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1 Einführung –Computersysteme und Informatik

■ Die aufgeführten Begriffe erklären und in den richtigen Kon-text einordnen können.

■ Den Aufbau und die Funktionsweise eines Computersystemsdarstellen können.

■ Gegebenen Aufgabenstellungen die jeweils geeigneten Peri-pheriegeräte zuordnen können.

■ Die Wissenschaftsdisziplin Informatik mit ihren Definitionen,ihren Positionen und ihren Teildisziplinen erläutern können.

■ Anhand von Beispielen die Arbeitsweise der Zentraleinheit zei-gen können.

■ Anhand von Beispielen Übertragungszeiten bei vernetztenComputersystemen berechnen können.

■ Die bei der Installation und Benutzung von Software ablaufen-den Vorgänge anhand von Beispielen in zeitlich richtiger Rei-henfolge durchführen können.

■ Software installieren und benutzen können.

1 Einführung 21.1 Aufbau und Funktionsweise eines Computersystems 31.1.1 Die Zentraleinheit 51.1.2 Bildschirm, Tastatur und Maus 81.1.3 Weitere Ein- und Ausgabegeräte 121.1.4 Externe Speicher 131.1.5 Vernetzung 151.1.6 Das Betriebssystem 171.1.7 Fallstudie: Die Firma ProfiSoft 181.2 Die Informatik 191.3 Gliederung und Aufbau dieses Buches 26

Leser, die bereits mit Computersystemen gearbeitet haben und mit derTerminologie vertraut sind, können mit dem Kapitel 1.2 beginnen.

Prof. Dr. Johannvon Neumann* 1903 in Buda-pest, Ungarn† 1957 in Washing-ton D.C., USA;Wegbereiter deramerikanischenComputerent-wicklung, Haupt-idee: Gemeinsa-mer Speicher fürProgramme undDaten, wodurchsich das Pro-gramm selbstverändern kann(1946); so aufge-baute Computermit einem Prozes-sor bezeichnetman heute als vonNeumann-Com-puter bzw. vonNeumann-Archi-tektur; wesent-liche Beiträge zuden ComputernHarvard Mark I(ASCC) und ENIAC;Studium derMathematik inBudapest, 1928Habilitation inBerlin, danach inBerlin und Ham-burg tätig, ab1929 in Princeton(N.J.), seit 1933dort Professor fürMathematik; zahl-reiche Auszeich-nungen.

LE 1

2

1 Einführung

Die Begriffe »Computer«, »Internet«, »WWW«, »Software« und »In-formatik« sind täglich in den Medien zu finden. Untersuchungenhaben ergeben /GfK 99/, /Negroponte 95, S. 11 f./, /Spiegel 97/,/WAZ 96/, /Die ZEIT 97/, daß■ 35 Prozent aller amerikanischen Familien und 50 Prozent der

amerikanischen Teenager einen Computer besitzen,■ etwa 100 Millionen Menschen Zugang zum Internet haben,■ 65 Prozent aller 1994 weltweit verkauften Computer an Privat-

haushalte gingen,■ 43 Prozent aller Deutschen zu Hause oder an ihrem Arbeitsplatz

mit einem Computersystem arbeiten,■ 19 Prozent aller Deutschen zwischen 14 und 59 Jahren, das sind

8,5 Millionen Menschen, 1999 zumindest gelegentlich das Inter-net und/oder einen Online-Dienst genutzt haben (Zuwachs von40 Prozent in sechs Monaten),

■ im Jahr 2000 nur noch ein Drittel aller Arbeitnehmer ohne Com-puterkenntnisse auskommen kann.

Diese Zahlen deuten bereits an, daß die Informatik und insbesonde-re die Software-Technik heute eine große volkswirtschaftliche Be-deutung haben /GI 87/, /BMFT 94/, /Necker 94/:■ Die Informatik hat sich in weniger als drei Jahrzehnten aus einem

kleinen wissenschaftlichen Kern zu einem entscheidenden undfür weite Teile unserer Wirtschaft und Gesellschaft bedeutendenFaktor entwickelt.

■ Die Informatik ist zu einer Grundlagen- und Querschnittsdiszi-plin für die meisten Entwicklungen in Wissenschaft und For-schung, in Wirtschaft und Technik geworden.

■ Die im Bereich der Informatik tätigen Wirtschaftszweige setzenweltweit jährlich mehrere 100 Milliarden DM um.

■ Software entwickelt sich zu einem eigenständigen Wirtschafts-gut. Sie ist Bestandteil der meisten hochwertigen technischenProdukte und Dienstleistungen. In einigen Bereichen, wie Bankenund Versicherungen, werden nahezu alle Dienstleistungen durchden Einsatz von Software erbracht.

■ Der Software-Anteil als integraler Produktbestandteil nimmtständig zu, z.B. in der Telekommunikationsindustrie, im Automo-bilbau, im Maschinen- und Anlagenbau, in der Medizintechnikoder der Haushaltselektronik.

■ Anlagen und Geräte werden von Software gesteuert. Sie prägt da-mit zunehmend sowohl die Funktionalität als auch die Qualitätder Erzeugnisse.

■ In exportorientierten Branchen der deutschen Wirtschaft über-steigt der Software-Anteil an der Wertschöpfung der Produktehäufig die 50 Prozent-Marke. In der digitalen Vermittlungs-

1 Einführung

http://www.gfk.de

Online-Dienst:Anbieter, die überein Netz, z.B. das

Internet, verschie-dene (Informa-

tions-) Dienstlei-stungen anbieten

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LE 1

technik entfallen bis zu 80 Prozent der Entwicklungskosten aufSoftware.

■ »Information-Highways« werden einen größeren Einfluß auf diezukünftige Entwicklung von Wirtschaft und Gesellschaft haben,als es die physikalische Infrastruktur wie Schienen-, Elektrizitäts-oder Telefonnetze hatten.

■ »Information« wird noch viel stärker zum entscheidenden »Pro-duktionsfaktor« und entscheidet über die zukünftige Wettbe-werbsfähigkeit der wichtigsten Industriebranchen.

Um eine intuitive Vorstellung von Computersystemen zu vermittelnund um auf klar definierten Begriffen aufzusetzen, werden im fol-genden Kapitel zunächst der Aufbau, die Funktionsweise und dieTerminologie von Computersystemen eingeführt und erklärt.

Anschließend wird versucht, eine Vorstellung von der Informatikals Wissenschaft zu vermitteln. Insbesondere wird auf Definitionen,Gegenstandsbereiche, Teildisziplinen und das Selbstverständnisder Informatik eingegangen.

Aufbauend auf diesen beiden Kapiteln werden dann die Gliede-rung und der Aufbau dieses Buches beschrieben.

1.1 Aufbau und Funktionsweise einesComputersystems

Computer sind technische Geräte, die umfangreiche Informationenmit hoher Zuverlässigkeit und großer Geschwindigkeit automatischverarbeiten und aufbewahren können.

Computer sind nicht vergleichbar mit Automaten, denen man imtäglichen Leben begegnet: Kaffeeautomaten, Fahrkartenautomaten,Zigarettenautomaten. Solche Automaten erfüllen nur eine festgeleg-te Funktion, die durch die Konstruktion bestimmt ist. Ein Zigaret-tenautomat kann z.B. keinen Kaffee ausgeben.

Im Gegensatz zu einem Automaten mit festgelegten Aktionen hatein Computer einen wesentlichen Vorteil: Man kann ihm die Vor-schrift, nach der er arbeiten soll, jeweils neu vorgeben. Beispiels-weise kann man ihm einmal eine Arbeitsanweisung zur Berechnungder Lohnsteuer eingeben. Der Computer kann dann die Lohnsteuerberechnen. Oder man kann ihm eine Handlungsanleitung zur Steue-rung von Verkehrsampeln angeben. Er ist dann in der Lage, den Ver-kehrsfluß einer Stadt zu regeln. Solche Vorschriften, Arbeitsanwei-sungen oder Handlungsanleitungen bezeichnet man als Algorith-men (Singular: Algorithmus).

Damit ein Computer Algorithmen ausführen kann, müssen sie ineinem eindeutigen und präzisen Formalismus beschrieben werden.Ist dies der Fall, dann bezeichnet man solche Algorithmen als Pro-gramme. Da ein Computer ohne ein Programm nicht arbeiten kann,

Die BezeichnungAlgorithmus gehtzurück auf denarabischenSchriftsteller AbuDshafarMuhammed IbnMusa al-Khwarizmi.Er lebte um 825 n.Chr. in der StadtKhiva im heutigenUsbekistan, diedamals Khwarizmhieß und als Teildes Namens ver-wendet wurde. Erbeschrieb dieErbschaftsver-hältnisse, die sichergaben, wenn einwohlhabenderAraber starb, derbis zu vier Frauenin unterschied-lichem Stand undeine Vielzahl vonKindern besaß.Dazu verwendeteer algebraischeMethoden undschrieb ein Lehr-buch mit dem Titel»Kitab al jabrw’almuqabalah«(Regeln zur Wie-derherstellung undzur Reduktion),wobei die Übertra-gung von Gliederneiner Gleichungvon einer zuranderen Seite desGleichheits-zeichens gemeintist. Der BegriffAlgebra leitete sichaus dem Titel desLehrbuchs ab. Ausdem Namen desSchriftstellerswurde algorismund darausAlgorithmus.

1.1 Aufbau und Funktionsweise eines Computersystems

LE 1

4

spricht man von Computersystemen, wenn das technische GerätComputer und die Programme zur Steuerung des Computers ge-meint sind.

Alle materiellen Teile eines Computersystems bezeichnet manauch als Hardware (harte Ware), alle immateriellen Teile, z.B. Pro-gramme, eines Computersystems als Software (weiche Ware). Ana-logien zu diesen Begriffen sind beispielsweise:Hardware – Musikinstrument – Schienennetz,Software – Komposition – Zugfahrplan.

Alles, was ein Computersystem kann, kann ein Mensch im Prinzipauch. Ein Computersystem hat gegenüber dem Menschen jedochdrei wesentliche Vorteile:■ Hohe Speicherungsfähigkeit

In einem Computersystem können Unmengen von Informationen– Millionen bis Billionen Zeichen – aufbewahrt werden. GesuchteInformationen können sehr schnell wiedergefunden werden.

■ Hohe GeschwindigkeitEin Computersystem addiert heute in einer Sekunde rund zehnMillionen Zahlen. Nimmt man an, ein Mensch würde in einer Se-kunde zwei solcher Zahlen addieren, dann hätte er nach einemJahr ununterbrochener Tätigkeit ca. 32 Millionen Zahlen zusam-mengezählt. Ein Computersystem schafft das in drei Sekunden.Der schnellste heute verkaufte Computer schafft sogar eine Billi-on Rechenoperationen pro Sekunde (1012 Operationen pro Sekun-de = 1 Tera-Operation pro Sekunde).

■ Hohe ZuverlässigkeitEin weiterer Vorzug eines Computersystems ist seine hohe Zuver-lässigkeit. Während der Mensch, insbesondere bei monotonenAufgaben, schnell ermüdet und Fehler macht, kennt ein Compu-tersystem solche Schwächen nicht.

Der Begriff Software ist noch umfassender als der Begriff Programm.Software (SW) sind Programme, zugehörige Daten und notwendige

Dokumentation, die es zusammengefaßt erlauben, mit Hilfe eines Com-puters Aufgaben zu erledigen. Synonym zu Software werden oft auchdie Begriffe Software-System und Software-Produkt verwendet.

Software gliedert man oft in Anwendungssoftware und System-software.

Systemsoftware, auch Basissoftware genannt, ist Software, diefür eine spezielle Hardware oder eine Hardwarefamilie entwickeltwurde, um den Betrieb und die Wartung dieser Hardware zu ermög-lichen bzw. zu erleichtern. Zur Systemsoftware zählt man immerdas Betriebssystem, in der Regel aber auch Compiler, Datenbanken,Kommunikationsprogramme und spezielle Dienstprogramme (sieheunten). Systemsoftware orientiert sich grundsätzlich an den Eigen-schaften der Hardware, für die sie geschaffen wurde und ergänztnormalerweise die funktionalen Fähigkeiten der Hardware.

Software

Systemsoftware

1.1 Aufbau und Funktionsweise eines Computersystems

5

LE 1

Anwendungssoftware auch Applikationssoftware (applicationsoftware) genannt, ist Software, die Aufgaben des Anwenders mitHilfe eines Computersystems löst. Beispiele dafür sind Textver-arbeitungs-Software, Tabellenkalkulation, Zeichenprogramme. An-wendungssoftware setzt in der Regel auf der Systemsoftware derverwendeten Hardware auf bzw. benutzt sie zur Erfüllung der eige-nen Aufgaben.

Anwendungssoftware, Systemsoftware und Hardware bilden zu-sammen ein Computersystem.

