Zusammenfassung in Stichpunkten über die Grundlagen und wichtigsten Thematiken im Bereich der Informatik. Mitschrift aus der Vorlesung "Grundlagen der Informatik" der ASAS (MBA General Management)
INFORMATIONS- UND KOMMUNIKATIONSTECHNOLOGIEN
Grundlagen der Informatik
Historische Meilensteine
Einteilung
Ursprungsdisziplinen
Geschichte
Generationenmodell von Tanenbaum
1: Technologie der Vakuumröhren
2: Hin zu Transistoren
3: Vereinigung von Tr. auf einem Chip
4: Viele Transistoren
5: Unsichtbare PCs?
Vielfalt der Computer
Begriffswelt der Informatik
Zahlensysteme
Additionssysteme
Stellenwertsysteme
Bedeutung für Informatik
Bits und Bytes
Logik
Verknüpfung von Aussagen
Boolsche Algebra
Digitale Schaltungen
Schaltwerttabellen
Hardware
Komponentenüberblick
Gliederung
7 Prinzipien von Neumann
RISC und CISC Architektur
Software für Hardware
Prozessoren/CPU
Aufbau
Spezielle Register
Holen/Dekodieren des Befehls ist zu langsam – Erhöhung der Geschwindigkeit
CPU kennt zwei Modi
Designprinzipien
Speicher
Funktionsweise
Fehlerkorrekturcodes
Speichertechnologien
Hauptspeicher
Festplatte/Magnetspeicherplatte
IDE Integrated Drive Electronics
SCSI: Small Computer System Interface
RAID
Optische Medien
Magnetbänder
Digitaler Speicher
E/A-Komponenten
Bussysteme und –klassen
Peripheriegeräte
Computernetzwerke
CN besteht aus
Bedeutung - Dimensionen
Modelle
Netz-Hardware
Lokales Netzwerk LAN
WAN Fernnetz
Konkrete Netzwerke
Netz-Software
Design von Schichten
Dienste
Dienstprimitive
Beziehung Dienst/Protokoll
Referenzmodelle: ISO/OSI-Referenzmodell
Bitübertragungsschicht
Glasfaserleiter/-kabel
Sicherungsschicht
Vermittlungsschicht
Transportschicht
Sitzungsschicht
Darstellungsschicht
Anwendungsschicht
Referenzmodelle – TCP/IP
Computernetze – das Internet
Internet Protocol IP – Protokoll der Vermittlungsschicht
TCP und UDP
Protokolle auf der Anwendungsschicht
Computernetze – Bluetooth
Verteilte Systeme
Faktoren bei Erstellung und beim Betrieb eines VS
Computernetze – WWW
Software
Systemsoftware
Anwendungssoftware
Standardsoftware
Individualsoftware
Programmierung
Grundelemente von SW: Daten und Befehle
Algorithmen
Variable
Anweisungen
a) Wertzuweisung oder Frequenz
b) Sequenz
c) Verzweigung
d) Schleife
Programmiersprache
Objektorientierte Programmierung
Skriptsprachen
Prozedurale Programmierung
Skriptsprache PHP
Datenbanken
Überlegungen zur Planung und Strukturierung
Datenbankverwaltungssystem
Eigenschaften von Daten in der Datenbank
Kriterien für eine gute Datenbank
Datenbankmodelle
Das hierarchische Datenbankmodell
Das relationale Datenbankmodell
Das objektorientierte Datenbankmodell
Datenbanken, Datensprachen und SQL
Befehle, Schlüsselwörter und Operatoren
SQL – Beispielsszenario – siehe Skript
Auszeichnungssprachen – HTML
Zusammenhang HTML und http
HTML – Hypertext Markup Language
XML
Betriebssysteme/Operating Systems
Die Abstraktion der Hardware für die Software
Die Koordination der Software für die Hardware
Arten von Betriebssystemen
Dateisysteme
Dateien (Kern eines Dateisystems)
Anwendungssoftware
ERP-Systeme
CRM und SCM
Grundlagen der Informatik
Begriff: aus Information und Automatik geformt; sowohl in der Wiss. als auch in der Praxis (Unis) eingesetzt (D).
