Computer, Algorithmen, Programme

Computer, Algorithmen, Programme
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Hardware
• Was ist ein Computer?
→Auf elektrischen Schaltkreisen
basierende Maschine zur
Datenverarbeitung.
Datenverarbeitung findet dabei
nach dem EVA-Prinzip statt.
EVA-Prinzip
Algorithmus
• Theoretisch ist ein Computer ein Automat
zum Abarbeiten von Algorithmen.
• Ein Algorithmus ist eine
– eindeutige
– festgelegte
Folge von Anweisungsschritten zur Lösung eines
bestimmten Problems.
Algorithmus: Kaffee holen?
• Im Unterschied zu einem
Automaten kann ein Computer
immer neue Algorithmen als
Eingabe erhalten, um immer neue
Probleme zu lösen.
• Algorithmen müssen in
Programmen formuliert werden,
damit ein Computer sie verstehen
kann.
Hardware: Zentraleinheit
• Prozessor + Arbeitsspeicher
• Die Zentraleinheit arbeitet
Programme nach dem EVA-Prinzip
ab (die Programmiersprache dafür
lautet bei PCs Assembler)!
• Kommuniziert über Ein-/Ausgabesteuerung mit Peripheriegeräten
Prozessor
• Führt ‘Berechnungen ’ durch: ADD, SUB, MUL,
DIV, Vergleichen, Verknüpfen von
Informationen.
• Steuert außerdem den Datenfluss:
Informationen aus dem Hauptspeicher in den
Prozessor und zurück schieben.
Prozessor
• Prozessor ist ‘dumm’: er erkennt die
Bedeutung einer Information nicht mehr,
wenn die Informationsqualität mangelt:
Was gibt 1,2,3 und 4 zusammen?
Prozessor
• 1+2+3+4=? → Für den Prozessor angemessene
‘Sprache’.
• Fundamentale Regeln für Sprachen, die ein
Computer verstehen soll:
– Wörter und Sätze werden nur aus
festgelegtem Zeichenvorrat gebildet.
– Sätze werden nur durch eine begrenzte
Anzahl von Regeln gebildet.
Syntax
Prozessor
– Jedes Wort, jeder Satz hat eine eindeutige
Bedeutung.
Semantik
Hauptspeicher
• Kurzzeitgedächtnis des Computers:
– Kurzfristiges Aufbewahren von Informationen
– Bei Bedarf wieder zur Verfügung stellen
• Informationen im Hauptspeicher gehen nach
dem Ausschalten verloren → flüchtiger
Speicher
Speicher
• Kleinste Einheit eines Arbeitsspeichers heißt Speicherzelle.
• Bei ‘klassischem’ Windows XP –
System ist eine Speicherzelle 32 Bit
groß.
Was ist eigentlich der Sinn eines Speichers
(biologisch/technisch)?
Information
• Information wird digital in zwei Zuständen
‘Strom An/Aus’ oder 1/0 repräsentiert.
• Dieses Informationsmaß nennt man Bit.
• Informationsgehalt eines einzelnen Bits ist
noch sehr gering…
Information
• Idee:
– Natürliche Zahlen mit Bits darstellen →
Binärsystem.
• Natürliche Zahlen reichen für sinnvolle
Kommunikation immer noch nicht.
• Idee: ASCII (heute: UNICODE) – eine begrenzte
Menge an Zeichen, inklusive Buchstaben,
Sonderzeichen binär fest kodieren!
ASCII
• 8 Bit = 1 Byte pro Zeichen
• Macht 2^8=256 mögliche Bitfolgen
für Zeichen
• Bsp.: a ↔ 97 ↔ 0110.0001
ASCII
Für die Klausur…
• Begriff des Algorithmus
• Begriff des Computers mit EVA-Prinzip
• Aufbau Zentraleinheit