Als Anwender werden alle Angehörigen einer Institution oder

Abb. 1.1-1:Begriffe und ihreZusammenhänge

Benutzer

Computersystem

Anwender

Anwendungs-software

Arbeitsspeicher

organisatorischen Einheit be-zeichnet, die ein Computersystemzur Erfüllung ihrer fachlichenAufgaben einsetzen. Sie benutzendie Ergebnisse der Anwendungs-software oder liefern Daten, diedie Anwendungssoftware benö-tigt.

Benutzer sind nur diejenigenPersonen, die ein Computersy-stem unmittelbar einsetzen undbedienen, oft auch Endbenutzeroder Endanwender genannt.

Abb. 1.1-1 zeigt nochmals gra-fisch die Zusammenhänge.

1.1.1 Die Zentraleinheit

Ein Computer besteht aus■ einer Zentraleinheit (central unit) und■ einer Ein-/Ausgabesteuerung.In der Zentraleinheit werden die Programme abgearbeitet. Sie be-steht aus■ dem Prozessor – auch CPU (central processing unit) genannt – und■ dem Arbeitsspeicher (Abb. 1.1-2).Die Zentraleinheit kommuniziert über eine Ein-/Ausgabesteuerungmit den Peripheriegeräten (Ein-/Ausgabegeräte, externe Speicher,Netzanschluß).

Der Arbeitsspeicher, auch RAM (random access memory = Di-rektzugriffsspeicher) genannt, dient dazu, Informationen kurzfristigaufzubewahren und bei Bedarf wieder zur Verfügung zu stellen. DieAufbewahrung von Informationen erfolgt nur kurzfristig, da die In-formationen nach dem Ausschalten des Computers, d.h. nach demAbschalten der Stromzufuhr, wieder verloren gehen. Dies hängt mitdem technischen Aufbau von Arbeitsspeichern zusammen.

Benutzer Anwender

1.1.1 Die Zentraleinheit

LE 1

6

Für die langfristige Aufbewahrung von Informationen werdendeshalb externe Speicher (siehe Abschnitt 1.1.2) verwendet, diedie Informationen ähnlich wie bei einem Tonband oder einer CDaufbewahren.

1.1 Aufbau und Funktionsweise eines Computersystems

Abb. 1.1-2:Aufbau und

Komponenten einesComputers

andereComputer

Eingabegeräte,z.B.

TastaturMausMikrophonScannerdigitalerFotoapparatVideokamera

Ausgabegeräte,z.B.

BildschirmLautsprecherDrucker

externeSpeicher, z.B.

FestplatteDisketteCD-ROM

Netzanschluß, z.B.ModemISDN-KarteNetzwerk-Karte

Peripheriegeräte

Drucker

Fenster Bildschirm

Tastatur

Lautsprecher

Scanner Maus

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LE 1

Der Hauptvorteil des Arbeitsspeichers liegt darin, daß Informa-tionen wesentlich schneller hineingegeben und wieder herausge-holt werden können als bei externen Speichern.

Die kleinste Einheit eines Arbeitsspeichers bezeichnet man alsSpeicherzelle. Eine Speicherzelle kann im allgemeinen eine Zahloder mehrere Zeichen aufbewahren. Jede Speicherzelle besitzt ei-nen Namen (Adresse). Durch die Angabe des Namens wird genau diedem Namen zugeordnete Speicherzelle angesprochen. Der Arbeits-speicher eines Computers ist nicht unendlich groß, d.h. er verfügtnicht über unendlich viele Speicherzellen.

Die Informationsmenge, die in einem Speicher aufbewahrt wer-den kann, wird als dessen Speicherkapazität bezeichnet. Die Maß-einheit für Kapazität heißt Byte. In einem Byte kann bei Texten inder Regel ein Zeichen gespeichert werden. Ein Byte wird zu folgen-den Einheiten zusammengefaßt:

1 KB = 1 Kilo-Byte = 1 024 Bytes1 MB = 1 Mega-Byte = 1 024 KB = 1 048 576 Bytes ≈ 1 Million Bytes1 GB = 1 Giga-Byte = 1 024 MB ≈ 1 Milliarde Bytes.

Ein Byte besteht wiederum aus acht Binärzeichen, abgekürzt Bit(binary digit) genannt. Ein Bit kann einen zweielementigen Zeichen-vorrat darstellen, z.B. Markierung – keine Markierung, wahr – falsch,Eins – Null.

In Abhängigkeit von der Größe eines Computers hat ein Arbeits-speicher heute in der Regel eine Kapazität zwischen acht MB undmehreren hundert MB.Externe Speicher haben folgende Speicherkapazitäten:■ Diskette: 1,44 MB■ CD-ROM: 650 MB■ Festplatte: 2 GB bis ca. 10 GB (an einen Computer können meh-

rere Festplatten angeschlossen werden, so daß Spei-cherkapazitäten bis 200 GB und mehr erreicht wer-den).

Um einen Eindruck von der Größenordnung der Speicherkapazitätzu bekommen, sei ein Rechenbeispiel angegeben:Eine maschinengeschriebene DIN A4-Text-Seite faßt rund 3000 Zei-chen einschließlich der Leerzeilen und Leerzeichen; benötigte Spei-cherkapazität: 3 KB. Für ein Buch mit 1000 Seiten wird also eineSpeicherkapazität von 3 MB benötigt.Heutige Großplattenspeicher haben eine Kapazität von bis zu 200GB oder mehr. Auf solch einem Speicher kann daher eine ganze Bi-bliothek, bestehend aus 70.000 Büchern, abgespeichert werden.

Die zweite Komponente der Zentraleinheit ist der Prozessor. DerProzessor eines Computers ist in der Lage, Programme abzuarbei-ten. Bei Programmen handelt es sich um Algorithmen, die stark for-malisiert sind. Algorithmen dagegen können umgangssprachlich

1.1.1 Die Zentraleinheit

Speicherzelle

Speicherkapazität

Byte

Im Unterschiedzum normalen Ki-lobegriff, der 1000bedeutet, hat Kilohier den Faktor1024. Die Ursachedafür ist, daßBytes im Binär-bzw. Dualsystemdargestellt wer-den. 210 ergibt1024 und nicht1000.

Beispiel

Prozessor

LE 1

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formuliert sein. Führt ein Mensch einen Algorithmus aus, dann weißer durch seine Erfahrung auch bei nicht detaillierten Formulierun-gen meist, wie der Algorithmus zu verstehen ist.

Bei dem Prozessor eines Computers handelt es sich dagegen umein technisches Bauteil, dem in einem präzisen Formalismus mitge-teilt werden muß, was es tun soll. Den Formalismus, den ein Pro-zessor versteht, bezeichnet man als Programmiersprache, genauergesagt als Maschinensprache.

Im Gegensatz zur Umgangssprache ist eine Programmierspra-che eine formalisierte Sprache,■ deren Sätze aus einer Aneinanderreihung von Zeichen eines fest-

gelegten Zeichenvorrates entstehen,■ deren Sätze aufgrund einer endlichen Menge von Regeln gebildet

werden müssen (Syntax) und■ die die Bedeutung jedes Satzes festlegt (Semantik).Ein Programm ist deshalb ein Algorithmus, formuliert in einer Pro-grammiersprache.

Der Prozessor verfügt zum Verarbeiten von Informationen überfolgende Fähigkeiten:■ Informationen aus dem Arbeitsspeicher in den Prozessor trans-

portieren,■ Informationen vergleichen, addieren, subtrahieren, multiplizie-

ren, dividieren, verknüpfen,■ Informationen aus dem Prozessor in den Arbeitsspeicher trans-

portieren.Die prinzipielle Arbeitsweise der Zentraleinheit zeigt Abb. 1.1-3.

1.1.2 Bildschirm, Tastatur und Maus

Bildschirm, Tastatur und Maus sind die wichtigsten Geräte, überdie der Computerbenutzer mit dem Computersystem kommuniziert(Abb. 1.1-2).

Auf einem Bildschirm können Informationen angezeigt werden.Heute üblich sind gerasterte Grafikbildschirme. Sie ermöglichen dieDarstellung von Zeichen, Grafiken, Bildern und Filmen.

Die kleinste Anzeigeeinheit ist hierbei ein Bildpunkt, meist Pixel(picture element) genannt. Wie fein, d.h. mit welcher Auflösunggrafische Darstellungen angezeigt werden können, hängt von derAnzahl der Pixel ab. Gute Grafikeigenschaften erhält man ab 800mal 600 Bildpunkten (SVGA-Auflösung).

Eine Computertastatur besteht aus Tasten für die Eingabe von In-formationen (Buchstaben, Ziffern, Sonderzeichen) sowie einigenSondertasten zur Computerbedienung.Die wichtigsten sind:Auslöse- oder Eingabe-Taste (carriage return, enter): ↵Sie dient dazu, eine Informationseingabe abzuschließen.

1.1 Aufbau und Funktionsweise eines Computersystems

Programmier-sprache

Programm

Bildschirm

Pixel

Tastatur

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LE 1

Ein Programm besteht aus eine Reihe von Anweisungen. Im folgenden Beispiel wird angenommen, daßfür eine Rechnungserstellung der Warenwert pro Artikelposition aus Menge und Preis zu berechnen ist(Fakturierung). Es wird angenommen, daß der Benutzer über die Tastatur bereits die Menge und den Preiseingegeben hat und daß diese Werte sich bereits im Arbeitsspeicher befinden. Sowohl das Programm zurFakturierung als auch die Eingabe- und Ausgabeinformationen, die bei der Ausführung des Programmsbenötigt bzw. erzeugt werden, werden im Arbeitsspeicher aufbewahrt.Der Prozessor steuert die Informationsverarbeitung und führt arithmetische, logische und Transportoperationenaus. Transportoperationen sind die Operationen, die den Transport der Informationen aus dem Arbeitsspeicherin den Prozessor und umgekehrt bewirken.

Arbeitsspeicher

Menge einlesen

Preis einlesen

Warenwert = Menge x Preis

………

………

Menge: 10

Preis: 23,10

Warenwert:

Summe Warenwert:

Rabattbetrag:

Zwischensumme Rabatt:

Prozessor

2 Anweisung entschlüsseln

3 Anweisung ausführen

3a Informationen aus Arbeits-speicher lesen 10

23,10

3b Verarbeitung durchführen10 x 23,10

3c Ergebnisse im Arbeits-speicher abspeichern

231,00

4 nächste Anweisung lesen,weiter bei 2

Programm-anweisunglesen

Informationen

1

43a

3c 231,00

jeweils mehrere Speicherzellen

Programm

Informationen

3a

Der Prozessor liest eine Programmanweisung nach der anderen und führt jede Programmanweisung mitden im Arbeitsspeicher aufbewahrten Informationen aus. Zwischenergebnisse und Ergebnisse werden vomProzessor im Arbeitsspeicher abgelegt.Die Idee, Programme und Informationen in einem gemeinsamen Speicher aufzubewahren, stammt vonJohann von Neumann (siehe Kurzbiographie am Kapitelanfang). Computer mit einem Prozessor bezeichnetman ihm zu Ehren als von-Neumann-Computer.

Steuerungs-Taste (control): CTRL oder STRGDiese Taste, zusammen mit anderen Tasten gleichzeitig gedrückt,bewirkt bestimmte Aktionen. Beispiel: CTRL- und p-Taste bewirktbei manchen Systemen den Ausdruck von Informationen.

Für die bequeme Zahleneingabe enthält eine Computertastaturmeist einen separaten Zehnerblock. Das ist eine Zifferntastaturwie bei einem Taschenrechner, oft noch erweitert um Rechen-operations- und Dezimalstellen-Tasten.

Am oberen Rand einer Computertastatur befinden sich oft soge-nannte frei programmierbare Funktionstasten, meist bezeich-net mit F1 bis F12. Derjenige, der ein Programm schreibt, kann jede

1.1.2 Bildschirm, Tastatur und Maus

Abb. 1.1-3:PrinzipielleArbeitsweise derZentraleinheit

LE 1

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dieser Tasten mit einer bestimmten Bedeutung belegen. Wird dasProgramm vom Computer ausgeführt und die Taste wird gedrückt,dann wird eine entsprechende Funktion ausgelöst. Mit der Funkti-onstaste F1 wird im allgemeinen eine Hilfefunktion aufgerufen.

Zusätzlich enthält jede Computertastatur sogenannte Cursor-Ta-sten. Ein Cursor (Läufer), auch Schreibmarke genannt, ist eine oftblinkende Markierung (meist ein senkrechter Strich) auf dem Bild-schirm, der die momentane Bearbeitungsposition anzeigt. Gibt manein Zeichen mit der Tastatur ein, dann wird es im allgemeinen ander Stelle eingefügt, an der der Cursor steht. Mit Hilfe der Cursor-Tasten kann der Cursor auf dem Bildschirm bewegt werden.

Da Grafikbildschirme aus mehreren Hunderttausend Bildpunktenbestehen, ist ein schnelles und genaues Positionieren mit Cursor-Tasten nicht möglich.