In E wird genau differenziert: W=computer science, P=IT; „informatics“ für Zusammensetzungen (business informatics =Wirtschaftsinformatik)
Definition: W. vom Computer und seinem Anwendungsraum
Informatik hat keinen Selbstzweck. Zwei wichtige Disziplinen: Mathematik und Physik; innerhalb sehr viele Teildisziplinen (diskrete M., Logik, Nachrichtentechnik, Elektrotechnik, Halbleiter).
Historische Meilensteine
- Essentiell für die Entstehung ist die Entwicklung des Binärsystems (1,0) im 17. und 18. Jhd. (Pascal)
- Entwicklung der Boolschen Algebra durch Boom: Verbindung der Logik und Zahlensysteme mit der Informatik = Grundstein für logische Schaltung
- Entwicklung des analytical engine: wie ein Rechner theoretisch funktionieren könnte
- 20. Jahrhundert: erster Dualrechner, der auf dem Binärsystem beruht
- Entwicklung von Transistorrechnern (speziell in Amerika, TU)
- Entwicklung von Maschinensprachen (Chomsky)
Einteilung
1. Technische: für Hardware zuständig (Entwurf, Architekturen, Schaltwerke, Netze) à alle physisch greifbaren Bereiche
2. Theoretische: naturwissensch. Grundlagen, alles nicht bewusst Wahrnehmbare (Logik, Automatentheorie, Methoden der Entscheid-/Berechenbarkeit)
3. Praktische: Software, für den Menschen wahrnehmbar (Anwendungss. wie SAP, Büros. wie MS Office)
4. Angewandte: Anwendung der Ergebnisse aus 1-3 à Multimedia, Simulation, Computergrafik, Brücke zu Anwendungsinformatik
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Ursprungsdisziplinen
Mathematik: Grundlage für techn., prakt., angew., Informatik
maßgeblicher Schritt: Veröffentlichung der Principia Mathematica (Ziel: M. aus wenigen Axiomen herzuleiten)
Schaffung der Metamathematik: beruht auf Vollständigkeit, Widerspruchsfreiheit und Entscheidbarkeit
Brücke von M zu I: Beschreibung eines Maschinenmodells (Turing Maschine), die dem Funktionsprinzip von PCs nahekommt.
Geschichte
Geld für Forschung: aus Wirtschaft und Kriegsindustrie, Mathematiker haben erste Rechenmaschinen beschrieben und realisiert
Generationenmodell von Tanenbaum
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
0: Mechanik, Relais
a) 1642, Blaise Pascal: erste Rechenmaschine, + und –, rein mechanisch
b) 1672: Leibniz: +-*/ Urahn des Taschenrechners
c) 19. Jahrhundert: Babbage und Lovelace:
Analytical (Eingabeeinheit, Speicher, Rechenwerk, Ausgabeeinheit): universell, Befehle holen Zahlen aus Speicher ins Rechenwerk, befördern, verarbeiten, Ergebnisse zum Speicher (Lochkarten) und Wiederverwendung à Begriff Programmierung (Lovelace als erste P.in) à erster digitaler Computer (Mechanik konnte nicht lange fehlerfrei arbeiten) und Differential Engine (nur +, aber Ausgabe: Kupferplatte mit Prägestempel – Drucker) 1936: Zuse: Z1 – Schritt in die Elektronik – weg von Mechanik – Rechner beruhend auf elektromagnetischen Relais, viele bei Luftangriffen zerstört Stipits: Kondensatoren als Speicher (nur solange Strom angelegt ist) Aiken: setzte A.E. mit Relais um (1930er)
