamtentwicklung wichtig war, wurden in dieses Buch nur jene Ereignisse aufgenommen, die eine revolutionäre Innovation darstellen.

Grundsätzlich kann man die Entwicklungsgeschichte in mehrere Phasen einteilen, die jede für sich maßgeb-liche Errungenscha�en hervorgebracht hat. Sie reichen von einem Zeitraum jenseits Christi Geburt bis zur Jetztzeit. Man kann natürlich darüber streiten, ob Entwicklungen, die vor mehr als 3000 Jahren sta�fanden, wirklich dem Computerzeitalter zuzurechnen sind. Die damals gewonnenen Erkenntnisse sind jedenfalls unentbehrliche Wissensbausteine für aktuelle Forschungen.

Diese Zeiteinteilungen verstehen sich natürlich nicht als abgeschlossene Entwicklungsperioden, denn die Grundlagen jeder Epoche nehmen ihren Ausgang in den davor liegenden Jahren bzw. Jahrzehnten. Ein Bei-spiel ist die Entwicklung der Von-Neumann-Architektur, deren Konzept bereits 1947 veröffentlicht wurde, aber erst mit der IBM-360-Architektur 1964 vollständig verwirklicht wurde und dadurch die Au�auphase einleitete.

Darüber hinaus ist es gerade bei der Entwicklung der Computer in einigen Fällen nicht einfach festzustellen, wer eine Erfindung zuerst gemacht hat, denn viele Forschungen wurden im 20. Jahrhundert in Europa und in den USA parallel und ohne wissenscha�liche Koordination durchgeführt.

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Phasen Jahr Innovative Ereignisse

Frühgeschichteab ca. 1100 v. Chr.

1100 v. Chr. 40 v. Chr.

1583 1623 1838 1842 1885 1928

Erste Rechengeräte: Abakus Julianischer Kalender Gregorianischer Kalender Erste mechanische Rechenmaschinen: Schickard-Maschine Analytical Engine von Charles Babbage Erste Programmalgorithmen: Ada Lovelace Hollerith-Maschine und Lochkarte Gründung der Firma IBM International Business Machines

Pionierphaseab 1938

1938 1939

1942 – 1946 1945 1946 1951

1954 – 1961 1954 – 1960

Erster Computer Z1 (später Z2, Z3, Z4, Z5, Z11, Z22) von Konrad Zuse Gründung der Firma HP Hewle� Packard Rechner ENIAC, Beginn der 1. Rechnergeneration, später EDVAC Von-Neumann-Fundamentalprinzip für Rechnerarchitekturen Plankalkül – die erste höhere Programmiersprache UNIVAC Universal Automatic Computer – Einsatz eines Magnetbands Erster Transistorrechner Europas in Österreich – Mailü�erl, Prof. Zemanek Entwicklung effektiver höherer Programmiersprachen: FORTRAN, COBOL, LISP

Auauphaseab 1964

1964

1969 1969 1970

1972/1973 1973 1975 1975 1978

IBM System/360 – Umsetzung des Von-Neumann-Architekturmodells Definition Formaler Sprachen, darunter PL/1 (1964), BASIC (1964), Pascal (1969), Smalltalk (1972), Prolog (1972), C (1972) ARPANET, der Vorläufer des späteren Internets UNIX-Betriebssystem von Ken Thompson IBM-System/370 – Urmodell der heutigen Mainframe-Computer Nassi-Shneiderman-Diagramme (oder Struktogramme) Barcode IBM 5100 – der erste tragbare Computer Gründung der Firmen Microso� (1975) und Apple (1976) TCP/IP-Netzwerkprotokolle – die Internet-Protokollfamilie

PC-Zeitalterab 1980

1980 1981 1981

RISC Reduced Instruction Set Computing IBM PC-XT – Standardisierung der PCs durch Offenlegung der Schni�stellen GUI – Erfindung der grafischen Benutzeroberfläche durch XEROX Programmiersprachen ADA (1980), C++ (1983)