Als Alternativen wurden sogenannte Zeigeinstrumente entwik-kelt, die es ermöglichen, schnell direkt oder indirekt auf Bildpunkteoder Bildbereiche zu zeigen. Am häufigsten wird hierfür heute diesogenannte Maus verwendet. Eine Maus ist ein kleines handlichesKästchen mit einer, zwei oder drei Drucktasten auf der Oberflächeund einer Rollkugel auf der Unterseite (Abb. 1.1-2).

Die Maus wird auf eine glatte Oberfläche gelegt und kann dannleicht hin- und herbewegt werden. Die Bewegung der Maus wird da-bei von einem Maus-Zeiger, meist durch einen Pfeil dargestellt, aufdem Bildschirm nachvollzogen. Durch Betätigen einer Taste (An-klicken) kann man bestimmte Aktionen auslösen.

Durch die Verwendung eines Grafikbildschirms ist es auch mög-lich, die Informationsdarstellung auf dem Bildschirm so zu gestal-ten, daß die Bedienung des Computers besonders einfach wird.

Der Benutzer sieht eine grafische Benutzungsoberfläche(GUI), die einer physikalischen Arbeitsoberfläche eines Schreibti-sches nachgebildet ist. Man spricht auch von einer »elektronischen«Arbeitsoberfläche, desktop genannt.

Auf dieser Arbeitsoberfläche können Objekte (Aufträge, Bestel-lungen, Rechnungen, Memos usw.), Hilfsmittel (Bleistift, Radier-gummi, Büroklammern usw.), Geräte (Telefon, Posteingangs- und-ausgangskorb) und Anwendungen (Adreßverwaltung, Textverarbei-tungssystem usw.), die die Bearbeitung der Objekte ermöglichen, inForm von Piktogrammen bzw. Ikonen (icons) dargestellt werden.

Ein Piktogramm ist eine grafisch abstrakte Darstellung von Ob-jekten, Geräten, Funktionen, Anwendungen oder Prozessen auf demBildschirm. Abb. 1.1-4 zeigt die Analogie zwischen einem »klassi-schen« Schreibtisch-Arbeitsplatz und der Arbeitsoberfläche einesComputer-Arbeitsplatzes.

Der Benutzer kann auf der elektronischen Arbeitsoberfläche einedurch ein Piktogramm repräsentierte Anwendung aktivieren. In derRegel geschieht dies durch einen Doppelklick mit der Maus auf das

Maus

Arbeitsoberfläche(desktop)

GUI = graphicaluser interface

Piktogramme(icons)

1.1 Aufbau und Funktionsweise eines Computersystems

11

LE 1

entsprechende Piktogramm. Die Anwendung öffnet dann ein An-wendungsfenster auf der Arbeitsoberfläche.

Ein Fenster entspricht einem Ausschnitt aus der Arbeitsumge-bung des Benutzers und ermöglicht die Bearbeitung entsprechen-der Objekte. Beispielsweise können nach dem Start eines Textsy-stems Textobjekte (Briefe, Memos, Dokumente) bearbeitet werden.

Der Benutzer kann mehrere Anwendungen aktivieren, so daßmehrere Anwendungsfenster auf der Arbeitsoberfläche sichtbarsind. Anwendungsfenster stellen die Benutzungsoberfläche der je-weiligen Anwendung dar. Ein Anwendungsfenster kann wiederumaus mehreren Fenstern bestehen.

Die Verwaltung der Arbeitsoberfläche, die Bereitstellung einer an-wendungsorientierten Grundfunktionalität sowie die Koordinationmit den verschiedenen Anwendungen übernimmt ein GUI-System.Das verwendete GUI-System beeinflußt ganz wesentlich die Gestal-tung der Anwendungsoberflächen.

Die auf der Arbeitsoberfläche verfügbaren Elemente »Fenster«und »Piktogramme« müssen vom Benutzer manipuliert werden kön-nen, damit er seine Aufgaben erledigen kann. Wenn auf der Arbeits-oberfläche bereits versucht wird, eine physikalische Arbeitsumge-bung nachzubilden, dann liegt es natürlich nahe, auch die Arbeits-weise auf der elektronischen Arbeitsoberfläche der physikalischenArbeitsweise in übertragener Form anzupassen.

Ein Mitarbeiter, der ein Stück Papier nicht mehr benötigt, ergreift esmit der Hand und wirft es in den Papierkorb.Auf der elektronischen Arbeitsoberfläche kann der Benutzer analogdas Stück Papier, repräsentiert durch ein Piktogramm, mit der Mausselektieren (pick), mit gedrückter Maustaste das Papierpiktogrammüber die Arbeitsoberfläche auf das Papierkorbpiktogramm bewegen(drag) und dann die Maustaste loslassen (drop). Das Papierpikto-

Abb. 1.1-4: Ver-gleich einer tra-ditionellen Arbeits-oberfläche mit einerelektronischenArbeitsoberfläche

FensterPiktogramme für …

Mauszeiger

GUI-System

Beispiel

Selektieren,Ziehen, Loslassen(pick, drag & drop)

1.1.2 Bildschirm, Tastatur und Maus

LE 1

12

gramm verschwindet. Das Papierkorbpiktogramm ändert seine Form,um anzuzeigen, daß der Papierkorb etwas enthält (Abb. 1.1-5).Benötigt der Mitarbeiter das Stück Papier aus dem Papierkorb dochnoch einmal, dann kann er es aus dem Papierkorb zurückholen.Dies muß auch beim elektronischen Papierkorb möglich sein, sonststimmt die Analogie nicht. Ist dies nicht möglich, dann muß einReißwolf anstelle des Papierkorbs durch ein Piktogramm dargestelltwerden.

Bei der direkten Manipulation werden vom Benutzer – in gewis-ser Analogie zur Arbeitsweise in einer physikalischen Arbeitsumge-bung (z.B. Büro) – Arbeitsobjekte (z.B. Dokumente) unmittelbar vi-suell identifiziert, selektiert (»zur Hand genommen«) und bearbei-tet. Die Bedienungstechnik »Selektieren, Ziehen und Loslassen«(pick, drag & drop) ist ein Beispiel für eine direkte Manipulation.

1.1.3 Weitere Ein- und Ausgabegeräte

Neben Texten werden in vielen Anwendungen auch Grafiken, Fotosund Bilder verwendet. Um diese Informationen im Computer spei-chern zu können, werden sie durch einen Scanner (Abtaster) odereinen digitalen Fotoapparat aufgenommen, digitalisiert und als Bit-muster dem Computersystem zur Verfügung gestellt.

Videofilme können ebenfalls digitalisiert, gespeichert und aufdem Bildschirm abgespielt werden.

Will man Ausgabeinformationen vom Computer nicht nur aufdem Bildschirm lesen, sondern »schwarz auf weiß« bzw. in Farbebesitzen, dann benötigt man als Ausgabegerät einen Drucker. Esgibt heute eine Vielzahl von Druckern, die ein breites Leistungs-und Preisspektrum abdecken. Die Auswahl eines geeigneten Druk-kers hängt vom Einsatzgebiet ab. Aus dem Einsatzgebiet lassen sichAnforderungen an den Drucker ableiten. Häufig verwendet werdenheute■ Laserdrucker und■ Tintenstrahldrucker.Mikrophon und Lautsprecher ermöglichen den Einsatz gesproche-ner Sprache in Computersystemen.

In verschiedenen Formen wird die gesprochene Sprache zukünf-tig in der Kommunikation mit einem Computersystem und über einComputersystem verstärkt möglich sein. Die Bearbeitung gespro-chener Sprache läßt sich unterteilen in Sprachspeicherung, Sprach-erkennung und Sprachausgabe.

Bei der Sprachspeicherung wird die Sprache über ein Mikro-phon aufgenommen. Die Sprache wird digitalisiert, die Daten wer-den komprimiert und dann auf einem Speichermedium aufbewahrt.

Abb. 1.1-5:Selektieren, Ziehen

und Loslassen(Beispiel)

direkteManipulation

Scanner

digitaleVideokamera

Drucker

Mikrophon,Lautsprecher

gesprocheneSprache

Sprachspeicherung

1.1 Aufbau und Funktionsweise eines Computersystems

13

LE 1

Die Sprachspeicherung kann im Büro für folgende Anwendungeneingesetzt werden:– Verwendung als Diktiergerät,– Versenden von Sprachmitteilungen (voice mailing),– Sprachanmerkungen in Dokumenten.Wie bei einem Diktiergerät kann Sprache aufgezeichnet und über ei-nen Lautsprecher abgehört werden. Zusätzlich können Einfügungenin bereits aufgezeichnete Sprachinformationen vorgenommen wer-den. Ähnlich wie Dokumente können auch Sprachinformationen inForm von Sprachmitteilungen über elektronische Post an einenoder mehrere Empfänger versendet werden.

Spracherkennung bedeutet, daß gesprochene Informationenvom Computersystem erkannt werden. Spricht der Benutzer z.B. dasWort »Posteingang«, dann muß dieses Wort vom System erkannt undanschließend beispielsweise die eingegangene Post angezeigt wer-den. Die Spracherkennung eröffnet neue Anwendungen, insbesonde-re die direkte Sprach-Text-Umsetzung (»automatische Schreibma-schine«, »Sprechschreiber«).

Die vollsynthetische Sprachausgabe erlaubt es, einen beliebi-gen im Computersystem befindlichen Text vorlesen zu lassen. Inmehreren Schritten wird aus einem vorliegenden Text eine Sprach-ausgabe aufgebaut und synthetisiert, ohne daß vorher eine mensch-liche Stimme als Vorlage oder Referenz vorhanden war.

Zunehmend an Bedeutung gewinnen Multimedia-Anwendungen,die Texte, Daten, Grafiken, Bilder, Filme, Töne und gesprocheneSprache kombinieren (Abb. 1.1-6).

1.1.4 Externe Speicher

Arbeitsspeicher besitzen sowohl aus technischen als auch aus Ko-stengründen eine Kapazität in der Größenordnung von vier MB biszu mehreren hundert MB. Es ist daher nicht möglich, umfangreicheInformationsbestände und eine Vielzahl von Programmen im Ar-beitsspeicher über längere Zeit hinweg aufzubewahren. Außerdemgehen alle Informationen im Arbeitsspeicher verloren, wenn derComputer ausgeschaltet wird.

Im Arbeitsspeicher befinden sich daher nur die Programme undInformationen, mit denen gerade gearbeitet wird. Für die langfristi-ge Aufbewahrung von Programmen und Informationen hat man be-sondere Speicher die externen Speicher entwickelt, die wesent-lich preiswerter als Arbeitsspeicher sind und eine höhere Speicher-kapazität besitzen. Der Begriff externe Speicher deutet an, daß die-se Speicher nicht zur Zentraleinheit gehören.

Es gibt verschiedene externe Speichermedien. Sie unterscheidensich in der Zugriffsgeschwindigkeit, d.h. wie schnell Informationen

Spracherkennung

Sprachausgabe

Multimedia

1.1.4 Externe Speicher

externe Speicher

LE 1

14

Senso-rama

Dia-Audio-vision

Schachcomputer

medienintegriertTV

Multimedia ist ein Schlagwort, das heute oft in einem sehr umfassenden Sinnverwendet wird. Da es noch keine allgemein akzeptierte Definition gibt, werdenverschiedene Definitionen vorgestellt:

»Multimedia ist eine (neue)Kommunikationsform:

Computergestützt undmedienintegriert undinteraktiv« /Steinhau 94/.

»Mehrheitlich wird von einemMultimedia-System gesprochen,

wenn sowohl diskrete Medien (Text,Raster- und Vektorgrafik) als auchkontinuierliche Medien (Ton, Bewegt-bild und Animation) in das Systemintegriert sind undwenn der Benutzer mit dem Systeminteragieren, d.h. den Ablauf steuernkann« /Stahlknecht, Schnieders 94/.

»Ein Multimedia-System ist durch die rechner-gesteuerte, integrierte Verarbeitung, Speicherung,Darstellung, Kommunikation, Erzeugung und Manipulation von unabhängigenInformationen mehrerer zeitabhängiger und zeitunabhängiger Medien gekenn-zeichnet« /Steinmetz, Rückert, Racke 90/.

Zeitabhängige Medien sind Bewegtbilder natürlichen oder künstlichen Ursprungs,Audiosignale und Signale verschiedener Sensoren wie Temperatur- und Luftdruck-sensoren.Zeitunabhängige Medien sind Texte, Grafiken, Tabellen und Standbilder.Unabhängigkeit der verschiedenen Medien bedeutet, daß sie unabhängigvoneinander gespeichert, bearbeitet und eingesetzt werden können.Bei einer Videokamera werden Bild und Ton gemeinsam aufgezeichnet, so daß einfester zeitlicher Bezug zwischen ihnen besteht. Können Text- und Bildbausteineräumlich beliebig zueinander angeordnet werden, dann sind sie unabhängigvoneinander.Durch die zeitliche, räumliche und inhaltliche Synchronisation können unabhängigeMedien integriert werden, damit sie gemeinsam eine bestimmte Funktion erfüllen.Es sollten mindestens drei Medien in einem System integriert sein, wobei mindestensein Medium zeitabhängig sein sollte.