1: Technologie der Vakuumröhren
WW II: Enigma: Rotor-Schlüsselmaschine zum Ver- und Entschlüsseln von Funksprüchen (Verschiebung von zwei Alphabeten)
Allierte: Turing-Bombe: konnte diese entschlüsseln
Erster Versuch der Entschlüsselung aber: Colossus: nahe dem Rechner (Antwort auf Enigma) – erster elektronischer PC
ENIAC (Electronial Numerical Integrator and Computer): Anspruch eines PCs (Neumann, 1946, Amerika)
Archichtektur: Eingabe, Ausgabe, Speicher, Steuereinheit, Analytical Logical Unit
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1951: Whirlwind am MIT: erster Echtzeitpc, 16 Bit à Parallelentwicklung der magnetischen Speicher = Grundstein für Festplatte
UNIVAC, 701: Weiterentwicklungen
Zemanek, Wiener auch einen entwickelt: Mailüfterl
1952: IAS (Neumann): Architektur bis heute
2: Hin zu Transistoren
a) 1948: Bardeen, Brattain, Shockley: Transistor: elektronischer Bauteil, der ohne Mechanik elektrische Signale darstellt; wirkt wie bei Spannung wie ein Widerstrand, bis die Sp. einen Wert übersteigt und er leitet
aus Transfer und Resistor
MIT: TX-0 und TX-2 – daraus entstand ein Unternehmen, DEC
IBM baut 7090: erster IBM-Rechner mit Transistoren, nicht für Markt
1960: PDP-1: erster Minipc war schon super, Startschuss der PC-Industrie
b) Meilenstein: 1965 Bussystem der PDP-8 (erster Minipc für Massenmarkt), Hauptkomponenten auf einer durchgängigen Leitung (Bus) Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
IBM reagierte mit 7094, Speicherung auf Magnetbändern
Pendant 1401 (keine feste Wortlänge, aber Speicher von 4000 Bytes zu 8 Bit)
PDP-11: in Unternehmen
Intell: 8080 Prozessor – erster P. auf einem Chip
32-Bit PC: VAX
6600 von CBC: Seymour Cray, schnell und günstiger Rechner, wegen Parallelisierung, SUPERCOMPUTER
3: Vereinigung von Tr. auf einem Chip
integrierter Schaltkreis von Robert Noyce: elektronische Schaltungen aus mehreren el. Bauteilen auf einem Siliziumchip à ermöglicht Vereinigung von vielen Transistoren auf Halbleitersubstrat
IBM: Problem, weil sie auf zwei Rechner setzte (7094 Binär und 1401 Dezimal)
Binär sinnvoller als Dezimal, weil für Dezimal werden 4 Bits gebraucht (16 Zustände), in der Binärwelt reicht 1 Bit
Wichtigster Vertreter trotzdem vom IBM: 360 – Kombi aus beiden Systemen, konnte alte Programme emulieren, kommerzieller Erfolg, limitiert auf 16 bit
4: Viele Transistoren
VLSI: Very Large Scale Integration: Millionen von Tr. auf einem Chip, platzsparend à erster Minicomputer, grafische Benutzerschnittstellen (Apple Lisa)
Intel 8080 und Apple 2
IBM: sah Konkurrenz, beschloss neue Wege: Estridge – von Fremdherstellern beliefert, Offenlegung Schaltpläne (jedes Unternehmen konnte Geräte für IBM-PC entwickeln)
Meilensteine: Benutzeroberfläche in Macintosh, Osborne (tragbar), Compaq, Microsoft, 8080, CISC, RISC, superskalare CPUs, Alpha
5: Unsichtbare PCs?