Internet-Zeitalterab 1990

1990 1991 1992

1990er

1990er 1998 1995 1997

2000er

2006

WWW World Wide Web, Beginn des öffentlichen Internets LINUX Betriebssystem von Linus Torvalds Erste GSM-fähige Mobiltelefone MMOG / MMORPG Massive Multiplayer Online (Role-Playing) Games wie Second Life, Final Fantasy, WOW (World of Warcra�) GPS Global Positioning System – Positionsbezogene Navigation Open Source – Beginn von nicht-kommerziellen Entwicklergemeinscha�en Programmiersprachen JAVA, JavaScript UML Unified Modelling Language – grafische Modellierungssprache Firmengründungen eBay (1995), GOOGLE (1998), Virtuelle Welten und Soziale Netzwerke wie XING (2003), Facebook (2004), Twi�er (2006) CELL BE Processor von IBM-Toshiba-Sony


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Schnelltest 1 Entwicklungsschritte 1. Nur, wenn man die Errungenscha�en der

Vergangenheit verstanden hat, kann man die Entwicklungen richtig bewerten.

▫ Richtig ▫ Falsch

2. Welche Phasen der Entwicklungsge-schichte sind vor 1980 anzusiedeln?

▫ Frühgeschichte ▫ Internetzeitalter ▫ Au�auphase ▫ PC-Zeitalter ▫ Pionierphase

3. Kennzeichnen Sie die richtigen Erfindungen des PC-Zeitalters:

▫ GUI ▫ GOOGLE ▫ ADA ▫ IBM PC-XT ▫ RISC

4. Die Computerentwicklung fand zur gleichen Zeit parallel in Europa und in den USA sta�.


1.1.2 FrühgeschichteDie Frühgeschichte der Informatik erstreckt sich über 3000 Jahre – von ungefähr 1100 v. Chr. bis ins Jahr 1938. Damals erfolgten die Vorbereitungen jener Grundlagen und Standardisierungen, die für die Entste-hung der ersten Computer im heutigen Sinn notwendig waren.

Zu Beginn waren das vor allem einfach bedienbare, mechanische Rechengeräte für den alltäglichen Gebrauch, später technisch-mathematische Grundlagen, dann die ersten Ansätze für automatisierte Arbeitsschri�e. Diese Phase gipfelte in der Standardisierung der Lochkarte, die für einige Zeit das einzig wirklich brauchbare Datenmedium darstellte.

Den Anfang machte das ab ca. 1100 v. Chr. erwähnte Rechengerät namens Abakus, das von Schreibern zum Zählen von Vorräten benutzt wurde. Dieses Gerät wird in modifizierter Form noch heute – hauptsächlich im asiatischen Raum – verwendet.

Die Einführung von effektiven Kalendersystemen wie dem Julianischen Kalender durch Cäsar 40 v. Chr. und dem Greogori-anischen Kalender durch Papst Gregor im Jahr 1538 ermöglichte die „zeitliche Gleichschaltung“ von Weltregionen.

Die erste Rechenmaschine baute Wilhelm Schickard 1623 für Johannes Kepler. Sie konnte addieren, subtrahieren, multiplizieren und dividieren. In den folgenden 200 Jahren entstanden vor allem Webstuhlsteuerungen, zuerst 1728 eine Steuerung mi�els Holzbre�chen von Jean Baptiste Fal-con und 1805 die Lochkarten-Webmaschine von Joseph-Marie Jacquard.

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Das 1838 von Charles Babbage entwickelte Prinzip der „Analytical Engine“ wurde nie fertiggestellt, bildete jedoch ein Grundkonzept kün�iger Computer. Die „Analytical Engine“ sollte bereits ein Rechenwerk, einen Zahlenspeicher, eine Steuereinheit und einen Programmspeicher enthalten.

Von dieser „Analytical Engine“ inspiriert verfasste Ada Lovelace 1842 erste schri�-liche Kommentare zur Steuerung dieser Maschine. Sie gilt seitdem als die erste Programmiererin.

