Grundbegriffe Computer, Hardware und Zahlensysteme

Grundbegriffe Computer,
Hardware und Zahlensysteme
Fach:Informationssysteme
Studiengang:Aviatik
ppg • java einführung • baug, bkrt, mach • 03/2009 •
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Inhalt
• Übersicht über die folgenden Themen
• Was sind Informationsysteme
• Fakten Daten Informationen
• Kodierung von Fakten
• Speicherung von Daten
• Programme
• Netzwerke
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2
Lernziele
•
Sie können die wichtigsten Hardware-Komponenten eines Rechners und ihre Eigenschaften
nennen.
•
Sie können die Arbeitsweise eines Prozessors anhand des EVA-Schemas abstrahieren.
•
Sie können die wichtigsten Speichertypen in einem Rechnersystem nennen und sie bezüglich
Kapazität und Zugriffsgeschwindigkeit vergleichen
•
Sie können die Hauptfunktionseinheiten eines Prozessors nennen und Ihre Funktion erklären?
•
Sie können den Begriff Befehlszyklus erklären.
•
Sie kennen die Begriffe Bit und Byte und wissen wie viele verschiedene Werte mit einem Byte
dargestellt werden können.
•
Sie verstehen alle Begriffe eines Rechnerinserates und können sie erläutern
•
Sie können den Begriff Pixel und Auflösung erklären.
•
Sie können erklären, wieso man beim Farbbildschirm 16'777'216 unterschiedliche Farben
darstellen kann.
•
Sie können den Wert einer Binärzahl berechnen und als Dezimalzahl angeben.
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Lernziele
•
Sie können eine Dezimalzahl in eine Binärzahl wandeln
•
Sie können eine Binärzahl als HEX-Zahl schreiben und umgekehrt.
•
Sie können eine HEX-Zahl in eine Dezimalzahl wandeln und umgekehrt.
•
Sie kennen den Begriff ASCII-Code und wissen z.B., ob ASCII('a') grösser oder
kleiner ist als ASCII('A')
•
Sie können Beispiele von Dateitypen nennen.
•
Sie können anhand einer Zeichnung erklären, wie ein Dateisystem hierarchisch
organisiert ist.
•
Sie kennen die wichtigsten Dateisystem-Kommandos und können "cd" und "dir"
anwenden.
•
Sie wissen, wie man unter Windows den Pfad einer Datei, die sich auf dem
Netzwerk-Drive "mustang" befindet, angibt.
•
Sie können den Unterschied zwischen einem Programm und einem Prozess in
eigenen Worten erklären.
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Was sind Informationssysteme?
Betrachter
Quellen
Internet
/
Intranet
Hardware, Software und Kommunikationsprotokolle
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Rechner (Server und Clients)
Betriebssysteme
Ermöglichen effiziente Nutzung der Rechner
Netzwerke (Rechnerverbunde) und Protokolle
ermöglichen einen Info-Dienst unabhängig von der physikalischen Lokalität zu
benutzen.
Informationsquellen und -dienste
Programme, welche Information im Netz anbieten
(Bsp: Datenbanken, Bibliothekskataloge, Internet (WWW))
Programme, welche Kommunikation und Info-Austausch ermöglichen (Bsp. eMail,
FTP)
Tools (Software-Werkzeuge), welche die Nutzung der Info-Dienste ermöglichen
Bsp: WWW-Browser, eMail-Programm, WinZip, ftp-Tool, …
ZHW-IT-Infrastruktur: interne ZHW-Ressourcen + Dienstleistungen
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Funktionalität ein Informationsarbeitsplatz
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Beziehungen und Zusammenhänge Informationsarbeitsplatz
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Informationsarbeitsplatz
Niko Nesnanović
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Bestandteile des Informationsarbeitsplatzes
Verarbeitung
Eingabe und Ausgabegeräte
........
........
CPU
......................................
Speicherung Speichermedien
Verarbeitungsspeicher
.....................................
Sicherungsmedien
..........................
Archivmedien
..........................
Analogie
Schreibtisch -> Ordner
-> Archiv
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Logischer Aufbau eines Rechners
Achtung!
Diese Darstellung ist
eine Vereinfachung!
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Arbeitsweise des Rechenwerkes
EVA Schema
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Die Arbeitsweise kann mit dem EVA-Schema (EVA: Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) erklärt
werden.
• Prozessor - Der Prozessor ist das Herz des Computers. Er hat einen fixen Befehlssatz
(Grundoperationen, Transportbefehle, Sprünge)
• Beispiel einer typischen Operation:Der Prozessor holt zwei Zahlen aus dem Arbeitsspeicher,
addiert sie, und schreibt das Resultat in den Arbeitspeicher zurück.
