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Inhaltsverzeichnis
  1. Was ist ein Computer (Rechner)?
  2. Arten von Computer
  3. Interessantes über Computer und Software
  4. Was ist ein Betriebssystem?
  5. Geschichte des Computers
  6. Computer-Generationen
  7. Entwicklung der Computer Rechenleistung
  8. Fehlprognosen zum Thema Computer
  9. Was sind Daten?
  10. Was ist ein Datentyp?
  11. Was ist ein Zahlensystem?
  12. Was ist der ASCII-Code?
  13. Was ist eine Datei (File)?
  14. Was ist ein Algorithmus?

"Das wahre Zeichen von Intelligenz ist nicht Wissen, sondern Vorstellungskraft"

"Die einzige Quelle des Wissens ist die Erfahrung."

"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden, aber nicht einfacher."

"Es gibt zwei Arten, sein Leben zu leben: entweder so, als wäre nichts ein Wunder, oder so, als wäre alles ein Wunder."

(Alle Zitate weiter oben von Albert Einstein)

 

"Wer sich etwas vorstellen kann, kann das Unmögliche schaffen."

(Alan M. Turing)

 

"Ideen sind einfach, die Umsetzung ist alles."

(John Doerr)

 

"Ich kann nicht verstehen, warum Menschen Angst vor neuen Ideen haben. Ich habe Angst vor den Alten."

(John Cage)

 

"Exzellenz liegt im Detail."

(Gregory L. Sullivan)

 

"Wege entstehen dadurch, dass man sie geht."

(Franz Kafka)

 

"Wenn der Wind der Veränderung weht, bauen manche Menschen Mauern, andere bauen Windmühlen."
(Chinesische Weisheit)
 

"Wer immer tut, was er schon kann, bleibt immer das, was er schon ist." 

(Henry Ford)

 

"Große Probleme zu lösen ist einfacher als kleine Probleme zu lösen."
(Sergey Brin)
 
"Der Unterschied zwischen Theorie und Praxis ist in der Praxis größer als in der Theorie."
(Ernst Ferstl)
 

"In Zeiten des Wandels besteht die größte Gefahr darin, mit der Logik von gestern zu handeln."

(Peter Drucker)

 

"Sei du selbst, alle anderen gibt es schon."
(Oscar Wilde)

Was ist ein Computer (Rechner)?

Ein Computer ist ein Gerät auf elektronischer Basis, das mittels Software Daten verarbeitet und speichert.

Ein digitaler Computer verwendet zum Bearbeiten der Informationen den Binärcode (0 und 1).

Die Kommunikation mit dem Computer erfolgt über Software, über eine Programmiersprache.

Der Computer steht in der Zentrum der Informatik und ist die vielleicht vielseitigste technische Erfindung aller Zeiten. Als Werkzeug der Informatik verrichtet der Computer - anders als andere Maschinen - keine physikalische oder mechanische Arbeit. Der Computer nimmt damit eine Sonderstellung unter den technologischen Innovationen ein.

Nur wenige Erfindungen revolutionierten die Menschheit gleichermaßen, wie es der Computer tat. Man könnte mit ihm gemeinsam vielleicht noch evolutionäre Erscheinungen wie Sprache und den aufrechten Gang in einem Atemzug erwähnen.

Die Liste für den Einsatz von Computern ist in unserer Zeit sehr lang, und sie wird immer länger und immer mehr Geräte ähneln mehr einem Computer als ihrer eigentlichen Form und Idee.
Zudem werden mittlerweile zahlreiche Aufgaben sowohl in der Arbeitswelt als auch im Alltag des Menschen von computergesteuerten Geräten und Maschinen übernommen. Der Mensch überwacht dann oftmals nur noch den Computer selbst.

