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Informatik > 02 Historie und Teilgebiete der Informatik > Flashcards

02 Historie und Teilgebiete der Informatik Flashcards

1
Q

Begriff “Informatik”

A

Zusammengesetzt aus “Information” und “Automatik” (seit 1950er) - Informatik bezeichnet mehr als Computerwissenschaften, d.h. “automatisierte Informationsverarbeitung in Natur, Technik und Gesellschaft”

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2
Q

Abakus

A

Rechenhilfe - Rahmen mit auf Bahnen (Drähten, Stangen etc.) aufgezogenen Einheiten (Steine, Maiskörner, etc.). Ursprung wahrscheinlich China ca 1000 vor Chr. Zahlen werden in 10er-Basis dargestellt (4 + 1 oder 5 + 2 Einheiten pro Bahn).

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3
Q

Begriff “Algorithmus”

A

Ein Algorithmus ist eine Verarbeitungsvorschrift, die schrittweise präzise abgearbeitet werden kann. D.h. sie kann von einem Menschen oder einer Maschine ausgeführt werden.

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4
Q
  1. Generation elektronischer Datenverarbeitung
A

Elektronische Röhrenrechner - Elektronenröhren statt elektromechanischer Relais als Schaltelemente.

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5
Q
  1. Generation elektronischer Datenverarbeitung
A

Transistorrechner - Halbleitertransistoren sind deutlich kleiner und benötigen nur ein Bruchteil der Energie wie elektronische Röhren.

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6
Q
  1. Generation elektronischer Datenverarbeitung
A

Mikrochips mit hochintegrierten Schaltkreisen. In 1960er Jahren ca. 30-40 Transistoren pro Quadratmilimeter, in 70ern schon 30’000. Typischer Speichergrösse pro Mikrochip 128 bis 1024 Bit.

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7
Q
  1. Generation elektronischer Datenverarbeitung
A

MOS-Technologie (Metal Oxide Semiconductor) erlaubte weitere Miniaturisierung und Erhöhung der Rechengeschwindigkeit.

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8
Q
  1. Generation elektronischer Datenverarbeitung
A

Parallelverarbeitung und Vernetzung - Verschiedene Ansätze die Geschwindigkeit von Datenverarbeitung zu erhöhen. Exakte Abtrennung zur 4. Generation ist schwierig. - Einfachste Abgrenzung: Rechner mit mehreren vernetzten Prozessoren zur parallelen Verarbeitung von Daten gehören zur 5. Generation.

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9
Q

Moor’sches Gesetz

A

Die Anzahl der Transistordichte auf einem Mikrochip verdoppelt sich ca. alle 18 Monate. Tendenzen Zeigen heutzutage in Richtung einer Verlangsamung dieser Entwicklung, da man mit der Halbleitertechnik langsam an Physikalische Grenzen stösst.

Konsequenz des Moor’schen Gesetzes => kleiner - schneller - billiger

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10
Q

Verschiedene Einsatzgebiete von Computern

A

Grobe Einteliung in

  • kommerzielle Rechner - viel IO, “geringe” Rechenleitung
  • wissenschaftliche Rechner - wenig IO, “hohe” Rechenleistung
  • Prozess-/Echtzeit-Rechner - Steuerung von Prozessen, die nicht nur logische sonder auch “zeitliche Korrektheit” benötigen.
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11
Q

Theoretische Informatik

A

ist die Basis für die technische und praktische Informatik und Unterteilt sich in folgende Bereiche:

  • Automatentheorie und formale Sprachen
  • Berechenbarkeitstheorie
  • Komplexitätstheorie
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12
Q

Praktische Informatik

A

beschäftigt sich mit Programmen die ein System steuern. Sie enthält z.B. folgende Teilgebiete: Programmiersprachen, Compiler & Interpreter, Algorithmen & Datenstrukturen, Betriebssysteme, Datenbanken…

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13
Q

Technische Informatik

A

befasst sich mit hardwareseitigen Grundlagen der Informatik, wie z.B. Mikroprozessortechnik, Rechnerarchitektur, Rechnerkommunikation,

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14
Q

Angewandte Informatik

A

Resultate aus theoretischer, praktischer und technischer Informatik finden Anwendung in der angewandten Informatik. Zwei Hauptanwendungsgebiete: Wirtschaftliche, kommerzielle Anwendungen & technisch-wissenschaftliche Anwendungen

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15
Q

Interdisziplinäre Gebiete der Informatik

A

Z.B. Wirtschaftsinformatik, künstliche Intelligenz, Computerlinguistik, Bioinformatik, etc.