Der Prozessor kann in zwei weitere Einheiten unterteilt werden:
– Rechenwerk: führt die Grundrechenarten + – * / auf den Eingabewerten (Operanden) aus
berechnet daraus ein Ergebnis
– Steuerwerk: steuert Ablauf der Berechnungen
holt einen Befehl nach dem andern vom Arbeitspeicher, interpretiert den Befehl, sagt
Rechenwerk, welche Operation auszuführen ist, stellt die Operanden für das Rechenwerk
bereit, sorgt dafür, dass das Ergebnis wieder in Arbeitsspeicher abgelegt wird, koordiniert auch
das Schreiben und Lesen des Arbeitsspeichers (sowohl vom Prozessor als auch von den E/AGeräten)
• Arbeitsspeicher
• speichert alle Daten, die der Prozessor im Moment braucht.
• besteht aus einer grossen Anzahl einzeln ansprechbarer Speicherzellen
• Eigenschaften einer Speicherzelle Sie kann entweder ein Datum (Zahl, Zeichen, etc.) oder
einen Befehl für den Prozessor enthalten. Man nennt eine solche Prozessorstruktur, bei der
Befehle und Daten im gleichen Arbeitsspeicher liegen Von-Neumann-Struktur.
– Zelle hat eine fixe Länge 8, 16, 32 oder 64 Binärstellen (Bits)
– Eine Binärstelle wird als Bit (Binary Digit oder deutsch Binärziffer) bezeichnet. Ein Bit
kann nur zwei mögliche Werte annehmen: 0 oder 1.
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Verarbeitung
• Was sind Fakten, Daten, Informationen, (Wissen)
• Wie werden Daten gespeichert
• Wie werde gespeicherte Daten geordnet
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Daten, Information, Wissen
?
Wie macht man aus (einem) Daten(haufen) Wissen?
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Die Begriffe Daten Informationen und Wissen und Ihre Bedeutung
Alle reden von Daten- und Informationsmanagement, schlimmer noch Wissensmanagement. Diese Begriffe
haben je nach dem in welchem Kontext sie verwendet werden eine etwas andere Bedeutung.
•Kontext Umgangssprache
Daten: eher wenig gebraucht. Bezeichnet aber in der Regel alles was irgendwie elektronisch verfügbar ist.
Informationen: Sie verwenden diesen Begriff wahrscheinlich hauptsächlich in Situationen wie „ich wurde
Informiert über…..“. Das heisst im Sinne von Nachrichten
Wissen: Die Situation ist „ich weiss dies oder jenes“ im Sinne, dass sie die Fakten kennen
Dies ist natürlich alles nicht falsch, genauso wenig wie es falsch ist wenn Sie auf die Frage wie schwer sie sind
Antworten: 80 kg.
Der Physiker würde natürlich sagen ihr Gewicht sei 800KN und ihre Masse sei 80kg.
Im Kontext der Informationsverarbeitung ist es jedoch angebracht möglichst mit „wohldefinierten“ Begriffen zu
Arbeiten.
Die folgende Diskussion sollte bezüglich der drei Begriffe Daten Information und Wissen im Zusammenhang
mit DSS etwas Klärung bewirken
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Definitionen und Beziehungen
Weisheit
Kontext
Abhängigkeit
Wissen
Informationssysteme
Informationen
Daten
Verstehen
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• Daten
1. Daten sind bedeutungslose, da beziehungslose, Punkte in Raum und Zeit. Ohne Kontext sind sie
nicht zu verstehen. Daten sind Fakten in einer codierten Form (z. B. Zeichenketten).
2. Daten sind alle in gedruckter, gespeicherter, visueller oder sonstiger Form verwertbare Angaben
über die verschiedensten Dinge und Sachverhalte, welche durch den Prozess der Dokumentation
quasi als konserviert gelten, und zeitlich sowie örtlich entkoppelt verfügbar sind. Daten sind
subjektiv wahrnehmbar, und potenziell verwertbar. Alle Medien die Daten speichern können werden
als Datenträger bezeichnet.
Daten=> Fakten + Syntax
Beispiele: Notizen, beliebige Harddisk
• Informationen
1. Informationen sind Daten plus deren Bedeutung, die ihnen beigemessen wird. Information ist
relevant oder irrelevant. Information ist immer an ein Informationsbedürfnis gebunden.
2. Daten werden zu weiteren Daten in Beziehung gesetzt. Dadurch entsteht Bedeutung. Information
enthält zwar ein Verständnis der Beziehungen zwischen den Daten, aber keinerlei Hinweis darauf,
wie sich diese über die Zeit entwickeln. Information ist statisch in Raum und Zeit und stark abhängig
vom Kontext. Informationen geben meist Auskunft über was, wo, wann und wer. Es sind also
Definitionen, Beschreibungen und Perspektiven.
Information= Daten + Bedeutung (Semantik)
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Definitionen und Beziehungen
Weisheit
Kontext
Abhängigkeit
Wissen
Informationssysteme
Informationen
Daten
Verstehen
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•
Wissen
1. Wissen ist das Resultat der Verarbeitung von Information (Schlüsse, Erkenntnisse)
2. Wissen ist an Personen gebunden und befindet sich ausschliesslich im Gedächtnis (kognitives
Subsystem) eines Menschen, es ist subjektrelativ, perspektivisch, zweckrelativ sowie
kontextgebunden.