Das Internet hat den Computer und seine Einsatzmöglichkeiten revolutioniert. "Online-Banking" und "Online Shopping", soziale Netzwerke, uneingeschränkter Zugang zu Informationen aller Art sind ganz einfach möglich. Das Internet ermöglicht es uns, in Echtzeit mit Menschen quer über den Erdball zu kommunizieren und sich auszutauschen,  Behördengänge werden erleichtert, indem man Anträge und Dokumente bereits online ausfüllen und abschicken kann. Es herrscht ein allgemeiner Zugang zu dem potenziellen Reichtum an Wissen dieser Welt. Jeder kann sich überall und zu jeder Zeit einen Überblick an Informationen zu sämtlichen Themen beschaffen, und darüber hinaus selbst dazu beitragen, Wissen zu vermehren, mit oder ohne Wahrheitsanspruch. Dieser Auszug an Beispielen spiegelt noch lange nicht den wahren Einfluss und die immense Bedeutung des Computers im 21. Jahrhundert wider.

Der Computer erleichtert das Leben des Menschen, er kann mittlerweile in sekundenschnelle unzählige Rechenaufgaben lösen, wofür sonst ein einzelner Mensch Tage oder Wochen benötigen würde. Er übernimmt weitere Aufgaben in der Produktion von Fabriken und im Alltag des Menschen, manchmal regelt er sogar diesen. Eine immense Fülle an Informationen und Wissen werden in digitaler Form gespeichert und damit leichter und allgemeiner zugänglich gemacht. Der Computer hat einen solchen Einsatz in vielen Gesellschaften gezogen, dass nahezu (fast) jeder eine Art Computer benutzt. Ein Großteil der Welt ist mittlerweile computergestützt.

 

Funktionsweise eines Computers

Betrieben wird der Computer durch Elektrizität.

Der Computer hat ein Eingabewerk, Ausgabewerk, Speicher, Prozessor und ein Bussystem, um alles zu verbinden.

Der BIOS (Basic Input Output System) wird noch vor dem Betriebssystem geladen und speichert systemrelevante Parameter (z.B. Uhrzeit, Bootreihenfolge, CPU Taktfrequenz).

Das Betriebssystem ist ein wesentlicher Bestandteil des Computers. Denn ohne Betriebssystem kann der Benutzer den Computer nicht bedienen und Befehle an die Zentraleinheit übermitteln. Das Betriebssystem erscheint als Schnittstelle zwischen Benutzer und Computer. Das Betriebssystem ist zwar auch eine Software, aber das Betriebssystem spielt eine übergeordnete Rolle. Das Betriebssystem und eine Software werden in den Arbeitsspeicher geladen, weil dieser mit dem Prozessor kommuniziert. Damit ist eine schnellere Datenverarbeitung gewährleistet, denn der Arbeitsspeicher ist wesentlich schneller als z.B. die Festplatte.

Der Arbeitsspeicher eines Computers wird als RAM (Random Access Memory) bezeichnet. Eigentlich bedeutet das "Wahlfreier Zugriffsspeicher".

Über die Eingabegeräte werden die entsprechenden Eingaben gemacht. Das Betriebssystem übermittelt die Daten (Eingaben) dann an die Software weiter. Abhängig von der Programmierung der Software können nun unterschiedliche Funktionen ausgeführt werden. Dafür werden die Befehle an das Betriebssystem geschickt. Wenn das Betriebssystem die Befehle versteht und die Ausführung erlaubt, werden die Befehle an den Prozessor weitergeleitet. Der Übertrag zum Prozessor erfolgt nicht in einer für Menschen verständlichen Sprache, sondern im Maschinencode. Das heißt, der Prozessor erhält die Befehle in binären Zahlen, 0 oder 1. Auf diese Weise wird ein sogenannter Datenstrom an den Prozessor übermittelt.

Ebenfalls befinden sich im Prozessor  ein Steuerwerk und ein Rechenwerk. Das Steuerwerk sorgt für die Koordination der Befehle, da nicht alle Befehle gleichzeitig laufen sollen, eine logische Reihenfolge ist nämlich unabdinglich. Im Rechenwerk erfolgt die eigentliche Verarbeitung (Berechnung). Das Rechenwerk berechnet die Daten, die ebenfalls aus dem Arbeitsspeicher stammen. Das Ergebnis wird wieder im Maschinencode an das Ausgabewerk geschickt. Hier muss wieder eine Transformation erfolgen. Denn der Mensch möchte natürlich keinen Datenstrom aus lauter 0 und 1, sondern eine Ausgabe am Bildschirm oder Lautsprecher.

