Einführung in die Informatik: Digitale Informationsverarbeitung WS 99/00

1. Einführung in die Informatik:Digitale InformationsverarbeitungWS 99/00 Prof. Dr. Gerhard Heyer Institut für Informatik Abt. Automatische Sprachverarbeitung Hauptgebäude, 1. Stock, Zi. 1-52 Vorlesung basierend u.a. auf: H.-J. Appelrath, J. Ludewig, Skriptum Informatik, Teubner, 1995 (Dank an die Autoren für Bereitstellung von Abbildungen) Skriptum Prof. Gerber, Foliensammlung Prof. Rahm und Prof. Brewka

2. Organisatorisches Übungsblatt wöchentlich (ab 20.10.), von Mitte November an nur im Netz Abgabe der Lösungen jeweils 1 Woche später, 5 Minuten vor der Mittwochsvorlesung (erste Abgabe 27.10.) Regelmäßige Abgabe der Lösungen Zulassungsbedingung zu Klausuren! Klausur für Übungsschein (Anfang Januar) Prüfungsklausur nach Semesterende (Mitte Februar) Achtung: Note geht in Vordiplom ein! Vorlesungsfolien ... werden ins Netz gestellt (Lernserver), 1. Hälfte ab Mitte Dez., 2. Hälfte ab Mitte Jan.

3. Organisatorisches Übungsleiter: Dr. Gräbe (Zi 2-51), Dr.Hartwig (Zi 3-52), Dr.Sosna (Zi 3-04), Fr.Dr.Meiler (Zi 1-31) Termine für Übungsgruppen Mo 9.15-10.45 (Gräbe; SG 3-05) Di 9.15-10.45 (Meiler, vorzugsweise Mathematiker; SG 3-11) Mi 7.30-9.00 (Sosna; SG 3-09) Do 11.15-12.45 (Gräbe; SG 3-09) Do 13.15-14.45 (Gräbe, vorzugsweise Mathematiker; SG 3-03) Do 11.15-12.45 (Hartwig; SG 3-11) Do 13.15-14.45 (Sosna; H1)) Fr 9.15-10.45 (Hartwig; SG 3-07) Verbindliche Einschreibung für Übungsgruppen: 18.10. - 20.10.99 in Zi HG 1-52 (Fr.Schildt), 8.00 - 15.30

4. Geschichte, Gegenstand und Teilgebiete der Informatik Algorithmenbegriff und Berechnungsmodelle Logische und Informationstheoretische Grundlagen Rechneraufbau Digitale Datendarstellung Grundlagen imperativer Programmierung (am Beispiel PASCAL) Grundlagen objektorientierter Programmierung Semantik von Programmiersprachen, Programmverifikation Grundlagen des Software-Engineerings Datenmodellierung und objektorientierte Analyse Weitere Programmierparadigmen (logische und funktionale Programmierung) Aktueller Vorlesungs- und Übungsplan auf dem LERNSERVER! Inhalt der Vorlesung

5. P. Rechenberg, Was ist Informatik?, Hanser Verlag, 19942 Richter/Sander/Stucky, Problem-Algorithmus-Programm, Teubner 1993 H.Balzert, Lehrbuch der Software-Technik, Spektrum 1996 Empfohlene Lehrbücher H.-J. Appelrath, J. Ludewig, Skriptum Informatik - eine konventionelle Einführung, Teubner Verlag, 3. Auflage, 1995 F.L. Bauer, G. Goos, Informatik 1, Springer, 1991 F.L. Bauer, G. Goos, Informatik 2, Springer, 1992 Engesser/Claus/Schwill, Informatik Duden, BI 1993 G. Hotz, Einführung in die Informatik, Teubner, 1990 T. Ottman, P. Widmayer, Algorithmen und Datenstrukturen, BI 1990 D. Roller, Informatik Grundlagen. Mit einer Einführung in PASCAL, Springer Lehrbuch, 1996 N. Wirth, Systematisches Programmieren - Eine Einführung, 6. Auflage, Teubner Verlag, 1993

6. Was ist Informatik? engl: Computer Science (manchmal: Computing Science) Informatik-Duden: Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung von Informationen, besonders der automatischen Verarbeitung mit Hilfe von Digitalrechnern Studien- und Forschungsführer Informatik: Wissenschaft, Technik und Anwendung der maschinellen Verarbeitung und Übermittlung von Informationen Brockhaus: Wissenschaft, die sich mit der grundsätzlichen Verfahrensweise der Informationsverarbeitung und allg. Methoden der Anwendung solcher Verfahren befaßt

7. Eine Wissenschaft ist bestimmt durch ihren Gegenstand und ihre Methode. Wissenschaft ist jede intersubjektiv überprüfbare Untersuchung von Tatbeständen und die auf ihr beruhende, systematische Beschreibung und Erklärung. Was ist eine Wissenschaft?

