Computer - Geschichte, Funktion, Entwicklung

Computer – Geschichte, Funktion, Entwicklung
VO 340381 Informationsdesign;
Medienkompetenz, Grafik und DTP
Bartholomäus Wloka
Zentrum für Translationswissenschaft
Bartholomäus Wloka
VO Informationsdesign
Computer – Geschichte, Funktion, Entwicklung
Letztes Mal sprachen wir über:
I Information
I Medien
I Internet
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Aufbau
Computer – Geschichte, Funktion, Entwicklung
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Mechanismus von Antikythera
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Mechanismus von Antikythera
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ältester bekannter „Computer“ (205 v. Chr.)
Sonnenkalender, Mondkalender, Finsterniskalender,
Olympiade-Kalender
analoge Berechnung, vergleichbar zum Rechenschieber
bestehend aus 30 Zahnrädern, zahlreichen Zeigern und
anderen Teilen im Gehäuse
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Mechanismus von Antikythera
By Lead Holder (File:Meccanismo_di_Antikytera.jpg) [Public domain], via Wikimedia Commons
“Computer graphic for back of Antikythera mechanism” by Source (WP:NFCC#4). Licensed under Fair
use via Wikipedia
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Erste Programmiererin der Welt
Margaret Sarah Carpenter [Public domain], via Wikimedia Commons
By Science Museum London / Science and Society Picture Library [CC BY-SA 2.0
(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)], via Wikimedia Commons
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Digitale Revolution
“EPROM Microchip SuperMacro” by Zephyris - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via
Wikimedia Commons
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Digital
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digital (von lat. digitus) – von George Stibitz 1942
erstmals zum Beschreiben von elektrischen Impulsen
verwendet
auch wenn z.B. das Alphabet, ein Morse Code, oder auch
ein Leuchtturm digital funktioniert, so verwenden wir den
Begriff vorwiegend im Zusammenhang mit der EDV
(Elektronischen Datenverarbeitung)
die Welt um uns ist analog, sobald wir etwas
„digitalisieren“ verändern wir die Eigenschaften der
Informationen
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Digital vs. Analog
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Digital vs. Analog
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Eigenschaften von digitalen Informationen (im Gegensatz
zur analogen Form)
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einfache Synchronisation
Notwendigkeit für Sprachen und Protokolle
Fehlertoleranz, falls doch Fehler vorkommen sind sie
meistens gravierend
verlustfreies Kopieren
Granularität – die digitale Repräsentation von analogen
Informationen bedarf einer „Zerlegung“ der Information,
wobei Quantisierungsfehler auftreten können
Kompression – durch ausgeklügelte Algorithmen lassen
sich digitale Informationen komprimieren um
Speicherplatz zu sparen (Beispiele: datei.zip, datei.tar.gz,
datei.rar, datei.tar.bz2)
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Elektronische Datenverarbeitung
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elektronisch ist nicht zwingend elektrisch, auch wenn
EDV elektrisch (mit Hilfe von Strom) betrieben wird
Elektronik – Lehre von Steuerung von Elektronen
(Analogelektronik und Digitalelektronik)
Digitalelektronik (auch: Digitaltechnik) ist die
Verarbeitung von diskreten Signalen
Optoelektronik (auch: Optronik/Optotronik) ist die
Umwandlung von eletkronisch erzeugten Daten in
Lichtemissionen und umgekehrt (Laser, Bildschirme, CD,
DVD, ...)