Paradigmenwechsel, noch keine unsichtbaren PCs, pervasive compting (durchdringend, intelligenter Kühlschrank)
Vielfalt der Computer
Wegwerfcomputer
Technologie RFID (Radio Frequency Identification) ermöglicht Identifikation und Lokalisierung von Objekten, beseht aus Transponder (am Objekt) und Lesegerät
passiver TP: vom LG aktiviert und mit Energie versorgt = von Signal zum Leben erweckt, etwa Barcode (hat passiven RFID Chip)
aktiver TP: seperate Energiequelle
MÖGLICHE RFID Chips: Medikamentenkennzeichnungen, Geldscheine, Fluggepäck – ACHTUNG Datenschutz
Beispiel: Glückwünschkarte mit Melodie
Mikrocontroller
Halbleiterchip, der in sich einen eingebetteten PC darstellt (z. B. ein Prozessor mit Funktionen, die als Peripheriegerät Aufgaben erfüllen)
modernes Fahrzeug: Radio, ABS, Kurvenlicht
à ist ein kleiner aber vollständiger PC und besteht konkret aus Prozessor, Speicher, Ein- und Ausgabeeinrichtung
Software ist im Chip als ROM verankert, er arbeitet in Echtzeit
Beispiel: Waschmaschine mit Display, Backrohr, Mobiltelefon, Fax, Drucker mit Display (Tintenstand errechnen), Modem, MP3-Player, Bildverarbeitung, Herzmonitor, Blutzuckermessgerät, Waffen,
Spielkonsolen
PC, der für Zweck optimiert wurde, vorgesehen für Anschluss an TV, 90er mit CD als Medium, heute Möglichkeit der Vernetzung, viele Dienste
hohe Grafik- und Soundleistung, niedrige Softwareleistung, proprietäre Hardware (HW und SF aufeinander abgestimmt, stammen vom Produzenten der Konsole selbst), leistungsschwächer als PC
Personalcomputer
Ausstattung: Prozessor, Hauptspeicher, Grafikkarte, Festplatte, E/A-Komponenten, Schnittstellen
Unterklasse: PDAs
Tablets gehören hier ev. dazu bzw. bilden eine eigene Kategorie
Übrige Kategorien
Server (aufgerüsteter PC mit vielen Prozessoren, schnelle Schnittstellen, spezielle Betriebssysteme), Verbund von Workstations und Mainframes (Kombi aus vielen günstigen Rechnern – Cluster, COTS-Prinzip, hohe Skalierbarkeit)
Oberes Ende der Leistungsfähigkeit: Mainframe – Großrechner, Geschwindigkeit, Speichermengen, alte SW-Varianten, Supercomputer, super CPU
Begriffswelt der Informatik
eigene Begrifflichkeit, Schnelllebigkeit je nach Moden (kurz) und Trends (länger), ein Teil ist dauerhaft
Zeichen: Element aus bestimmter Menge, z. B. Buchstabe „A“
Alphabet: geordneter Zeichenvorrat – unser ABC
Satz/Wort: grammatikalisch definierte Spracheinheit
Grammatik: das Regelwerk dafür
Beispiel: tomorrow – korrektes Wort, 2morrow – kein korrektes Wort
natürliche Sprachen: D,E,FR (gegliedert in Zeichen zusammengef. in Wörtern, bildet Vokabular und Grammatik)
künstliche: Programmiersprache: Zeichen in Zeichenketten, eindeutige Grammatik und Syntax
Semiotik: Wissenschaft, die Syntax, Semantik und Pragmatik begründet
Syntax: Menge aller formal korrekten Sätze innerhalb eines Alphabets unter einer bestimmten Grammatik (syntaktische Ebene)
korrekte Zahl in Zahlensystem: 23,23 inkorrekte: 2,2,2
Semantik: Assoziation einer Zeichenkette mit einer Bedeutung = inhaltlicher Bedeutungsgrad einer Aussage
Beispiel: Begriff „gift“ – im D anders als E
Pragmatik: zweckgerichteter Nutzen von Aussagen
Auslöser und Aktion, die darauffolgt: 23,23 als Eurobetrag – Kontext : für einen Zahnstocher zu teuer, für Zahnstocher von Star ok
Zahlensysteme
Additionssysteme
n-Zeichen stehen für die Anzahl n – 7 Striche entsprechen der Zahl 7
Stellenwertsysteme
aus Ziffern, Basis B und Stellenwerten
zählt man nach oben und ist bei höchster Ziffer, kommt dort die niedrigste Ziffer hin – die Stelle links wird um 1 erhöht
à Jede Stelle B-mal soviel wert wie die rechts davon
Anzahl der Ziffern = Basis, größte Ziffer ist um 1 kleiner als Basis
Ziffer:Zahl = Buchstabe:Wort
Daraus leitet sich eine allgemeine Definition ab:
- Die Stellenwerte einer Zahl sind Potenzen der Basis des jeweiligen Zahlensystems.