3. Wissen ist der zweckgebundene und zielgerichtete Einsatz von Informationen, der zu
Entscheidungen führt. Es beinhaltet zudem sämtliche Kenntnisse und Fähigkeiten, die ein Mensch
zur Bewältigung der täglichen Aufgaben und Probleme einsetzen muss.
4. Nach Davenport/ Prusak - Working Knowledge- ist Wissen „eine fliessende Mischung aus
strukturierten Erfahrungen, Wertvorstellungen, individuellem Kontext und Fachkenntnissen, die in
ihrer Gesamtheit einen Strukturrahmen zur Beurteilung und Eingliederung neuer Erfahrungen und
Informationen bietet.“
5. Wissen beruht auf dem Verständnis von Informationsmustern und Strukturen, die hinter den
Informationen verborgen sind. Es beinhaltet den Kontext zum grossen Teil bereits selbst. Da Text
und Kontext aber immer aus verschiedenen Perspektiven gesehen werden können, ist auch
Wissen nie absolut.
6. Wissen ist die Antwort auf die Frage wie, umfasst also Strategien, Praxis und Methoden. Da es
auch zeitliche Abläufe erfasst und in gewissem Masse Ganzheitlich ist, erlaubt es auch gewisse
Voraussagen. Hingegen erkennt Weisheit die Muster des Wissens. Als Frage nach dem warum
finden sich hier ewige Wahrheiten, fundamentale Prinzipien, Einsichten und Moral.
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Definitionen und Beziehungen
Weisheit
Kontext
Abhängigkeit
Wissen
Informationssysteme
Informationen
Daten
Verstehen
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1. Die hier aufgezeigten Definitionen stammen aus dem Fachbereich Informationswissenschaft des
Wissensmanagements und weniger der Informationstheorie.
2. Informationswissenschaft untersucht das Auswerten/Selektieren, Bereitstellen/Wiederverwerten, Suchen
und Finden von relevantem (vorwiegend digital vorliegendem) Wissen, durch Informations- und
Kommunikationsprozesse.
3. Wissensmanagement beschäftigt sich mit den Möglichkeiten, auf die Wissensbasis eines Unternehmens
Einfluss zu nehmen. Unter der Wissensbasis eines Unternehmens werden alle Daten und Informationen,
alles Wissen und alle Fähigkeiten verstanden, die diese Organisation zur Lösung ihrer vielfältigen
Aufgaben benötigt. Dabei werden individuelles Wissen und Fähigkeiten (Humankapital) systematisch in
der Organisation verankert. Wissensmanagement kann daher als ein Interventionsmechanismus
verstanden werden, der auf den Theorien der Organisationslehre und des organisationalen Lernens beruht
und diese systematisch nutzt.
4. Die Informationstheorie ist eine mathematische Theorie aus dem Bereich der Wahrscheinlichkeitstheorie
und Statistik, die auf Claude Shannon zurückgeht.Sie beschäftigt sich mit Begriffen wie Information,
Entropie, Informationsübertragung, Datenkompression, Kodierung, Kryptographie, Komplexitätstheorie und
verwandten Themen.
Quelle: Wikipedia
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Transformationen
•
Von Fakten zu Daten
– Erfassen von Sachverhalten
und speichern auf einem
Medium
– Automatisiert in der Maschine
•
Von Daten zu Informationen
– Daten werden zueinander in
Beziehung gesetzt.
– Mensch stellt Beziehungen her
– Maschine verarbeitet Beziehung
•
Von Informationen zu Wissen
– Durch Induktion wird aus
Information Wissen erzeugt
Gestaltungsbereich
– Ausschliessliche Domäne des
Menschen
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Von Fakten zu Daten
Man Speichert Fakten auf einem Medium nach einem System (Code/Syntax)
Beispiele: Sie schreiben einen Text auf ein Stück Papier
Sie schreiben Messwerte in eine (Excel-)Tabelle
Von Daten zu Informationen
Man fügt den Daten Bedeutung hinzu (Semantik).
Daten werden zueinander in Beziehung gesetzt. Mit anderen Worten Sie gewinnen Informationen durch
Anwendung einer Vorschrift
Beispiele: Das Datenmodell ist die Vorschrift, welche die Daten zueinander in
Beziehung setzt. Sie verwenden bei Datenbankoperationen das Datenmodell um aus Daten
Informationen zu machen.
Eine Grafik bringt die Datenpunkte ihrer Messwerte zueinander in Beziehung.
Die Semantik abzubilden heisst in einem Informatiksystem aber man verwendet Daten um Daten zu
beschreiben (Metadaten).
Von Informationen zu Wissen
Metadaten
Deklarativ - Datenmodelle enthalten oft einen Teil der Semantik in Form von Typen und Relationen,
Regeln in Form von Views, Triggers und Stored Procedures
Informativ - Erklärende Texte wie aus was mit welchen Methoden alternative Namen, Begriffe etc.