Multimedia-Anwendungenmultimediale Lehr- und Lernsysteme (CBT = computer based training, interaktivesEdutainment),interaktives Entertainment (z.B. interaktive Spielfilme),interaktive Informationssysteme (point of information),Abenteuerspiele,Hypermedia-Systeme (siehe Kapitel 2).

wiedergefunden werden, in der Speicherkapazität und im Preis. Sielassen sich in drei große Klassen einteilen:■ Diskettenspeicher (geringe Kapazität, langsam),■ Plattenspeicher (hohe Kapazität, schnell),■ CD-ROM-Speicher (mittlere Kapazität, mittlere Zugriffsge-

schwindigkeit).Alle Speichermedien (Diskette, Platte, CD-ROM) befinden sich in Lauf-werken, die das entsprechende Medium an einem Schreib-/Lesekopfzum Schreiben und Lesen der Informationen vorbeibewegen.

Abb. 1.1-6:Multimedia-

Systeme undAnwendungen

1.1 Aufbau und Funktionsweise eines Computersystems

15

LE 1

Informationen werden auf externen Speichern in Dateien (files)abgelegt. Dateien sind vergleichbar mit Karteikästen bei der Ablagemanueller Informationen. Um eine Datei speichern zu können, mußsie einen Namen erhalten. Dieser Name wird in einem Inhaltsver-zeichnis (directory) auf dem Speichermedium vermerkt. Ebenso dieGröße der Datei in Bytes. In diesem Inhaltsverzeichnis sind die Na-men aller gespeicherten Dateien enthalten.

Dateien können zu Ordnern bzw. Verzeichnissen zusammenge-faßt werden, Ordner können wiederum Ordnern zugeordnet wer-den. Dadurch ist es möglich, Ordnerhierarchien aufzubauen, z.B.Informatik/Grundlagen/LE1.doc, wobei LE1.doc der Dateiname ist,Grundlagen der zugehörige Ordner. Der Ordner Grundlagen gehörtwiederum zum Ordner Informatik.

Um eine Datei eindeutig von allen anderen Dateien in einemComputersystem unterscheiden zu können, muß die gesamte Hier-archie, Pfad genannt, angegeben werden, wie oben im Beispiel.

Oft gliedert man Dateinamen in zwei Teile. Bei dem ersten Teilhandelt es sich um den eigentlichen, frei wählbaren Namen wie LE1.Der zweite Teil ist die Dateinamen-Erweiterung, Suffix oder extensiongenannt, die den Typ der Datei angibt, z.B. txt für eine Textdatei, docfür ein Word-Dokument, wav für eine Audio-Datei, wmf für eine Grafik-Datei, bmp für eine Bild-Datei. Der Dateinamen-Suffix wird auch dazuverwendet, um zu einer Datei automatisch die zugehörige An-wendungssoftware zu starten.

1.1.5 Vernetzung

Computersysteme sind heute in der Regel vernetzt, d.h. sie könnenmit anderen Computersystemen Informationen austauschen. DamitComputersysteme elektronisch kommunizieren können, müssen sieim allgemeinen physikalisch durch Kabel oder über Funk miteinan-der verbunden sein. Die Kabel und die Funkstrecken, die die Verbin-dung herstellen, werden in ihrer Gesamtheit als Netz bezeichnet.Zu dem Kabel als Hardware bzw. den Sende- und Empfangsstatio-nen bei Funk kommt noch die Netz-Software hinzu, die mit dafürsorgt, daß die elektronische Informationsübermittlung stattfindenkann. Zwei wichtige Netze sind■ das Intranet und■ das Internet.Ein Intranet verbindet Computersysteme eines Unternehmens odereiner Organisation.Das Internet verknüpft weltweit Intranets oder einzelne Computer-systeme miteinander. Auf das Internet wird ausführlich im Kapitel1.4 eingegangen.

Es gibt mehrere technische Möglichkeiten, um Netzwerke zu rea-lisieren. In Abhängigkeit von der notwendigen Übertragungsge-

Dateien

Hinweis: Der Auf-bau von Dateina-men hängt vomverwendeten Be-triebssystem (sie-he Abschnitt 1.1.6)ab. Die hier be-schriebene Zwei-teilung ist in demBetriebssystemMS-DOS, das heuteBestandteil vonWindows 95/98 ist,vorgeschrieben. Inanderen Betriebs-systemen ist eineUnterteilung in einoder mehrere Teilemöglich, aber nichtvorgeschrieben.

Aufbau vonDateinamen

Ordner,Verzeichnisse

Pfad

1.1.5 Vernetzung

Kapitel 1.4

LE 1

16

schwindigkeit der Informationen können folgende Übertragungs-medien benutzt werden:– Telefon- oder ISDN-Leitungen für geringe Übertragungsgeschwin-

digkeiten zwischen 14 400 Bit/s und 64 000 Bit/s. Das entspricht1800 Zeichen/s bzw. 8000 Zeichen/s.

– Verdrillte Zweidrahtleitungen (twisted pair) oder Koaxialkabel fürmittlere Übertragungsgeschwindigkeiten. Die Geschwindigkeitenliegen zwischen 10 MBit/s, das entspricht etwa 1,25 MillionenZeichen/s, und 100 MBit/s.

– Lichtwellenleiter bzw. Glasfasern für hohe Übertragungsge-schwindigkeiten (100 MBit/s bis hin zu 500 MBit/s). Solche Licht-wellenleiter werden zunehmend für die Verkabelung von Tele-kommunikations-Netzen und lokalen Netzen verwendet.

Die Übertragung von Informationen in Netzen erfolgt paketweise,d.h. die zu übertragenden Informationen werden in ein oder mehre-re Pakete (Abb. 1.1-7) fester oder variabler Länge aufgeteilt. Die Pa-kete werden dann über das Netz transportiert. Die Größe eines Pa-ketes wird üblicherweise beschränkt, so daß die Übertragungs-dauer eine bestimmte Zeit nicht überschreitet (meist im Bereich vonTausendstel Sekunden). Bei Übertragungsgeschwindigkeiten imMBit/s-Bereich ergeben sich Paketgrößen im KBit-Bereich. Beispiels-weise können 250 Zeichen = 250 Byte = 2000 Bit = 2 KBit als ein Pa-ket übertragen werden.

ISDN steht für»integriertes

digitales Fern-meldenetz«(integrated

services digitalnetwork).

Abb. 1.1-7:Zum Prinzip der

Informations-übertragung mit

Paketen

Legende:K = Kopfdaten (header)enthalten:– Empfänger- und Absenderadresse– Nummer des Pakets– Fehler-Code

Paket 1

Zu übertragende Informationen

Paket 2 Paket 3 Paket 4

K K K K

In Abhängigkeit davon, ob zu einem Zeitpunkt nur ein Paket odermehrere Pakete parallel im Netz transportiert werden, unterschei-det man Basisbandnetze und Breitbandnetze.

In Basisbandnetzen werden mehrere Pakete nur zeitlich hinter-einander transportiert (Zeitmultiplex).

Breitbandnetze können zeitlich parallel mehrere Pakete über-tragen. Dies geschieht dadurch, daß das Übertragungsmediummeist Lichtwellenleiter mit mehreren nichtüberlappenden Fre-quenzbändern beschickt wird (vergleichbar mit der gleichzeitigenÜbertragung verschiedener Sender im Rundfunk). Auf jedem Fre-quenzband kann unabhängig von den anderen Frequenzbändernein Paket übertragen werden (Frequenzmultiplex).

Durch sogenannte Übertragungsprotokolle wird geregelt, aufwelche Weise ein Computersystem Zugang zum Übertragungsme-dium erhält. In Abhängigkeit vom Übertragungsmedium und demverwendeten Übertragungsprotokoll sind für ein Computersystemunterschiedliche Netzanschluß-Systeme nötig:

1.1 Aufbau und Funktionsweise eines Computersystems

17

LE 1

■ Ein Modem (Modulator/Demodulator) wird benötigt, wenn dasComputersystem an ein analoges Telefonnetz angeschlossen wer-den soll. Es wandelt digitale Signale, d.h. Bits, in akustische um.Diese Umwandlung heißt Modulation. Beim Empfänger werdenakustische Signale in digitale umgesetzt (Demodulation).

■ Eine ISDN-Karte wird benötigt, wenn das Computersystem anein digitales Telefonnetz angeschlossen werden soll. An einenISDN-Basisanschluß können bis zu acht unterschiedliche Endge-räte angeschlossen werden, von denen wiederum zwei Gerätegleichzeitig benutzt werden können. Beim Schmalband-ISDN sindÜbertragungsgeschwindigkeiten bis zu 64 KBit/s erlaubt. Langfri-stig wird ein Breitband-ISDN angestrebt, das ein Vielfaches dieserÜbertragungsgeschwindigkeit ermöglicht.

■ Eine Netzwerk-Karte wird benötigt, wenn das Computersysteman ein lokales Netzwerk (LAN, local area network) angeschlossenwerden soll. Lokale Netzwerke verbinden Computersysteme überkurze Entfernungen (von einigen Metern bis maximal wenigen Ki-lometern), meist innerhalb einer Institution oder eines Unterneh-mens. Als Übertragungsmedium werden keine »öffentlichen« Lei-tungen verwendet.

Ein Netzwerk kann nicht nur dazu dienen, Informationen zwischenden angeschlossenen Computern auszutauschen (Informationsver-bund), sondern auch dazu, Ressourcen gemeinsam zu nutzen. Res-sourcen können beispielsweise Drucker und externe Speicher sein.Da diese Peripheriegeräte relativ teuer sind, können sie als soge-nannte Server an das Netz angeschlossen werden.

Ein Server ist ein Gerät, das festgelegte Dienstleistungen auf An-forderung für die Teilnehmer im Netz erbringt. Die im Netz befind-lichen Computer können dann Druckaufträge an den Druck-Server(es handelt sich dabei z.B. um einen schnellen Laserdrucker) sen-den. Umfangreiche Informationsbestände können auf einem ge-meinsamen Archiv-Server abgelegt werden.

Die Computersysteme, meist handelt es sich dabei um die am Ar-beitsplatz verwendeten Computer, die Dienstleistungen von Ser-vern in Anspruch nehmen, bezeichnet man als Clients. In manchenFällen kann ein Computersystem gleichzeitig Client in Bezug aufeine Dienstleistung A und Server für andere Clients in Bezug aufeine Dienstleistung B sein.

1.1.6 Das Betriebssystem

Zur Steuerung und Verwaltung der einzelnen Komponenten einesComputersystems dient ein sogenanntes Betriebssystem.Das Betriebssystem erledigt unter anderem folgende Aufgaben:– Voreinstellung der Hardware nach dem Einschalten auf definierte

Anfangswerte (bootstrapping).

Client = Klient,Kunde

Server = Bediener

Netzanschluß-System

Hinweis: Der hierbenutzte BegriffKarte bezeichneteine technischeKomponente einesComputers, die indas Gehäuse einesComputers nach-träglich eingebautwerden kann, da-her auch Einsteck-karte oder Ein-schubkarte ge-nannt. Die Be-zeichnung Karteberuht auf derForm der techni-schen Komponen-te. Sie hat einerechteckige Formund besitzt unge-fähr die Größeeiner DIN-A6-Seite.

1.1.6 Das Betriebssystem

Betriebssystem

LE 1

18

– Eröffnen des Dialogs zwischen Benutzer und Computer über Bild-schirm, Tastatur und Maus (console driver).

– Interpretation und Ausführung der Kommandos des Benutzers andas Betriebssystem (command interpreter).

– Zuweisung verfügbarer Arbeitsspeicherbereiche an die einzelnenProgramme (memory manager).

– Behandlung der Ein-/Ausgabe-Anforderungen (I/O-manager).– Verwaltung der Peripherie (resource manager).– Verwaltung der Dateien (file manager).Das Betriebssystem selbst ist ein Programm wie jedes andere. Da-mit es jederzeit Kommandos vom Benutzer entgegennehmen kann,befindet sich ein Teil des Betriebssystems ständig im Arbeitsspei-cher des Computers (speicherresidenter Teil). Nicht ständig benö-tigte Teile befinden sich auf einer sogenannten Systemplatte, d.h.auf einem externen Speicher, und werden bei Bedarf in den Arbeits-speicher geholt.

