Grundlangen der Winforamtik Flashcards
Grundprinzip der Datenverarbeitung: Eingabe – Verarbeitung – Ausgabe
Grundprinzip der Datenverarbeitung: Eingabe – Verarbeitung – Ausgabe
Allgemeines Prinzip
* Definition: Elektronische Datenverarbeitung umfasst das Gesamtsystem aus Rechner und Software. * Eingabe und Ausgabe: Die Eingabe- und Ausgabeschnittstellen stellen die Verbindung zur physischen Welt her. * Eingabe: Liefert Daten und Parameter. * Ausgabe: Gibt die Ergebnisse der Verarbeitung aus. * Verarbeitung: Durchführung von Funktionen auf Basis der Eingabe; Beispiel: Ein Taschenrechner führt mathematische Funktionen aus.
Hardware und Software
Von-Neumann-Architektur (Diagrammbeschreibung)
Hardware und Software
Hardware
* Definition: Materielle (anfassbare) Komponenten eines Computers. * Rechnerarchitektur: Struktur der Komponenten und Organisation der Arbeitsabläufe, häufig basierend auf der von-Neumann-Architektur.
Von-Neumann-Architektur (Diagrammbeschreibung)
Komponenten: * CPU (Zentralprozessor): Enthält das Steuerwerk und das Rechenwerk sowie Cache und Kern. * Hauptspeicher: Speicherort für Daten und Befehle. * Eingabe-/Ausgabeperipherie: Schnittstellen für Datenfluss zwischen Benutzer und Rechner. * Externer Speicher: Langzeitdatenspeicherung. Datenbus: Überträgt Daten, Adressen und Steuerinformationen. Ablaufzyklus: 1. Das Steuerwerk holt einen Befehl aus dem Hauptspeicher. 2. Das Rechenwerk interpretiert und führt den Befehl aus. 3. Das Ergebnis wird über das Steuerwerk zurück in den Hauptspeicher geschrieben.
Prozessoren
* Moderne CPUs: Mehrere Milliarden Transistoren; häufig mit mehreren Kernen (z. B. Octa-Core). * Spezialprozessoren: GPUs für Grafiken, Soundprozessoren, Prozessoren für mobile Geräte, etc.
Speicher
Speicher
Interner Speicher
* RAM (Random Access Memory): Arbeitsspeicher mit schnellem Zugriff, flüchtig (Daten gehen bei Stromverlust verloren). * ROM (Read Only Memory): Speicher mit festen Daten (nicht flüchtig). * Cache: Schneller Zwischenspeicher zur Beschleunigung von Datenzugriffen.
Externer Speicher
* Festplatte (HDD): Mechanischer Speicher mit hoher Kapazität (bis zu 18 TB). * Solid-State-Disk (SSD): Schneller Halbleiterspeicher ohne mechanische Teile. * Speicherkarten und USB-Sticks: Tragbare Speicher mit Kapazitäten bis 1 TB. * Optische Medien: CD, DVD, Blu-ray mit Speicherkapazitäten bis zu 128 GB.
Speicherstruktur (Diagrammbeschreibung)
* Speicherzellen: Lineare Anordnung von Zellen mit identischer Speicherkapazität (meist 64 Bit). Die Speichergrößen werden in Kilobyte (KB), Megabyte (MB), Gigabyte (GB) und Terabyte (TB) angegeben.
Peripheriegeräte und ihre Funktionen
Peripheriegeräte und ihre Funktionen
Ein- und Ausgabegeräte
* Eingabegeräte: Tastatur, Maus, Scanner, Kamera, Barcode-Leser etc. * Ausgabegeräte: Monitor, Drucker, Lautsprecher, VR-Brille. * Kombi-Geräte: Touchscreen, Netzwerkkarte, Augmented-Reality-Brillen.
Mainboard-Komponenten (Diagrammbeschreibung)
* CPU-Sockel: Halterung für den Prozessor. * RAM-Steckplätze: Für Arbeitsspeichermodule. * PCI-Steckplätze: Für Erweiterungskarten wie Grafikkarten. * SATA-Steckplätze: Für Speicherlaufwerke wie HDDs und SSDs.
Software
Software
Systemsoftware und Betriebssysteme
* Definition: Software umfasst alle nicht-anfassbaren Bestandteile. * Systemsoftware: Betriebssysteme und Dienstprogramme für grundlegende Rechneroperationen. * Betriebssysteme: Verwaltung der Prozessor- und Speichernutzung, Multitasking, Netzwerkintegration und Mehrbenutzerbetrieb.
