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Grundlagen der Informatik

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

janine
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Grundlagen der Informatik

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

  2. IT = Information TechnologyDie 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 Informatik …

  3. 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 Information

  4. 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 Information - Computer

  5. 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 Der Computer

  6. 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 Schalter – binär - dual

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

  8. Viele Zustände Beispiel Wert 1 = Spannung 10 Volt Wert 2 = Spannung 20 Volt Wert 3 = Spannung 30 Volt Wert 4 = Spannung 40 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. 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 Binärsystem

  10. 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 Binärsystem - Dualsystem

  11. S. 15 Dualsystem • Alle Daten innerhalb des Computers werden über das duale Zahlensystem verschlüsselt. • Es existieren nur zwei Zustände: 01 • Strom aus  Strom an • Nicht magnetisch  Magnetisch

  12. 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. Dualsystem

  13. Das Dualsystem S. 16 • Gültige Ziffern: 0 und 1 • Zahlenbasis: 2 20 = 1 26 = 64 21 = 2 27 = 128 22 = 4 28 = 256 23 = 8 29 = 512 24 = 16 210 = 1024 25 = 32

  14. Vierer = 22 Zweier = 21 Einer = 20 1 * 1 = 1 0 * 2 = 0 1 * 4 = 4 Das Dualsystem S. 16 • Gültige Ziffern: 0 und 1 • Zahlenbasis: 2 1 0 1

  15. Dezimalsystem 743 3 Einer = 3 * 100 4 Zehner = 4 * 101 7 Hunderter = 7 * 102 Dualsystem 10 1110 0111 1 * 1 = 1 * 20 1 * 2 = 1 * 21 1 * 4 = 1 * 22 0 * 8 = 0 * 23 0 * 16 = 0 * 24 1 * 32 = 1 * 25 1 * 64 = 1 * 26 1 * 128 = 1 * 27 0 * 256 = 0 * 28 1 * 512 = 1 * 29 Zahlen innerhalb eines Computers S. 16

  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 S. 16 • 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

  18. Weitere Codierungsarten S. 16 • 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 ≈ 65 000 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 S. 22 • 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 Eingabe

  27. Das EVA-Prinzip- Eingabe und Verarbeitung Eingabe 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

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