Es gibt unterschiedlich leistungsfähige und unterschiedlich starkverbreitete Betriebssysteme. Am weitesten verbreitet sind folgende:■ Windows 95/98 von der Fa. Microsoft (für Clients),■ Windows NT von der Fa. Microsoft (für Server und Clients),■ UNIX (für Server und Clients) und die kostenlose Variante Linux,■ MVS bzw. OS/390 (für IBM-Großcomputer).Bevor Anwendungssoftware benutzt werden kann, muß sie auf dementsprechenden Computersystem zunächst installiert werden (wennsie noch nicht vorhanden ist). Abb. 1.1-8 beschreibt die dazu not-wendigen Schritte sowie die Anwendung eines Software-Produkts.

1.1.7 Fallstudie: Die Firma ProfiSoft

Nach dem Studium der Informatik mit Schwerpunkt Software-Tech-nik gründen die zwei ehemaligen Absolventen Alexander Klug, ge-nannt Alex, und Robert Neumann, genannt Rob, die Firma ProfiSoft.

Ihre im Studium erworbenen Erkenntnisse wollen Sie dazu nut-zen, um für Kunden Software zu entwickeln, Kunden zu schulenund zu beraten.

Um bei Gesprächen mit potentiellen Kunden einen guten Ein-druck zu hinterlassen, entwirft jeder ein persönliches Qualifika-tionsprofil. Abb. 1.1-9 zeigt das Profil von Alex. Es enthält zusätz-lich eine gesprochene Begrüßung, falls das Profil als Datei an denKunden gesandt wird.

1 Einführung

19

LE 1

Installation1 Kauft man ein Software-Produkt, dann erhält man in der Regel ein Benutzerhandbuch sowie eine CD-

ROM oder Disketten, die die Anwendungssoftware enthalten. (Auf die Bereitstellung über das Netz wirdim Kapitel 2 eingegangen).

2 Damit das Software-Produkt benutzt werden kann, muß die Software installiert werden. Installierenbedeutet in der Regel, daß die gesamte Software oder zumindest einige Teile vom Datenträger (Disketteoder CD-ROM) auf die Festplatte kopiert werden. Dies geschieht deshalb, weil die Software von derFestplatte schneller in den Arbeitsspeicher geladen werden kann, als von der CD-ROM oder der Diskette.

3 Das Kopieren übernimmt das Betriebssystem, d.h. es liest die Dateiinhalte vom Datenträger, legt Dateienauf der Festplatte an und trägt dort die Inhalte wieder ein.Die Anweisung zum Installieren muß vom Benutzerüber die Tastatur/Maus an das Betriebssystem ge-geben werden.In der Regel besitzt jede Anwendungssoftware einInstallationsprogramm, meist setup genannt, dasdurch Doppelklick mit der Maus auf dem Daten-träger gestartet werden muß. Dieses Programmübernimmt dann unter Inanspruchnahme desBetriebssystems die Installation. Das Installations-programm erledigt folgende Aufgaben:a Festlegen des Funktionsumfangs, der genutzt

werden soll.b Abstimmung der Software auf die vorhandene

Hardware.c Integration in bestehende Programme, z.B. um Daten auszutauschen.d Anlegen eines anwendungsspezifischen Piktogramms auf der Arbeitsoberfläche (desktop), das nach

dem Starten des Computersystems jeweils angezeigt wird.4 Bei Lexika, Telefonbüchern usw. enthält die CD-ROM nicht nur die Software, sondern auch die Informationen,

die verarbeitet werden sollen. In der Regel wird nur die Software auf die Festplatte kopiert, die Informationenbleiben auf der CD-ROM. Will man auf die Informationen zugreifen, muß die entsprechende CD-ROM in dasLaufwerk eingelegt werden.

Benutzung5 Um Anwendungssoftware zu nutzen, muß sie

gestartet werden. Dies geschieht in der Regeldurch einen Doppelklick auf das entsprechendePiktogramm.In der Zentraleinheit läuft nun folgendes ab:a Das Betriebssystem lädt, d.h. kopiert, die

Anwendungssoftware (ganz oder Teile davon)von der Festplatte in den Arbeitsspeicher.

b Anschließend startet das Betriebssystem dieAnwendungssoftware.

c Die Anwendungssoftware wird vom ProzessorSchritt für Schritt abgearbeitet. Nach demLaden wird die erste Anweisung ausgeführt.In der Regel wird das Anwendungsfenster auf dem Bildschirm angezeigt.

d Der Benutzer kann aus den angebotenen Funktionen die jeweils gewünschte aktivieren.

Prozessor Betriebssystem Arbeits-speicher

TastaturMaus

Bild-schirm

CD-ROM

Fest-platte

Ein-/Ausgabesteuerung

kopierenAnzeigeAnzeigeAnzeige

Instal-Instal-Instal-lations-lations-lations-befehlbefehlbefehl

Prozessor BetriebssystemAnw.-SoftwareInformationen

Arbeits-speicher

TastaturMaus

Bild-schirm

CD-ROM

Fest-platte

Ein-/Ausgabesteuerung

b

a Ladena Ladena Laden

c

Doppelklick aufDoppelklick aufDoppelklick auf

ccc Anzeige Anzeige AnzeigePiktogrammPiktogrammPiktogramm

1.2 Die Informatik

Parallel zur stürmischen Entwicklung der Computer- und Software-Technik entstand die Wissenschaftsdisziplin Informatik. Zunächstwurde die Informatik als Spezialgebiet innerhalb anderer wissen-schaftlicher Disziplinen betrieben. Seit 1960 wird sie nicht mehrnur als eine Ansammlung von aus anderen Wissenschaften (z.B. Lo-gik, Mathematik, Elektrotechnik) entliehenen Methoden und Regeln

Abb. 1.1-8:Installation undBenutzung vonAnwendungs-software

1.2 Die Informatik

LE 1

20

aufgefaßt. Die Informatik hat sich vielmehr zu einem zusammen-hängenden, theoretisch fundierten Gebäude, also zu einer neuenGrundlagenwissenschaft entwickelt, auf die andere Wissenschaftenzurückgreifen.

Die Informatik ist in mehrfacher Hinsicht eine grundsätzlich neu-artige Wissenschaft /Brauer, Münch 96, S. 12 ff/:■ Die Hauptprodukte der Informatik sind immateriell, nämlich

Software – im Unterschied zu den traditionellen Ingenieurwissen-schaften.

■ Die Produkte der Informatik sind im allgemeinen erst in Verbin-dung mit materiellen Objekten praktisch nutzbar.

■ Die Informatik ist potentielle – und meist auch schon tatsächli-che – Kooperationspartnerin für jede Wissenschaft und jede Spar-te praktischer Tätigkeiten.

Obwohl diese Eigenarten der Informatik allgemein anerkannt sind,gibt es jedoch unterschiedliche Ansichten über das Selbstverständ-nis der Informatik. Es lassen sich folgende vier Positionen unter-scheiden (Abb. 1.2-1):■ Position 1: Mathematisch-logische Orientierung,■ Position 2: Ingenieurwissenschaftliche Orientierung,■ Position 3: Evolutionäre Orientierung,■ Position 4: Partizipative Orientierung.Entsprechend diesen Positionen wird der Begriff »Informatik« engeroder weiter gefaßt und die Schwerpunkte der Informatik werdenverschieden gesehen.

Die »Gesellschaft für Informatik«, Interessenvertretung der deut-schen Informatiker, verwendet folgende Definitionen:

Abb. 1.1-9:Profil von Alex

1 Einführung

Profil von Dipl.-Inform. Alexander Klug

Gründer der Firma ProfiSoft zusammen mit Robert Neumann

Persönliche Angaben● Geboren in Bochum● Alter 24 Jahre

Studium● Studium der Informatik● Schwerpunkt: Software-Technik● Diplomarbeit: Erstellung eines multimedialen Lehr- und Lernsystems für die

Informatikausbildung (mit Auszeichnung)● Dauer: 10 Semester● Während des Studiums Praktika in verschiedenen Softwarehäusern● 4 Semester lang Hilfsassistent am Lehrstuhl für Software-Technik

Arbeitsschwerpunkte in der Firma ProfiSoft● Innovative Seminare und Trainings auf dem Gebiet der Software-Technik● Konzeption und Erstellung von multimedialen Firmenpräsentationen● Konzeption und Erstellung von Computer Based Trainings (CBT)

Hobbies● Segeln● Fischen

Definitionen derInformatik

www.gi-ev.de

21

LE 1

Position 1: Mathematisch-logische Orientierung /Dijkstra 89/These: Computer können nur Symbole manipulieren. Sie tun dies mittels Programmen.Programme sind maschinell ausführbare Formeln. Aufgabe der Programmierer ist es,Formeln durch die Manipulation von Symbolen herzuleiten. Informatik befaßt sichalso mit dem Wechselspiel von maschineller und menschlicher Symbol-Manipulation.Die Informatik-Grundausbildung muß daher stringent mathematisch-logisch sein. Esist – ohne Verwendung von Computern – die formale Manipulation einer einfachenimperativen Programmiersprache zu lehren. Ziel ist die Vermittlung der Fähigkeit,korrekte Programme zu schreiben, d.h. gegebene Spezifikationen korrekt in maschinellausführbare Formeln umzusetzen.

Position 2: Ingenieurwissenschaftliche Orientierung /Parnas 90/These: Informatiker arbeiten de facto wie Ingenieure, weil sie technische Artefakteherstellen. Es fehlt ihnen aber eine Ingenieursausbildung, die fundamentale Methodenwie z.B. Zuverlässigkeitsanalysen komplexer Systeme enthält. Es sollte daher eineIngenieursausbildung angestrebt werden, die aus mathematischen und ingenieur-wissenschaftlichen Kursen besteht. Die Programmierung realer Maschinen sollte imGrundstudium ignoriert werden.

Position 3: Evolutionäre Orientierung /Brooks 87/These: Anforderungen an ein Software-System können bei realen Systemen nichteindeutig formuliert werden. Spezifikationen erfassen häufig veraltete Anforderungenund verhindern so die rasche und flexible Anpassung an die sich ständig änderndenorganisatorischen Strukturen und Aufgaben. Daher hat keine der bisher entwickeltenformalen Methoden (algebraische Spezifikation, formale Verifikation, automatischeProgrammierung) zu einem qualitativen Sprung in der Software-Erstellung geführt.Kontinuierliche Verbesserungen sind die einzige Hoffnung.

Position 4: Partizipative Orientierung /Bonsiepen, Coy 92/These: Computer sind Geräte, die bestimmte Funktionen innerhalb menschlicherTätigkeitsbereiche erfüllen. Sie sind Mittel zum Zweck. Im Mittelpunkt stehen daherdie alltäglichen Aufgaben von Menschen, die die Software nutzen. Software-Systemesind Bestandteil einer funktionierenden Organisation. Der Informatiker muß deshalbden sozialen Kontext des Arbeitsplatzes, die Aufgabenverteilung zwischen Menschund Computer innerhalb des Arbeitsprozesses verstehen lernen. Software-Systemesind so zu entwickeln, daß sie einfach, benutzbar und arbeitsunterstützend sind.Ziel der Ausbildung muß es sein, Informatiker zu befähigen, Geräte, Programme undProzesse zu spezifizieren und zu entwerfen, die den gestellten Anforderungengenügen. Es werden akzeptable Lösungen gesucht, nicht optimale und perfekte.

Quel

le:

/Bonsi

epen

, C

oy

92

/

»Informatik ist die Wissenschaft von der systematischen undautomatisierten Verarbeitung von Information. Sie erforscht grund-sätzliche Verfahrensweisen der Informationsverarbeitung und all-gemeine Methoden ihrer Anwendung in den verschiedensten Berei-chen. Für diese Aufgaben wendet die Informatik vorwiegend forma-le und ingenieurmäßig orientierte Techniken an. Durch Verfahrender Modellbildung sieht sie beispielsweise von den Besonderheitenspezieller Datenverarbeitungssysteme ab; sie entwickelt Standard-lösungen für die Aufgaben der Praxis.« /GI 85/

»Informatik ist die Wissenschaft, Technik und Anwendung dermaschinellen Verarbeitung und Übermittlung von Informationen.«/GI 87/

Die ACM (Association for Computing Machinery) – größte interna-tionale, wissenschaftliche Organisation der Informatiker – benutztfolgende Definition /Denning et al. 89/:

Das Wort »Informa-tik« wurde 1968vom damaligenBundesforschungs-minister Stolten-berg anläßlich derEröffnung einerTagung in Berlinverwendet. MitInformatik wurdedabei der wissen-schaftliche Hinter-grund eines For-schungsprogrammesdes Bundes aufdem Gebiet Daten-verarbeitung be-zeichnet.1967 war in Frank-reich das Wort »in-formatique« aufge-kommen und hatsich inzwischenauch im Holländi-schen (informati-ka), Italienischen(informatica), Pol-nischen (informa-tyka), Tschechi-schen und Russi-schen eingebürgert.In den VereinigtenStaaten entstandAnfang der 60erJahre der Ausdruck»computer science«.Teilweise scheintsich sowohl imAngelsächsischen(informatics) alsauch im internatio-nalen Gebrauch derWortstamm»Informatik«durchzusetzen.