Angetrieben von dem Wunsch, Volkszählungen automatisch durchzuführen, ent-wickelte Herman Hollerith (der spätere Gründer von IBM) 1885 die Hollerith-Loch-kartenmaschine. Zusammen mit einer 1928 von IBM standardisierten Lochkarte dien-ten diese Geräte bis weit in die 1980er Jahre als verlässliche Datenerfassungsgeräte.

Schnelltest 2 Frühgeschichte

1. Der Gregorianische Kalender bestimmt seit seiner Einführung die Zeitrechnung.


2. Welche war die erste Rechenmaschine? ▫ Schickard-Maschine ▫ Abakus ▫ Hollerith-Maschine ▫ Mailü�erl ▫ Lochkarte

3. Für welche Maschine entstand der erste Entwurf einer Programmiersprache?

▫ Jacquard-Maschine ▫ Schickard-Maschine ▫ Kellerautomat ▫ Algorithmus ▫ Analytical Engine

4. Die Standardisierung der Lochkarte ermöglichte den Austausch von Daten.


1.1.3 Pionierphase Die Pionierphase der Computerentwicklung im Zeitraum der 30er, 40er und 50er Jahre wurde durch den ersten elektrisch gesteuerten Rechner, Z1 von Konrad Zuse, eingeleitet und löste einen wahren We�lauf um die bessere und schnellere Rechnerarchitektur aus. Spätere Architekturmodelle und die erste Program-miersprache leiteten zur Au�auphase über.

Obwohl es schon mechanische Rechenmaschinen gab, stellte 1938 die Entwicklung des ersten elektromechanischen Rechners Z1 von Konrad Zuse den Beginn der Computer dar – diese wurde mit Z2, Z3, Z4, Z5, Z11 und Z22 weitergeführt. Das Ergebnis von parallel laufenden Entwicklungen in Europa und den USA führten zu einer Reihe von teils riesigen Computeranlagen, darunter 1942 zu ENIAC (Electronical Integrator and Automatic Calculator) des Teams von J. P. Eckert und J. W. Mauchly.

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Das Team löste sich danach auf; ein Teil gründete die Firma UNIVAC, der andere Teil ging zur Firma IBM, die sich entschloss, von nun an Computer zu bauen. Es folgte 1945 von den gleichen Wissenscha� lern mit EDVAC der erste Computer, der Befehle und Daten binär codierte und in einem Speicher verarbeitete. Mit UNIVAC entstand 1951 der erste Rechner, der ein Magnetband als Datenspeicher verwendete.

Ausgehend von EDVAC erkannte man schnell die Notwendigkeit, die elektronischen Bestandteile in einem Computer zu ordnen. Der in die USA ausgewanderte gebürtige Ungar John von Neumann teilte 1946 mit dem „Fundamentalprinzip für Rechnerarchitektur“ – der so genannten Von-Neumann-Architektur – einen Computer erstmals in Prozessor, Speicher, Ein-/Ausgabeeinheiten (I/O, oder Input/Output) und ein Schaltwerk (Verbindungswege). Darüber hinaus defi nierte er die zentrale Stellung der Memories, d. h. alle Komponenten lesen bzw. schreiben Daten in einen Hauptspeicher. Diesem Fundamentalprinzip folgen moderne Computersysteme noch heute.

Man erkannte rasch die Grenzen der Elektronik und versuchte, die Steuerung der Computer mi� els So� ware zu verbessern. Konrad Zuse entwickelte in den Jahren 1942 bis 1946 Plankalkül, die erste höhere Programmiersprache der Welt. Darau» in folgten mit den Sprachen FORTRAN 1954, LISP 1959 und COBOL 1960 die ersten eff ektiven Programmiersprachen für die Anwendungsentwicklung. Diese Sprachen sind bis heute im Einsatz.

