EDV-Grundwissen. Manfred Precht, Nikolaus Meier, Dieter Tremel. Eine Einführung in Theorie und Praxis der modernen EDV 7., aktualisierte Auflage

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1 Manfred Precht, Nikolaus Meier, Dieter Tremel EDV-Grundwissen Eine Einführung in Theorie und Praxis der modernen EDV 7., aktualisierte Auflage An imprint of Pearson Education München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

2 Vorwort zur ersten Auflage Vorwort zur 7. Auflage Das Abbild der Welt im Computer Binäre Daten Bit Analoge Daten und digitale Daten Digitalisierung Struktur von Bitfolgen Byte Zahlen Zahlensysteme Das Hexadezimalsystem Addition von Dualzahlen Subtraktion von Dualzahlen Integer Gleitkommazahlen Rechnen mit Gleitkommazahlen Dezimalpunkt Zeichen und Text Zeichen Code Wortlänge ASCII-Code ANSI-Code Unicode Steuerzeichen Datei Dateiattribute Dateistrukturen Textdateien Grafikdateien Klangdateien Datenbankdateien Datenkompression Kompressionsrate Kompressionsmethoden Audiokompression Videokompression Kryptologie Verschlüsselungsverfahren Vernam-Verfahren

3 1.6.3 Öffentliche Schlüssel DES, IDEA, PGP Authentizität Digitale Unterschrift Zeitstempel Rechnerarchitektur Geschichte der Datenverarbeitung Charles Babbage Hermann Hollerith Konrad Zuse Howard H. Aiken ENIAC John von Neumann Alan Turing W. Shockley Steve Jobs Bill Gates Schaltnetze und Schaltarithmetik Schaltfunktionen Negation, Konjunktion, Disjunktion Halbaddierer Volladdierer Chips Die Herstellung von Chips Besondere Chip-Bauformen Speicherchips Logikchips Allgemeiner Aufbau moderner Computer Zentraleinheit Steuerwerk Rechenwerk Arbeitsspeicher Bussysteme Architekturprinzipien und ihre Leistung Maßzahlen für die Leistung BAPCo Taktfrequenz CISC RISC Fließbandprinzip VLIW-Maschinen Parallelrechner Knoten Programme für Parallelrechner Leistungssteigernde Detailkonzepte moderner CPUs

4 3 Datenerfassung und Peripheriegeräte Eingabegeräte Tastatur Eingabehilfen Maus Trackball Joystick Touchpad Digitalisiertablett ArtPad Berührungsempfindliche Monitore Spracheingabe Handschriftliche Eingabe Scanner CCD-Scanner Fotomultiplier Scannerbauarten Barcodeleser Beleglesung Texterkennung Datalogger Datenhandschuh, Datenanzug Positionssensoren zur Bewegungsverfolgung Eingabegeräte zur Identitätsprüfung, biometrische Systeme Sonstige Eingabegeräte Speichermedien Magnetspeicher Verbindungsnormen Optische Speichermedien Andere Speichermedien Bildschirme und Grafikkarten Kathodenstrahlbildschirme Flache Bildschirme Grafikkarten Druckerauswahlkriterien Impact-Drucker Typenraddrucker Nadeldrucker Laserdrucker Funktionsweise eines Laserdruckers Aufbau der Seite im Laserdrucker Verbesserungen der Druckqualität Betriebskosten eines Laserdruckers Markt für Laserdrucker Tintenstrahldrucker Qualität des Ausdrucks Farben bei Tintenstrahldruckern Einsatz von Tintenstrahldruckern

5 Festtintendrucker Thermotransferdrucker Sublimationsdrucker Druckstationen GDI-Drucker Zeilendrucker Spezielle Drucker Druckprinzipien Andere Ausgabegeräte Plotter Spezial-Ausgabegeräte Multimedia Musik im Computer Video im Computer Digitale Fotografie PC-Card PC-Card-Kartentypen PC-Card-Steuerung Anschluss der Peripherieeinheiten SSA, Firewire und andere serielle Bussysteme USB IrDA Infrarotschnittstelle Bluetooth Jini Die Einteilung der Computer PC Personal Computer Homecomputer Der IBM-kompatible PC Computer von Apple Tragbare PCs Einsatzbereiche für PCs Workstations Anwendungen für Workstations Ausstattung einer Workstation Bit-Prozessoren Serversysteme Großrechner Terminals Anwendungen für Großrechner Ausstattung eines Großrechners Monitoring Markt für Großrechner Höchstleistungscomputer Anwendungen für Supercomputer Zukünftige Supercomputer