Solche Metadaten sind im Gegensatz zu den deklarativen Metadaten nur sehr lose gekoppelt. Es gibt
keine Managementsystem wie eine Datenbank, dass sie zwingt die Daten in Anwendung der
Metadaten zu bearbeiten.
Implicit - Applikationen enthalten ebenfalls Semantik. Diese Semantik ist in der in den Applikationen
eingebauten Geschäftslogik versteckten und in der Regel nicht direkt zugänglich.
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Wie werden Fakten gespeichert?
•Zahlensysteme
•Darstellung / Formate
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Zahlensysteme
Dezimalsystem (Zehnersystem)
Alphabet: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}
Basis: 10
Symbole: Ziffern
159710
= 1000 + 500 + 90 + 7
= 1• 103 + 5• 102 + 9• 101 + 7• 100
Binärsystem (Zweiersystem)
Alphabet: {0,1}
Basis: 2
Symbole: Binärziffern = Bits (Binary Digits)
11012 = 1• 23 + 1• 22 + 0• 21 + 1• 20
=8+4+0+1
= 1310
Anz. Stellen: Anz. mögliche Werte:
1
101
2
100 = 102
3
1000 = 103 = 1k
...
6
1‘000‘000
= 106 = 1M (Mega)
...
9
109 = 1G (Giga)
...
12
1012 = 1T (Tera)
Anz. Stellen Anz. mögliche Werte
1
21
2
4 = 22
3
8 = 23
4
16 = 24
...
8
256 (entspr. 1 Byte)
...
10
1024 ( = 1 KBit)
...
16
65536
...
20
1'048'576 (= 1MBit)
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Umwandlung zw. Zahlensystemen
• Binär nach Dezimal
– Schema: Multiplikation der Stelle mit der Wertikeit und
anschliessende Addition
– 10112= 1*23+0*22+1*21+1*20=810+010+210+110=1110
•
Dezimal nach Binär
– Schema: Man dividiert die Dezimalzahl fortlaufend
durch 2 (ganzzahlige Division) bis das Resultat 0 ergibt.
Merke den Rest. Schreibe die Restwerte von rechts nach
links nebeneinander
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Umwandlungen Dezimal nach Binär
3310
Rest
1110 Rest
/2
16
1
/2
5
1
/2
8
0
/2
2
1
/2
4
0
/2
1
0
/2
2
0
/2
0
1
/2
1
0
/2
0
1
10112
1000012
Gegenprobe 33
=1*25+0*24+0*23+0*22+0*21+1*20=32+0+0+0+0+1=33
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Rechenoperationen
• Beispiel Addition
Dezimalsystem Binärsystem
– Achtung Übertrag
1+1=10
– Shift nach links
• Beispiel Subtraktion
11012
= 510
+ 1012
= 1810
100102
Dezimalsystem Binärsystem
– Achtung Übertrag 1100110=110
– Shift nach rechts
= 1310
= 1310
11012
= 610
+ 1102
= 710
1112
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Bits und Bytes
•
Zusammenhang bit und Byte
– 8 bit sind ein Byte
– D.h 28 = 256 mögliche Werte
•
Binäre schreibweise
– 1000000002 ist unpraktisch für 12810
– Alternative Zahlensystem mit einem
grösseren Alphabet aber eine Potenz
von 2 ist ->24 = 16 -> Umwandlung
leicht
•
Hexadezimale Darstellung
– Darstellung des Zahlenvorrates mit 16
Zeichen in 2 Halbbytes
– Hinzufügen der 6 ersten Buchstaben
des Lateinischen Alphabets zu den
Zahlen 1-9
– Beispiel 25510 -> FF16 -> 111111112
Dezimal
Binä
Binär
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
Hexa
dezimal
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
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Übung
Lösen Sie Sie die folgenden Aufgaben
1.
Wandeln Sie 1025 in eine Binäre Zahl um
2.
Schreiben Sie das Resultat von 1 in der Notation
n*BasisExponent +....+ n*BasisExponent
–
–
...................
.............................
3.
Addieren Sie zum Resultat von 1 die Zahl 110001002
4.
Versuchen Sie die Umwandlungen mit Excel
–
...................
–
Welche Funktionen benötigen Sie?
–
........................................................
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Wie werden Fakten kodiert?
ASCII, EBCDIC, Unicode
Was ist UTF?
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American Standard Code for Information
Interchange ASCII
Code…0 …1 …2 …3 …4 …5 …6 …7 …8
0…
1…
2…
3…
4…
5…
6…
7…
…
…A …B …C …D …E …F
9
NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI
DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US
SP !
"
# $
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(
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0
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2
3
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k
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s
t
u
v
w x
y z
{
| } ~ DEL
• ASCII ist ein 7bit Zeichendcodierung 27=128 Zeichen
• 00-1F sind Steuerzeichen wie LF Linefeed FF oder CR Cariage
Return
• 20-7E stellen im US-ASCII den druckbaren Zeichenvorrat dar
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Die ersten 32 ASCII-Zeichencodes (von 00 bis 1F) sind für Steuerzeichen (control
character) reserviert; siehe dort für die Erklärung der Abkürzungen in obiger Tabelle.