Aufgrund der Erfi ndung des ersten Halbleiter-Transistors 1949 durch die Bell Laboratories und etwas später die europäische Version „Tran-sistron“ durch Mataré und Welker wurde die Elektronik stark verbes-sert. 1955 folgte der erste Transistorrechner TRIADIC in den USA von den Bell Laboratories. Von 1954 bis 1961 entwickelte der Österreicher Prof. Heinz Zemanek an der TU Wien mit dem Rechner „Mailü� erl“ den ersten Transistorrechner in Europa. Prof. Zemanek war langjähri-ger Leiter des Wiener IBM-Labors und erhielt mit der Ernennung zum „IBM Fellow“ für seine Forschungen die höchstmögliche Auszeichnung von IBM.

Schnelltest 3 Pionierphase

1. Der Transistor wurde parallel in Europa und in den USA entwickelt.


2. Welche Programmiersprachen entstanden in der Pionierphase?

▫ Assembler ▫ LISP ▫ COBOL ▫ Plankalkül ▫ FORTRAN ▫ PL/I

3. Welchen Speicher nutzte der UNIVAC-Rechner erstmals?

▫ Lochkarten ▫ Papierstreifen ▫ Pla� enspeicher ▫ Magnetbandspeicher

4. Nennen Sie den Namen des ersteneuropäischen Transistorrechners.

▫ Whirlwind ▫ Tornado ▫ Mailü� erl ▫ TRIADIC

Blockschaltbild Mailü� erl,

Quelle – Skriptum, Prof. Dr. Heinz Zemanek

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1.1.4 Au�auphase Die Auauphase in den 1960er und 1970er Jahren gilt als die klassische Ära der Großrechner. Mit der in der IBM-360-Rechnerserie realisierten Von-Neumann-Architektur wurde der Grundstein für ein rasantes Computerwachstum gelegt. Die sowohl in Anzahl als auch Umfang stark anwachsenden Anwendungen für Versicherungen, Banken und Großindustrie erzeugten eine verstärkte Nachfrage nach immer schnelleren Computern, anwendungsorientierten Computersprachen und Methoden der So�wareentwicklung.

Die Einführung der Maschinenreihe IBM Series/360 im Jahr 1964 stellte die erste moderne Bauart eines Computers auf Basis der neu definierten Von-Neumann-Architektur dar und leitete eine weitere Ära der Computerarchitektur ein. Sie wird bis heute als Grundprinzip für die Bauart eines kommerziellen Compu-ters angesehen. Durch diese Neuerung wurden moderne Computer nicht nur „standardisiert“, sondern auch für ein rasantes Wachstum der Leistung und Anforderungen vorbereitet. Erstmals konnten Prozessoren, Hauptspeicher oder I/O-Einheiten getauscht werden, also Upgrades durchgeführt werden, ohne die gesamte Elektronik zu zerlegen.

1972 folgte mit der IBM System/370 die logische Weiterent-wicklung der 360er Serie. Die wesentliche Neuerung war die Auslagerung der I/O-Arbeit auf eigene Channel-Processors. Dies bildet bis heute die grundlegende Architektur der Mainfra-me-Pla�form.

1969 entwickelte Ken Thompson das Betriebssystem UNIX. In dem Zusammenhang wurde 1973 auch die Programmiersprache C von Dennis Ritchi, einem Mitentwickler von UNIX, geschrieben.

Darüber hinaus entstand 1969 das erste Relationale Datenbankmodell von E. F. Codd. Sein revolutionäres Design basiert auf der mathematischen Theorie der Relationen, Relationaler Algebra und Prädikatenlogik. Grundlage des Konzepts ist die Relation, ein im mathematischen Sinn genau definierter Begriff. Sie stellt eine mathematische Beschreibung einer Tabelle dar.

Das 1969 vom MIT (Massachuse�s Institute of Technology) und DoD (US Department of Defense) entwi-ckelte ARPANET war ein militärisch genutztes Netzwerk. Es ist der Vorläufer des Internets. 1978 wurde mit TCP/IP die bekannte Internet-Protokollfamilie definiert.

