Aufgabe der Informatik :

1. Beispiele für Anwendungen :

● Textverarbeitung● Simulation (Pilotenausbildung)● CAD (Virtuelle Architektur / Konstruktion)● Visualisierung (Computertomographie)● Prozeßsteuerung (Verfahrenstechnik)● Archivierung (Datenbanken)

Die technische Unterstützung von Interaktionendes Menschen mit der (Um-) Welt

2. Voraussetzung : Tiefes Verständnis der Arbeitswelt des Benutzers

und deren (partiellen) Nachbildung auf dem Computer

3. Probleme :● Wie interagiert der Mensch mit der Welt ?

● Wie kann man die Welt auf einem Computer modellieren ?

● Wie kann man menschliche Interaktionen auf einem Computer operationalisieren ?

Teilgebiete der Informatik : 1. Technische Informatik Entwicklung der Hardware : Computer und seine

einzelnen Komponenten

● Rechnerstrukturen und –architektur

● Prozessoren

● Speicherchips

● Festplatten

● Bildschirme

● Drucker

● . . . . . . . . .

2. Praktische Informatik

Entwicklung von Programmen zur Steuerung der Computer

● Compilerbau

● Betriebssysteme

● Programmiersprache

● Softwareentwicklung

● . . . . . . .

3. Angewandte InformatikKonkrete Einsatzmöglichkeiten vom Computer

(i) Universielle Programme , z.B.● Textverarbeitung● Tabellenkalkulation● Datenbanken

(ii) Spezielle Programme , z.B.● Wirtschaftsinformatik (SAP)● Medieninformatik● Medizinische Informatik● Programme zur Analyse von wissenschaftlichen

Daten

4. Theoretische Informatik

(i) Grundlagen zur Digitaltechnik● Digital – Arithmetik● Digitale Codierung● Boolscher Formalismus

(ii) Grundlagen zur Softwaretechnik● Formale Sprachen● Sprachklassen (regulär , kontextfrei etc.) und ihre

Konzepte (Automaten, Grammatiken)● Komplexitätstheorie● Automatennetze (Petri-Netze)● Algorithmen

Mensch - Computer – System1. als Fabrik :Computer : MaschineBenutzer : Maschinenbediener

Anwendung : Steuerung von technischen Prozessen

Charakteristika :● starres Ablaufschema● Ablauf für Benutzer ist nicht transparent.● hohe Effizient● Arbeitsumfeld des Benutzers spielt keine Rolle.● Kontrolle liegt beim Computer.

2. als Informationssystem :Computer : Systemkomponente, die Information empfängt, weitergibt und speichert.Benutzer : wie Computer

Anwendung : kommerzielle Datenverarbeitung

Charakteristika :● Interaktion in Form von Datenübertragung● Optimierung des Informationsflusses● Arbeitsumfeld des Benutzers spielt keine Rolle.● Kontrolle liegt beim Computer.

3. als Partnerschaft :Computer : Kommunikations- oder Problemlösungs- partner des ComputersBenutzer : Kommunikations- oder Problemlösungs- partner des Benutzers

Anwendung : Tutoren-, Experten- oder Assistenensysteme

Charakteristika :● Computer kann trainiert werden : Sprache,

Problemlösen, Spielen etc. .● Wissen über das Anwendungsproblem wird explizit

einbezogen und im Computer gespeichert.● hohe Interaktivität● wechselnde Initiative

4. als menschl. Kommunikationsgemeinschaft:Computer : MediumBenutzer : Kommunikations- und Kooperationspartner von anderen Benutzern

Anwendung : Bürokommunikation, computergestützte Gruppen- arbeit, maschinelle Sprachübersetzung etc.

Charakteristika :● Computer kombiniert und erweitert bestehende Medien

(Mail, Telefon, elektronische Medien, Printmedien).● Informationen (Texte, Graphiken, Töne, Bilder) werden im

Computer gespeichert.● Präsentation und Austausch von Ideen und Materialien

stehen im Vordergrund.● flexible und anpassbare Funktionen● hohe Interaktivität● Kontrolle liegt bei den Benutzern.

5. als Werkzeug :Computer : WerkzeugBenutzer : Sacharbeiter, Künstler, Konstrukteur, Architekt, Chirurg, Wissenschaftler etc.

Anwendung : Bürokommunikation, CAD, DTP, Computertomographie, Analyse von wissenschaftlichen Daten etc.

Charakteristika :● Manipulation von Objekten mit offenem Arbeitsablauf● flexible und anpassbare Funktionen● hohe Interaktivität● Arbeitsumfeld des Benutzers steht im Vordergrund

(wird nachgebildet : transparent und selbsterklärend)● Benutzer hat Kontrolle über die Objekte und

Werkzeuge.