 

Multiprocessing:

  • Echte Gleichzeitigkeit
  • Aufteilung der Instruktionsbearbeitung auf Mehrkernprozessoren

Vorteile:

  • kostengünstiger, da mehrereschwächere Prozessoren - leichter mehr Leistung zu erzielen
  • Arbeitsteilung nach Gebieten

Nachteile:

  • Software kann ausbremsen, da Instruktionen parallelisiert werden müssen

 

Ausblick (gegenwärtig)

  • Ausbau des Multiprocessing durch den Einsatz von mehr Kernen und voranschreitende Miniaturisierung der Bauelemente
  • Prozessorkerne in der Größen von roten Blutkörperchen (ca. 7,5 μm)
  • Mooresches Gesetz: Verdoppelung der Anzahl der Transistoren pro Flächeneinheit alle 18 bis 24 Monate
  • Grid-Computing: Zusammenschluss mehrerer Computer zu einem einzigen Supercomputer
  • Beispiel: Blizzard im DKRZ: 8448 Prozessoren, über 20 TeraByte Speicher, Leistung von 158 TeraFLOPS (FLOP: Floating Operations Per Second)
  • Cloud-Computing: Auslagerung von Ressourcen
  • Erweiterung der I/O-Schnittstelle (z.B. Bewegungssteuerung, augmented reality)

 

Ausblick (zukünftig)

  • Einsatz von Licht als Informationsträger
  • Biocomputer (Einsatz von DNS als Speichermedium)
  • Quantencomputer

 

Die größten PC-Hersteller sind Lenovo (7 Milliarden $ Gesamtumsatz), HP und Dell und die größten Smartphone Produzenten sind Apple (361 Milliarden $ Gesamtumsatz), Samsung (234 Milliarden $ Gesamtumsatz) und Xiaomi.

Computer in ihren verschiedenen Variationen trifft man heutzutage fast überall im täglichen Leben: in jedem Büro, privat als PC, Laptop oder Smartphone, in der Industrie,  Transportwesen, Finanzwesen, Forschung, Verkehrsmitteln, in der Unterhaltungsindustrie, als Mikroprozessor in Automaten, Haushaltsgeräten, Unterhaltungsgeräten, Autos, Flugzeuge und andere Verkehrsmittel.

Moderne Unternehmen setzen Computer in nahezu allen Bereichen des Geschäftslebens ein: Kommunikation, Informationsspeicherung, Buchhaltung und Funktionen des Tagesgeschäfts.

Ein Rechenzentrum ist eine zentrale physische Einrichtung, in der Unternehmenscomputer, Netzwerk, Storage und andere IT-Geräte zur Unterstützung des Geschäftsbetriebs untergebracht sind. Die Computer in einem Rechenzentrum enthalten oder unterstützen geschäftskritische Anwendungen, Services und Daten. Rechenzentren gibt es in allen Grössen. Der Storage eines Rechenzentrums kann erweitert werden indem man eine Private oder Public Cloud benutzt. Ein virtualisiertes Rechenzentrum kann Server an Remote-Standorten nutzen.

 

Arten von Computer

  • PC (Personal Computer - Desktop PC - Stationärer Computer)
  • Workstation
  • Server (Host Rechner)
  • Mobiler Computer (Notebooks, Laptops, Tablets, Smartphones)
  • Großcomputer
  • Supercomputer
  • Mikroprozessor (Eingebettetes System)
  • Einplatinencomputer
  • Einige Automaten (z.B. Bankautomat)
  • Spielkonsole
  • Smart-TV
  • Quantencomputer (werden aktuell noch weiterentwickelt)

Der Begriff Personal Computer (PC) wurde von Alan Kay geprägt.

