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Grundlagen der Informatik

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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.

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grundlagen der informatik

Grundlagen der Informatik

Ergänzung zum Buch

«Der Computer als Werkzeug»

informatik
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 …
information
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
information computer
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
der computer
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
schalter bin r dual
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
schalter bin r dual7
2 Zustände:einfache, sichere Verarbeitung

Viele Zustände: fehleranfällig, da jeder Zustand mit einer bestimmten Spannung erzeugt werden müsste

S. 14

Schalter – binär – dual
viele zust nde
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!
bin rsystem
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
bin rsystem dualsystem
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
dualsystem
S. 15Dualsystem
  • Alle Daten innerhalb des Computers werden über das duale Zahlensystem verschlüsselt.
  • Es existieren nur zwei Zustände:

01

    • Strom aus  Strom an
    • Nicht magnetisch  Magnetisch
dualsystem12
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
das dualsystem
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

das dualsystem14

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

zahlen innerhalb eines computers
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

codes
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.
die ascii codierung
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
weitere codierungsarten
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
analog digital
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
analoge und digital anzeige
Analoge und digital Anzeige
  • Analoge Anzeige
    • Analog = entsprechend, vergleichbar
  • Digitale Anzeige
    • Digit (engl.) = Zahl
    • Daten werden immer durch Ziffern dargestellt.
vorteile von digitalen informationen
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
daten
Daten

S. 16

  • Daten sind Informationen, die ein Computer lesen und verarbeiten kann
  • Daten werden in digitaler Form
      • erfasst
      • bearbeitet
      • ausgewertet
      • übertragen
informationen und daten
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)
slide24
EVA

S. 22

  • Eingabe - Verarbeitung – Ausgabe
  • EVA ist die grundlegende Verarbeitungsweise eines Computers
eva prinzip am beispiel geldautomat
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
das eva prinzip
Das EVA-Prinzip

Ausgabe

Eingabe

Verarbeitung

eva programme
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
begriff informatik
Begriff Informatik
  • Information
  • Automatik
  • Zusammen  Informatik