Noch eine WeisheitNoch eine Weisheitzum Schluß :zum Schluß :

Theorie ist keine Magie,Theorie ist keine Magie,sie vermeidet auch keine Fehler,sie vermeidet auch keine Fehler,

aber man kann sich aber man kann sich wesentlich präziserwesentlich präziser

2000 v.Chr. Stonehenge : Astronomischer Rechner zur Bestimmung von Saat- und Erntezeiten

50 v.Chr. Griechenland : astronomischer Computer

150 China : Abacus

15. Jh. Einführung des Dezimalsystems

1624 Rechenschieber (logarithmische Skala)

1642 Blaise Pascal : Additionsmaschine Pascaline

1679 Gottfried Wilhelm Leibniz : Dualsystem, Rechenmaschine für Multiplikation und Division

1805 Charles Babbage : Programm und Dateneingabe über Lochkarten (realisiert im Jacquard Webstuhl zur Steuerung)

1822 Charles Babbage : Differenzmaschine

ca. 1830 Lady Ada Augusta Lovelace : Mitarbeiterin von Babbage. Erste Programmiererin (loop und subroutine), neue Programmiersprache erhielt zu Ihren Ehren den Namen „ADA“

1834 Charles Babbage : analytische Maschine für beliebige Rechenoperationen, aber wegen mechanischer Probleme nicht herstellbar gewesen. Erst 1980 in USA nachgebaut.

1890 Herman Hollerith : Volkszählung in den USA IBM enstand 1924 aus der Fa. Hollerith

1939 Zuse Z1 : mechanisches Rechen- und Speicherwerk

1944 H.H.~Aiken : Relaisrechner MARK I

1946 v. Neumann : Fundamentalprinzip einer Rechenanlage

1948 Entdeckung des Transistoreffektes

1950 1. Generation eines Computers UNIVAC I - Röhrencomputer

1957 2. Generation Transistorschaltungen, Magnetband, -platte und -trommel

1964 3. Generation Module später Monolith-Technik, Aufwärtskompatibilität, Baukastenprinzip, Betriebsarten (Multiprogramming, Dialog) Kleinrechner (Prozessrechner)

1975 4. Generation Miniaturisierung der Schaltkreise (LSI = Large Scale Integration), 64.000 Bit Speicher, erster PC von Apple (1977) , Rechnerintegration (kommerzielle Daten- verarbeitung - integrierte Fertigungssysteme), lokale Netzwerke, Software Entwicklung

1982 5. Generation 1-4 MBit Speicher (VLSI) „John von Neumann“ Architekturen (Parallelprozessoren, Transputer, Vektorrechner), Integration, Verbundsysteme

1996 64 MBit Speicher optische Massenspeichermedien, graphische Benutzeroberflächen, globale Vernetzung (Internet, PC-Vernetzung)

Kommerzielle Rechner,heute PC

Wissenschaftliche Rechner Prozessrechner

Arbeits-weise

Gezielte Ein- und Ausgabeder Daten (früher nur Stapelbetrieb, heute meist interaktiv), wenige Prioritätsebenen

Gezielte Ein- und Ausgabe der Daten (interaktiv)

Daten können zu jeder Zeit ein- und ausgelesenwerden (Echtzeitbetrieb), viele Prioritätsebenen

Haupt-funktionen

Einfache Rechnungen,Statistik, Zugriff auf Datenbanken, Ein- / Ausgabe von Daten

komplizierte Berechnungen, große Programme, wenige Ein- / Ausgabedaten imVergleich zur Rechenzeit

komplizierte Berechnungen, Aufnahme von Messpunkten,Steuerung

Betriebs-system

Stapel- und Dialogbetrieb, wenig Echtzeitberechnungen

Dialog- und Stapelbetrieb Echtzeitsystem, oft sehr komplizierte Programme

Massen-speicher

Externe Festplatten, CD / DVD, (früher: Bänder,Kassetten)

große Platten, CD / DVD, (früher: Bänder, Kassetten)

kleine Platten, (früher: Kassetten)

Ein- /Ausgabe

alphanumerisch auf/vomMassenspeicher,auf/vom Terminal, auf Drucker, vom Scanneraus dem Netz

alphanumerisch auf/vomMassenspeicher,auf/vom Terminal, auf Drucker, vom Scanner

alphanumerisch auf/vomMassenspeicher,auf/vom Terminal, auf Drucker, vom Scanner

Zusätzlich : viele Arten von Signalen aus/an Instrumenteund Regelelemente