Ein Server ist ein Computer, welcher Programme, Daten oder Dienste für alle anderen Computer im Netzwerk zur Verfügung stellt. Ein Client ist ein Computer, welcher auf die Daten eines Servers zugreift und dessen Dienste nutzt.

Ein Computer besteht aus:

  • Hardware (unveränderbare Komponenten des Computers)
  • Software (leicht veränderbare Komponenten des Computers)

Die Hardware eines stationären PCs besteht aus:

  • Mainboard (Motherboard)
  • CPU (Central Processing Unit)
  • ROM (Read Only Memory)
  • RAM (Random Access Memory)
  • Grafikprozessor (GPU) - Grafikkarte
  • Soundkarte
  • Externer Speicher (Festplatte oder SSD, CD-ROM/DVD-Laufwerk)
  • Ein- Ausgabegeräte (Bildschirm, Tastatur, evtl. Maus, evtl. Drucker)
  • Gehäuse, Lüfter und Netzteil

Typische Hardwarekomponenten eines Smartphones sind:

  • die CPU
  • die GPU
  • ein Display (LCD, Touchscreen)
  • eine Tastatur
  • ein Mikrofon
  • ein Lautsprecher
  • die SIM-Karte
  • der Akku
  • der USB-Anschluss
  • die Antenne
  • die Speichereinheit (RAM und ROM)
  • die Kamera
  • der CODEC
  • der RF-Teil
  • der DAC/ADC
  • der Basisbandteil (L1/Layer 1/physikalische Schicht) - der auf dem DSP läuft
  • die Anwendungs-/Protokollschichten - die auf der CPU laufen
  • der EIN/AUS-Schalter
  • Bluetooth/GPS-Funktionen

 

Jeder  Computer  hat  eine eindeutige IP-Adresse (IP steht  für Internet  Protocol). Die IP-Adresse ist weltweit eindeutig.

Ein mobiler Speichermedium für Computer ist der USB-Stick. Ein anderer moderner Speichermedium ist der Blue-Ray Disk.

Als Software bezeichnet man die Gesamtheit der Programme für den Computer.

 

Was ist ein Betriebssystem?

Ein Betriebssystem ist die Software zur Steuerung der Computer-Hardware.

Beispiele von Betriebssysteme:

Das Betriebssystem Microsoft Windows wird meist in PCs, Laptops und Notebooks eingesetzt, Linux und Unix (Marktführer bei stationären Computer) werden auf viele verschiedene Arten von Rechner installiert (bis hin zu Supercomputer), dagegen Android (Marktanteil weltweit von 81% und auf 2,5 Milliarden aktiven Geräten weltweit installiert) ist hauptsächlich in Smartphones, Tablets, Autos, Fernsehgeräten, 5G-Telefonen und MediaPlayer zu finden und schließlich iOS wurde für Apple- Smartphones und Tabletts entwickelt.

 

Interessantes über Computer und Software

  • 80% der Weltbevölkerung besitzt ein Smartphone, so sind weltweit aktuell mehr als 6 Milliarden Smartphones im Einsatz.
  • Der PC-Absatz ist rückläufig (2021 noch 340 Millionen Stück verkauft).
  • Der größte Computer der Welt ("Titan", USA) hat die Ausmaße eines Baseballfeldes.
  • Der schnellste Supercomputer der Welt ("Frontier", Oak Ridge National Laboratory, USA) schafft 1,2 ExaFlops, also 1,2 Trillionen Operationen pro Sekunde.
  • Das teuerste Smartphone der Welt ("Falcon SuperNova Pink Diamond iPhone 6") kostet  48,5 Millionen $.
  • Der teuerste PC der Welt kostet 1 Milliarde $, da dessen Gehäuse aus 7 kg Gold besteht.
  • FORTRAN ist die älteste Programmiersprache die noch verwendet wird, gefolgt von LISP.
  • Malbolge, eine esoterische Programmiersprache, gilt als die schwierigste der Welt. Sie ist aufgrund des begrenzten Speichers nur mit leicht abgewandelten Verarbeitungsregeln Turing-vollständig.
  • Als die leichtesten zu erlernende Sprachen gelten Python und JavaScript.

