Informatik Jahrgang 11

Grundlagen / Historische Entwicklung

Das Grundprinzip der Informatik

Aufbau des Computers

Historische Entwicklung

• Erste mechanische Rechenmaschinen ca. 2600 v.Chr. in China es entstand das Rechenbrett „Suan Pan“.

• Römischer Abakus entstand ca. 50 v. Chr.

Historische Entwicklung

Wilhelm Schickard (1592-1635):baute die erste zahnradgetriebene Rechenmaschine.Die Maschine konnte die vier Grundrechenoperationen, wobei die Ausgangszahl bzw. das Ergebnis max. 6-stellig sein durfte

Historische Entwicklung

Blaise Pascal (1623 - 1662):Baute 1653 seine berühmte Rechenmaschine, die bis 100.000 rechnen konnte und bis heute erhalten blieb.

Historische Entwicklung• Gottfried Leibnitz (1646 - 1716):

Demonstrierte in London 1672 seine Rechenmaschine.

• Begründete die Differential- und Integralrechnung

• Befasste sich mit Ziffernsystemen, insbesondere das Binärsystem. Dies war ideal für das elektrische Rechnen (Strom / kein Strom)

Historische Entwicklung

• Charles Babbage (1791 - 1871):erdachte 1833 eine „Analtytical Engine“, die aus Geräten zum Rechnen (mill), zum Speichern (store), sowie aus Datenein- und Ausgabegeräten bestand

• Griff auf die lochkartengesteuerten Webstühle von Jacquard zurück

Historische Entwicklung• George Boole (1815 – 1864):• Schrieb „Die Gesetze des Denkens“, worin

er die „Boolsche Algebra“ begründete• Die Boolsche Algebra rechnet nur mit

Wahrheitswerten (True / False)• Diese Erkenntnisse wurden 100 Jahre

später für die Konstruktion von Computern benötigt

Historische Entwicklung• Herman Hollerith (1860 – 1992):• Konstruierte 1890 – anlässlich der

amerikanischen Volkszählung eine Zählmaschine mit elektromagnetischen Relais und Lochkarten (Hollerithkarten)

• Seine Firma wurde später zur „International Busniess Machine Company“ (IBM)

Historische Entwicklung

• Alan Turing (1912 – 1954):• Beschäftigte sich mit der Frage

„Können Maschinen denken?“• Erdachte eine universelle Maschine,

die – mit einfachen Programmen – alle berechenbaren Problem lösen konnte

Historische Entwicklung

• Howard Aiken (1900 – 1973):• Konstruierte 1944 in Harvard den

Rechner Mark I (19430 Relais; 15 m lang und 2,5 m hoch; 80 km Leitungsdraht)

• Daten und Programme wurden getrennt gespeichert – „Harvard-Architektur“

Historische Entwicklung - Enigma• Enigma (griechisch: „Rätzel“):• Vom Niederländer Koch entwickelte

„Geheimschreibmaschine“• Eine Nachricht wurde mittels mehrer

Walzen verschlüsselt• Die Enigma wurde zweiten Weltkrieg

zum Verschlüsseln von Nachrichten für die deutsche U-Boot-Flotte eingesetzt.

Historische Entwicklung - Enigma• Der Code wurde täglich verändert• In Bletchley Parc (bei London)

arbeiteten bis zu 10.000 Menschen am Entschlüsseln der Nachrichten

• Es wurde eine Entschlüsslungsmaschine „Bomba“ entwickelt und später zur „Bombas“ von Turing und Welchmann weiterentwickelt

Historische Entwicklung - Enigma• Später wurde mit den Amerikanern die

Maschine „Colossus“ entwickelt.• Sie war sehr anfällig und teuer.• Schaltete durch die verwendeten 1500

Röhren sehr schnell – das Entschlüsseln dauerte nur noch etwa 2 Stunden.

• Wird manchmal als erster Computer bezeichnet – arbeitet aber nicht nach dem Turing-Prinzip universell

Historische Entwicklung - Zuse• Konrad Zuse entwickelte den ersten

Computer• Z1 noch mit mechanischem Rechenwerk• Z2 – wurde nie vollendet – auf Relaistechnik• Z3 wurde 1941 fertig (Rechenwerk: 600

Relais; Speicherwerk 2000 Relais)Er konnte 64 Zahlen mit 22 Bit darstellen

Historische Entwicklung - Zuse• Der Z3 wurde zerstört und später nachgebaut

(heute im Deutschen Museum München) • Z4 überlebte den Krieg durch den Einsatz von

Konrad Zuse, der ihn im Allgäu versteckte• Es gibt Spekulationen, wonach es den

Deutschen mit dem Z4 möglich gewesen wäre die Leistung von „Enigma“ zu vergrößern, was evt. den Krieg verlängert hätte.

Historische Entwicklung• 1948 – Erfindung des Transitors• Studenten der Stanford-Universität (Hewlett

und Packard) experimentieren mit Elektronikschaltungen – ließen sich als eine der Ersten im Santa Clara County (von Mountain View bis San Jose) nieder – später als Silicon Valley wegen des Rohstoffes für Transistoren und Halbleiterchips bezeichnet.

Grundlagen

Aufbau des Computers Eingabegeräte Verarbeitungsgeräte (Prozessoren) Ausgabegeräte Speichergeräte

Das E-V-A-S-Prinzip

E ingabe Ausgabe

Speicher

Verarbeitung

Geräte zur Dateneingabe

Tastatur Maus Scanner Modem Joystick

Weitere Geräte:

Sensoren, Touchscreen, Touch pad, Mikrophon, Grafiktableau, Kamera

Geräte zur Datenverarbeitung

Mikroprozessor Mathematischer Coprozessor Grafikprozessor Soundprozessor

Geräte zur Datenausgabe

Monitor Drucker Soundkarte/Lautsprecher Modem

Weitere Geräte:

Plotter, Force-Feedback-Geräte

Geräte zur Datenspeicherung

Diskette (Floppy Disc) Festplatte (Hard Disc) CD, CD-ROM CD-R, CD-RW DVD

Weitere Geräte:

Wechselplatten, Streamer, Lochstreifen, Lochkarte, RAM, ROM

Schnittstellen

Eine Schnittstelle (Interface) ist eine Verbindungsstelle zwischen Computern oder zwischen einzelnen Geräten des Computers zum Zweck des Informationsaustauschs.