Abb. 1.2-1:Zum Selbst-verständnis derInformatik

1.2 Die Informatik

www.acm.org

LE 1

22

»Computer science and engineering is the systematic study ofalgorithmic processes – their theory, analysis, design, efficiency, im-plementation and application – that describe and transform infor-mation. The fundamental question underlying all of computing is,What can be (efficiently) automated?«

Im »Studien- und Forschungsführer Informatik« /Brauer, Münch96/ wird Informatik aus einer anderen Perspektive betrachtet:

»Informatik läßt sich also kennzeichnen durch die drei BegriffeIntelligenz – Formalismen – Technik oder als Intelligenzformalisie-rungstechnik.

Etwas allgemeiner könnte man sagen: Informatik ist die (Inge-nieur-) Wissenschaft von der theoretischen Analyse und Konzepti-on, der organisatorischen und technischen Gestaltung sowie derkonkreten Realisierung von (komplexen) Systemen aus miteinanderund mit ihrer Umwelt kommunizierenden (in gewissem Maß intelli-genten und autonomen) Agenten oder Akteuren, die als Unter-stützungssysteme für den Menschen in unsere Zivilisation einge-bettet werden müssen – mit Agenten/Akteuren sind Software-Modu-le, Maschinen (zum Beispiel Staubsauger) oder roboterartige Gerätegemeint.«

/Langenheder, Müller, Schinzel 92/ charakterisieren Informatikals »Legierung aus Formalwissenschaft, Naturwissenschaft, Technikund Geisteswissenschaften«.

/Freytag 93/ betrachtet Informatik ähnlich wie Architektur alsGestaltungswissenschaft (»Form und Kontext plus Methoden«).

Der geschichtliche Hintergrund der Informatik wird in Abb. 1.2-2skizziert.

Wegen des universellen Charakters der Informatik läßt sich ihr Ge-biet schwer eingrenzen. Aufgaben, Gegenstände und Methoden derInformatik werden stark von den Natur-, Ingenieur- und Geisteswis-senschaften beeinflußt. Die Informatik selbst liegt zwischen diesenDisziplinen. Von den Naturwissenschaften unterscheidet sich die In-formatik, da ihr Forschungsgegenstand von Menschen geschaffeneSysteme und Strukturen sind; von den Ingenieurwissenschaften un-terscheidet sie sich ebenfalls, da ihre Betrachtungsgegenständemeist immateriell sind, und von den Geisteswissenschaften unter-scheidet sich die Informatik, da sie sich nicht auf Erkenntnisgewinnund Beschreibung von Sachverhalten beschränkt, sondern praktischanwendbare Ergebnisse erzielt. Zusammenfassend kann man sagen,daß die Informatik eine Strukturwissenschaft ist.

Dynamik ist für mich ein charakteristisches Merkmal der Infor-matik. Ohne das Verstehen der Abläufe in Programmen ist das We-sen und die Faszination der Informatik nicht zu begreifen. Dies er-schwert aber auch dem Lernenden den Einstieg in die Informatik.Auf der beiliegenden CD-ROM werden daher wichtige Abläufe ani-miert dargestellt, um die Vorstellung zu unterstützen.

Dynamik

1 Einführung

Computer Science

23

LE 1

Die geschichtliche Entwicklung zeigt, daß es dem Menschen im Laufe der Zeit gelungenist, sich seine Arbeit zu erleichtern. So entstanden von der einfachen Steinaxt überHandwerkzeuge aller Art die heutigen energieverarbeitenden Maschinen wie Motoren,Bagger, Fahrzeuge, Kräne. Diese Maschinen haben dem Menschen im physischenBereich fast überall die routinemäßige Arbeit abgenommen. Die menschliche Tätigkeitkann sich auf die Planung und Überwachung konzentrieren.Neben der Erleichterung körperlicher Arbeit war der Mensch von Anfang an auchbemüht, sich geistige Arbeit durch geeignete Hilfsmittel leichter zu machen (Abacus,Rechenschieber, Tabellen). Das Lösen von Problemen oder allgemeiner das Verarbeitenvon Informationen bedeutet geistige Arbeit. Von einer gewissen Komplexität an lassensich Probleme nur noch mit Hilfsmitteln lösen. Im Laufe der Wissenschaftsgeschichtesind die zu lösenden Probleme bzw. die zu verarbeitenden Informationen immerkomplizierter geworden. Damit hat auch der zur Lösung bzw. Verarbeitung erforderlicheAufwand ständig zugenommen. Als Hilfsmittel entstanden vor etwa 50 Jahrenelektronische Datenverarbeitungsanlagen, die als informationsverarbeitende Maschinendie Menschen bei der Lösung von Problemen unterstützten und es ihnen ermöglichen,ökonomisch und rationell zu arbeiten. Geistige Routinetätigkeiten werden uns vonComputer-systemen abgenommen.Ein Computersystem kann Informationen wesentlich schneller verarbeiten, als einMensch. Als geistiges Hilfsmittel des Menschen potenziert es damit seine Möglichkeitenund eröffnet ihm eine neue Dimension.

Durch die Geschwindigkeit heutiger Computer wird ein Zeitraffereffekt erzielt,durch den der Mensch in neue Bereiche eindringen kann und durch den neuePerspektiven sichtbar werden. Technische Spitzenleistungen wie der moderneBrückenbau, die Weltraumfahrt oder die Wahlhochrechnungen wären ohne einInstrument wie ein Computersystem nicht möglich.Die schnelle Verarbeitung von Informationen sowie die Aufbewahrung vonumfangreichen Daten und die Auswertung dieser Daten nach unterschiedlichstenKriterien potenziert auch Mißbrauchsmöglichkeiten.Es sollte daher jeder durch seine kritische Aufmerksamkeit dazu beitragen, daß dieAnnehmlichkeiten, die die automatische Informationsverarbeitung uns beschert, allenMenschen zugute kommen, daß die Mißbrauchsmöglichkeiten dieser neuen Technikaber auf ein Minimum eingeschränkt werden.

Abacus = auf Drähteaufgefädelte Perlen

Der Gegenstandsbereich der Informatik ist vielschichtig. Min-destens vier miteinander eng verzahnte Schichten gehören dazu/GI 87/:■ Hardware,■ Software,■ Organisationsstrukturen,■ Benutzer und Anwender.Basierend auf einem eng gefaßten Informatikbegriff definiert die»Gesellschaft für Informatik« /GI 85/ den Gegenstandsbereich fol-gendermaßen:»Die Informatik befaßt sich dahera mit den Strukturen, den Eigenschaften und den Beschreibungs-

möglichkeiten von Information und Informationsverarbeitung,b mit dem Aufbau, der Arbeitsweise und den Konstruktionsprin-

zipien von Rechnersystemen,c mit der Entwicklung sowohl experimenteller als auch produkt-

orientierter informationsverarbeitender Systeme moderner Kon-zeption,

Abb. 1.2-2:GeschichtlicherHintergrundder Informatik

1.2 Die Informatik

Gegenstands-bereich

LE 1

24

d mit den Möglichkeiten der Strukturierung, der Formalisierungund der Mathematisierung von Anwendungsgebieten in Formspezieller Modelle und Simulationen und

e mit der ingenieurmäßigen Entwicklung von Softwaresystemen fürverschiedenste Anwendungsbereiche unter besonderer Berück-sichtigung der hohen Anpassungsfähigkeit und der Mensch-Com-puter-Interaktion solcher Systeme.«

Die Informatik gliedert sich in die Teilbereiche (Abb. 1.2-3):■ Kerninformatik und■ Angewandte Informatik.Die Kerninformatik beschäftigt sich mit den zentralen Forschungs-gebieten der Informatik. Unter »Angewandter Informatik« verstehtman Anwendungen von Methoden der Kerninformatik in anderenFachwissenschaften.

Schwerpunktbildungen innerhalb der Kerninformatik führen zuden Teilgebieten■ Theoretische Informatik,■ Praktische Informatik und■ Technische Informatik.

Abb. 1.2-3:Gliederung der

Informatik

WechselwirkungenAngewandteInformatik

Kerninformatik

Informatik

Mathematik(mathem. Logik,Systemtheorie)

Elektrotechnik(Gerätetechno-logie, Nach-richtentechnik)

Physik(Halbleiter-technik, Fest-körperphysik)

Fachwissen-schaften, die dieInformatik alsHilfswissenschaftverwenden:

Nachbar-wissenschaften(Schnittstellen)

Mathematik,Linguistik,Psychologie,Jurisprudenz,Soziologie,Pädagogik

Software-Entwicklung Software-Qualitäts-sicherung Software-Management Software-Werkzeuge Betriebssysteme Datenbanken Informationssysteme Computernetze Compilerbau

Praktische Informatik

Hardwarenahe Frage-stellungen Funktionsprinzipien derGeräte; logische Strukturder Bauelemente logischer Rechnerentwurf

Technische Informatik

Automatentheorie formale Sprachen Codierungstheorie Theorie der Algorithmen Schaltwerkstheorie

Theoretische Informatik

Informatik in denNaturwissenschaften

Informatik in denIngenieurwissenschaften(Ingenieurinformatik)

Informatik in der Medizin(Medizininformatik)

Informatik in denGeisteswissenschaften

Informatik in derGesellschaft

Volkswirt-schaftslehre,Betriebswirt-schaftslehre

Physik,Physiologie,Chemie

Elektrotechnik,Maschinenbau,Bauingenieur-wesen

Medizin

Informatik in denWirtschaftswissenschaften(Wirtschaftsinformatik)

1 Einführung

25

LE 1

Die schnell wachsende Bedeutung der Informatik sowie die zuneh-mende Nachfrage nach ausgebildeten Fachleuten auf diesem Gebietführte Ende der 60er Jahre zur Schaffung des Studiengangs Infor-matik an Universitäten und Fachhochschulen.

Die »Rahmenordnung für die Diplomprüfung im Studiengang In-formatik an Universitäten und gleichgestellten Hochschulen« /Rah-menordnung 95/ sagt folgendes zum Informatikstudium:

»Die Informatik ist zentral mit der Entwicklung und Beherr-schung komplexer Informatik-Systeme befaßt. Sie hat sich unbe-schadet ihrer strukturwissenschaftlichen Grundlagen zu einer inge-nieurmäßigen Disziplin im Sinne konstruierender Tätigkeiten ent-wickelt. Diese Entwicklung wird sich verstärkt fortsetzen.

In bezug auf Umfang und Struktur ist der Diplomstudiengang In-formatik daher den Studiengängen in den klassischen Ingenieurwis-senschaften gleichzusetzen.

Dem Diplom-Informatiker steht ein sehr vielfältiges Tätigkeits-feld offen. Von ihm wird erwartet, daß er in der Lage ist, ingenieurs-mäßig Methoden und Techniken zur Konstruktion großer Informa-tik-Systeme anzuwenden, sich schnell in neue Problemstellungenund andere Gebiete einzuarbeiten und durch selbständige Weiter-bildung den Anschluß an die Entwicklung seines Faches zu halten.Dazu ist eine breite Ausbildung in den methodischen Grundlagenund die Vermittlung von ingenieurmäßigen Vorgehens- und Verhal-tensweisen erforderlich.«

Die »Gesellschaft für Informatik« /GI 85/ zählt für das Grundstu-dium für die »Einführung in die Informatik« (ca. 22 Semester-wochenstunden) folgende Themen auf:■ Grundbegriffe,■ Methoden und Modelle der Informatik,■ Algorithmen,■ Konzepte der Programmierung und ihre Anwendung usw.Im »Computing Curricula 91« der internationalen Informatik-organisationen ACM und IEEE (Institute of Electrical and ElectronicsEngineers) /Curricula 91/ werden für das Gebiet »Algorithmen undDatenstrukturen« (47 Vorlesungsstunden) folgende Themen vorge-schlagen:■ Grundlegende Datenstrukturen■ Abstrakte Datentypen■ Rekursive Algorithmen■ Komplexitätsanalyse■ Komplexitätsklassen■ Sortieren und Suchen■ Berechenbarkeit und Unentscheidbarkeit■ Problemlösungsstrategien■ Parallele und verteilte Algorithmen

InformatikstudiumZitat

1.2 Die Informatik

www.ieee.

computer.org

LE 1

26

In /Bischoff 95/ werden die Studiengänge der Informatik an Fach-hochschulen beschrieben. Aussagen zu Lehrinhalten werden nichtgemacht. In einem Themenheft wird die »Objektorientierung in derAusbildung« ausführlich diskutiert /Informatik-Spektrum 97/.