 

Geschichte des Computers

Vorläufer des digitalen Computers

Entwicklungen ab dem 20. Jahrhundert

 

Ein schönes Computermuseum befindet sich an der Uni Stuttgart. Das Museum erzählt die Faszinierende 350-jährige Entwicklung der Computer, beginnend mit der  Rechenmaschine von Wilhelm Schickard (1592–1635) bis zu den Mikroprozessoren, die in der Mitte der 1970er Jahre eine Revolution und den Beginn der heutigen Digitalisierung einleiteten. Ein weiteres Computermuseum ist das technikum29.

Liste von Computermuseen

Deutschland:

Frankreich:

Die Schweiz:

USA:

Vereinigtes Königreich:


Computer-Generationen

Entwicklung der Computer Rechenleistung

Computer für den privaten Gebrauch sind heute millionenfach schneller als die allerbesten Computer aus den 70er Jahren. Im Jahr 1975 konnte eine CPU 0,5-1 MIPS (Million Instructions Per Second) verarbeiten. Aktuelle PCs können 300.000 MIPS verarbeiten.

FLOPS steht für Floating Point Operations per Second.

  • 1 Flop entspricht 1 Operation pro Sekunde.
  • 1 MegaFlop entspricht 1 Million Operationen pro   Sekunde.
  • 1 GigaFlop entspricht 1 Milliarde Operationen pro  Sekunde.
  • 1 ExaFlop entspricht 1 Trillion Operationen pro Sekunde.

Mooresches Gesetz: Alle 12 bis 24 Monate verdoppelt sich die Rechenleistung oder die Komplexität von integrierten Schaltkreisen (von Computer) bei gleichbleibenden Herstellungskosten (passt auf die Computerentwicklung seit 1940 wird aber in Zukunft auf Grenzen stoßen wegen auftreten von Quanten-Effekten bei weiteren Miniaturisierung).

 

Fehlprognosen zum Thema Computer

"Ich glaube, dass es weltweit einen Markt für vielleicht fünf Computer geben wird." (1943, Thomas Watson, IBM-Chef)

"Computer sind absolut nutzlos: Sie können nur Antworten geben." (1947, Pablo Picasso)

"Die Computer der Zukunft werden nicht mehr als 1,5 Tonnen wiegen." (1949, Die US-Zeitschrift Popular Mechanics)

"Es gibt keinen Grund dafür, dass jemals jemand einen Computer bei sich zu Hause haben wollen würde." (1977, Ken Olson, Präsident des Computer-Herstellers DEC)

"E-Mail ist ein Produkt, dass man absolut nicht verkaufen kann." (1979, Der Programmierer Ian Sharp)

"Niemand braucht mehr als 640 Kilobyte Arbeitsspeicher in seinem PC." (1981, Bill Gates, Microsoft-Gründer)

 "Nächste Weihnachten wird der iPod tot, am Ende, weg, kaputt sein." (2005, Der britische Geschäftsmann und Multimillionär Alan Sugar)

 

Was sind Daten?

Wenn Information automatisch oder elektronisch verarbeitet wird, sprechen wir von Daten.

Daten beinhalten eine Folge von Zeichen samt ihrer Bedeutung für den Empfänger. Daten beziehen sich auf Rohfakten, Statistiken, Messungen, Beobachtungen oder Informationen, die in verschiedenen Formaten wie Zahlen, Text, Bildern und mehr gesammelt werden. Es dient als Grundbaustein für die Generierung von Erkenntnissen, das Treffen fundierter Entscheidungen und die Durchführung von Analysen. Der Wert von Daten liegt in ihrem Potenzial, verarbeitet, organisiert und interpretiert zu werden, um aussagekräftige Muster, Trends und Wissen zu extrahieren, das für verschiedene Zwecke verwendet werden kann, darunter Industrie, Infrastruktur, Transportwesen, Finanzwesens, Medizin und Forschung. Effektives Datenmanagement und -analyse sind unerlässlich, um das volle Potenzial von Daten auszuschöpfen und daraus umsetzbare Erkenntnisse abzuleiten.