Dienstprogramme
* Funktion: Unterstützen Aufgaben wie Datensicherung, Speicheroptimierung und Datenwiederherstellung. * Beispiele: Druckertreiber, Backup-Tools, Defragmentierung von Festplatten.
Codierung von Informationen
Codierung von Informationen
Grundlagen der Codierung
* Ziel: Informationen werden in Daten umgewandelt und als Sequenz von Zeichen gespeichert, meist im Binärsystem (0 und 1). * Binärzahlsystem: Dualsystem, nur zwei Ziffern (0 und 1).
Zahlensysteme (Tabelle zur Darstellung und Umrechnung)
* Darstellung: Zahlen können als Binär-, Dezimal- oder Hexadezimalzahlen vorliegen. * Umrechnung von Dezimal- in Binärzahlen: Durch wiederholte Division durch 2 oder durch Abzug der höchsten Potenz von 2.
Codierung von Texten und Zahlen
* Ganze Zahlen: In Binärform codiert, mit Bit für das Vorzeichen. * Textcodierung: ASCII (maximal 128 Zeichen) und Unicode (bis zu 4 Milliarden Zeichen).
Codierung von Gleitkommazahlen
* Darstellung: Wissenschaftliche Notation mit Mantisse und Exponent; beide Teile werden als Bitsequenzen gespeichert.
Speicherstruktur (Folie 2-8)
Speicherstruktur (Folie 2-8)
Die Speicherstruktur zeigt die lineare Aufteilung des Speichers in Speicherzellen. Jede Zelle hat eine gleiche Kapazität (derzeit üblicherweise 64 Bit). Der Speicher wird in Einheiten wie Kilo (10^3), Mega (10^6), Giga (10^9) und Tera (10^12) unterteilt, die in der Informationstechnologie jedoch auch in Binärpotenzen (z. B. 2^10 = 1024 statt 1000) dargestellt werden, bezeichnet als Kibi, Mebi, Gibi, Tebi.
Struktur des Mainboards und der Peripherie (Folie 2-11)
Eine schematische Darstellung des Mainboards zeigt die wesentlichen Komponenten und Anschlüsse:
* CPU-Sockel: Halterung für die CPU. * RAM-Steckplätze: Halterung für Arbeitsspeichermodule. * PCI-Steckplatz: Erweiterungssteckplätze, z. B. für Grafikkarten. * SATA-Steckplätze: Anschlüsse für Festplatten und SSDs. * Stromanschluss: Versorgung des Mainboards mit Strom. * BIOS-Batterie: Kleine Batterie zur Stromversorgung des BIOS-Chips.
Diese Komponenten sind miteinander über Datenbusse und Steckkontakte verbunden, sodass ein Zugriff auf die Hardware innerhalb des Systems möglich ist.
codierung von Zahlen: Dezimal- und Binärsystem (Folie 2-19)
codierung von Zahlen: Dezimal- und Binärsystem (Folie 2-19)
In einer Darstellung zur Umwandlung von Dezimal- in Binärzahlen werden die einzelnen Schritte detailliert gezeigt:
1. Wiederholte Division der Dezimalzahl durch die Basis 2. 2. Die Reste jeder Division bilden die Binärzahl in umgekehrter Reihenfolge.
Beispiel: Die Dezimalzahl 29 wird in eine Binärzahl umgewandelt:
* 29 : 2 = 14 Rest 1 * 14 : 2 = 7 Rest 0 * 7 : 2 = 3 Rest 1 * 3 : 2 = 1 Rest 1 * 1 : 2 = 0 Rest 1 Ergebnis: 29 in Binärform ist 11101.
Client-Server-Modell (Folie 2-27)
Client-Server-Modell (Folie 2-27)
Das Client-Server-Modell zeigt die Interaktion zwischen Client und Server in einem Netzwerk:
* Client: Ein kleiner Rechner (z. B. Laptop), auf dem Benutzer arbeiten und Anwendungen ausführen. * Server: Ein leistungsstarker Rechner, der Dienste für den Client bereitstellt, wie z. B. die Verwaltung von Datenbanken. * Kommunikation: Der Client sendet Anfragen an den Server, und der Server antwortet mit den angefragten Daten oder Diensten. Der Client ist dabei meist für die Benutzeroberfläche zuständig, der Server für die Datenverarbeitung.
Ein konkretes Beispiel ist ein Web-Server:
1. Der Client (mit einem Browser) fordert ein HTML-Dokument vom Web-Server an. 2. Der Web-Server liefert das HTML-Dokument an den Client. 3. Der Browser interpretiert das HTML und stellt die Webseite dar.
