Was ist das berhaupt
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Informatik. Was ist das überhaupt?. Für U2 an der FH in Bingen von Dipl. Inform. (FH) Heidi HannaH Daudistel. Informatik ist die Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung von Informationen , insbesondere der automatischen Verarbeitung mit Hilfe von Rechenanlagen. HHD.

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Was ist das überhaupt?

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Presentation Transcript


Informatik

Was ist das überhaupt?

Für U2 an der FH in Bingen von Dipl. Inform. (FH) Heidi HannaH Daudistel.


Informatik ist die Wissenschaft

von der systematischen Verarbeitung

von Informationen,

insbesondere

der automatischen Verarbeitung

mit Hilfe von Rechenanlagen.

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Wie bei unseren Uhren . . .

Analogrechner messen

Digitalrechner zählen

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4 Meilensteine

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Emblem

Nichts außer einem in allem.

Das Eine aber ist notwendig.

  • alle Zahlen mit 0 und 1

  • alle Zahlen bauen sich aus Potenzen von 2 auf

  • Die vier Grundrechenarten lassen sich durchführen

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There are only 10 types of people in the world:those who understand binary and those who dont.


4 Meilensteine

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Warum ist die Programmsteuerung, die auf Babbage zurückgeführt wird, soooo wichtig für Computer?

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Charles Babbage

1791 – 1871

Mathematiker

Politischer Ökonom

Babbage´s Gehirn ausgestellt neben seinen beiden Rechenmaschinen im Science Museum in London

HHD


Die 1. Programmiererin

Seine engste Mitarbeiterin

Ada Lovelace

(1815 – 1852)

beschreibt Programmsteuerung theoretisch !!!

HHD


Programmsteuerung

  • Dazu bedarf es zwischen Mensch und Maschine einer gemeinsamen Sprachen.

  • Wie bei „echten“ Sprachen gibt es

    • ein Alphabet,

    • eine Grammatik sowie

    • Vokabeln und deren Bedeutungen.

HHD


Programmsteuerung

  • Wie bei „echten“ Sprachen gibt es

    • ein Alphabet,

    • eine Grammatik sowie

    • Vokabeln und deren Bedeutungen.

HHD


Wie lautet das zulässige Alphabet „unseres“ digitalen Bitstroms?

1 1 000 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0

In einem digitalen Bitstrom

sind 0 und 1

die beiden zulässigen Zeichen im Alphabet.

HHD


Programmsteuerung

  • Wie bei „echten“ Sprachen gibt es

    • ein Alphabet,

    • eine Grammatik sowie

    • Vokabeln und deren Bedeutungen.

HHD


Und die Grammatik bei„unserem“ digitalen Bitstrom?

1 1 000 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0

Jede 0 hat als Nachfolger entweder eine 0 oder eine 1.

Jede 1 hat als Nachfolger entweder eine 0 oder eine 1.

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Programmsteuerung

  • Wie bei „echten“ Sprachen gibt es

    • ein Alphabet,

    • Grammatik sowie

    • Vokabeln und deren Bedeutungen.

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Zulässige Vokabeln?

=Befehle auf der Betriebssystem-Ebene

=Befehle, um ein Programm zu steuern.

=Anweisungen in MS Office

=SQL-Abfragen

=. . .

HHD


Zulässige Vokabeln?

=Befehle auf der Betriebssystem-Ebene

=Befehle, um ein Programm zu steuern.

=Anweisungen in MS Office

=SQL-Abfragen

=. . .

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Befehle zur Programmsteuerung

  • Abfragen. Testen.

  • Ein Schalter hat genau zwei Zustände:

    • Schalter „aus“

    • Schalter „an“


Befehle zur Programmsteuerung

  • Abfragen. Testen.

  • Ein Schalter hat genau zwei Zustände:

    • Schalter „aus“ = 0

    • Schalter „an“ = 1


Wie macht ein Computereine solche Abfrage?

Testen immer über Vergleichen!

HHD


Zum Beispiel: jump on zero

In einem 16-bit Computer KÖNNTE das so aussehen:

Befehlscode

1 1 000 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0

Teste, ob die 1. Speicherzelle

L1-Cache 0 ist.

???

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Befehle zur Programmsteuerung


Zum Beispiel: jump on zero

In einem 16-bit Computer KÖNNTE das so aussehen:

Befehlscode Sprungadresse

1 1 000 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0

Teste, ob die 1. Speicherzelle

L1-Cache 0 ist.

1 0 1 0 1 1 1 0

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Programmsteuerung

Fest?„Einweg-Computer“

variabel?Immer wieder und frei programmierbar

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4 Meilensteine

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Was ist Zuses Betragan der Entwicklung?

Der Computer wird eine Maschine.

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Konrad Zuse

* in Berlin

† in Hünfeld /Fulda

Konrad Zuse war (Bau-)Ingenieur.

Kein Mathematiker!