Dies sind Zeichen, die keine Schriftzeichen darstellen, sondern die zur Steuerung von
solchen Geräten dienen (oder dienten), die ASCII verwenden (etwa Drucker).
Steuerzeichen sind beispielsweise der Wagenrücklauf für den Zeilenumbruch oder Bell
(die Glocke); ihre Definition ist historisch begründet.
Code 20 (SP) ist das Leerzeichen (engl. space oder blank), welches in einem Text als
Leer- und Trennzeichen zwischen Wörtern verwendet und auf der Tastatur durch die
Leertaste erzeugt wird.
Die Codes 21 bis 7E sind alle druckbaren Zeichen, die sowohl Buchstaben, Ziffern und
Satzzeichen (siehe Tabelle) enthalten.
Code 7F (alle sieben Bits auf eins gesetzt) ist ein Sonderzeichen, welches auch als
„Löschzeichen“ bezeichnet wird (DEL). Dieser Code wurde früher wie ein Steuerzeichen
verwendet, um auf Lochstreifen oder Lochkarten ein bereits gelochtes Zeichen
nachträglich durch das Setzen aller Bits, d. h. durch Auslochen aller sieben
Markierungen, löschen zu können – einmal vorhandene Löcher kann man schließlich
nicht wieder rückgängig machen.
Aus diesem Grund gehörten zum eigentlichen ASCII-Code nur 126 Zeichen, denn den
Bitmustern 0 (0000000) und 127 (1111111) entsprachen keine Zeichencodes. Der
Codierung 0 wurde später auch die Bedeutung „Ende der Zeichenkette“ beigelegt, und
dem Zeichen 127 wurden verschiedene grafische Symbole zugeordnet.
24
Erweiterung von ASCII
•
In der ursprünglichen Notation fehlen
– Spezialzeichen wie £, € etc
– Umlaute wie ä ö ü Accents é ë è ò à
ô ñ und Ähnliches
– Zeichen slawischer Sprachen č ñ ś š
etc.
– Kyrillisches Alphabet Градачац für
Gradačac
•
„Lösung“ war die
Zeichensatzerweiterung und Codepages
– Die verbleibenden 128 Zeichen für
Spezialzeichen und national
Charsets verwenden
– Beispiel DOS PC codepage 437
– Finden Sie heute in der DOSBOX
ihres Windows
Quelle: Microsoft
http://www.microsoft.com/globaldev/reference/oem/437.mspx
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25
ISO Codierungen
•
•
ISO 8859 ein 8-bit Standard aus der Normenfamilie ISO/IEC 8859
–
Die heute häufigste Codierung
–
Windows-1252 entspricht dem ISO 8859-15 Zeichensatz
„Codepages“ für:
–
ISO 8859 -1
Latin-1, Westeuropäisch
–
ISO 8859 -2
Latin-2, Osteuropäisch
–
ISO 8859 -3
Latin-3, Südeuropäisch
–
ISO 8859 -4
Latin-4, Baltisch
–
ISO 8859 -5
Kyrillisch
–
ISO 8859 -6
Arabisch
–
ISO 8859 -7
Griechisch
–
ISO 8859 -8
Hebräisch
–
ISO 8859 -9
Latin-5, Türkisch
–
ISO 8859 -10
Latin-6, Nordisch
–
ISO 8859 -11
Thai
–
ISO 8859 -13
Latin-7, Baltisch
–
ISO 8859 -14
Latin-8, Keltisch
–
ISO 8859 -15
Latin-9, Westeuropäisch
–
ISO 8859 -16
Latin-10, Südosteuropäisch
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ISO-8859-1 Codierung
Code …0
0… NUL
1… DLE
2…
3…
4…
5…
6…
7…
8… PAD
9… DCS
A…
B…
C…
D…
E…
F…
…1 …2 …3 …4 …5 …6 …7 …8 …9
SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT
DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM
…A …B …C …D …E …F
LF VT FF CR SO SI
SUB ESC FS GS RS US
wie ISO/IEC 8859, Windows-125X und US-ASCII
DEL
HOP BPH NBH IND NEL SSA ESA HTS HTJ VTS PLD PLU RI
SS2 SS3
PU1 PU2 STS CCH MW SPA EPA SOS SGCI SCI CSI ST OSC PM APC
wie ISO/IEC 8859-1 und Windows-1252
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EBCDIC
•
Der Extended Binary Coded Decimals Interchange Code
– eine von IBM entwickelte 8-Bit-Zeichenkodierung. Z.B sind die Ziffern
0 bis 9 sind an Position F0h bis F9h (240 bis 249).
– Die EBCDIC-Codepage gibt es in diversen Varianten.