Die großen Wachstumsmöglichkeiten der Hardware zogen einen Ausbau der So�wareapplikationen nach sich. Die dafür benötigten neuen Programmiersprachen wurden 1964 mit PL/1 (oder auch PL/I; Program-ming Language One) von IBM und BASIC von John George Kemeny und Thomas Eugene Kurtz eingeleitet. Prof. Niklaus Wirth entwickelte 1969 Pascal, die den Prinzipien der strukturierten Programmierung entsprach, gefolgt von der ersten objektorientierten Sprache Smalltalk von Xerox PARC 1972. Im gleichen Jahr entstand auch die heute wichtigste logische Programmiersprache PROLOG. 1975 folgte mit SQL (Structured Englisch Query Language) von IBM eine Datenbank-Abfragesprache, die seit dieser Zeit fast alle gängigen Datenbanken unterstützen.

Auch die Entwicklungsmethoden wurden verbessert. 1972/73 entstanden die Nassi-Shneiderman-Dia-gramme, eine grafische Beschreibungssprache für Programmalgorithmen.

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Eine überaus wichtige Entwicklung für die Warenwirtscha� stellte 1973 die Erfindung des Barcode durch IBM dar. Auf dieser Neuerung beruhen alle elektronischen Artikelbezeichnungen im Handel. Diese Epoche ist auch der Gründungszeitraum von wichtigen Unternehmen wie der Microso� Corporation (1975) und Apple Computer (1976).

Schnelltest 4 Aufbauphase

1. Die Von-Neumann-Architektur leitete eine neue Ära der Computerarchitektur ein.


2. Welche Rechnerarchitekturen entstanden in dieser Epoche?

▫ ARPANET ▫ Kellerautomat ▫ IBM-370-Architektur ▫ Apple Computer

3. Das Internet ist der Vorgänger des ARPANET.


4. Welche Programmiersprachen entstanden in der Au�auphase?

▫ Assembler ▫ BASIC ▫ Pascal ▫ PROLOG ▫ Plankalkül

1.1.5 PC-Zeitalter Das PC-Zeitalter in den 1980er Jahren stellte für die Großrechnerentwicklung einen Schock dar und rü�elte massiv an der host-orientierten Applikationsentwicklung. Das Client-Server-Prinzip brachte benutzernahe Applikationen auf den Personal Computer und entlastete den Mainframe um individuelle Office-Anwendungen.

Neben dem PC wurde in den 1980ern die RISC/POWER-Prozessorfamilie entwickelt, die heute die klassi-schen UNIX-Systeme (Open Systems) darstellt. Sie übernehmen in modernen Rechenzentren neben den Mainframes rechenintensive Hochlastapplikationen. 1987 brachte Sun Microsystems den Sun SPARC Prozessor, einen überaus leistungsfähigen RISC-Prozessor, für eigene Produktlinien heraus.

Eine Revolution auf dem PC-Markt stellte 1981 die Ankündigung des IBM PC/XT dar. Durch die Publikation der technischen Schni�stel-len wurde ein De-facto-Industriestandard geschaffen, der es auch anderen Herstellern und Zulieferfirmen erlaubte, kompatible Hardware zu produzieren. Von da an war es möglich, Daten zwischen verschiedenen Herstellergeräten auszutauschen. Aufgrund dieser Kompatibilität, den ersten Erfolgen von Apple Computer und dem Markteintri� von Microso� begann der PC seinen Siegeszug in unseren Wohnzimmern.

Ein Konzept aus den 70er Jahren führte 1981 zur Realisierung des ersten GUI (Graphical User Interface) durch XEROX. Apple übernahm das Konzept und brachte 1983 das Modell Lisa und später den Macintosh heraus. Auch Microso� lancierte im November 1985 mit Windows (1.03) eine grafische Oberfläche in seinem Betriebssystem.

