Grundlagen der Informatik

Präsentation zum Thema: "Grundlagen der Informatik"—  Präsentation transkript:

1 Grundlagen der Informatik
Ergänzung zum Buch «Der Computer als Werkzeug»

2 Informatik … IT = Information Technology Die 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

3 Information 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

4 Information - 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

5 Der 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

6 Schalter – 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

7 Schalter – binär – dual 2 Zustände: einfache, sichere Verarbeitung
Viele Zustände: fehleranfällig, da jeder Zustand mit einer bestimmten Spannung erzeugt werden müsste S. 14

8 Viele Zustände Beispiel Wert 1 = Spannung 10 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!

9 Binärsystem 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

10 Binärsystem - 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

11 Dualsystem S. 15 Alle Daten innerhalb des Computers werden über das duale Zahlensystem verschlüsselt. Es existieren nur zwei Zustände: Strom aus  Strom an Nicht magnetisch  Magnetisch

12 Dualsystem Ein Schalter Zwei Schalter Drei Schalter
Zwei Schalter Drei Schalter S. 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.

13 Das Dualsystem Gültige Ziffern: 0 und 1 Zahlenbasis: 2 20 = 1 26 = 64
20 = = 21 = = 22 = = 23 = = 24 = = 25 = 32 S. 16

14 1 0 1 Das Dualsystem Gültige Ziffern: 0 und 1 Zahlenbasis: 2
Vierer = 22 Zweier = 21 Einer = 20 1 * = 1 0 * = 0 1 * = 4

15 Zahlen innerhalb eines Computers
Dezimalsystem 743 3 Einer = 3 * 100 4 Zehner = 4 * 101 7 Hunderter = 7 * 102 Dualsystem 1 * 1 = 1 * 20 1 * 2 = 1 * 21 1 * 4 = 1 * 22 0 * 8 = 0 * 23 0 * = 0 * 24 1 * = 1 * 25 1 * = 1 * 26 1 * = 1 * 27 0 * = 0 * 28 1 * = 1 * 29

16 Codes S. 16 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.

17 Die 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

18 Weitere 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 ≈ mögliche Zeichen

19 Analog - digital S. 17 S. 18 S. 19 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

20 Analoge und digital Anzeige
Analoge Anzeige Analog = entsprechend, vergleichbar Digitale Anzeige Digit (engl.) = Zahl Daten werden immer durch Ziffern dargestellt.

21 Vorteile von digitalen Informationen
S. 19 Sie können vom Computer verarbeitet werden Digitale Werte können jederzeit ohne Verluste kopiert werden  0 bleibt 0 und 1 bleibt 1

22 Daten S. 16 Daten sind Informationen, die ein Computer lesen und verarbeiten kann Daten werden in digitaler Form erfasst bearbeitet ausgewertet übertragen

23 Informationen und Daten
Zeichen = 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)

24 EVA EVA ist die grundlegende Verarbeitungsweise eines Computers
Eingabe - Verarbeitung – Ausgabe EVA ist die grundlegende Verarbeitungsweise eines Computers

25 EVA-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

26 Das EVA-Prinzip - die Eingabe

27 Das EVA-Prinzip - Eingabe und Verarbeitung

28 Das EVA-Prinzip Ausgabe Eingabe Verarbeitung

29 EVA - 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

30 Begriff Informatik Information Automatik Zusammen  Informatik