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)
Inhaltsverzeichnis
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
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit vermittelt ein fundiertes Verständnis der theoretischen und praktischen Grundlagen moderner Informations- und Kommunikationstechnologien. Sie beleuchtet die historische Entwicklung der Rechentechnik, erläutert die Funktionsweise zentraler Hardware-Komponenten sowie die logischen und strukturellen Prinzipien, die modernen Betriebssystemen und Netzwerken zugrunde liegen.
- Historische Entwicklung und Generationenmodelle der Informatik
- Hardwarearchitektur, CPU-Design und Speichertechnologien
- Grundlagen der digitalen Logik, Zahlensysteme und Programmierung
- Netzwerkmodelle (ISO/OSI, TCP/IP) und das Internet/WWW
- Betriebssysteme, Datenbanken und Anwendungssoftware
Auszug aus dem Buch
3: Vereinigung von Tr. auf einem Chip
integrierter Schaltkreis von Robert Noyce: elektronische Schaltungen aus mehreren el. Bauteilen auf einem Siliziumchip – 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
Zusammenfassung der Kapitel
Grundlagen der Informatik: Einführung in die Begriffsdefinitionen der Informatik sowie eine Übersicht über historische Meilensteine und die wissenschaftliche Einteilung des Fachbereichs.
Geschichte: Detaillierte Betrachtung der technologischen Entwicklung von mechanischen Rechenmaschinen bis hin zum modernen Transistor- und Chip-Zeitalter.
Vielfalt der Computer: Übersicht über verschiedene Rechnerkategorien wie Wegwerfcomputer, Mikrocontroller und Personalcomputer.
Begriffswelt der Informatik: Erläuterung der semiotischen Grundlagen (Syntax, Semantik, Pragmatik) und formalen Definitionen innerhalb der Informatik.
Zahlensysteme: Darstellung der mathematischen Basis der Informatik, insbesondere des Stellenwertsystems und der Bedeutung des Dualsystems.
Bits und Bytes: Grundlagen der digitalen Datenspeicherung und Skalierung von Speichermengen.
Logik: Einführung in die formale Logik, Boolsche Algebra und deren Anwendung in digitalen Schaltungen.
Hardware: Systematischer Überblick über Computerkomponenten und die Von-Neumann-Architektur.
Prozessoren/CPU: Analyse des "Gehirns" eines Computers, inklusive Aufbau, Befehlsausführung und Optimierungsstrategien wie Pipelining.
Speicher: Detaillierte Untersuchung von Speichertechnologien, von Registern über Hauptspeicher bis hin zu Festplatten und RAID-Systemen.
E/A-Komponenten: Beschreibung der Kommunikation mit Peripheriegeräten über verschiedene Bussysteme.
Computernetzwerke: Einführung in die Strukturen, Topologien und Ziele von Rechnernetzwerken.
Referenzmodelle: ISO/OSI-Referenzmodell: Darstellung des 7-Schichten-Modells als architektonische Grundlage für Netzwerkkommunikation.
Referenzmodelle – TCP/IP: Gegenüberstellung des TCP/IP-Modells im Vergleich zum ISO/OSI-Referenzmodell.
Computernetze – das Internet: Historische Entwicklung und technische Protokolle der globalen Vernetzung.
Computernetze – Bluetooth: Kurze Vorstellung der Standardtechnologie für Funk-Kurzstreckennetzwerke.
Verteilte Systeme: Einführung in Konzepte zur Verbindung kohärenter Systeme mittels Middleware.
Computernetze – WWW: Erläuterung der Funktionsweise des World Wide Web als Rahmenwerk für verteilte Dokumente.
Software: Klassifizierung von System- und Anwendungssoftware sowie deren Rolle im IT-System.
Programmierung: Einführung in grundlegende Konzepte wie Variablen, Algorithmen und Kontrollstrukturen.
Objektorientierte Programmierung: Darstellung des Paradigmas basierend auf Klassen, Objekten, Attributen und Methoden.
Skriptsprachen: Abgrenzung prozeduraler Programmierung und Einführung in PHP.