- Zwischen den Stellen einer Zahl und den zugehörigen Stellenwerten besteht ein einfacher Zusammenhang. Die erste Stelle hat den Stellenwert B0, die zweite den Stellenwert B1 usw.
Dezimal: Basis 10, 10 Ziffern beliebige Anzahl an Stellenwerten, Möglichkeiten des Kommas, jede Zahl auch als Bruch darstellbar
Dual: Basis 2, 2 Ziffern
2 setzt sich zusammen aus 2 Ziffern – 1 und 0 – man sagt eins-null
2 im Dezimalsystem ist eins-null im Dual
Oktal: Basis 8, 8 Ziffern
Hexadezimal: Aus Buchstaben und Zahlen, Bitfolgen lassen sich leicht in 0 und 1 abbilden.
Jede beliebige Zahl möglich – Dual ist elementar für Informatik
Bedeutung für Informatik
Dual: kann mehr als 2 Zustände konsistent darstellen – als einziges, jede Info/Daten/Signal durch Bitfolge übertragen werden (Sequ. aus 1 und 0)
Bits und Bytes
Bit: Binary digit, kleinste Darstellungseinheit für Binärdaten (0 oder 1)
Entsprechung: Schalter, der ein oder aus ist (Relais) oder ein Transistor
Skalierung: über Potenzierung 10 hoch 3 – 1 KB = 10 hoch 3 Bits
n Bits können 2 hoch n Zustände darstellen
1 Bit = 2 Zustände – 0 oder 1
Begriff zuerst von Tukey verwendet
Datenmengen in Bits
Zusammenfassung von Bits zur Darstellung und Speicherung von Zeichen innerhalb der Rechnerstruktur
8 Bit = 1 Byte (Angabe von Speichergrößen)
heißt eigentlich Oktett
ermöglicht die Darstellung von 256 Zuständen (2 hoch 8), reicht für alle Alphabete
1 Byte ist also ein Zeichen in einem Alphabet
Früher: auch Vierergruppen gebildet
Speicher in Bytes
Sie werden hochskaliert und als Vielfache dargestellt: Unterschied zwischen Dezimal- und Binärpräfixen (Speicherplatz auf Festplatte – 500 GB vs. 465 sichtbare)
Es gibt keinen Bauteil, der mehr als zwei Zustände darstellen kann.
Oktalsystem: Für eine solche Zahl reichen 3 Bits. Problem: Man braucht vier Bits für eine Abbildung manchmal. = 16 Zustände, aber 6 werden nicht gebraucht.
Welches Byte welches Zeichen repräsentiert, regeln Zuordnungsvorschriften – Codes
Relevant: ASCII Code, American Standard Code for Information Interchange
Logik
Logik: von logos à Lehre von formalen Gesetzen des richtigen Denkens, die unabhängig von den Gegenständen, auf die sich das Denken bezieht, gilt.
Es geht um das korrekte Denken und das Abbilden dieses Denkens in Mustern, die sich unabhängig vom Kontext wahr/falsch darstellen lassen.
Gängig: Mathematisch/klassische Logik. Werte letztenendens berechenbar.
Aussage: sprachliches Konstrukt mit Zielsetzung Wahr/Falsch
Wahr/Falsch: Wahrheitswert einer Aussage (können nur w oder f bzw. 1,0 sein! – in der Mathematik „Aussagevariablen“, die die Werte annehmen)
Verneinte Aussage: Negation (wandelt w.A. in eine falsche)
Junktoren: Verbinder von Aussagen
Dargestellt werden Aussagen in Wahrheitstafeln.
Aussagenlogik: Beschreibung von Schaltkreisen, Schaltalgebra
Logik ist Basis für Hardwaresteuerung, für Verknüpfungen, Programmieren, künstliche Intelligenz.