6 4.6 Computermarkt Der PC Marktkonsolidierung Apple Markt für Workstations und Großrechner Intelligentes Umfeld Computer überall Elektronische Notizbücher Multifunktionale Mobiltelefone Wearable Body Area Network Integrierte Haussysteme Transponder und Sensoren Vernetzung Grundlagen der Datenübertragung Übertragungsmedien Verzweigungseinrichtungen Serielle, parallele Übertragung Übertragungsverfahren Übertragungswege Protokolle OSI NetBIOS, IPX TCP/IP Apple-Talk Jini Adressen Datenübertragung in öffentlichen Netzen Standleitung, Wählverbindung Übertragungsarten Modulation, Demodulation Modems Akustikkoppler ZZF-Nummer Telex und Teletex Telefax und Kompression Datex-L Datex-P ISDN Dienstefreie Leitungen Digitale Teilnehmeranschlussleitungen Kabelmodem Powermodem Mobilfunk Zugriffstechniken in Funknetzen Basisstation und Mobiltelefon Besonderheiten von Handys DECT

7 Weiterentwicklungen des Mobilfunks: GPRS, UMTS, HiperLAN Drahtlose lokale Netze Bluetooth HiperLAN Direkte Satellitenanbindung Netzwerke Netzwerk-Topologie Ethernet Token Ring und Arcnet FDDI VPN ATM Aktive Elemente im Netzwerk Netzwerkmanagement, Netzwerkprogramme Betriebssysteme Aufbau und Aufgaben eines Betriebssystems Betriebsarten Start des Betriebs Verwaltung des Arbeitsspeichers Steuerung der Hardware-Komponenten Organisation und Verwaltung der Speichermedien Dienstfunktionen Bedienoberfläche Bedienung mit der Maus Icon Fenster Desktop Rollbalken Menüzeile Bedienung eines Menüs Werkzeugleiste Statuszeile Dialog Schalter Eingabefeld Auswahlliste Wichtige Betriebssysteme DOS Windows 3.x Windows 95 und 98 und Me Windows NT-Produktlinie Windows CE OS/ UNIX Linux BeOS MacOS

8 7 Arbeiten mit Kommandozeilen Übersicht: DOS-Befehle Befehl, Parameter und Option Jokerzeichen, Wildcards Aktuelles Verzeichnis Die wichtigsten DOS-Befehle DOS-Shell und interaktive Programme Ausgabe umleiten Filter Grundeinstellungen unter DOS Angabe eines Suchpfads Skripte Programmierung in Batch-Dateien Parameter in Batch-Dateien Ausführbare Dateien Windows Scripting Host Übersicht: UNIX-Befehle Anwenderprogramme für Personal Computer Elemente und Bedienung von Programmen Benutzeroberfläche Objekte Objekte erstellen Daten speichern Objektorientierte Bedienung Bedienung mit der Tastatur Ein Programm lernen Kontextsensitive Hilfe Assistenten oder Ratgeber Handbücher, Sekundärliteratur und Online-Unterstützung Arbeitshinweise Anwenderprogramme für verschiedene Aufgaben Programmiersprachen Grundkonzepte für Programmiersprachen Der Stammbaum der Programmiersprachen Objektorientierte Programmierung Fehler Wartung Software für das Büro Textverarbeitung Tabellenkalkulation Präsentationsprogramme Datenbanken Grafikprogramme Terminverwaltung, Notizen- und Ideenmanagement Projektmanagement Integration der Büroprogramme

9 8.4 Spezialanwendungen Standardsoftware Lernen am und mit dem Computer Expertensysteme und Künstliche Intelligenz Fuzzy Logik Neuronale Netze Homebanking Online-Banking und Online-Broking HBCI und FinTS Computerspiele Schach Strategiespiele Geschicklichkeitsspiele Flugsimulatoren Adventurespiele Computerviren Virenscanner Prüfsummen Virenwächter Schäden durch Computerviren Der Softwaremarkt Kommerzielle Programme Support und Hotlines Updates Raubkopien Shareware Public Domain, Freeware Open Source Textverarbeitung und DTP Textverarbeitung Verwaltung von Textdokumenten Texteingabe Textüberarbeitung Textformatierung Seitenlayout Seitennummerierung Kopfzeile, Fußzeile Inhaltsverzeichnis Schlagwortverzeichnis Bezüge auf Objekte im Dokument Fußnoten Tabellen Serienbrief Drucken Allgemeines