Datenbanken: Überblick über Verwaltungssysteme, Planungsüberlegungen und Modellierungstechniken.
Datenbankmodelle: Beschreibung hierarchischer, relationaler und objektorientierter Modelle.
Datenbanken, Datensprachen und SQL: Einführung in die Abfragesprache SQL zur Manipulation relationaler Daten.
Auszeichnungssprachen – HTML: Grundlagen der Webseitengestaltung durch Auszeichnungselemente.
XML: Einführung in die extensible Markup Language als Standard zur strukturierten Datenauszeichnung.
Betriebssysteme/Operating Systems: Analyse der Abstraktion und Koordination von Hardware durch Systemsoftware.
Dateisysteme: Organisation persistenter Daten auf Speichermedien durch Dateistrukturen.
Anwendungssoftware: Überblick über ERP-, CRM- und SCM-Systeme in Unternehmen.
Schlüsselwörter
Informatik, Hardware, CPU, Speicher, Netzwerk, ISO/OSI, TCP/IP, Internet, Software, Programmierung, Datenbanken, SQL, HTML, XML, Betriebssysteme
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Buch grundsätzlich?
Das Buch bietet einen umfassenden Einstieg in die theoretischen und technischen Grundlagen der modernen Informatik, von den physikalischen Bauteilen eines Rechners bis hin zu komplexen Netzwerksystemen und Softwareanwendungen.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Zu den zentralen Feldern zählen Hardware-Architekturen, Betriebssysteme, Netzwerkkonzepte, Programmierung, Datenbankverwaltung sowie Auszeichnungssprachen wie HTML und XML.
Was ist das primäre Ziel der Darstellung?
Ziel ist es, ein systematisches Verständnis für das Zusammenwirken von Hardware und Software in modernen IT-Umgebungen zu vermitteln und die wichtigsten technologischen Standards und Architekturen zu erläutern.
Welche wissenschaftliche Methode liegt zugrunde?
Die Arbeit basiert auf einem deskriptiven und strukturorientierten Ansatz, der technische Zusammenhänge durch Modelle (z. B. Schichtenmodelle) und historische Entwicklungsreihen in verständliche Teilbereiche gliedert.
Was behandelt der Hauptteil?
Der Hauptteil erstreckt sich von den Grundlagen der Logik und Zahlensysteme über die detaillierte Analyse der Computer-Hardware und Prozessoren bis hin zur komplexen Struktur von Computernetzwerken und verteilten Systemen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird wesentlich durch Begriffe wie Hardware, Software, Netzwerke, Betriebssysteme, Datenbanken, Algorithmen und die zentralen Referenzmodelle ISO/OSI und TCP/IP charakterisiert.
Wie unterscheidet sich das ISO/OSI-Modell vom TCP/IP-Modell?
Das ISO/OSI-Modell ist ein abstrakteres 7-Schichten-Modell, das stärker auf theoretischen Trennungen von Diensten und Protokollen basiert, während TCP/IP eine praxisorientierte, auf bereits existierenden Protokollen aufgebaute Struktur mit vier Schichten ist.
Warum sind Datenbankmanagementsysteme (DBMS) wichtig?
DBMS sorgen für die effiziente Organisation, Integrität und Sicherheit von Daten und ermöglichen den Mehrbenutzerzugriff, was besonders in Unternehmensanwendungen wie ERP-Systemen essenziell ist.
Was leistet die Middleware in verteilten Systemen?
Middleware fungiert als verbindende Schicht zwischen verschiedenen Betriebssystemen und Anwendungen in einem Netzwerk, um die Heterogenität des Gesamtsystems vor dem Anwender zu verbergen und Ressourcen transparent zugänglich zu machen.
Wie unterscheiden sich statische von dynamischen Websites?
Statische Websites sind vorgefertigte HTML-Dokumente, die unverändert vom Server ausgeliefert werden, während dynamische Websites zur Laufzeit je nach Nutzeranfrage individuell erzeugt werden.
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- MA, MBA Helene Wagner (Autor), 2015, Grundlagen der Informatik. Vorlesungsmitschrift, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/441581