Verknüpfung von Aussagen
Konjunktion (UND): x,y müssen beide wahr sein
Disjunktion (ODER): x,y wahr oder beide wahr
ausschl. Oder (XOR): x oder y wahr (nicht beide)
verneint. Und (NAND): x,y falsch oder beide falsch
verneint. Oder (NOR): x und y falsch
à Dann ist die Aussage immer wahr
Boolsche Algebra
George Bool: englischer Mathematiker/Logiker, Begründer der mathematischen Logik, Aussagenlogik
De Morgan: Gesetzte: Jede Konjunktion in der Logik ist auch durch eine Disjunktion darstellbar.
B.A. = Formalisierung der Aussagenlogik, kennt nur Elemente 0 (f), 1 (w).
Operatoren:
- Negation (NICHT) – negiert 0,1
- Konjunktion (UND) – dort 1, wo beide 1 sind
- Disjunktion (ODER)
Hilfsoperatoren:
- Negierte Konjunktion (NAND)
- Negierte Disjunktion (NOR)
- Ausschließende Disjunktion (XOR)
Die wichtigsten Gesetze
- Kommutativgesetz: a ∧ b = b ∧ a
- Assoziativgesetz: (a ∧ b) ∧ c = a ∧ (b ∧ c)
- Distributivgesetz: a ∧ (b ∨ c) = (a ∧ b) ∨ (a ∧ c)
- Idempotenzgesetz: a ∧ a = a
- Gesetze von De Morgan
- ¬ (a ∧ b) = ¬ a ∨ ¬ b
- ¬ (a ∨ b) = ¬ a ∧ ¬ b
- a ∧ b = ¬ (¬ a ∨ ¬ b)
- a ∨ b = ¬ (¬ a ∧ ¬ b)
Bedeutung beim Bau von digitalen Schaltungen, konkrete Verwendung bei Suchmaschinen (Veranstaltung UND Datum)
Boolsche Algebra braucht man, um Schaltungen zu beschreiben à Schaltalgebra.
Digitale Schaltungen
...alle auf wenige elementare Funktionen zurückzuführen
Elemente werden miteinander verknüpft.
Digitale Schaltung: kann logische 1 und 0 annehmen.
Wert zwischen 0 und 1 Volt ist 0 und 2-5 ist 1.
Gatter: Bausteine, die verschiedene Funktionen dieser beiden Signale realisieren.
= HW-Basis, die Digitalrechner ermöglichen.
Transistor als schneller, binärer Schalter betreibbar, hat also Verbindungen nach außen: Kollektor, Basis, Emitter.
Grafisch:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Wenn U1 auf LOW (niedriger Spannungswert liegt), liegt U2 auf HIGH – und umgekehrt.
Somit wird aus 1 0 und aus 0 1.
Inverter: einfachste Variante auf Basis eines Transistors
Verneintes UND: serielle Schaltung von 2 Transistoren
Verneintes ODER: parallele Schaltung von 2 Transistoren
Verknüpfungen für neue Schaltungen.
Schaltwerttabellen
NOT (Inverter): Eingang A und Ausgang X, mit NICHT-Operator verknüpft
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
NAND (vern. UND): 2 oder + Eingänge A,B, Ausgang X – Verknüpfung NICHT UND
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
NOR (vern. ODER): 2+ Eingänge A,B, Ausgang X – Verknüpfung NICHT ODER
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
AND (UND): 2+ Eingänge A,B, Ausgang X. X=1, wenn alle Eingänge 1 sind
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
OR (ODER): mindestens 2 Eingänge A,B, ein Ausgang X. X=1, wenn mind. ein Eingang 1 hat.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Hardware
Komponentenüberblick
Begriff: alle physischen Bestandteile eines Computers
Konkret: Komponenten, die für Rechnernetzwerke notwendig sind
für Forschung und Entwicklung der physischen Teile: technische I.
Gliederung
1. Prozessor (CPU)
2. Cache und Hauptspeicher (Primärsp.)
3. externer Speicher (Sekundärsp.)