Daten werden für die Bearbeitung mit dem Computer binär codiert, d.h. sie können 2 mögliche Werte annehmen (0/1). Diese kleinste Einheit der Datendarstellung nennt man Bit. Ein Byte beinhaltet 8 Bits.

Mit Hilfe von einem Byte können 2 hoch 8=256 unterschiedliche Zeichen dargestellt werden.

In der Praxis werden gewöhnlich folgende Einheiten benutzt:

  • KiloByte    (1 KByte=1024 Bytes)
  • MegaByte (1 MByte≈106 Bytes oder 1 Million Bytes)
  • GigaByte   (1 GByte≈109 Bytes oder 1 Milliarde Bytes)
  • TeraByte   (1 TByte≈1012 Bytes oder 1 Billion Bytes)

Arten von Daten

Daten können in verschiedene Typen kategorisiert werden, darunter:

Strukturierte Daten: Gut organisierte Daten mit einem vordefinierten Format, oft in Datenbanken oder Tabellenkalkulationen gespeichert.

Unstrukturierte Daten: Daten ohne spezifische Struktur, z. B. Textdokumente, Bilder und Videos.

Halbstrukturierte Daten: Daten, die eine gewisse Struktur aufweisen, aber nicht genau in herkömmliche relationale Datenbanken wie JSON- oder XML-Dateien passen.

Datensammlung: Daten können mit verschiedenen Methoden gesammelt werden, darunter Umfragen, Sensoren, Beobachtungen, Experimente, Interaktionen in sozialen Medien und mehr.

Die Qualität der gesammelten Daten ist entscheidend für eine genaue Analyse und Entscheidungsfindung.

Große Daten: Der Begriff "Big Data" bezieht sich auf extrem große und komplexe Datensätze, die die Verarbeitungsmöglichkeiten herkömmlicher Datenverwaltungstools übersteigen.

Big Data: Beinhaltet oft die 3Vs: Volume (große Datenmenge), Velocity (schnelle Datengenerierung) und Variety (verschiedene Datentypen).

Datenanalyse: Bei der Datenanalyse werden Daten untersucht, bereinigt, transformiert und modelliert, um nützliche Informationen, Muster, Korrelationen und Trends zu entdecken. Die Techniken können von grundlegender statistischer Analyse bis hin zu fortgeschrittenen Algorithmen für maschinelles Lernen reichen.

Datenschutz und Sicherheit: Da Daten sensible Informationen enthalten, sind Datenschutz und Sicherheit von entscheidender Bedeutung. Datenschutzverletzungen und unbefugter Zugriff können erhebliche Folgen haben.

Datenvisualisierung: Die visuelle Darstellung von Daten durch Diagramme, Grafiken, Karten und Dashboards trägt dazu bei, komplexe Informationen auf verständliche und umsetzbare Weise zu kommunizieren.

Data Mining: Beim Data Mining werden Computertechniken eingesetzt, um Muster und Beziehungen innerhalb großer Datensätze zu entdecken. Es wird häufig verwendet, um verborgene Erkenntnisse zu finden, die durch herkömmliche Analysen möglicherweise nicht erkennbar sind.

Maschinelles Lernen: Maschinelles Lernen ist eine Teilmenge der künstlichen Intelligenz, bei der Algorithmen trainiert werden, um Muster aus Daten zu lernen und auf der Grundlage dieses Lernens Vorhersagen oder Entscheidungen zu treffen.

Data Warehousing: Data Warehouses sind zentralisierte Repositories, die Daten aus verschiedenen Quellen speichern und so die Analyse und Erstellung von Berichten für die Entscheidungsfindung erleichtern.