CP1 CP2 Land
500 1148 International
037 1140 Australien, Brasilien, Kanada, Neuseeland, Portugal, Südafrika, USA
273 1141 Deutschland, Österreich
277 1142 Dänemark, Norwegen
278 1143 Finnland, Schweden
280 1144 Italien
284 1145 Lateinamerika, Spanien
285 1146 Großbritannien und Nordirland, Irland
297 1147 Frankreich
871 1149 Island
(CP1 entspricht CP2 ausser das Wahrungszeichen ist durch Eurozeichen € ersetzt)
– Vorkommen ist IBM z-Serie (ehemals 360/370).
•
UNICODE Transformation heisst UTF-EBCDIC
•
Quelle Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/EBCDIC
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EDCDIC codepage 500 international
0 123 4 5 6
4_
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5_ & é ê ë è í î
6_ - / Â Ä À Á Ã
7_ ø É Ê Ë È Í Î
8_ Ø a b c d e f
9_ ° j k l m n o
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D_ } J K L M N O P Q R ¹ û ü ù ú ÿ
bin)
E_ \ ÷S T U V W X Y Z ² Ô Ö Ò Ó Õ E_
F_ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ³ Û Ü Ù Ú
F_
0 123 4 5 6 7 8 9 A B C DE F
(4 hex = 0100 bin)
(5 hex = 0101 bin)
(6 hex = 0110 bin)
(7 hex = 0111 bin)
(8 hex = 1000 bin)
(9 hex = 1001 bin)
(A hex = 1010
(B
hex
= 1011
(C hex = 1100 bin)
(D hex = 1101
(E hex = 1110 bin)
(F hex = 1111 bin)
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29
UNICODE
•
Probleme der 7 resp. 8 bit Zeichensatzkodierungen
•
Nur wenige Sprachen sind im selben Text darstellbar
•
Es gibt Schriftsysteme da reicht der Zeichenvorrat von 128 Zeichen nicht
um alle notwendigen Schriftzeichen darzustellen nicht
siehe(http://de.wikipedia.org/wiki/Schriften_der_Welt)
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•
Inkompatible Kodierungen verunmöglichen z.B. die Verlustfreie
30
Aufbau UNICODE
•
UNICODE (UCS 2) ist ein 16 Bit Code U+0000x – U+FFFFx
•
Erweiterung zum 21 Bit Code mit 16 sogenannten
Codeplanes (UCS-4)
–
•
•
d.h. Zeichenvorrat ist 65536!
–
Codeplanes sind Analog den Codepages und umfassen
Codepoints
–
16 Codeplanes U+000000x – U+10FFFFx das
entsprechen 1.114.112 Zeichen
Tengwar
U+000000x – 00FFFFx ist der Z-vorrat von UCS-2
–
Wird BMP Basic Multilingual Plane (Plane 0) bez.
–
Darin haben eine ganze Reihe von Schriftsätzen Platz
–
Europäische, Asiatische, Symbole etc.
Im Plane 1 hat es mehrheitlich Schriftsätze toter und
künstlicher Sprachen Platz
–
persische Keilschrift, Runen Schrift Tengwar
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Übungen
•
Suchen Sie für die folgenden Zeichen die entsprechende Kodierung (Hex)
– @
- US ASCII
– 1
- EBCDIC Code Page 273
– ć - ISO 8859-n (Zeichen für kleines c mit „accent grave“) südosteuropäische
Sprachen wie in Kroatisch, Bosnisch
•
Suchen Sie die UNICODE Bereiche (inklusive Plane) in der Notation U+000000x für
– Kyrillisch
– Basic Latin
– Tengwar
– Wo wird Tengwar verwendet?
•
Tipps:
– Einfügen Symbole in Office Programm
– Suchen sie mit Google nach „Codingscheme wiki“
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Lösungen
• Kodierung
– X40
@
- US ASCII
– xF1
1
- EBCDIC Code Page 273
– xE5
ć
- ISO 8859-16
– Findet man Google „ISO 8859 wiki“
•
„http://de.wikipedia.org/wiki/ISO_8859“
• Unicode Bereich
– U+000000x–00007Fx Basic Latin
– U+000400x–0004FFx Kyrillisch
– U+016000x–01607Fx Tengwar
– Findet man Google „UNICODE WIKI“
•
•
http://de.wikipedia.org/wiki/Unicode
Liste der Unicode-Blöcke
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Unicode Transformation Format UTF
•
Verfahren zur Abbildung von UNICODE Zeichen als ein Folge von Bytes
•
UNICODE ist ein Platzverschwender !!
– ASCII x20 „Lehrschlag“ codiert in UNICODE
– UCS2 als x0020 Platzbedarf 2 Bytes
– UCS4 als x000020 Platzbedarf 21 Bits
•
•
•
Effektiv aber 24 bits weil die kleinste Einheit die in einem Coputer addressiert werden kann
Verschwendung in UCS4 ist also 14 bits beim lateinischen Alphabet
Lösung UTF-8
– Die ersten 7 Bites Kodieren Zeichen analog ASCII
– Das 8. Byte zeigt an ob Mehrzeichen-Kodierung handelt
– Beispiele
•
•
•
•
0xxxxxxx
110xxxxx 10xxxxxx
1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
Ein Byte Kodierung
Zwei Byte Kodierung
Drei Byte Kodierung
-> ASCII
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Wie werden Daten gespeichert
• Dateien
• Filesysteme
• Datenbanken
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35
Dateien
•
Dateien oder Files
– Sind zusammenhängende Daten die der Computer abgespeichert hat
(HD, CD, DVD, USB Stick etc.)