10 9.3 DTP Desktop Publishing Schriftarten Schriftdesign Schriftschnitte Schriften mit DTP-Programmen bearbeiten Grafiken TeX Struktur einer LaTeX-Datei Arbeiten mit LaTeX Stärken von TeX Quellen für TeX HTML Vom Quelltext zum Browser Tabellenkalkulation Arbeitsblatt Sichtbarer Ausschnitt des Arbeitsblatts Anordnung der Zellen Verknüpfte Arbeitsblätter Arbeitsblätter in Ordnern Werteingabe und Gestaltung von Zellen Eingabezeile Textelemente und Zahlenwerte Zellformatierung Spaltenbreite Format- oder Gestaltungsvorlagen Operationen mit Zellen und Blöcken Zellen und Blöcke löschen Einfügen Verbergen Zellen schützen Einfrieren Kopieren und Verschieben Formeln und Funktionen Formeln kopieren Absolute Zelladressen Komplexe Verknüpfungen Funktionsgruppen Parameter in Funktionen Statistische Auswertungen Optimierung Datenimport und -ausgabe Datenbankzugriff ASCII-Datei importieren ASCII-Datei ausgeben Datenbankfunktionen

11 10.7 Grafik und Arbeitsblattgestaltung Geschäftsgrafiken Gestaltung des Arbeitsblatts Makros Makrorekorder Visual Basic für Applikationen (VBA) Datenbanken Datenorganisation Physische Datenorganisation Die logische Datenorganisation Kategorien von Daten Datei Datensatz und Feld Probleme bei der Datenspeicherung in Dateien Eigenschaften und Architektur von Datenbanksystemen Drei-Schichten-Architektur Datenmodelle Das hierarchische Datenbankmodell Das Netzwerk-Datenbankmodell Das Entity-Relationship-Modell Das relationale Datenbankmodell Erweiterungen Datenbankdesign von der Idee zur Datenbank Normalisierung relationaler Tabellen Allgemeine Konzepte von Datenbanken Redundanz Konsistenz Integrität Rollback Kontrolle des gleichzeitigen Zugriffs mehrerer Anwender Transaktionen Zugriffsschutz Datenfeldtypen Verteilte Datenbanken Indizierung relationaler Tabellen Zugriffsbeschleunigung durch Hashing Programm-Generator Sprachinterfaces Arbeiten mit Datenbankprogrammen Tabelle anlegen Verändern der Datenstruktur Datensätze eingeben Eingabeprüfung Nachschlagefelder Feldformatierung Tabellensicht Formular, Eingabemasken

12 Formulare mit programmierten Funktionen Report-Erstellung Grafiken Suchen und Ausgeben von Datensätzen Operatoren zur Auswahl von Datensätzen SQL Ausdrücke und Aggregatfunktionen Datensätze löschen Sortieren Verknüpfung mehrerer Tabellen Zusammenfassung von Tabellen Runtime-Versionen XML-Datenbanken Einige Datenbanksysteme Datenbanken auf PCs Grafikprogramme Grafikgrundlagen Übersicht über die Grafiktypen Zeichen-, Pixel-, Vektorgrafik Grafikformate PostScript Farbe Geschäftsgrafiken Die Elemente einer Geschäftsgrafik Legende Empfehlungen zur Gestaltung Dateneingabe Auswahl des Diagrammtyps Statistische Grundbegriffe Kreisdiagramm und Tortendiagramm Balkendiagramm D-Balkendiagramm Balken gruppieren Stapelbalkendiagramm Liniendiagramm und Flächendiagramm XY-Diagramm Oberflächendiagramm Textdiagramm Organigramm Andere Diagrammarten Automatische Bildfolge Zeichenprogramme Programme für Vektorgrafiken Programme für Bildbearbeitung Animation und 3D