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16
Q

Erster mechanischer Computer

A

um 1822 “difference Machine” bzw 1938 “Analytical Machine” erster mechanischer Computer im heutigen Sinne von Charles Babbage

17
Q

Von Neuman Architektur

A
  • Instruktionen und Daten stehen im gleichen Speicher.
  • Recheneinheit führt logische und arithmetische Operationen aus.
  • Steuereinheit liest interpretiert und führt Instruktionen aus.
18
Q

Bestandteile eines von Neumann Rechners

A
  • CPU - central processing unit oder Microprozessor
  • Memory - (Arbeits-)Speicher
  • I/O - Ein-/Ausgabe-Einheiten
  • System-Bus - el. Verbindung der obigen drei Komponenten zum Transport von Daten.
19
Q

ALU

A

Arithmetic and Logic Unit

20
Q

Register

A

Daten-Zwischenspeicher

21
Q

CU

A

Control unit

22
Q

FSM

A

Finite State Machine

23
Q

Wie arbeitet eine Steuereinheit eines CPUs?

A

1) Start/Initialisierung (reset)
2) Loop über
- Instruktionen aus Speicher lesen (fetch)
- Instruktionen ausführen (execute)

24
Q

Welche drei Typen von Operationen kann einen Steuereinheit ausführen?

A
  • Daten lesen oder schreiben
  • Rechenoperationen (arithmetisch und logisch)
  • Sprungbefehle
25
Q

RAM

A

Random access memory

26
Q

Byte

A

8 Bit

27
Q

Wieviele adressierbare Position gibt es i.d.R. in einem Arbeitsspeicher?

A

Der “Adressraum” ist in der Regel eine 2er Potenz (2^n)

28
Q

SRAM

A

Static random access memory

29
Q

DRAM

A

Dynamic random access memory

30
Q

Unterschiede Arbeitsspeicher vs Sekundärspeicher?

A
  • Arbeitsspeicher (A) meist volatiler Speicher der über den System-Bus angeschlossen ist.
  • Sekundärspeicher (S) der über I/O-Ports angeschlossen ist.
  • i.A. hat S nur Zugriff auf ganze Datenblöcke und A auf einzelne Bytes
  • S wird für die Langzeitspeicherung von Daten verwendet
  • S ist i.d.R. langsamer und günstiger als A
31
Q

System-Bus

A

Via System-Bus kann der CPU Daten auf Arbeitsspeicher oder I/O schreiben oder davon lesen. Der System-Bus besteht aus drei Komponenten: Adressbus, Datenbus und Controlbus

32
Q

Adressbus (System-Bus)

A

Via Adressbus legt der CPU die Adresse fürs Lesen/Schreiben fest (Analogie Postadresse).
Hat ein System-Bus n-Adressleitungen so kann er 2^n Adressen unterscheiden.

33
Q

Control-Bus (System-Bus)

A

Darüber legt der CPU fest, ob gelesen oder geschrieben werden soll.
Zudem wird der zeitliche Ablauf des Zugriffs kontrolliert, d.h. wann Adressen und Daten gültig sind.

34
Q

Data-Bus (System-Bus)

A

Der Datenbus wird zum Übertragen der Daten verwendet (analog Inhalt eines Briefes).
Übliche Datenbus-Breite: 4/8/16/32/64 Bit
Die Datenbus-Breite kann sich von der CPU-Verarbeitungsbreite unterscheiden.

35
Q

Beispiele I/O

A
  • USB controller
  • Hard-Disk controller
  • Network adapter
  • Graphics adapter
  • A/D converter (Sensorik)
  • Serial Ports
36
Q

Abstraktionsebenen eines Computersystems

A

From bottom to top:

  1. Digital logic level
  2. Microarchitecture level
  3. Instruction set architecture level
  4. OS machine level
  5. Assembly language level
  6. Problem-oriented language level

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