Offene Daten: Offene Daten beziehen sich auf Daten, die der Öffentlichkeit zur kostenlosen Nutzung, Wiederverwendung und Weiterverbreitung zur Verfügung gestellt werden. Es fördert Transparenz, Innovation und Zusammenarbeit.

Ethik und Voreingenommenheit: Daten können Vorurteile in der Gesellschaft widerspiegeln oder unethisch verwendet werden. Die Gewährleistung der Datenethik umfasst die Behandlung von Fragen der Fairness, der Repräsentation und des potenziellen Schadens bei der Datenerfassung und -analyse.

 

Was ist ein Datentyp?

In der Programmierung ist ein Datentyp eine Klassifizierung, die angibt, welche Art von Wert eine Variable hat und welche Art von mathematischen, relationalen oder logischen Operationen sicher auf sie angewendet werden können, um die Variable oder andere Daten zu erstellen, zu transformieren und in einer anderen Berechnung zu verwenden ohne einen Fehler zu verursachen.

Ein String ist zum Beispiel ein Daten-Typ, der zur Klassifizierung von Text verwendet wird, und ein Integer ist ein Datentyp, der zur Klassifizierung ganzer Zahlen verwendet wird.

Wenn eine Programmiersprache vorschreibt, dass eine Variable nur unter Berücksichtigung ihres Daten-Typs verwendet werden darf, spricht man von einer starken Typisierung der Sprache. 

Allgemeine Datentypen

Integer (int): Datentyp, der zum Speichern von ganzen Zahlen verwendet wird.

Floating Point (float): Dies ist ebenfalls ein numerischer Datentyp, der zum Speichern von Fließkommazahlen verwendet wird.

Character (char): Wird verwendet, um einen einzelnen Buchstaben, eine Ziffer, ein Satzzeichen, ein Symbol oder ein Leerzeichen zu speichern.

String (str): Dies ist eine Folge von Zeichen und der am häufigsten verwendete Datentyp zum Speichern von Text. Außerdem kann eine Zeichenkette auch Ziffern und Symbole enthalten, wird aber immer als Text behandelt.

Boolean (bool): Er steht für die Werte wahr und falsch. Ein boolescher Wert kann die Werte 0 (für falsch) und 1 (für wahr) annehmen.

Aufzählungstyp (enum): Er enthält eine kleine Menge vordefinierter eindeutiger Werte, die verglichen und einer Variablen des Aufzählungsdatentyps zugewiesen werden können. Bei Aufzählungstypen können Werte als numerische Indizes (0, 1, 2) oder als Strings gespeichert und abgerufen werden.

Array (arr): Ein Array, auch als Liste bekannt, ist ein Datentyp, der eine Reihe von Elementen in einer bestimmten Reihenfolge speichert, die in der Regel alle vom gleichen Typ sind. Da ein Array mehrere Elemente oder Werte speichert, wird die Struktur der in einem Array gespeicherten Daten als Array-Datenstruktur bezeichnet. Jedes Element eines Arrays kann über einen ganzzahligen Index (0, 1, 2,…) abgerufen werden, und die Gesamtzahl der Elemente in einem Array stellt die Länge des Arrays dar.

Vektor: Vektoren sind eindimensionale Arrays.

Zeiger (Pointer): Ein Zeiger speichert die Adresse einer anderen Variable. Eine Variable im Gegensatz speichert einen Wert. Der Name eines Zeigers ist mit einer Adresse verbunden, ein Variablenname dagegen mit einem bestimmten Wert. Zeiger kommen z.B. in der Programmiersprachen C und C++ vor.

Datum (Date): Speichert normalerweise ein Datum im Format JJJJ-MM-TT.

Uhrzeit (time): Speichert eine Uhrzeit im Format hh:mm:ss.

Datetime (Datetime): Speichert einen Wert, der sowohl Datum als auch Uhrzeit im Format JJJJ-MM-TT hh:mm:ss enthält.