8. Eine Wissenschaft ist bestimmt durch ihren Gegenstand und ihre Methode. Wissenschaft ist jede intersubjektiv überprüfbare Untersuchung von Tatbeständen und die auf ihr beruhende, systematische Beschreibung und Erklärung. Informatik als Wissenschaft Gegenstand: Informationsverarbeitung i.a., speziell Algorithmen Software-Technik Anwendungen Hardware Methode: angemessene Repräsentation und Formalisierung von Information und ihrer Verarbeitung Was ist eine Wissenschaft?

9. Algorithmus: Verfahrensvorschrift zur Berechnung von gesuchten aus gegebenen Größen unabhängig von Programmiersprache und Rechner Informationsverarbeitung und Problemlösen mit dem Computer Problem Algorithmus Programm Daten Rechner Lösung

10. Abakus Euklidischer Algorithmus Erfindung Dezimalsystem in Indien Leonardo v. Pisa (Fibonacci) verfaßt Einführung in dezimales Rechnen Dezimalsystem mit arabischen Ziffern in Spanien Adam Riese veröffentlicht Rechenbuch im Dezimalsystem Nepersche Rechenstäbe zum Multiplizieren Rechenmaschine von Schickard Addiermaschine mit 8 Rechenstellen von Pascal Rechenmaschine für 4 Grundrechenarten von Leibniz Hahns erste zuverlässig arbeitende mechanische Rechenmaschine Jacquards Webstuhl mit fester Programmsteuerung Babbage entwickelt difference engine, Programmsteuerungsprinzip Erfindung der Lochkarte durch Hollerith Vorgeschichte der Informatik -700 -300 500 1202 1500 1524 1615 1623 1641 1674 1774 1805 1823 1886

11. Zuse plant programmierbaren Relaisrechner auf Basis des Dualsystems Zuse entwickelt elektromechanischen programmgesteuerten Rechner Z3 Aiken baut Mark I, sequentieller Rechner, Multiplikation: 6 s Mauchly/Eckert entwickeln ENIAC, Röhrentechnologie Edsac von Wilkes, erster Rechner mit gespeichertem Programm Rechner der 1. Generation (IBM 650, USA) Fortran (formula translator), 2. Generation, Transistoren, Ferritspeicher COBOL, ALGOL BASIC 3. Generation, integrierte Schaltungen, Mikroprozessoren, PASCAL Programmiersprache C Modula, Ada, PCs, Rechnernetze, Workstations Laptops, Parallel-Rechner optische Platten, Internet, World Wide Web Geschichte der Informatik: 1934 1941 1944 1946 1949 1954 1957 1960 1962 1971 1973 1980 1986 1990

12. Idee des Algorithmus Dezimalsystem Rechenmaschine Programmierung programmierbare Rechenmaschine Duales Zahlensystem und binäre Rechenmaschine elektrotechnische/elektronische Realisierung der binären Rechenmaschine Einheitliche Speicherung von Daten und Programm im binären Rechner höhere Programmiersprachen Vernetzung und breite Anwendung (Digitalisierung) Wichtige Innovationen der Informatik:

13. Angewandte I. Informationssysteme Texttechnologie Künstliche Intelligenz Computergraphik Simulation Modellierung Büro-Automation Anwendungen in Wirtschaft,Verwaltung, Medizin, Geistes-, Naturwissenschaften, ... Teilgebiete der Informatik Praktische I. Algorithmen Datenstrukturen Programmiermethoden Programmiersprachen Compiler Datenbanken Betriebssysteme Theoretische I. Berechenbarkeit Automatentheorie Formale Sprachen Komplexitätstheorie Algorithmenanalyse Programmsynthese Technische I. Schaltwerke Prozessoren Mikroprogrammierung Rechnerorganisation Rechnernetze

14. Technische InformatikKebschull Hochgeschwindigkeitsnetze BildverarbeitungSaupe Computergraphik, Visualisierung Verteilte SystemeIrmscher Offene und mobile Systeme Medizininformatik Löffler, Winter Krankenhausinformationssys., Anwendungen in der Medizin VersicherungsinformatikNN, Koch Anw. im Versicherungswesen WirtschaftsinformatikEhrenberg, Goldammer Informatikschwerpunkte in Leipzig • Theoretische InformatikGerber, Herre • funktionales Programmieren, Deduktion, logisches Prog. • Praktische InformatikRahm, Rünger • Datenbanken, Informations- systeme, Parallelverarbeitung • Autom. SprachverarbeitungHeyer • Texttechnologie, linguistische Informatik, elektronisches Publizieren, • Intelligente SystemeBrewka, Schierwagen, Der • Wissensrepräsentation, Inferenz- techniken, Neuronale Netze