Computer Grundlagen: Geschichte, Generationen, Daten & Hardware
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Die ersten Maschinen, die zur Datenverarbeitung fähig waren, wurden unter anderem von Hermann Hollerith entwickelt. Die Grundlagen für die digitale Datenverarbeitung, insbesondere das Konzept des speicherprogrammierten Computers, wurden maßgeblich von John von Neumann im Jahr 1945 beeinflusst. Von hier aus wird die Entwicklung der Computer oft in Generationen unterteilt.
1. Computergeneration
Die erste Generation (ca. 1940er-1950er Jahre) basierte auf Vakuumröhren. Die Programmierung erfolgte oft über Lochkarten oder Schalttafeln.
2. Computergeneration
Die zweite Generation (ca. 1950er-1960er Jahre) führte Transistoren als Schaltelemente ein und nutzte Ferritkernspeicher. Dies führte zu kleineren, schnelleren und energieeffizienteren Computern.
3. Computergeneration
Die dritte Generation (ca. 1960er-1970er Jahre) zeichnete sich durch die Verwendung integrierter Schaltkreise (ICs) aus. Dies ermöglichte eine weitere Miniaturisierung, höhere Geschwindigkeiten und eine verbesserte Zuverlässigkeit.
4. Computergeneration
Die vierte Generation (ca. 1970er-1980er Jahre) wurde durch die Einführung des Mikroprozessors revolutioniert, der die gesamte CPU auf einem einzigen Chip vereinte. Dies führte zur Entwicklung von Personal Computern. In dieser Zeit gründeten Bill Gates und Paul Allen 1975 Microsoft.
5. Computergeneration
Die fünfte Generation (ab ca. 1980er Jahre) ist geprägt von Fortschritten in den Bereichen künstliche Intelligenz, parallele Verarbeitung und Vernetzung. Meilensteine dieser Ära waren die Einführung des ersten IBM Personal Computers (PC) im Jahr 1981, die Verbreitung von Computern mit grafischer Benutzeroberfläche (GUI) und Maus (z. B. 1984 mit dem Apple Macintosh) sowie die Entwicklung leistungsfähigerer Prozessoren wie dem Intel Pentium (präsentiert 1993).
Grundlagen der Datenorganisation
Daten, die vom Computer verarbeitet werden, müssen strukturiert und gespeichert werden. Die Organisation von Daten erfolgt oft in hierarchischen Strukturen.
Datei (File)
Eine Datei ist eine Sammlung zusammengehöriger Daten, die unter einem gemeinsamen Namen auf einem Speichermedium abgelegt ist. Sie enthält Informationen zu einem bestimmten Thema in einem strukturierten Format.
Datensatz (Record)
Ein Datensatz ist eine Einheit innerhalb einer Datei, die alle Informationen zu einem einzelnen Element oder einer einzelnen Entität enthält (z. B. alle Daten zu einem Kunden). Ein Datensatz besteht aus mehreren Feldern.
Feld (Field)
Ein Feld ist die kleinste Informationseinheit innerhalb eines Datensatzes. Es enthält einen einzelnen Wert oder ein einzelnes Datum (z. B. der Name eines Kunden oder seine Adresse).
Beispiel: Eine Kundendatei enthält Datensätze für jeden Kunden. Jeder Datensatz enthält Felder wie 'Kunden-ID', 'Name', 'Adresse' usw.
Daten und Datentypen
Daten sind eine Menge von Zeichen und Werten, die vom Computer verarbeitet werden. Man unterscheidet verschiedene Typen von Daten im Verarbeitungsprozess:
- Eingabedaten (Input Data): Daten, die vom Computer aus Speichermedien oder über Peripheriegeräte empfangen werden.
- Zwischendaten (Intermediate Data): Daten, die während der Verarbeitung erzeugt und temporär gespeichert werden.
- Ausgabedaten (Output Data): Daten, die das Ergebnis der Verarbeitung sind und über Ausgabegeräte ausgegeben werden.
Hardware
Hardware bezieht sich auf die physischen, greifbaren Komponenten eines Computersystems.
CPU (Central Processing Unit)
Die CPU, oder Zentraleinheit, ist das fundamentale Element des Computers und wird oft als 'Gehirn' des Computers bezeichnet. Sie ist für die Ausführung von Befehlen und die Verarbeitung von Daten zuständig. Ihre Hauptfunktionen umfassen:
- Verarbeitung von Informationen und Befehlen
- Steuerung und Überwachung des Systems
- Durchführung von Berechnungen
- Organisation und Management von Aufgaben und Aktivitäten
Die CPU ist somit für die Kontrolle und Steuerung aller Vorgänge im System verantwortlich.