– Sind mit beschreibenden Daten versehen
•
•
•
•
•
•
Name und Verwendung ( Name.Extension)
Länge in Bytes
Erstell–, Änderungs- und (Archivdatum)
Rechte (Lesen,Schreiben, Löschen) und Besitz (Benutzer-id)
Weitere Anwendungsspezifische Daten (Auflösung, etc)
Dateitypen
– Text – ASCII File, Text File ö.Ä.
– Programme
– Bilder, Filme, Sprache, Musik und Töne
– Anwendungsspezifische Dateien (Word, Excel, Powerpoint u.Ä.)
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36
Datei- resp. Filesysteme
•
Dateien werden in einem sogenannten
Dateisystem (Filesystem) verwaltet
•
FS verwaltet die Dateien in einer baumartigen
Anordnung:
•
Directory, Verzeichnisse, Folder
– enthalten weitere Verzeichnisse oder
Dateien
– Mehrere Files oder Directories können in
einem Directory zusammengefasst werden.
•
Ein Filesystem ist auf einem Laufwerk
– Eindeutige Bezeichnung lautet
– Laufwerk:\verzeichnis\....\datei.ext
•
Bei Fileservern kommt anstelle des Laufwerks
der Servername
– \\server\verzeichnis\...\datei.ext
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Datenbanken und Systeme
Datenbanksystem
Datenbankmanagementsystem:
• Verwalten (Zugriff, Beziehungen, Backups etc
• Abstrahieren über Zugriffssprache (SQL)
Datenbank
Dictionary Beschreibt:
• Tabellen und Natur der Spalten
• Beziehungen zwischen den Tabellen
• Speicherort im Filesystem
Tabellen:
• Files mit Zeilen und Spalten
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38
Datenbank Detail
Dictionary beschreibt:
Tabellen:
LieferantennrFirma
1 Alcan
2 Leitz
3 UBS
4 ZKB
5 Swiss Re
6 Lonza
Kontaktperson
Meier
Müller
Holzer
Kummer
Burger
Heinzer
Strasse
Bernstr
Baselstr
Im Ziel
Im Ebnet
Im Keller
Am Berg
Ort
Basel
Bern
Zürich
Zürich
Zürich
Visp
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Computer braucht
Verarbeitungsvorschriften
•Programme
•Programmiersprachen
•Programmierstile
•Programmtypen/Arten
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40
Beispiel einer Programmsequenz anhand
einer symbolischen Maschinensprache
Adresse Instruktion Operanden
Label1
Kommentar
LR
R1,Zeichenlänge Lade zeichenlänge ins Register
LA
R8,QuellAdresse
Lade Quelladresse ins Register 8
LA
R9,ZielAdresse
Lade Zeiladresse ins Register 9
LA
R10,Zieladresse
Lade Endadresse
LA
R14,Label1
Lade Sprungadresse ins Register
MVCR
R1,R8,R9
AR
R8,R1
Bewege Speicherinhalt von R8 nach R9 Länge
R1
Addiere Länge zur Quelladresse
AR
R9,R1
Dito mit Zieladresse
TR
R8,R10
Teste ob Zieladresse = Endadresse
BNR
R14
Bei False springe auf adresse in register 14
XY
Weitere Instruktionen
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41
Programmiersprachen
Diese Chronologie ausgewählter
Programmiersprachen ist kein
echter Stammbaum; die Linien
zeigen nur an, welche Sprachen
einander erheblich beeinflusst
haben. Auch die Klassifikation der
Sprachen (Farbcode rechts unten)
ist als Näherung zu verstehen; nur
einige »reine« Sprachen gehören
ausschließlich in eine dieser
Kategorien. Das Material dieser
Grafik stammt zum Teil von Éric
Lévénez und Pascal Rigaux sowie
aus Konferenzen zur Geschichte der
Programmiersprachen, welche die
Association for Computing
Machinery veranstaltete.
•
Quelle Spektrum der Wissenschaft
2007/6 S 98
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42
Programmierstile
•
Das imperative Programm
Die imperative Prozedur (oberes Schema)
arbeitet mit einer Iterationsschleife (»for
i = 1,n do«): Dem Computer wird
befohlen, immer wieder den Wert einer
Variablen namens accumulator zu
überschreiben.
•
Das funktionale Programm
Das funktionale Programm führt die Lösung
des Problems »Berechne die Fakultät
von n« auf die des einfacheren Problems
»Berechne die Fakultät von n–1« zurück.
