aufgabe der informatik : 1. beispiele für anwendungen : ● textverarbeitung ● simulation...
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Aufgabe der Informatik :
1. Beispiele für Anwendungen :
● Textverarbeitung● Simulation (Pilotenausbildung)● CAD (Virtuelle Architektur / Konstruktion)● Visualisierung (Computertomographie)● Prozeßsteuerung (Verfahrenstechnik)● Archivierung (Datenbanken)
Die technische Unterstützung von Interaktionendes Menschen mit der (Um-) Welt
2. Voraussetzung : 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 ?
Teilgebiete der Informatik : 1. Technische Informatik Entwicklung der Hardware : Computer und seine
einzelnen Komponenten
● Rechnerstrukturen und –architektur
● Prozessoren
● Speicherchips
● Festplatten
● Bildschirme
● Drucker
● . . . . . . . . .
2. Praktische Informatik
Entwicklung von Programmen zur Steuerung der Computer
● Compilerbau
● Betriebssysteme
● Programmiersprache
● Softwareentwicklung
● . . . . . . .
3. Angewandte InformatikKonkrete 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
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
Mensch - Computer – System1. als Fabrik :Computer : MaschineBenutzer : 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.
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.
3. als Partnerschaft :Computer : Kommunikations- oder Problemlösungs- partner des ComputersBenutzer : 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
4. als menschl. Kommunikationsgemeinschaft:Computer : MediumBenutzer : 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.
5. als Werkzeug :Computer : WerkzeugBenutzer : 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.
Noch eine WeisheitNoch eine Weisheitzum Schluß :zum Schluß :
Theorie ist keine Magie,Theorie ist keine Magie,sie vermeidet auch keine Fehler,sie vermeidet auch keine Fehler,
aber man kann sich aber man kann sich wesentlich präziserwesentlich präziser
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
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
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
1964 3. Generation Module später Monolith-Technik, Aufwärtskompatibilität, Baukastenprinzip, Betriebsarten (Multiprogramming, Dialog) Kleinrechner (Prozessrechner)
1975 4. Generation Miniaturisierung der Schaltkreise (LSI = Large Scale Integration), 64.000 Bit Speicher, erster PC von Apple (1977) , Rechnerintegration (kommerzielle Daten- verarbeitung - integrierte Fertigungssysteme), lokale Netzwerke, Software Entwicklung
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)
Kommerzielle Rechner,heute PC
Wissenschaftliche Rechner Prozessrechner
Arbeits-weise
Gezielte Ein- und Ausgabeder Daten (früher nur Stapelbetrieb, heute meist interaktiv), wenige Prioritätsebenen
Gezielte Ein- und Ausgabe der Daten (interaktiv)
Daten können zu jeder Zeit ein- und ausgelesenwerden (Echtzeitbetrieb), viele Prioritätsebenen
Haupt-funktionen
Einfache Rechnungen,Statistik, Zugriff auf Datenbanken, Ein- / Ausgabe von Daten
komplizierte Berechnungen, große Programme, wenige Ein- / Ausgabedaten imVergleich zur Rechenzeit
komplizierte Berechnungen, 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/vomMassenspeicher,auf/vom Terminal, auf Drucker, vom Scanneraus dem Netz
alphanumerisch auf/vomMassenspeicher,auf/vom Terminal, auf Drucker, vom Scanner
alphanumerisch auf/vomMassenspeicher,auf/vom Terminal, auf Drucker, vom Scanner
Zusätzlich : viele Arten von Signalen aus/an Instrumenteund Regelelemente