13 12.4 Bildaufbereitung und Bildanalyse Bildaufbereitung Charakterisierung der Bilder Bildverbesserung und Bildrestauration Bildanalyse Vektorisierung CAD Computer Aided Design Grundoperationen von CAD-Programmen Layer Vom Entwurf zum Modell CAD-Applikationen Platinenlayout Geografische Informationssysteme EDV-Einsatz in ausgewählten Beispielen Computer-Algebra-Systeme Einsatzgebiete Statistik Programmauswahl Anforderungen an den Anwender Anforderungen an die Daten Datenanalyse Grafik Beispiel: Versuchsauswertung mit SAS Datenaufbereitung Sortieren Statistische Auswertung Ergebnis Ergebnisdarstellung Interpretation Medizin Voxel-Man Computertomografie Computer im OP-Saal Prothesen Handwerk Softwareentwicklung und Programmierung Vorgehensweise der Softwareentwicklung Definition der Funktionalität Grobdesign Feindesign und Modellierung Implementierung Testphase Installation und Inbetriebnahme Pflege und Wartung

14 14.2 Gliederung eines Programms Gliederung der Aufgabe Struktogramm Programmstrukturierung Units Gliederung des Programmablaufs Programmiersprachen und Syntax Syntaxdiagramm Überprüfung der Syntax mittels Parser Verwendung von Variablen Elementare Datentypen Array Record Objekte Globale und lokale Variablen Statische Variablen Dynamische Variablen Wertzuweisung Methoden Prozeduren Funktionen Parameter in Prozeduren und Funktionen Rekursion Methoden aus dem Sprachumfang Objekt-Bibliotheken Kontrollelemente in Programmiersprachen Bedingungen Schleifen Repeat While Verschachtelung Strukturierung des Quellcodes durch Einrücken Algorithmen Deterministische und stochastische Algorithmen Genetische Algorithmen Programmfehler und Dokumentation Vermeidung von Fehlern Testen von Programmen Robustheit Dokumentation im Quellcode Codeunabhängige Dokumentation Entwicklungsumgebung Debuggen Verwaltung von Objekten Visuelles Programmieren Verbreitete Programmiersysteme Codierung innerhalb anderer Anwendungen Datenbanken

15 15 Internet und globale Kommunikation Das Internet Zugang zum Internet Adressen und Datenverkehr Dienste des Internets Das World Wide Web Programme und Techniken Inhalte im Weitere Aspekte des Internets Online-Dienste und Portale Portale und Web-Märkte Wettstreit um die Gunst der Web-Nutzer Intranet Strukturen im Intranet Netzgestützte Dienste und Möglichkeiten Computergestützte Gruppenarbeit Replikation Groupware Workflow Gruppenterminkalender, Nachrichtenverteiler Gemeinsame Anwendungsnutzung Dokumenten-Managementsysteme Unified Messaging Instant Messaging Electronic Commerce EDI (Electronic Data Interchange) Elektronische Kataloge Elektronische Marktplätze Elektronische Beschaffung oder E-Procurement Zögernde Akzeptanz von B2B-Methoden POS/POI (= Point of Sale/Point of Information) Elektronisches Geld Bezahlen im Internet Kreditkarte Geldkarte Elektronische Geldbörse Weitere Ansätze Micropayment Elektronisches Falschgeld Virtuelle Währungen Nutzung externer Datenbanken Art des Informationsangebots Datenbanken auf CD-ROM Textdatenbanken Faktendatenbanken Zugriff auf externe Datenbanken und Recherchen Abfragesprache Liste verschiedener Hosts

16 16.4 Elektronisches Publizieren Einführung Elektronische Bibliothek virtuelle Bibliothek Elektronische Zeitschriften Datenformate PDF-und PostScript-Format Computer und Sicherheit Viren, Würmer, Hoaxes und Trojaner Netzwerkdienste im Missbrauch Vermeiden von Missbrauch Datensicherheit, Datenschutz und Privatsphäre Computer und Gesellschaft Computerergonomie Die Arbeit am Bildschirm Softwareergonomie Faszination der Technik: Virtual Reality Systeme der Virtual Reality Ausgabesysteme Eingabesysteme Anwendungen der virtuellen Realität Juristische Fragen Urheberschaft und Urheberrecht Schäden durch fehlerhafte elektronische Datenverarbeitung Gültigkeit elektronisch übermittelter Dokumente Werbemüll Elektronische Tauschbörsen Gefahren der Computeranwendung Informationsflut Gefahren der virtuellen Realität Datenschutz Der gläserne Mensch Kontrolle des Zugangs zur Information Verantwortung A Literaturverzeichnis A.1 Allgemein A.2 Kurzlebige Schulungsunterlagen A.3 Zum Thema Internet A.3.1 Homepages A.3.2 Weitere Online-Literatur und Fundstellen A.4 Zum Thema Computer und Gesellschaft A.5 Zeitschriften Index