Barcode – Quelle IBM

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Schnelltest 5 PC-Zeitalter

1. Die Erfindung des GUI ist auf Microso� zurückzuführen.


2. Welche Auswirkungen hat der PC auf die Arbeit mit dem Computer?

▫ Individuelle Office-Anwendungen ▫ Grafische Oberflächen ▫ RISC-Technologie ▫ Plankalkül ▫ Entwicklung des Barcodes


▫ IBM-360-Architektur ▫ ADA ▫ Sun-SPARC-Processor ▫ IBM PC-XT ▫ Apple Computer

4. Der PC entlastete den Mainframe- Computer um Office-Anwendungen.


1.1.6 Internetzeitalter – die 90er JahreDas Internetzeitalter in den 90er Jahren ermöglichte den unbeschränkten Daten- und Informationszu-griff über das World Wide Web. Ein weltumspannendes Netzwerk zu anderen Computern war bisher nur internationalen Konzernen vorbehalten, die sich eigene Leitungsführungen leisten konnten. Tim Berners-Lee entwickelte davor für CERN den ersten Webbrowser und den ersten Webserver, die unabhängig von Netzwerktechnologie einen einfachen Datenaustausch zwischen zwei Rechnern ermöglichten. Von nun an konnte das Netz des „armen Mannes“, das vorerst auf einfachen Telefonleitungen basierte, eine unüber-schaubare Menge an Informationen, Daten und Möglichkeiten anbieten und letzten Endes sogar viele große Firmennetzwerke ablösen. Die Auswirkungen dieser (auch heute unüberschaubaren) Möglichkeiten gipfel-ten in allgemein verfügbarer So�ware (Shareware, Open Source usw.), Tauschbörsen aller Art und virtuellen Realitäten für Spiel und Unterhaltung.

Durch das tiefe Eindringen von Computerapplikationen in betriebliche Abläufe fand die Prozessorientie-rung Einzug in die Programmierung. Strikt grafikorientierte Anwendungen und immense Datenmengen erfordern Rechnerkapazitäten, die nur mi�els Multi-Core-Prozessoren und Spezialarchitekturen realisiert werden können. Mobiltelefone, Smartphones oder Laptops ermöglichen durch weltweite Erreichbarkeit höchstmögliche Mobilität in der Berufswelt und positionsbezogenen Zugriff auf Internetressourcen.

Der Grundstein wurde zweifellos 1990 durch die Anfänge des öffentlichen Internets gelegt. Durch das unermessliche Angebot an Informationen und die Möglichkeit, weltweit Kontakte zu pflegen, bildeten sich neue Geschä�schancen in vollkommen unterschiedlichen Branchen. Der Internethandel mit Waren aller Art wurde 1995 durch die Gründung von eBay (Pierre Omidyar) und im gleichen Jahr durch Amazon (Jeff Bezos) maßgeblich beeinflusst. Online-Spielpla�formen wie MMORPG (Massively Multiplayer Online Role Playing Games) entstanden z. B. 2003 mit Second Life und 2004 mit WoW (World of Warcra�).

Da die händische Suche nach weltweiten Informationen ein unmögliches Unterfangen darstellt, liefern Suchmaschinen rasch umfangreiche Ergebnisse auf gestellte Anfragen. 1994 gründeten David Filo und Jerry Yang die Suchmaschine Yahoo, später folgte 1998 Google von Lawrence Edward Page und Sergey Brin. 2009 nahm Microso� Bing in Betrieb.

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IBM PC/XT – Quelle IBM

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Schnelltest 5 PC-Zeitalter

1. Die Erfindung des GUI ist auf Microso� zurückzuführen.


2. Welche Auswirkungen hat der PC auf die Arbeit mit dem Computer?

▫ Individuelle Office-Anwendungen ▫ Grafische Oberflächen ▫ RISC-Technologie ▫ Plankalkül ▫ Entwicklung des Barcodes


