Aufgabe der Informatik :

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1 Aufgabe der Informatik :
1. Beispiele für Anwendungen : Textverarbeitung Simulation (Pilotenausbildung) CAD (Virtuelle Architektur / Konstruktion) Visualisierung (Computertomographie) Prozeßsteuerung (Verfahrenstechnik) Archivierung (Datenbanken) Die technische Unterstützung von Interaktionen des Menschen mit der (Um-) Welt

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3 2. Voraussetzung : 3. Probleme :
Tiefes Verständnis der Arbeitswelt des Benutzers und deren (partiellen) Nachbildung auf dem Computer 3. Probleme : Wie interagiert der Mensch mit der Welt ? Wie kann man die Welt auf einem Computer modellieren ? Wie kann man menschliche Interaktionen auf einem Computer operationalisieren ?

4 Teilgebiete der Informatik :
1. Technische Informatik Entwicklung der Hardware : Computer und seine einzelnen Komponenten Rechnerstrukturen und –architektur Prozessoren Speicherchips Festplatten Bildschirme Drucker

5 2. Praktische Informatik
Entwicklung von Programmen zur Steuerung der Computer Compilerbau Betriebssysteme Programmiersprache Softwareentwicklung

6 3. Angewandte Informatik
Konkrete Einsatzmöglichkeiten vom Computer (i) Universielle Programme , z.B. Textverarbeitung Tabellenkalkulation Datenbanken (ii) Spezielle Programme , z.B. Wirtschaftsinformatik (SAP) Medieninformatik Medizinische Informatik Programme zur Analyse von wissenschaftlichen Daten

7 4. Theoretische Informatik
(i) Grundlagen zur Digitaltechnik Digital – Arithmetik Digitale Codierung Boolscher Formalismus (ii) Grundlagen zur Softwaretechnik Formale Sprachen Sprachklassen (regulär , kontextfrei etc.) und ihre Konzepte (Automaten, Grammatiken) Komplexitätstheorie Automatennetze (Petri-Netze) Algorithmen

8 Mensch - Computer – System
1. als Fabrik : Computer : Maschine Benutzer : Maschinenbediener Anwendung : Steuerung von technischen Prozessen Charakteristika : starres Ablaufschema Ablauf für Benutzer ist nicht transparent. hohe Effizient Arbeitsumfeld des Benutzers spielt keine Rolle. Kontrolle liegt beim Computer.

9 2. als Informationssystem :
Computer : Systemkomponente, die Information empfängt, weitergibt und speichert. Benutzer : wie Computer Anwendung : kommerzielle Datenverarbeitung Charakteristika : Interaktion in Form von Datenübertragung Optimierung des Informationsflusses Arbeitsumfeld des Benutzers spielt keine Rolle. Kontrolle liegt beim Computer.

10 Computer : Kommunikations- oder Problemlösungs- partner des Computers
3. als Partnerschaft : Computer : Kommunikations- oder Problemlösungs- partner des Computers Benutzer : Kommunikations- oder Problemlösungs- partner des Benutzers Anwendung : Tutoren-, Experten- oder Assistenensysteme Charakteristika : Computer kann trainiert werden : Sprache, Problemlösen, Spielen etc. . Wissen über das Anwendungsproblem wird explizit einbezogen und im Computer gespeichert. hohe Interaktivität wechselnde Initiative

11 4. als menschl. Kommunikationsgemeinschaft:
Computer : Medium Benutzer : Kommunikations- und Kooperationspartner von anderen Benutzern Anwendung : Bürokommunikation, computergestützte Gruppen- arbeit, maschinelle Sprachübersetzung etc. Charakteristika : Computer kombiniert und erweitert bestehende Medien (Mail, Telefon, elektronische Medien, Printmedien). Informationen (Texte, Graphiken, Töne, Bilder) werden im Computer gespeichert. Präsentation und Austausch von Ideen und Materialien stehen im Vordergrund. flexible und anpassbare Funktionen hohe Interaktivität Kontrolle liegt bei den Benutzern.

12 5. als Werkzeug : Computer : Werkzeug
Benutzer : Sacharbeiter, Künstler, Konstrukteur, Architekt, Chirurg, Wissenschaftler etc. Anwendung : Bürokommunikation, CAD, DTP, Computertomographie, Analyse von wissenschaftlichen Daten etc. Charakteristika : Manipulation von Objekten mit offenem Arbeitsablauf flexible und anpassbare Funktionen hohe Interaktivität Arbeitsumfeld des Benutzers steht im Vordergrund (wird nachgebildet : transparent und selbsterklärend) Benutzer hat Kontrolle über die Objekte und Werkzeuge.

