Infovorkurs, Teil III: Maschinenabstraktion & Ausblick

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1 Infovorkurs, Teil

2 Webseite Die neuen Folien, die Übungen und Umfrageergebnisse stehen online; außerdem die Turingmaschinen-Quelltexte.

3 Algorithmen Laufzeitabschätzung Programmieren in (Turing-) Maschinensprache Übersetzung von Hochsprache in Maschinensprache Compiler kompilieren (Bootstrapping)

4 Seit wann gibt es diese Errungenschaften? Algorithmen: schon im Altertum (und davor bestimmt) Maschinensprache: 1930er auf dem Papier, 1940er physikalische Maschinen Hochsprache(n): 1950er (A-0 system, FORTRAN, ALGOL, LISP,... )

5 Infovorkurs, Teil Computer-Quartett Lutz Bu ch Ru ckblick IBN am URZ HD MHz 128 kb Eine Wohnlandschaft 3 Mio. DM (entspr. heute ca. 5 Mio. e) mein Google Nexus 5 4x 2,3 GHz 2 GB 138x69x9mm3 ca. 300 e

6 Filmchen gucken! https://www.youtube.com/watch?v=-aty8bzoqp4 Das war ein Ausschnitt aus der Langen WDR-Computernacht. Die porträtierte Sendung daraus war aus dem Jahr 1969 (nicht in Heidelberg).

7 code Infovorkurs, Teil Entwicklung Was hat sich seitdem verändert? Was kann dein Computer, was der aus dem Film nicht konnte?

8 Errungenschaften Mit einem modernen Computer kann ich... mehrere Sachen parallel machen schneller rechnen als ich gucken kann einfach programmieren alles sofort auf dem Bildschirm sehen nebenher Musik hören fertige Lösungen aus dem Internet runterladen mit mehreren CPUs gleichzeitig arbeiten und ich kann ihn in der Hosentasche mit mir rumtragen Und einen modernen Computer kann ich mir leisten. Sogar mehrere!

9 Jede hinreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden. nach Arthur C. Clarke What is the difference between a Turing machine and the modern computer? It s the same as that between Hillary s first ascent of Everest and the establishment of a Hilton hotel on its peak. Alan Perlis

10 Computer als Turingmaschine Ein moderner Computer ist eine Turingmaschine, die nicht terminiert. Die Rechnerarchitektur hat einen festen Befehlssatz (ähnlich wie Übergangsregeln). Der Inhalt der Registern kann als Zustand aufgefasst werden. Das Band wird repräsentiert durch den Arbeitsspeicher. Eine Taktfrequenz von 1GHz = 10 9 s 1 bedeutet 1 Milliarde Zyklen pro Sekunde. Je nach Befehlssatz der Maschinensprache der Rechnerarchitektur braucht man im Schnitt mehr oder weniger Zyklen pro Operation. Aber das macht nicht viel aus.

11 Eingabe, Ausgabe Die E/A-Geräte wie Tastatur, Maus, Netzwerkkarte oder Bildschirm kann man sich als zusätzliche Maschinen vorstellen. Diese können auch (auf kontrolliert eingeschränkte Weise) auf das Band schreiben und lesen.

12 Terminals Schon mal gehört? Terminal, Kommandozeile, TTY, Konsole? Im Prinzip bezeichnet alles dasselbe! Terminals waren frühe Eingabe-/Ausgabegeräte, die aussahen wie PCs (Bildschirm, Tastatur), aber keine Rechner waren. Sie waren mit einem zentralen Rechner (Mainframe) verbunden. Auf heutigen Rechnern emuliert man dieses Terminal, um eine direkte Schnittstelle zum Computer zu haben. Dies kann auch ein anderer Computer im Netzwerk/Internet sein (etwa über ssh).

13 Betriebssysteme Wie bei jeder Turingmaschine läuft auf einem modernen Rechner genau ein Programm. Das nennen wir das Betriebssystem. Die Initialisierung übernimmt das BIOS. Alle anderen Programme sind im Prinzip Teil der Eingabe dieses einen Programmes. Sie werden sozusagen nur simuliert, während das Betriebssystem zu jeder Zeit den Ablauf dieser Programme beherrscht.

14 Multitasking Das Simulieren der verschiedenen Programme, die man mithilfe des Betriebssystems ausführt, passiert nicht gleichzeitig. Der Wechsel zwischen allen Simulationen geht aber so schnell, dass es gleichzeitig erscheint.

15 Programmieren Auch Programmieren ist wesentlich einfacher geworden. Kompilieren von Programmen geht so schnell, dass man ausprobieren kann, anstatt lange über dem Code zu brüten. (Über die Korrektheit seines Codes sollte man sich dennoch irgendwann Gedanken machen!) Compiler können speziell instrumentierten Code kompilieren. Dieser Code verhält sich wie der eigentliche Code, kann aber überwacht werden. Ihm kann man dann mit einem Debugger bei der Arbeit zusehen. Syntax Highlighting, Code Completion und andere Annehmlichkeiten haben das Programmieren wesentlich beschleunigt und übersichtlicher gemacht.

16 Rechtschreib-Nazi rage Die Markierung schreibt sich Haken, nicht Hacken! Das Postversandstück bzw. das Netzwerk-Informationsbündel schreibt sich Paket, nicht Packet! (auf englisch allerdings packet... )

17 Tipps (die ich selbst nicht ganz befolgt habe) Lernt frühzeitig ein Versionsverwaltungssystem (wie git). Nicht jede Vorlesung, die langweilig klingt, ist langweilig. Du hast eine Idee für ein kleines/großes, bescheuertes/cooles Programmierprojekt? Einfach machen. Ist Gold wert und macht Spaß. Es schadet nie, sich ab und zu Gedanken darüber zu machen, wo man seine Abschlussarbeit schreiben will. (Ich weiß, das ist noch lange hin.) Streits um Betriebssysteme, Programmiersprachen und IDEs sind Bullshit (IMHO)

18 Hat mir Spaß gemacht, euch bestimmt auch ;) Viel Spaß und Erfolg beim Studium!

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