▫ IBM-360-Architektur ▫ ADA ▫ Sun-SPARC-Processor ▫ IBM PC-XT ▫ Apple Computer

4. Der PC entlastete den Mainframe- Computer um Office-Anwendungen.


1.1.6 Internetzeitalter – die 90er JahreDas Internetzeitalter in den 90er Jahren ermöglichte den unbeschränkten Daten- und Informationszu-griff über das World Wide Web. Ein weltumspannendes Netzwerk zu anderen Computern war bisher nur internationalen Konzernen vorbehalten, die sich eigene Leitungsführungen leisten konnten. Tim Berners-Lee entwickelte davor für CERN den ersten Webbrowser und den ersten Webserver, die unabhängig von Netzwerktechnologie einen einfachen Datenaustausch zwischen zwei Rechnern ermöglichten. Von nun an konnte das Netz des „armen Mannes“, das vorerst auf einfachen Telefonleitungen basierte, eine unüber-schaubare Menge an Informationen, Daten und Möglichkeiten anbieten und letzten Endes sogar viele große Firmennetzwerke ablösen. Die Auswirkungen dieser (auch heute unüberschaubaren) Möglichkeiten gipfel-ten in allgemein verfügbarer So�ware (Shareware, Open Source usw.), Tauschbörsen aller Art und virtuellen Realitäten für Spiel und Unterhaltung.

Durch das tiefe Eindringen von Computerapplikationen in betriebliche Abläufe fand die Prozessorientie-rung Einzug in die Programmierung. Strikt grafikorientierte Anwendungen und immense Datenmengen erfordern Rechnerkapazitäten, die nur mi�els Multi-Core-Prozessoren und Spezialarchitekturen realisiert werden können. Mobiltelefone, Smartphones oder Laptops ermöglichen durch weltweite Erreichbarkeit höchstmögliche Mobilität in der Berufswelt und positionsbezogenen Zugriff auf Internetressourcen.

Der Grundstein wurde zweifellos 1990 durch die Anfänge des öffentlichen Internets gelegt. Durch das unermessliche Angebot an Informationen und die Möglichkeit, weltweit Kontakte zu pflegen, bildeten sich neue Geschä�schancen in vollkommen unterschiedlichen Branchen. Der Internethandel mit Waren aller Art wurde 1995 durch die Gründung von eBay (Pierre Omidyar) und im gleichen Jahr durch Amazon (Jeff Bezos) maßgeblich beeinflusst. Online-Spielpla�formen wie MMORPG (Massively Multiplayer Online Role Playing Games) entstanden z. B. 2003 mit Second Life und 2004 mit WoW (World of Warcra�).

Da die händische Suche nach weltweiten Informationen ein unmögliches Unterfangen darstellt, liefern Suchmaschinen rasch umfangreiche Ergebnisse auf gestellte Anfragen. 1994 gründeten David Filo und Jerry Yang die Suchmaschine Yahoo, später folgte 1998 Google von Lawrence Edward Page und Sergey Brin. 2009 nahm Microso� Bing in Betrieb.

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IBM PC/XT – Quelle IBM


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Es formierten sich kostenlos zugängliche soziale Netzwerke wie XING (ehemals OpenBC, Lars Hinrichs) im Jahr 2003 und myspace (Tom Anderson). 2004 ging Facebook (Mark Zuckerberg) online, 2006 Twi§er (Jack Dorsey, Biz Stone und Evan Williams).

In den 1990ern eröffnete das GPS (Global Positioning System) – eine Entwicklung des US-Verteidigungs-ministeriums – die Möglichkeit zur weltweit punktgenauen Positionsbestimmung für mobile Empfangsge-räte. GPS gilt heute als Standardausrüstung mobiler Computer, Smartphones und Tablet-PCs und wird für Navigationsaufgaben, aber auch positionsbezogene Informationsabrufe aus dem Internet verwendet.

Einen weiteren revolutionären Schri� stellt die Umsetzung der mobilen Telefonie dar. Das Konzept der Mobiltelefonie existiert bereits sehr lange: 1918 wurden die ersten Versuche durchgeführt. Die erste nutz-bringende Verbreitung fand aber erst in den 1990ern mit der Einführung des GSM-Standards in Verbindung mit kleinen, leichten Telefonen (Handy) und internationaler Erreichbarkeit sta�. Moderne Smartphones vereinen die Funktionalität eines Computers und Telefonie in einem Gerät.