1.3 Gliederung und Aufbau dieses Buches

Die Curricula zur Grundlagenausbildung in der Informatik bietendem Lehrenden genügend Spielraum für eigene inhaltliche Schwer-punkte und methodisch-didaktische Konzepte. Inhaltlich orientiertsich dieses Buch mehr an den in Abb. 1.2-1 dargestellten Positionen3 und 4 als an den Positionen 1 und 2. Jahrelange Unterrichtserfah-rung haben mir gezeigt, daß ein theoretischer, deduktiver Einstieg indie Grundlagen der Informatik ohne Computerbenutzung – wie es diePositionen 1 und 2 fordern – demotivierend und realitätsfern ist. Nureigene Praxiserfahrungen mit Computersystemen von Anfang an ge-ben dem Lernenden ein Gefühl für die Möglichkeiten der Program-mierung, zeigen ihm aber auch deutlich die Probleme der Program-mierpraxis – insbesondere die Probleme der Spezifikation und derQualität. Mit diesem Problembewußtsein ausgestattet, ist der Lernen-de aufnahmebereit für Themen wie Testen, Verifikation, Anforde-rungsmodellierung, Eigenschaften und Aufwand von Algorithmen.

Die didaktisch-methodische Vorgehensweise orientiert sich da-her vorwiegend am induktiven Vorgehen, d.h. vom Speziellen zumAllgemeinen. Ausgangspunkt können mehrere Beispiele sein, ausdenen dann auf eine allgemeine Regel geschlossen wird. Diese Vor-gehensweise wird aber nicht dogmatisch gesehen. Bei Bedarf wirdauch deduktiv vorgegangen, d.h. aus dem Allgemeinen wird derEinzelfall bzw. das Besondere hergeleitet.

»Lernen durch Beispiele«, »Lernen durch Analogie« und »Lernendurch eigenes Tun« fällt oft besonders leicht. Daher werden dieseLernformen – insbesondere durch die Aufgaben – unterstützt. Daman am meisten lernt, wenn man selbst etwas tut (Merkfähigkeit 90Prozent), werden eigene Aktivitäten unterstützt. Zu jeder Lehreinheitgibt es multimediale Unterstützungen und Ergänzungen, die auf derbeigefügten CD-ROM bzw. über das Internet zur Verfügung stehen.

Bei jeder Einarbeitung in ein neues Gebiet muß man sich mit Prin-zipien, Methoden, Konzepten, Notationen und Werkzeugen befassen.

Prinzipien sind Grundsätze, die man seinem Handeln zugrundelegt. Methoden sind planmäßig angewandte, begründete Vorge-hensweisen zur Erreichung von festgelegten Zielen (im allgemeinenim Rahmen festgelegter Prinzipien). Methoden enthalten also denWeg zu etwas hin, d.h. sie machen Prinzipien anwendbar. Methodengeben außerdem an, welche Konzepte wie und wann verwendet wer-den, um die festgelegten Ziele zu erreichen.

1 Einführung

induktiv vs.deduktiv

Lernen durchBeispiele, Analo-gie und eigenes

Tun

27

LE 1

Konzepte erlauben es, definierte Sachverhalte unter einem odermehreren Gesichtspunkten zu modellieren.

Eine Notation stellt Informationen durch Symbole dar. Ein Kon-zept kann durch eine oder mehrere Notationen dargestellt werden.

Werkzeuge (tools) dienen der automatisierten Unterstützungvon Methoden, Konzepten und Notationen.

Zentraler Gegenstand der Informatik ist die Software. Eine Soft-ware-Entwicklung besteht aus drei Hauptaktivitäten:■ Definition der Anforderungen (Systemanalyse),■ Entwurf des Software-Systems (Programmieren im Großen),■ Implementierung bzw. Programmierung der Software-Kompo-

nenten (Programmieren im Kleinen).Der inhaltliche Schwerpunkt dieses Buches liegt auf den Prinzipien,Methoden, Konzepten und Notationen der Programmierung vonSoftware-Komponenten, auch »Programmieren im Kleinen« ge-nannt. Für einen Informatiker sind solide Kenntnisse und Fertigkei-ten auf diesem Gebiet unumgänglich, um die Möglichkeiten, Gren-zen und Probleme der Realisierung von Software richtig einschät-zen zu können.

Die Aktivitäten »Definition« und »Entwurf« werden ansatzweisebereits mitbetrachtet (siehe dazu auch: /GI 97/). Diese Thematik ge-hört aber in eine Vorlesung über Software-Technik (siehe z.B. »Lehr-buch der Software-Technik« /Balzert 96, 98/).

Der »rote Faden« dieses Buchs sind die Konzepte der Program-mierung und Algorithmik. Die wichtigsten Konzepte der Software-Entwicklung und der Programmierung sind heute die Konzepte der»Objektorientierung«, wie Objekte, Klassen, Vererbung. Diese Kon-zepte werden in diesem Buch immer zuerst vorgestellt. Die entspre-chenden Kapitelüberschriften lauten dazu: »Zuerst die Theorie: ...«.Anstelle von »Zuerst die Theorie« könnte auch stehen: »Zuerst dieKonzepte«.

Konzepte werden durch eine oder mehrere Notationen beschrie-ben. Als grafische Notation für die Beschreibung objektorientierterKonzepte hat sich die UML (unified modeling language) durchge-setzt, die in diesem Buch fast vollständig eingeführt und benutztwird.

Zur Programmierung werden Programmiersprachen benutzt. So-wohl von den unterstützten Konzepten als auch von der Bedeutungher halte ich objektorientierte Programmiersprachen heute für dieGrundlagenausbildung am geeignetsten. Andere Programmierspra-chen wie deklarative, funktionale oder logikorientierte Sprachensind in ihren Konzepten und Anwendungsbereichen zu speziali-siert, um als »erste« Sprache vermittelt zu werden.

Betrachtet man wichtige objektorientierte Sprachen wie Java,C++, Smalltalk, Eiffel, Oberon, dann stellt sich die Frage, welcheSprache für die Ausbildung am geeignetsten ist.

Methode

Konzept

Prinzip

Werkzeug

Notation

Wechselwirkung

1.3 Gliederung und Aufbau dieses Buches

UML

»roter Faden«

LE 1

28

Für mich sind folgende Kriterien am wichtigsten:■ In der Praxis weitverbreitet und eingesetzt.■ Unterstützung allgemein anerkannter Konzepte.■ Innovationsgrad der Sprache.■ Grad der Normung.■ Einfachheit und Eleganz der Sprache.Eine Bewertung der Sprachen anhand dieser Kriterien führt zur Ver-wendung der Sprachen Java und C++ in diesem Buch. Java steht alsSprache im Mittelpunkt, die speziellen C++-Konzepte werden ergän-zend behandelt.

Die jeweils verwendete Programmiersprache beeinflußt natürlichstark die Reihenfolge der vorgestellten Konzepte und die Auswahlder Beispiele. Wegen der großen Bedeutung der Objektorientierungin der Software-Technik habe ich mich dazu entschlossen, von An-fang an die objektorientierte Sichtweise einzuführen und nicht zu-erst die prozedurale Sicht zu verwenden. Bei jeder Einführung inein Wissensgebiet sollte der Lernende nicht mit zu vielen Konzep-ten, Notationen und Begriffen auf einmal konfrontiert werden. Beidem hier gewählten ganzheitlichen Einstieg in die Objektorien-tierung werden am Anfang einige Konzepte nur erwähnt und blei-ben zunächst im »Nebel«. Nach und nach »lichtet sich der Nebel«,wenn die erwähnten Konzepte detailliert betrachtet werden. DiesemNachteil steht jedoch der große Vorteil gegenüber, daß von Anfangan die Kernkonzepte der Objektorientierung wie Objekte und Klas-sen im Mittelpunkt stehen und beherrscht werden.

Die Programmiersprachen-Notationen beginnen meistens mit Ka-pitelüberschriften wie »Dann die Praxis: ...«

Eine vollständige Darstellung der Grundlagen der Informatik istheute in einem Lehrbuch nicht mehr möglich. Auf der einen Seite istdas Gebiet nicht eindeutig abgrenzbar, auf der anderen Seite ist dieInnovationsgeschwindigkeit insbesondere bei den Programmier-sprachen hoch. Daher erfordert eine Tätigkeit in der Informatik im-mer lebenslanges Lernen.

Im vorliegenden Buch wird die Programmiersprache Java nichtvollständig behandelt. Ausgehend von exemplarischen Darstellun-gen sollen Sie, lieber Leser, dann durch »entdeckendes Lernen« wei-tere Sprachelemente selbstständig »erkunden«, sich die nötigen In-formationen auf der beiliegenden CD-ROM oder im Internet besor-gen und dadurch die Gebiete ihrem Wissen hinzufügen, an denenSie Interesse haben.

Um Software zu entwickeln, ist der Einsatz von Werkzeugen not-wendig. Für die Programmierung sind Compiler und Program-mierumgebungen unumgänglich. Der Begriff CASE steht für Com-puter Aided Software Engineering. Er drückt aus, daß Software-Ent-wicklung mit Hilfe von Software-Werkzeugen erfolgt. Man sprichtdaher auch oft von CASE-Werkzeugen, um zu betonen, daß der Ein-

Vollständigkeit

EntdeckendesLernen

CASE

1 Einführung

29

LE 1

satz von Software-Werkzeugen zum Zwecke der Software-Entwick-lung gemeint ist.

In diesem Buch wird davon ausgegangen, daß CASE-Werkzeugeintensiv eingesetzt werden.

Auf der beigefügten CD-ROM befinden sich eine Vielzahl entspre-chender Werkzeuge. Auf das Werkzeug GO (generating objects)möchte ich besonders hinweisen. Es wurde von meiner Frau undmir entwickelt und ermöglicht den Einsatz der UML in der Analysemit automatischem Übergang in den Entwurf und anschließenderGenerierung von Java- und C++-Quellprogrammen.

Die Struktur des Buches zeigt Abb. 1.3-1.

GO

1.3 Gliederung und Aufbau dieses Buches

Globales Ziel des Buches ist es, einen systematischen Überblicküber Prinzipien, Methoden, Konzepte und Notationen des »Pro-grammierens im Kleinen« und seine Einordnung in die verschiede-nen Kontexte zu geben. Dieses Wissen – verbunden mit den prakti-schen Übungen am Computersystem – soll den Leser befähigen,■ professionell effiziente Programme problemgerechtn zu entwickeln,n zu analysieren,n zu überprüfen,n adäquat in der UML zu beschreiben undn in Java zu transformieren, zu übersetzen und auszuführen.

Abb. 1.3-1:Struktur desBuches Objektorientierte Konzepte

UML-Notation GO-Werkzeug

Definition

Objektorientierte Konzepte UML-Notation GO-Werkzeug

Entwurf

Objektorientierte Konzepte Java-Notation C++-Notation Java-Compiler C++-Compiler

Programmierung

Eigenschaften Verifikation Aufwand Listen und Bäume Suchen und Sortieren

Algorithmik

Prinzipien Produktverbesserung Prozeßverbesserung Checklisten, Richtlinien

Software-Technik

kaufmännisch technisch Grafik Multimedia

Anwendungsbereiche

LE 1

30

Algorithmen →Algorithmus.Algorithmus (Plural: Algorithmen), Pro-blemlösungsbeschreibung, die festlegt,wie ein Problem gelöst werden soll (→Pro-gramm).Anwender Mitglieder einer Institutionoder Organisationseinheit, die zur Erfül-lung ihrer fachlichen Aufgaben →Com-putersysteme einsetzen (→Benutzer).Anwendungssoftware →Software, dieAufgaben des →Anwenders mit Hilfe ei-nes →Computersystems löst. Setzt inder Regel auf der →Systemsoftware derverwendeten →Hardware auf bzw. be-nutzt sie zur Erfüllung der eigenen Auf-gaben.Arbeitsoberfläche Teil einer →grafi-schen Benutzungsoberfläche, die demBenutzer quasi als Ersatz für dieSchreibtischoberfläche dient. Es könnenObjekte, Hilfsmittel, Geräte und Anwen-dungen auf ihr repräsentiert werden.Mit Hilfe der →direkten Manipulationkönnen Funktionen ausgeführt werden.Über →Fenster erfolgt die Kommunikati-on des →Benutzers mit den Anwendun-gen.Arbeitsspeicher Medium zur kurzfri-stigen Aufbewahrung nicht zu umfang-reicher Information; Bestandteil der→Zentraleinheit; siehe auch →externerSpeicher.Benutzer Personen, die ein →Compu-tersystem unmittelbar einsetzen undselbst bedienen (→Anwender).Betriebssystem Spezielles Programmeines →Computersystems, das alle Kom-ponenten eines →Computersystemsverwaltet und steuert sowie die Ausfüh-rung von Aufträgen veranlaßt.Bildschirm Ausgabegerät zum Anzei-gen von Informationen.Bit (binary digit) Binärzeichen, das nurjeweils einen von zwei Zuständen dar-stellen bzw. speichern kann, z.B. Nulloder Eins. Acht Bits faßt man zu einem→Byte zusammen.Byte Maßeinheit für die →Speicherka-pazität. In einem Byte kann ein Zeichengespeichert werden; siehe auch →Bit.Client Vernetztes →Computersystem,das Dienstleistungen von →Servern inAnspruch nimmt.computer science →Informatik.