Zusammen mit der Startbedingung »Die
Fakultät von 1 ist 1« ist auch dies eine
vollständige Anweisung. Der Computer
führt dieses Programm aus, indem das
Funktionsunterprogramm factR sich
immer wieder selbst aufruft, bis das
innerste Unterprogramm den Wert 1
zurückgibt und daraufhin das Produkt
von innen nach aussen berechnet wird.
Mit dieser »rekursiven« Formulierung die
Lösung eines mathematischen Problems
auszudrücken wird das zugehörige
Computerprogramm ebenso elegant wie
die mathematische Lösung.
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43
Arten von Programmen
•
Monitorprogramm (Startprogramm des Computers)
•
Betriebssystem
•
•
•
–
Verwaltet Prozesse, Dateien, Ein-/Ausgabegeräte
–
Stellt Benutzerschnittstelle zur Verfügung
Hilfsprogramme
–
Treiber
–
Anti-Virus-Programme
Standardsoftware
–
Textverarbeitung
–
Grafikprogramme
–
Datenbanken
–
Internet-Browser
–
Mail
–
Tabellenkalkulationsprogramme
–
Mathematik, Statistik
Programmiersprachen / Interpreter / Compiler
–
•
Eine mehr oder weniger für den Menschen verständliche und Problemadäquate Sprache wird in
Maschinensprache übrsetzt
Anwenderprogramme
–
Spiele
–
Flugreservationssystem
–
Stundenplan
–
Simulator
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44
Typen von Programmen
•
Microprogramm/Firmware
– Isoliert das Gerät vom Betriebssystem
•
Betriebssysteme
– Isoliert Anwendungen von Prozess und Ein- und Ausgabe und deren Verwaltung,
Registriert Anwendungen und Dienste
•
•
•
Netzdienste
Fieledienste
...
•
Datenbankserver
•
Applikationsserver
– Verwaltet strukturierte Daten
– Stellt Applikationen zur verfügung
•
Applikation
•
Präsentationssystem
– Enthält die Geschäftslogik des (Teil-)automatisierten Prozesses
– Mensch Maschine Schnittstelle und die damit verbundenen Dienste
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Weshalb braucht es ein
Netzwerk?
Etwas zum Rechnen
Von Servern und Clients
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Austausch von Daten
Austausch
Wenn jede(r) mit jedem(r)
Niko Nesnanović
Sanja Nesnanović
Bei 2 Personen -> 1 Verbindung
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Oops
• Bei Punkt zu Punkt
Verbindungen
– 2 Teilnehmer -> 2
Verbidungen
Niko
Sanja
– 3 Teilnehmer -> 3
Verbidungen
– 4 Teilnehmer -> 6
Verbindungen!
Petra
Heinz
– .....................................
................
– 8 Teilnehmer -> 28
Verbindungen!
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Lösung ist ein Netzwerk
Sanja
Niko
Petra
Petra
Drucker
Daten
Programme
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49
Client Server Computing
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Selbststudium
• Siehe OLAT
– Inhalte
– Computergrundlagen
• Ziele
• Unterlagen -> Einführung Computer und Zahlensysteme
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Begriffe / Glossar
Im folgenden finden Sie eine unvollständige
Liste von nicht erklärten Begriffe die aber im
Kontext der Vorlesung erscheinen
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Induktion
• Als Induktion (von lateinisch inductio, „Hineinführen“)
bezeichnet man im schlussfolgernden Denken die
Zusammenfassung von Einzelphänomenen (z. B. Beobachtungen,
Daten) in einem allgemeineren Satz und somit die wichtigste
Form der reduktiven Schlussweise. In einem erweiterten Sinn
umfasst der Begriff alle Arten von vermuteten
Gesetzmäßigkeiten.
• Allgemein wird unter Induktionsschluss das Schließen vom
Besonderen auf das Allgemeine verstanden, wobei der
Induktionsschluss dem Deduktionsschluss entgegengestellt wird,
der vom Allgemeinen auf das Besondere schließt. Diese
Gegenüberstellung stammt von Aristoteles, erschöpft aber die
Problemstellung nicht.
• Quelle Wikipedia
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Deduktion
• Die Deduktion (v. lat.: deducere = herabführen) oder
deduktive Methode ist in der Philosophie und der Logik eine
Schlussfolgerungsweise vom Allgemeinen auf das Besondere.
Genauer gesagt werden mithilfe der Deduktion spezielle
Einzelerkenntnisse aus allgemeinen Theorien gewonnen. Sie
bezeichnet das Verfahren, aus gegebenen Prämissen auf rein
logischem Wege, d. h. auf extensionaler Grundlage,
Schlussfolgerungen abzuleiten.
• Will man eine Annahme mit Hilfe der deduktiven Methode
falsifizieren, so muss man zeigen, dass die Annahme zu einem
(inneren) Widerspruch führt.
• In der Wissenschaftstheorie ist die Deduktion einer der beiden
zentralen Pfeiler neben der Empirie.
• Quelle wikipedia
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