Die Computerentwicklung wurde ebenfalls rapide vorangetrieben und startete 1990 mit der IBM Series/390, einem erstmals mit Lichtleiterkanälen ausgesta�eten Mainframe-Computer. Mit der IBM AS/400 entstand 1995 ein auf mi�elständische Unternehmen spezialisiertes Midrange-System. 2006 wurde eine interessante Cell-BE-Prozessorgeneration von IBM-Toshiba-Sony entwickelt, die erstmals in der Playstation 3 für rechenintensive Aufgaben zum Einsatz kam.

Als neues Betriebssystem tri� 1991 LINUX von Linus Torvalds seinen Siegeszug an. 1995 werden die Pro-grammiersprachen Java von Sun Microsystems und JavaScript von Brendan Eich eingesetzt. Für die einfa-chere Anwendungsentwicklung entsteht 1997 die grafische Modellierungssprache UML Unified Modelling Language (Grady Booch, Ivar Jacobson und James Rumbaugh).

Schnelltest 6 Internetzeitalter

1. SNA war der Vorläufer des öffentlichen Internets.


2. Welche Möglichkeiten eröffnete das World Wide Web?

▫ Tauschbörsen ▫ Open Source ▫ RISC-Technologie

3. Welche Programmiersprachen entstanden in diesem Zeitraum?

▫ Java ▫ ARPANET ▫ GOOGLE ▫ JavaScript ▫ C#

4. Der CELL-BE-Prozessor wurde für die Playstation entwickelt.


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Übung 1 Geschichte der Informatik

Frühgeschichte

▫ Diskutieren Sie die Auswirkung des Gregorianischen Kalenders auf die EDV. ▫ Recherchieren Sie im Internet die Anwendungsmöglichkeiten eines Abakus. ▫ Erheben Sie die Funktionsweise der Hollerith-Maschine und die Entwicklung der

Lochkarte. Pionierphase

▫ Wer war Prof. Heinz Zemanek? Welche bedeutende Entwicklung ist auf ihn zurückzuführen und an welcher Universität hat er unterrichtet?

▫ Recherchieren Sie im Internet die Dimensionen und Rechengeschwindigkeit der Rechner ENIAC, EDVAC und TRIADIC und vergleichen sie diese.

Auauphase

▫ Welche Auswirkung ha�e die Von-Neumann-Architektur auf IBM 360 und alle folgenden Rechnerarchitekturen?

▫ Erarbeiten Sie die Bedeutung des Barcode und dessen Anwendung. ▫ Welche Firmen wurden in der Au�auphase gegründet und was stellten sie her?

PC-Zeitalter

▫ Was bedeutet GUI? Beschreiben Sie die Auswirkung dieser Technik auf heutige Anwendungen.

▫ Was versteht man unter RISC-Architektur und welche Aufgabe übernehmen Computer mit dieser Technologie?

Internetzeitalter

▫ Was bedeutet GPS und für welche Anwendungen wird dieses Service verwendet? ▫ Erheben Sie eine Auswahl an virtuellen Kau»äusern und beschreiben Sie das

angebotene Sortiment. ▫ Beschreiben Sie einige populäre Suchmaschinen im Internet und arbeiten Sie die

Unterschiede heraus.

Zusätzliche Beispiele, Wiederholungsfragen und Lehrbehelfe zu diesem Thema finden Sie auf der Webseite des Verlags (www.hpt.at) in der Rubrik „SchulbuchPlus“.

1.1 Ziel erreicht? ja neinIch kann die wesentlichen Meilensteine der Informatik in verschiedenen Epochen wiedergeben.

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Ich verstehe die Zusammenhänge der historischen Ereignisse und kann sie erklären. □ □Ich kann durch eigenständige Recherche im Internet und in den Unterlagen historische Ereignisse erheben und einordnen.

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Ich kann anhand der gewonnenen Erkenntnisse zukün�ige Informationen besser analysieren und zweckorientiert weiterverwenden.

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Inhaltsverzeichnis Special Features 55 Informatiksysteme ...arthur.hpt.at/php/online_links/links/LP_22491.pdf · 10.2 CSS 203 10.3 Einführung in Expression Web 206 10.4 Content-Management-Systeme