Computer Technische Geräte, die um-fangreiche Informationen mit hoher Zu-verlässigkeit und großer Geschwindig-keit automatisch, gesteuert von →Pro-grammen, verarbeiten und aufbewahrenkönnen; auch Rechner oder elektro-nische Datenverarbeitungsanlagen ge-nannt.Computersystem →Computer (→Hard-ware) und →Programme (→Software).Datei Logisch zusammenhängender In-formationsbestand (z.B. Kundenstamm-datei), vergleichbar mit einer Kartei beider manuellen Informationsverarbei-tung.desktop »elektronische« →Arbeitsober-fläche.Direkte Manipulation Bedienungs-form, bei der analog zu einem physikali-schen Vorgang Objekte mit der →Mausauf der →Arbeitsoberfläche selektiert,bewegt und losgelassen werden (pick,drag & drop). In Abhängigkeit von derZielposition können dadurch Funktio-nen wie Kreieren, Löschen, Kopieren,Drucken und Verschieben realisiert wer-den (generische Funktion).Externe Speicher Speichermedien zurlangfristigen Aufbewahrung von großenInformationsmengen (Diskettenspei-cher, Plattenspeicher, CD-ROM-Speicher).Fenster Rechteckiger Bereich auf demBildschirm, der von der →Anwendungs-software zur Ein- und Ausgabe von In-formationen und Kommandos benutztwird.file →Datei.Grafische BenutzungsoberflächeGrafikbildschirm bestehend aus einer→Arbeitsoberfläche und →Fenstern,über die der Benutzer mit der →An-wendungssoftware interagiert und kom-muniziert.GUI →grafische Benutzungsoberfläche.GUI-System Software-System, das die→grafische Benutzungsoberfläche ver-waltet und die Kommunikation mit der→Anwendungssoftware abwickelt.Hardware Alle materiellen Teile eines→Computersystems.Informatik Ingenieurwissenschaft vonder theoretischen Analyse und Konzep-tion, der organisatorischen und techni-schen Gestaltung sowie der konkreten

Glossar

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LE 1

Realisierung von eigenständigen odereingebetteten Software-Systemen.Maus Kleines Kästchen, das mittels derHand auf dem Schreibtisch bewegt wird.Entsprechend der Handbewegung be-wegt sich der Cursor auf dem Bild-schirm.Multimedia interaktive, medieninte-grierte Software-Systeme, bei denendurch die zeitliche, räumliche und in-haltliche Synchronisation unabhängigerMedien gewünschte Funktionen bereit-gestellt werden. Es sollten mindestensdrei Medien integriert sein, wobei zu-mindest ein Medium zeitabhängig seinsollte.Programm Streng formalisierter, ein-deutiger und detaillierter →Algorith-mus, der maschinell ausgeführt werdenkann.Programmiersprache FormalisierteSprache zum Schreiben von →Algorith-men, die automatisch ausgeführt wer-den sollen.Prozessor Der Teil der →Zentraleinheit,der Programmanweisungen aus dem→Arbeitsspeicher liest, ihre Ausführun-gen vornimmt, zu verarbeitende Infor-mationen aus dem →Arbeitsspeicherliest sowie Zwischenergebnisse und Er-gebnisse im →Arbeitsspeicher ablegt.RAM Random Access Memory, d.h. Spei-cher mit direktem Zugriff auf alle Spei-cherzellen; andere Bezeichnung →Ar-beitsspeicher (interner Speicher).Scanner Abtastgerät, das es ermöglicht,Informationen auf Papier in Bitmusterumzuwandeln (→Bit). Dadurch ist esz.B. möglich, Fotos, Grafiken, hand-

schriftliche Skizzen in elektronische In-formationen zu wandeln.Server Vernetztes →Computersystem,das →Clients Dienstleistungen zur Ver-fügung stellt.Software (SW) →Programme, zugehöri-ge Informationen und notwendige Do-kumentation, die es zusammengefaßterlauben, mit Hilfe eines →Computer-systems Aufgaben zu erledigen.Software-Produkt Produkt, das aus→Software besteht.Software-System System, dessen Sy-stemkomponenten und Systemelementeaus →Software bestehen.Speicher Medium zur Aufbewahrungvon Informationen; →Arbeitsspeicher,→externer Speicher.Speicherkapazität Umfang der Infor-mationen, die in einem →Speicher auf-bewahrt werden können; gemessen inKB, MB, GB (→Byte).Systemsoftware →Software, die füreine spezielle →Hardware oder Hard-warefamilie entwickelt ist, um den Be-trieb und die Wartung dieser Hardwarezu ermöglichen sowie ihre funktionellenFähigkeiten zu ergänzen.Tastatur Eingabegerät zum manuellenEintippen von Zeichen; besteht aus ei-nem Eingabeteil für Zeichen, speziellenSondertasten, Cursortasten, evtl. Zeh-nerblock und frei programmierbarenFunktionstasten.Zentraleinheit Teil eines →Computers,in der die eigentliche Informationsver-arbeitung stattfindet; besteht aus →Pro-zessor und →Arbeitsspeicher.

Glossar/Zusammenfassung

Ein Computersystem besteht aus dem materiellen Computer (Hard-ware) und den immateriellen Programmen (Software). Der Compu-ter selbst setzt sich aus der Zentraleinheit und der Peripherie (Ein-gabegeräte wie Tastatur, Maus und Scanner, Ausgabegeräte wie Bild-schirm und Drucker, externe Speicher, Netzanschluß) zusammen.Externe Speicher dienen zur langfristigen Aufbewahrung von um-fangreichen Informationsbeständen. Die Informationen werden inForm von Dateien (files) auf externen Speichern abgelegt. Die Größeeines Speichers wird als dessen Speicherkapazität bezeichnet. DieMaßeinheit für die Speicherkapazität ist das Byte, das wiederumaus acht Bits besteht.

LE 1

32

Die Zentraleinheit besteht aus dem Prozessor, in dem die Pro-gramme Anweisung für Anweisung ausgeführt werden, und dem Ar-beitsspeicher (RAM), in dem Programme und Informationen, die zurmomentanen Programmausführung benötigt werden, kurzfristigaufbewahrt werden. Externe Speicher und der Arbeitsspeicher bil-den zusammen den Speicher des Computers.

Programme teilen dem Computer mit, welche Aufgaben auszu-führen sind. Das Betriebssystem, selbst ein spezielles Programm,steuert und koordiniert das Computersystem mit seinen Kompo-nenten. Programme werden in einer Programmiersprache formu-liert, die festlegt, nach welchen Regeln (Syntax) die Programme ge-schrieben werden müssen und welche Bedeutung (Semantik) dieeinzelnen Programmkonstrukte haben.

Bevor ein Programm in einer Programmiersprache geschriebenwird, wird die allgemeine Problemlösung oft als Algorithmus –meist in verbaler Form – formuliert.

Software, auch Software-System oder Software-Produkt genannt,gliedert man in Anwendungssoftware (application software), z.B.Multimedia-Anwendungen, und Systemsoftware. Beide bilden zu-sammen mit der Hardware ein Computersystem. Benutzer bedienenComputersysteme direkt, Anwender liefern Informationen für Com-putersysteme und nutzen ihre Ergebnisse.

Jeder Benutzer kommuniziert über eine elektronische Arbeits-oberfläche (desktop) mit dem Computersystem.

Die grafische Benutzungsoberfläche (GUI) besteht aus Piktogram-men (icons) und Fenstern. Mit Hilfe der direkten Manipulation kön-nen Objekte auf dem Bildschirm selektiert und Aktionen darauf an-gewandt werden. Die Verwaltung der Arbeitsoberfläche übernimmtein GUI-System.

In Unternehmen und Verwaltungen sind Computersysteme in derRegel vernetzt (Intranet). Solche Netze können wiederum unterein-ander verbunden sein (Internet). Computersysteme, die in derarti-gen Netzen Dienstleistungen für andere Computersysteme zur Ver-fügung stellen, bezeichnet man als Server. Computersysteme, diesolche Dienstleistungen in Anspruch nehmen, sind Clients.

Die Wissenschaft, die sich mit Computersystemen und insbeson-dere der Theorie und Praxis ihrer Software beschäftigt, bezeichnetman als Informatik (computer science).

/Balzert 96/Balzert H., Lehrbuch der Software-Technik, Band 1, Heidelberg: Spektrum Aka-demischer Verlag 1996

/Balzert 98/Balzert H., Lehrbuch der Software-Technik, Band 2, Heidelberg: Spektrum Aka-demischer Verlag 1998

Zusammenhänge/Literatur

Zitierte Literatur

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/Brauer, Münch 96/Brauer W., Münch S., Studien- und Forschungsführer Informatik, Berlin: Sprin-ger-Verlag 1996

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/Dijkstra 89/Dijkstra E. W., On the Cruelty of Really Teaching Computer Science, in: CACM,Dec. 1989

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/GfK 99/GfK Online-Monitor, 3. Untersuchungswelle, Gesellschaft für Konsumforschung,Nürnberg, Präsentation der zentralen Ergebnisse, Düsseldorf, 23. Febr. 1999

/GI 85/Ausbildung von Diplom-Informatikern an wissenschaftlichen Hochschulen –Empfehlungen der Gesellschaft für Informatik, in: Informatik-Spektrum, Juni1985, S. 164–165

/GI 87/Aufgaben und Ziele der Informatik, Arbeitspapier der Gesellschaft für Informa-tik, Bonn, 20. Okt. 1987

/GI 97/Ergänzende Empfehlungen der Gesellschaft für Informatik: Lehrinhalte undVeranstaltungsformen im Informatikstudium, in: Informatik-Spektrum, Okto-ber 1997, S. 302–306

/Informatik-Spektrum 97/Themenheft zu »Objektorientierung in der Ausbildung«, in: Informatik-Spek-trum, Dezember 1997

/Langenheder, Müller, Schinzel 92/Langenheder W., Müller G., Schinzel B. (Hrsg.), Informatik – cui bono?, Berlin:Springer-Verlag 1992

/Necker 94/Necker T., Informations- und Kommunikationstechnik in Deutschland – Visionenund Realitäten, in: Informatik-Spektrum, 1994, S. 339–341

/Negroponte 95/Negroponte N., Total digital, München: Bertelsmann-Verlag 1995

Literatur

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/Rahmenordnung 95/Rahmenordnung für die Diplomprüfung im Studiengang Informatik an Univer-sitäten und gleichgestellten Hochschulen, 1995, in: /Brauer, Münch 96/

/Spiegel 97/Der digitale Mensch, Spiegel special, 3/1997

/Stahlknecht, Schnieders 94/Stahlknecht P., Schnieders T., Vergleichende Buchbesprechungen, in: Wirt-schaftsinformatik, 36 (1994), S. 621–626

/Steinhau 94/Steinhau H., Multimedia ist ..., in: Screen Multimedia 11/94, S. 10

/Steinmetz, Rückert, Racke 90/Steinmetz R., Rückert H., Racke W., Multimedia-Systeme, in: Informatik-Spek-trum (Rubrik: Das aktuelle Schlagwort), 1990, 13, S. 280–282

/WAZ 96/Internet in Deutschland wächst explosionsartig, Westdeutsche Allgemeine Zei-tung, Essen, 7.5.96

Alle Wissens- und Verstehens-Aufgaben befinden sich auf der beige-fügten CD-ROM 1. Diese Aufgaben sollten Sie zunächst zufrieden-stellend lösen, bevor Sie die folgenden analytischen und konstruk-tiven Aufgaben bearbeiten.

1 Lernziel: Anhand von Beispielen Übertragungszeiten bei vernetzten Com-putersystemen berechnen können.a Gegeben seien folgende Dateien eines Software-Projektes:

Index.html 10 kBBild1.gif 100 kBBild2.jpg 30 kBMusik.au 25 kBWieviel Zeit benötigen ein Modem mit 14.400 Bits pro Sekunde undeine ISDN-Karte eines PC mit 64.000 Bits/Sekunde mindestens, um dasSoftware-Projekt von einem Server auf einen Client zu übertragen?

b Wieviel Zeit benötigen Sie zusätzlich, wenn Sie ein eingescanntes Bildaus Ihrem letzten Urlaub mit der Größe 989 KB einfügen?

2 Lernziel: Software installieren und benutzen können.a Verfassen Sie einen kurzen Text, in dem Sie sich vorstellen. Verwenden

Sie ein Textverarbeitungssystem Ihrer Wahl. Orientieren Sie sich an derFallstudie von Abschnitt 1.1.7.

b Scannen Sie ein Sie darstellendes Foto ein und plazieren Sie es in denText aus a.

c Sprechen Sie einen Begrüßungstext und nehmen Sie ihn mit einer ge-eigneten Software auf. Integrieren Sie ihn in den Text aus a.

AnalytischeMuß-Aufgabe

20 Minuten

KonstruktiveMuß-Aufgabe

30 Minuten

Literatur/Aufgaben