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HHD


HHD


Geschichte nach Bauelementen

  • 1. Computergeneration1946

    Einsatz von Elektronenröhren

  • 2. Computergeneration 1955

    Verwendung von Transistoren

  • 3. Computergeneration1962

    Integrierte Schaltungen

  • 4. Computergeneration> 1978

    Einsatz hoch- bzw. höchstintegrierter Schaltkreise

  • 5. Computergeneration ???

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4 Meilensteine

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Welche entscheidende Neuerung brachte von Neumann (1903 – 1957)?

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Von Neumann Architektur


Informatik

Rechenanlagen = Computer

analog  (hybrid ) digital  ???

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Informatik ist die Wissenschaft

von der systematischen Verarbeitung

von Informationen,

insbesondere

der automatischen Verarbeitung

mit Hilfe von Rechenanlagen.

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Systematisch? Automatisch?

  • Angenommen Sie wollten einen Roboter bauen, der Spielkarten nach Farben sortiert.

  • Dann muss Ihr Roboter „wissen“ wo was hinkommt. Sprich / Lies: nach welchem System Sie sortieren.

  • Danach können Sie – so Sie es können  – den Roboter selbst konstruieren / bauen, der dann die Karten für Sie automatisch sortiert.

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Systematisch? Automatisch?

  • Angenommen Sie wollten einen Roboter bauen, der Spielkarten nach Farben sortiert.

  • Dann muss Ihr Roboter „wissen“ wo was hinkommt. Sprich / Lies: nach welchem System Sie sortieren.

  • Danach können Sie – so Sie es können  – den Roboter selbst konstruieren / bauen, der dann die Sortier-Arbeit für Sie automatisch erledigt.

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Systematisch? Automatisch?

  • Angenommen Sie wollten einen Roboter bauen, der Spielkarten nach Farben sortiert.

  • Dann muss Ihr Roboter „wissen“ wo was hinkommt. Sprich / Lies: nach welchem System Sie sortieren.

  • Danach können Sie – so Sie es können  – den Roboter selbst konstruieren / bauen, der dann die Sortier-Arbeit für Sie automatisch erledigt.

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Systematisieren FORMalisieren

Flussplan als

FORMale Sprache

  • Form suchen und finden.

  • Form verbindlich festlegen.

  • Form darstellbar machen bzw. darstellen.

  • Übersetzen des zu systematisierenden Sachverhaltes in die festgelegte Form.

  • Durchführen gemäß festgelegter Form.

Abstrahieren

Algorithmus =

Lösungsverfahren

Tracen

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FORMalisieren

  • Form suchen und finden.

    • Abgrenzen und Ordnen

    • Klassifizieren und Katalogisieren

    • Abstrahieren

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Abstrahieren

  • Weniger ist mehr!

    • Vereinfachen eines Sachverhaltes

    • oder ein neues Problem auf ein gelöstes Problem zurückführen

  • Verallgemeinern

    • Algorithmus definieren

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VereinfachenBeispiel 1 von 3

Julius Cäsar (100 – 44 v. Cr.)

„Nach erfolgter Ankunft und Besichtigung der Verhältnisse war die Erringung des Sieges möglich.“

Ich kam, sah und siegte!

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VereinfachenBeispiel 2 von 3

Pablo Picasso (1881 – 1973)

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VereinfachenBeispiel 3 von 3

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Verallgemeinern

Ein Algorithmus

ist ein Lösungsverfahren,

das festgelegte Verfahren

zur Lösung einer Aufgabenstellung

festlegt.

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E hoch 3

Ein Algorithmus muss sein:

Eindeutig

Endlich

Erarbeitbar

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FORMalisieren

  • Form suchen und finden.

  • Form verbindlich festlegen.

  • Form darstellbar machen bzw. darstellen.

Mittels formaler Sprache

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Syntax

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Was ist Syntax?

  • Das Alphabet zu unserer (lebendigen) Sprache

  • und die Grammatik, die den Zusammenbau der Zeichen des Alphabetes regelt = Regelwerk.

    Zum Beispiel:

    15. Dezember 2015

    17. September 2015

    März:2015:3

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Syntax

Digitaler Bitstrom

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Syntaktisch korrekt?

1 1 H00 1 1 0 1 0 1 0 1 o 1 0

  • Nee!

  • Und warum nicht?

    Das zulässige Alphabet besteht ausschließlich aus den beiden Symbolen 0 und 1

    UND

    Die Grammatik definiert, dass eine 0 als Nachfolger ausschließlich 0 oder 1 haben darf und eine 1 ebenso.

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Syntax

FORMale Sprache

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Formale Sprache: Syntax

Zeichen des Alphabets symbolisieren reale Vorgänge

=Symbole

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Was ist Semantik?

  • Semantik bedeutet Bedeutung! 

    Zum Beispiel:

    31. Februar 2015

    Dieser Satz ist rot eingefärbt!

  • Welche Bedeutung sollen die Sprachkonstrukte der formale Sprache haben?

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FORMale Sprache

Flussplan

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