IT-Grundlagen: Systeme, Hardware und Netzwerktechnik

Grundlagen der Systemtheorie und Informatik

System: Ein Set von miteinander verbundenen Teilen, das nützlich ist und ein gemeinsames Ziel verfolgt.

Komponenten: Bestehend aus Umwelt, Eingängen, Prozess und Ausgängen.

Informationssystem: Besteht aus Elementen und Verfahren zur Verbesserung der Daten und Erarbeitung von Berichten, sodass die Entscheidungsfindung nützlich ist, um Ziele zu erreichen.

Datenverarbeitung (Data Processing)

Eine Reihe von elementaren Operationen, die auf Daten angewendet werden, um Ergebnisse zu erzielen:

• Empfang → Speicherung (Storage) → Verarbeitung (Arbeit) → Ergebnisanzeige

Informatik und Daten

Informatik: Die Wissenschaft, welche die automatische und rationelle Behandlung von Informationen untersucht. Sie entwickelt neue Maschinen, Methoden und Anwendungen, verbessert und rationalisiert den Übergang von Daten → Information.

Fakt (Datum): Das Element, das als Ausgangspunkt dient.

Information: Das Ergebnis der Datenverarbeitung (Treatment Outcome).

Hardware und Computerkomponenten

Computer: Eine Maschine, mit der Informationen empfangen, gespeichert und Berechnungen durchgeführt werden können.

Hardware: Die physischen Elemente eines PCs.

Zentraleinheit (CPU)

Besteht aus der Control Unit (Steuereinheit), der Recheneinheit, dem Hauptspeicher sowie Registern und Bussen. Sie speichert Daten, Anweisungen und Ergebnisse, legt Anweisungen aus, führt diese aus und verschiebt Daten sowie Instruktionen.

Speicher und Einheiten

RAM (Random Access Memory): Speicher, in dem gelesen und geschrieben werden kann. Er muss mit der Stromversorgung verbunden sein (flüchtig) und besteht aus zusammengefassten Bits.

Bits: Die einfachste Informationseinheit im binären System.

Peripherie und Software-Übersetzer

Peripherie: Maschinen, welche die CPU umgeben, um die Kommunikation zwischen ihr und der Außenwelt zu ermöglichen.

• Eingabe: Dateneingabe (z. B. Tastatur, Maus).
• Ausgang: Ausgabe der Ergebnisse (z. B. Display).

Übersetzer: Interpreter vs. Compiler

• Interpreter (Darsteller): Übersetzt während des Lesens und wandelt den Code direkt in Aktionen um. Er funktioniert auf jeder Plattform, benötigt jedoch den Interpreter zum Ausführen.
• Compiler: Das kompilierte Programm läuft eigenständig und wird in eine andere Sprache transformiert. Es funktioniert nur auf der Plattform, für die es erstellt wurde. Die Geschwindigkeit des Compilers ist höher.

Festplattenspeicher (Hard Drive)

Speichert Informationen mithilfe eines digitalen magnetischen Aufzeichnungssystems.

• Platten (Disks): Die einzelnen Scheiben im Inneren der Festplatte.
• Track (Spur): Ein Kreis auf einer Plattenoberfläche.
• Zylinder: Eine Gruppe von mehreren ausgerichteten Spuren.
• Sektor: Jede der Abteilungen einer Spur.

Computer-Typen und Betriebssysteme

Analog-Computer: Arbeiten mit elektronischen Schaltungen, die Daten mithilfe physikalischer Größen reproduzieren, um spezifische Probleme zu lösen.

Digital-Computer: Verwalten elektronische Signale, deren Werte zwischen 0 und 1 liegen.

Programm: Eine kodierte Ansammlung von Instruktionen (Instruction Conjunto).

Betriebssystem (SI): Ein Programm, das die Kommunikation zwischen Anwender und PC ermöglicht. Es kontrolliert Ressourcen, auf denen Programme basieren, und verwaltet die Hardware-Ressourcen.

Datenbanken und Management-Systeme

Datenbank: Speichert Symbole, Buchstaben und Zahlen mit Bedeutung, die zu nützlichen Informationen werden.

Datenbank-Management-System (DBMS): Eine Sammlung von miteinander verknüpften Daten und Programmen für den Zugriff darauf. Sie dienen der geordneten, einfachen und übersichtlichen Informationsverwaltung.

Eigenschaften von DBMS:

• Abstraktion: Verbergen von Details.
• Datenunabhängigkeit: Daten hängen nicht vom Programm ab.
• Sicherheit: Kontrolle über die Datensicherheit.
• Reduzierung von Redundanz: Keine Doppelarbeit in Datenbanken.
• Konsistenz & Integrität: Korrekte Dateneingabe und Bedingungen.
• Backup und Recovery: Sicherung und Wiederherstellung.
• Concurrency Control: Steuerung des gleichzeitigen Zugriffs auf Informationen (z. B. PostgreSQL, Firebird).

Netzwerktechnik

Netzwerk: Eine Kollektion autonomer, vernetzter PCs (z. B. über Kabel, Modem/ADSL oder WLAN). Zweck: Gemeinsame Nutzung von Ressourcen, Support, Informationsaustausch und Kommunikation.

Netzwerktopologien

• Mesh (Vermascht): Jedes Gerät ist in einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung verknüpft.
• Stern (*): Alle Geräte sind mit einem zentralen Hub verbunden.
• Baum (Tree): Hierarchische Struktur zur Konzentration, insbesondere für große Netze.
• Bus: Ein Kabel verbindet alle Geräte.
• Ring: Jeder PC ist mit zwei weiteren verbunden.

Netzwerktypen und Internet

• LAN: Anschluss innerhalb eines Gebäudes.
• WAN: Weitverkehrsnetz zur Verbindung von LANs.
• MAN: Metropolregion-Netzwerk (Stadt).
• VPN: Virtuelles privates Netzwerk über öffentliche Infrastruktur.
• Internet: Globales Computing-Netzwerksystem, das weltweit eingesetzt wird.
• Intranet: Ein privates, internes Netzwerk.

Protokolle

Regeln für die Kommunikation, einschließlich Mechanismen zur Identifizierung von Absender und Empfänger, Fehlerkontrolle in Paketen, Reihenfolgekontrolle und Routing-Anweisungen (z. B. IPX, TCP/IP).

TCP/IP: Netzwerkprotokoll, das Verbindungen über mehrere Subnetze hinweg aufrechterhält.