4. Datenein- und ausgabegerät (E/A Komponenten, auch Externer Speicher gehört dazu)
7 Prinzipien von Neumann
1. Rechner besteht aus: Hauptspeicher, Leitwerk, Rechenwerk und Ein- und Ausgabewerk
2. seine Struktur unabhängig von der Aufgabe (dem Problem, das bearbeitet wird)
3. Programme und zu verarbeitende Daten in demselben Speicher (im Hauptspeicher) und werden durch den Rechner manipuliert
4. Der zentrale Speicher (Hauptspeicher) in Elemente unterteilt, die dieselbe Größe haben und fortlaufend nummeriert sind (Adressen)
5. Ein Programm: aus einzelnen Befehlen, Schritt für Schritt (in einer Sequenz) abgearbeitet
6. sequenzielle Abarbeitung der Befehle: durch eine besondere Art von Befehl (Sprungbefehl) verhindert
7. Rechner basiert auf dem Dualsystem, benutzt also Folgen von Binärzahlen
Weiterführende Beschreibungen: etwa Harvard-Architektur (Befehls- und Datenspeicher = Hauptspeicher)
Architektur der wichtigsten HW-Komponenten = Typischer Computer: Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
RISC und CISC Architektur
differenzieren sich in der Prozessorarchitektur und im Befehlssatz, der Menge und Komplexität von Maschinenbefehlen regelt
CISC: Complex Instruction Set Computer: Sammelbegriff für Prozessoren mit großem Befehlssatz, Abarbeitung benötigt oft viele Zyklen
RISC: Reduced Instruction Set Computer: wenige Befehle, wenige Zyklen
Aktuell: Hybridansatz – Kombi aus beiden, für einfache RISC, für komplexe CISC
Chipsatz: physisches Bindeglied zwischen PC-Komponenten, setzt sich aus Menge an Computerchips zusammen, die auf der Hauptplatine (Main-/Motherboard) sind
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Hauptplatine: aus 2 Chips, unterteilen sie in nördlichen und südl. Teil
Nördl.: über Northbridge zugänglich – die verbindet Prozessor und Arbeitsspeicher mit schnellen Bussystemen (dienen als Schnittstelle für Grafikkarte)
Südl.: über Soutbridge – steuert langsame Bussysteme (USB, PCI, ISA)
Software für Hardware
1. BIOS: Basic Input Output System: enthält elementarste E/A-Software – Programme, die Komm. mit Tastator, A auf dem Bildschirm und Koordination des Sekundärspeichers übernehmen
Ort: BIOS auf einem nicht flüchtigen RAM, kann vom Betriebssystem beschrieben werden (Fehlerkorrektur oder für neue Versionen)
Aufgaben: wird aktiv bei Starten des PCs, prüft Größe des Primärspeichers und ob wichtige HW-Komponenten installiert sind und antworten, bestimmt Sekundärspeicher, von dem Betriebssystem geladen werden soll
2. Betriebssystem: verbindet und koordiniert alle unabhängigen Komponenten – Ziel: Interaktion mit PC einfach gestalten Aufgaben: Verwaltung der HW-K, Adminstration von Benutzeraufträgen, Bereitstellen von Werkzeug zur Daten-/Dateiverwaltung, Angebot einer grafischen oder textbasierten Benutzerschnittstelle
3. Treiber: Software, die als Übersetzer zwischen Kommunikationsvorschriften (Protokollen) einzelner HW-K arbeitet (Drucker)
Prozessoren/CPU
= Gehirn des Computers
Kernaufgabe: Befehle aus dem Speicher ausführen
Aufbau
Steuer-/Leitwerk (Control Unit): steuert Rechenwerk auf Basis von Maschinenbefehlen
Rechenwerk (ALU): einfache Operationen (-+)
Register: schnelle, physisch nahegelegene Speicher (Befehlszähler/-register)
Funktionsweise
Daten über Eingabegerät eingegeben, verarbeitet, mit Ausgabegerät zugänglich gemacht = EVA Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe)
Gliederung in Prozessor und Hauptspeicher: John von Neumann
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten=Prozessor
Prozessor über Bus mit Hauptspeicher, ggf. Cache-Sp. und E/A-K verbunden
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