Grundlagen der Informatik und Computertechnologie

Einführung in die Informatik

Die Informatik ist die Wissenschaft und Technik der automatischen Informationsverarbeitung. Der Begriff leitet sich aus der Vereinigung von zwei Wörtern ab: Information und Automatik.

Der Computer: Hardware und Software

Ein Computer setzt sich aus zwei eng miteinander verbundenen Teilen zusammen:

• Hardware

  Die Hardware besteht aus den physischen Elementen des Computers. Sie umfasst elektronische Komponenten, die die notwendige Grundlage für die Ausführung elementarer Operationen bilden.

• Software

  Die Software ist die Menge der notwendigen Elemente, damit der Computer seine zugewiesenen Aufgaben ausführen kann. Die Software ist dafür verantwortlich, die Hardware anzuweisen, wie verschiedene Aufgaben auszuführen sind.

  Programme

  Ein Programm besteht aus einer geordneten Menge von Anweisungen, die von der Maschine verstanden werden und zur Entwicklung spezifischer Aufgaben dienen.

Klassifizierung von Software

Software wird nach ihrer Funktion klassifiziert:

• Betriebssysteme

  Sie sind die wichtigste Software eines Computers und unverzichtbar für dessen Funktion. Ein Betriebssystem fungiert als Vermittler zwischen der Hardware und anderen Programmen. Es startet beim Hochfahren und führt grundlegende Aufgaben aus, wie die Steuerung des Betriebs von Festplatten zum Speichern und Abrufen von Programmen, die als Dateien gespeichert sind.

• Anwendungssoftware

  Programme, die sich auf die Ausführung konkreter Aufgaben spezialisieren. Die gebräuchlichsten sind: Textverarbeitung, Tabellenkalkulation und Browser.

• Programmiersprachen

  Sie ermöglichen die Entwicklung neuer Programme. Es gibt verschiedene Programmiersprachen, z. B. BASIC, C und Visual Basic.

Wichtige Computerkomponenten

• Mikroprozessor

  Der Mikroprozessor leitet und koordiniert den Betrieb aller Systemkomponenten und führt alle notwendigen Operationen zur Informationsverarbeitung aus. Die Leistung eines Prozessors wird unter anderem an der Anzahl der Instruktionen pro Sekunde gemessen, auch als Prozessorgeschwindigkeit bezeichnet.

• Arbeitsspeicher (RAM)

  RAM (Random Access Memory) ermöglicht die temporäre Speicherung von Informationen, die das System verwendet und erzeugt. Die Aufgabe des RAMs ist es, Daten und Anweisungen für den Mikroprozessor bereitzuhalten, damit dieser sie verarbeiten kann. Die Größe, Beschaffenheit und Art des RAMs bestimmen den Betrieb des Systems.

• Festwertspeicher (ROM)

  ROM (Read-Only Memory): Sein Inhalt kann nicht verändert werden. Es enthält vom Hersteller aufgezeichnete Daten, die beim Herunterfahren des Computers nicht verloren gehen. Es wird verwendet, um einige der wichtigsten Programme für den Computer zu speichern. Der ROM enthält das BIOS (Basic Input/Output System). Das BIOS ist eine unverzichtbare Software für den Betrieb des Computers, da es grundlegende Programme zur Steuerung der Daten-Ein- und -Ausgabe enthält.

Erweiterungssteckplätze

Auf der Hauptplatine befinden sich Erweiterungssteckplätze. In diese Steckplätze können Erweiterungskarten eingesetzt werden, die den Anschluss verschiedener externer Peripheriegeräte ermöglichen:

• IDE-Steckplätze

  Werden zum Anschluss von Speichergeräten wie CDs und DVDs verwendet.

• PCI-Steckplätze

  Sie sind der häufigste Typ und der aktuelle Standard. Schneller als die oben genannten, eignen sie sich für nahezu alle Anwendungen.

• AGP-Steckplätze

  Werden für Grafikkarten verwendet und bieten eine höhere Datenübertragungsrate.

Optische Laufwerke

Gespeicherte Informationen werden durch einen dünnen Laserstrahl gelesen, der über die Oberfläche der Scheibe fährt. Wenn der Laser auf eine der Vertiefungen (Pits) trifft, ändert sich der Reflexionswinkel des Strahls, wodurch die Anwesenheit der Vertiefungen vor den Erhebungen (Lands) identifiziert werden kann. Auf diese Weise 'liest' der Laserstrahl die kleinen Kerben auf der Oberfläche der Scheibe und wandelt sie dann in digitale Daten um.

• DVD-Laufwerke

  DVDs verwenden rotes Laserlicht, das viel schmaler ist als der Laser, der von CD-Playern verwendet wird. Um DVDs auf einem Computer abzuspielen, ist ein DVD-Laufwerk notwendig. Standard-DVD-Laufwerke können sowohl DVDs als auch CDs abspielen.

• CD-Typen

  • CD-R

    CD-R (Compact Disc-Recordable): Informationen können einmal aufgezeichnet und danach nicht mehr verändert werden.

  • CD-RW

    CD-RW (Compact Disc-ReWritable): Dies sind wiederbeschreibbare Discs, auf denen Informationen beliebig oft gelöscht und neu aufgezeichnet werden können, ähnlich wie bei Disketten oder Festplatten.

Peripheriegeräte

• Laserdrucker

  Laserdrucker funktionieren mit einem ähnlichen Mechanismus wie Fotokopierer. Sie nutzen einen Laserstrahl, um die lichtempfindliche Oberfläche einer Walze elektrisch aufzuladen. An den geladenen Stellen der Walze haften kleine feste Tintenpartikel (Toner), die später durch Wärmeanwendung auf das Papier übertragen und dort fixiert werden. Sie drucken in Schwarz-Weiß und Farbe. Laserdrucker erzeugen hochwertige und schnelle Ausdrucke, sind aber in der Anschaffung oft teurer.

Schnittstellen

• Serielle Schnittstellen

  Serielle Schnittstellen verwenden oft den RS-232C-Anschluss (bestehend aus mehreren Pins). Sie übertragen Informationen Bit für Bit über eine einzige Leitung, was die Übertragung langsam macht.

• Parallele Schnittstellen

  Parallele Schnittstellen können mehrere Bits eines Wortes gleichzeitig über mehrere Kanäle übertragen, was eine schnellere Datenübertragung ermöglicht. Allerdings können sie bei zunehmendem Abstand zum Gerät anfälliger für Störungen sein und sind daher weniger zuverlässig.