13 Theorie ist keine Magie, sie vermeidet auch keine Fehler,
Noch eine Weisheit zum Schluß : Theorie ist keine Magie, sie vermeidet auch keine Fehler, aber man kann sich wesentlich präziser

14 2000 v.Chr. Stonehenge : Astronomischer Rechner zur Bestimmung von Saat- und Erntezeiten 50 v.Chr. Griechenland : astronomischer Computer 150 China : Abacus 15. Jh. Einführung des Dezimalsystems 1624 Rechenschieber (logarithmische Skala) 1642 Blaise Pascal : Additionsmaschine Pascaline 1679 Gottfried Wilhelm Leibniz : Dualsystem, Rechenmaschine für Multiplikation und Division

15 1805 Charles Babbage : Programm und Dateneingabe über Lochkarten (realisiert im Jacquard Webstuhl zur Steuerung) 1822 Charles Babbage : Differenzmaschine ca. 1830 Lady Ada Augusta Lovelace : Mitarbeiterin von Babbage. Erste Programmiererin (loop und subroutine), neue Programmiersprache erhielt zu Ihren Ehren den Namen „ADA“ 1834 Charles Babbage : analytische Maschine für beliebige Rechenoperationen, aber wegen mechanischer Probleme nicht herstellbar gewesen. Erst 1980 in USA nachgebaut. 1890 Herman Hollerith : Volkszählung in den USA IBM enstand 1924 aus der Fa. Hollerith

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17 1939 Zuse Z1 : mechanisches Rechen- und Speicherwerk 1944 H.H.~Aiken : Relaisrechner MARK I 1946 v. Neumann : Fundamentalprinzip einer Rechenanlage 1948 Entdeckung des Transistoreffektes 1950 1. Generation eines Computers UNIVAC I - Röhrencomputer 1957 2. Generation Transistorschaltungen, Magnetband, -platte und -trommel

18 1964 3. Generation Module später Monolith-Technik, Aufwärtskompatibilität, Baukastenprinzip, Betriebsarten (Multiprogramming, Dialog) Kleinrechner (Prozessrechner) 1975 4. Generation Miniaturisierung der Schaltkreise (LSI = Large Scale Integration), Bit Speicher, erster PC von Apple (1977) , Rechnerintegration (kommerzielle Daten- verarbeitung - integrierte Fertigungssysteme), lokale Netzwerke, Software Entwicklung

19 1982 5. Generation 1-4 MBit Speicher (VLSI) „John von Neumann“ Architekturen (Parallelprozessoren, Transputer, Vektorrechner), Integration, Verbundsysteme 1996 64 MBit Speicher optische Massenspeichermedien, graphische Benutzeroberflächen, globale Vernetzung (Internet, PC-Vernetzung)

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24 Wissenschaftliche Rechner
Kommerzielle Rechner, heute PC Wissenschaftliche Rechner Prozessrechner Arbeits- weise Gezielte Ein- und Ausgabe der Daten (früher nur Stapelbetrieb, heute meist interaktiv), wenige Prioritätsebenen der Daten (interaktiv) Daten können zu jeder Zeit ein- und ausgelesen werden (Echtzeitbetrieb), viele Prioritätsebenen Haupt- funktionen Einfache Rechnungen, Statistik, Zugriff auf Datenbanken, Ein- / Ausgabe von Daten komplizierte Berechnungen, große Programme, wenige Ein- / Ausgabedaten im Vergleich zur Rechenzeit Aufnahme von Messpunkten, Steuerung Betriebs- system Stapel- und Dialogbetrieb, wenig Echtzeitberechnungen Dialog- und Stapelbetrieb Echtzeitsystem, oft sehr komplizierte Programme Massen- speicher Externe Festplatten, CD / DVD, (früher: Bänder,Kassetten) große Platten, CD / DVD, (früher: Bänder, Kassetten) kleine Platten, (früher: Kassetten) Ein- / Ausgabe alphanumerisch auf/vom Massenspeicher, auf/vom Terminal, auf Drucker, vom Scanner aus dem Netz Zusätzlich : viele Arten von Signalen aus/an Instrumente und Regelelemente

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