Timestamp: Ein Zeitstempel wird in der Regel in Unix-Zeit dargestellt und gibt die Anzahl der Sekunden an, die seit Mitternacht (00:00:00 UTC) am 1. Januar 1970 verstrichen sind.

 

Was ist ein Zahlensystem?

Zahlensysteme werden zur Darstellung von Zahlen verwendet. Die Zahlen werden dabei nach bestimmten Regeln als Folge von Ziffern bzw. Zeichen dargestellt. Die uns bekanntesten Zahlensysteme sind das Dezimalsystem (Zehnersystem), das Dualsystem (Zweiersystem) und das Hexadezimalsystem (Sechzehnersystem).

Jedes Zahlensystem besteht aus Nennwerten. Die Anzahl der Nennwerte ergibt sich aus der Basis. Der größte Nennwert entspricht der Basis minus (-) 1. Wird der größte Nennwert überschritten, entsteht aus dem Übertrag der nächst höhere Stellenwert.

Dezimales Zahlensystem

Nennwerte: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Basis: 10
Größter Nennwert: 9

Duales Zahlensystem

Nennwerte: 0 1
Basis: 2
Größter Nennwert: 1

Hexadezimales Zahlensystem

Nennwerte: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
Basis: 16
Größter Nennwert: F

Oktales Zahlensystem

Nennwerte: 0 1 2 3 4 5 6 7
Basis: 8
Größter Nennwert: 7

 

Was ist der ASCII-Code?

Der ASCII-Code (American Standard Code for Information Interchange) ermöglicht den Datenaustausch zwischen Maschinen unterschiedlicher Hersteller. Der ASCII-Code besteht aus 128 eindeutigen Zeichenfolgen aus Einsen und Nullen. Jede Sequenz stellte einen Buchstaben des englischen Alphabets, eine arabische Ziffer, eine Reihe von Satzzeichen und Symbolen oder eine Funktion wie einen Wagenrücklauf dar. ASCII kann nur bis zu 256 Symbole darstellen. Aus diesem Grund werden viele andere Sprachen besser von Unicode unterstützt, das über 100.000 Symbole darstellen kann.

 

Was ist eine Datei (File)?

Eine Datei ist eine Zusammenfassung von Daten identischer Struktur.

Eine Datei wird unter einem Namen auf einem Datenträger gespeichert.

 

Was ist ein Algorithmus?

Ein Algorithmus ist eine Verarbeitungsvorschrift aus einer endlichen Folge von Schritten, mit dem man eine Aufgabe lösen kann.

Ein Algorithmus hat folgende Eigenschaften: Endlichkeit (endlich viele Anweisungen), Eindeutigkeit (mit jede Anweisung ist auch die nächstfolgende festgelegt), Allgemeingültigkeit (ist anwendbar auf alle Aufgaben gleichen Typs und führt immer zum gesuchten Ergebnis).

Ein zentrales Thema bei Algorithmen ist Berechenbarkeit (algorithmische Lösbarkeit). Um Fragen zur algorithmischen Lösbarkeit von Problemen zu klären, muss vorab präzisiert werden, was man unter "algorithmisch lösbar" versteht. Das führt letztlich zur Schwierigkeit, das "Wesentliche" eines von einem Rechner ausführbaren Verfahrens mit möglichst konkreten Beschreibung Mitteln zu erfassen.

Alan Turings Turingmaschine ist ein Modell zur automatisierten Ausführung von algorithmischen Problemlösungen, das automatisierte Verarbeitung mit möglichst einfachen Mitteln realisiert.

Notationsformen von Algorithmen

  • Beschreibung mit Hilfe der Umgangssprache: ist wenig sinnvoll
  • Verbale formalisierte Beschreibung
  • Programablaufplan: führt zu unstrukturierter Programmierung ("Spaghetticode")
  • Struktogramm (Nassi-Shneiderman-Diagramm)
  • Modellierungsprachen (z.B. UML)
  • Programm erstellt mit Hilfe einer höheren Programmiersprache (z.B. C#, C++, Java, Python)