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Digitales Zeitalter
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man nimmt an, dass ab 2002 mehr Daten digital als
analog gespeichert wurden
Grundlage dafür: integrierter Schaltkreis
Mooresches Gesetz – die Komplexität der Schaltkreise
verdoppelt sich alle 12-24 Monate
Heimcomputer (Mikrocomputer) gewinnen ab den
1980er-Jahren stetig an Popularität
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Heimcomputer
Die Komponenten eines Heimcomputers:
I Rechnereinheit
I Eingabegeräte
I Ausgabegeräte
I externe/interne Speicher
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Heimcomputer
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Heimcomputer
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Computerteile
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CPU (Central Processing Unit) – berechnet alle Vorgänge
– das „Herz“ eines Computers
Hauptplatine (Motherboard) – ermöglich die
Kommunikaiton aller Komponenten
Grafikkarte – Schnittstelle zum Monitor – übersetzt
digitale Signale in farbige Punkte auf dem Bildschirm
(Pixel)
Soundkarte – Schnittstelle zum den
Lautsprechern/Kopfhörern – übersetzt digitale Signale in
Membranschwingungen
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Computerteile
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Netzwerkkarte – Schnittstelle zum Netzwerk – übersetzt
digitale Signale in das TCP/IP Protokoll und umgekehrt
Zwischenspeicher (RAM – Random Access Memory) –
Zwischenablage von Daten, schnell aber nicht dauerhaft
Festplatte – Medium zur dauerhaften Speicherung von
Daten
CD/DVD ROM – Komponente zum Lesen und/oder zum
Erstellen von optischen Speichermedien
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Grafikausgabe
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Berechung der Farbe jedes einzelnen Pixels auf dem
Bildschirm
Bildschirmauflösung – wie viele Pixel werden auf einmal
angezeigt (z.B. 1600 x 1200 = 1.900.000 = 1,9 MP)
Farbtiefe – wie viel Speicherplatz wird für die Darstellung
einer Farbe reserviert (z.B. 8 Bit – 28 = 256 Farben, 24
Bit (True Color ) 224 = 16.777216 Farben
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Klangausgabe
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Berechnung der Häufigkeit (Frequenz) und der Stärke
(Amplitude) der Membranbewegung im Lautsprecher
Samplingrate (auch Abtastrate) – wie oft wird ein
analoges Signal pro Sekunde abgetastet um eine
digitalisierte Version zu erstellen (gängige Rate: 44.100
Hz bei Audio CD oder MP3, 8.000 Hz bei kabellosen
Mikrophonen)
bei niedrigen Samplingraten kann es zur Verfälschung von
Tönen kommen, insbesondere von Zischlauten bei Sprache
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Zwischenspeicher
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auch Hauptspeicher oder Arbeitsspeicher genannt
mehrere Stufen von Zwischenspeichern
(Speicherhierarchie)
extrem wichtig und dauernd vom Rechner verwendet,
jedoch im alltäglichen Gebrauch nicht vom Nutzer
manipuliert, großteils ist der Zugang nicht möglich
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Permanenter Speicher
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ein Datenträger (Festplatte, CD-ROM, USB-Stick,...) hat
eine Zuordnungstabelle, die die Positionen der auf dem
Rest des Datenträgers befindlichen Daten beinhaltet
(leicht unterschiedlich, je nach System)
jede Datei hat einen Teil am Anfang, der Informationen
über das Format, Erstellungszeit, Besitzer, etc. beinhaltet,
dies definiert den Typ der Datei (nicht die Endung!)
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Permanenter Speicher
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das Kopieren zwischen Datenträgern und das Lagern über
längere Zeit ist thoeretisch verlustfrei, kommt es aber zu
Bit Fehlern an kritischen Stellen, könne Datenträger oder
Datein unlesbar werden
praktisch haben Datenträger eine Haltbarkeit (bei
optimaler Verwendung und Lagerung)
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Festplatten bei ständigem Gebrauch – 2-10 Jahre
Festplatten als Archivierungsmedium – bis zu 30 Jahre
CD-R – 5-10 Jahre
DVD-R – bis zu 30 Jahre
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Netzwerkkommunikation
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die Netzwerkkarte übersetzt Informationen von und zu
TCP/IP, man spricht auch von Paketen
die Pakete werden über Netzwerkkabel (Patchkabel) zum
Ziel verschickt (Kupfer- oder Glasfaserkabel)
das Paket wird vom Empfänger „ausgepackt“ und auf
Korrektheit überprüft meistens mittels Cyclic Redundancy
Check (CRC)
auch hier ist man von der theoretischen Verlustfreiheit
weit entfernt
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Allgegenwärtige Computer
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Laptops
Netbooks
Smartphones
Smartwatch
Optical head-mounted display
All diese Geräte beinhalten großteils die Komponenten eines
Heimcomputers, allerdings unterscheiden sich die Ein- und
Ausgabegemethoden signifikant und die Entwicklung geht in
die Richtung der s.g. augmented reality. Diese Aspekte müssen
bei der Entwicklung von Programmen und Designs mit
einbezogen werden.
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Von mathematischen Berechungen...
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Quellen I
Derek de Solla Price
An Ancient Greek Computer
Scientific American 200 (6) 1959.
Martin Hilbert and Priscila López
The World’s Technological Capacity to Store, Communicate, and Compute Information
Science, 332(6025), 60–65, 2011
Paul E. Ceruzzi
Computing (MIT Press Essential Knowledge)
MIT Press 2012.
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