IuK-Systeme: Begriff, Elemente, Landschaft 1. Rechner-Strukturen. Software: Systemsoftware und Anwendungssoftware 3. Rechner-Peripherie

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1 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik: Gliederung Grundzüge der Wirtschaftsinformatik: Gliederung A Zur Positionierung der Wirtschaftsinformatik C Hardware: Struktur, Klassen, Peripherie B IuK-Systeme: Begriff, Elemente, Landschaft 1. Rechner-Strukturen C Hardware: Struktur, Klassen, Peripherie 2. Rechner-Klassifikation D Software: Systemsoftware und Anwendungssoftware 3. Rechner-Peripherie E F Daten: Modellierung und Datenbanken Netzwerke: Wide and Local Area Networks 4. Zahlensysteme und Informationsdarstellung Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 45 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 46 C.1 Hardware: Rechner-Strukturen C.1 Hardware: Rechner-Strukturen Verbund von Hardware-Komponenten Der Verbund von IuK-Systemen erfordert einen Verbund von Hardware-Komponenten. Auf Daten und Programme muß von verschiedenen Orten aus zugegriffen werden können. Anwendungen müssen miteinander kommunizieren können. Gleichzeitige und arbeitsteilige Bearbeitung von Vorgängen Ausfälle von Komponenten sind kompnesierbar. Hardware-Infrastruktur Lokale und zentrale Rechner sind miteinander zu verbinden Schneller Datenaustausch zwischen allen Komponenten Zentral vorgehaltene Komponenten werden gemeinsam genutzt. Zentralrechner-Konzept Ebenen-Konzept Client/Server-Konzept Organisation: traditionell, zentral, hierarchisch, starr Mainframe: zentral, monolithisch, Stern, Terminals, Appendix der der Organisation Schmidt Müller BuHa Abt. 1 Abt. 3 Abt. 2 Meier Hinz Kunz DV-Abteilung Mainframe Geschäftsführung Dullmaier Dall Kaiser Gonzales Abt. 4 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 47 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 48

2 C.1 Hardware: Rechner-Strukturen C.1 Hardware: Rechner-Strukturen Unternehmensführung Geschäftseinheit 1 Organisation: dezentralsepariert, hierarchisch Geschäftseinheit 1 Geschäftseinheit 2 Organisation: Wertkette, Prozesse, flexibel Lieferant IT-SUPPORT Präsentationsschicht Präsentations-, Applikations-Server (PCs) Kunde Terminals Arbeitsplatz-Ebene PCs IT-Ebenen: Baum, gerichtet, fest, fest, Arbeitsplätze, Technology follows Organisation Abteilungs-Ebene Mittlere Datentechnk Mainframe Zentrale Ebene IT-Netze: Übergreifend, kommunikativ, vermascht, Technology enables Organisation Dezentrale Daten-, Applikations-Server Applikationsschicht Datenschicht Zentrale Server Mainframes Mittlere Datentechnik Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 49 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 50 C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches Anfänge der Datenverarbeitung ( ) Einführung der Stellenwertsysteme (16. Jhd.) Mechan. Rechenmaschinen von Schickard, Pascal und Leibniz (17. Jhd.) Programmgesteuerte mechanische Automaten (Jacqard, 1805) Erster vollwertiger mechanischer Rechenautomat (Charles Babbage, 1833) Elektrische Sortier- und Zählmaschinen (Hermann Hollerith, 1885) Elektromagnetische Speicher (1933) Programmgesteuerter mechanischer Rechenautomat Z1 mit bistabilen Schaltgliedern; Steuerung durch Lochstreifen (Konrad Zuse, 1934) Abb. 9.1: Ziffernlochkarte Lochkarte Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 51 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 52

3 C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches Anfänge der Datenverarbeitung ( ) Erstes programmgesteuertes elektromechanisches Rechengerät Z3 mit Relaistechnik; Steuerung über handgelochte Kinofilmstreifen (Konrad Zuse, 1941) Elektronische Rechenanlage in Röhrentechnik; findet kaum Beachtung (J. Atanasoff, 1942) Gleitkommarechenwerk des Z1 Howard Aiken (IBM); Relaisrechner MARK I, Gewicht 15 Tonnen; (Howard Aiken, 1944) Zuse und Aiken wußten gegenseitig von ihren Arbeiten nichts. John von Neumann (USA) formuliert das Grundkonzept moderner DV- Anlagen; Binäre Codierung und Speicherung von Daten und Befehlen im Zentralspeicher; Datenübertragung über Bus an Prozessor (1946) Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 53 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 54 C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches 1. Generation: Röhrentechnik ( ) UNIVAC I: keypunch room Erste vollelektronische Röhren- Großrechenanlage (Eckert/Mauchly, 1946): Röhren, 1500 Relais, Widerstände, Kondensatoren Erfindung des Transistors (Bell Telephone Corp.) Erste serienmäßig hergestellte Großrechenanlage UNIVAC I Gewicht 19 Tonnen Remington Rand, Generation: Röhrentechnik ( ) UNIVAC I: Preise im Jahr 1968 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 55 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 56

4 C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches 2. Generation: Röhrentechnik ( ) Erster serienmäßiger volltransistorisierter Computer (Siemens, 1957) Programmiersprache COBOL (US Department of Defense, 1959) Herstellung der ersten integrierten Schaltkreise (IC) Ferritkernspeicher als Hauptspeicher ringförmiger Ferritkern mit 1mm Durchmesser 1 Kern := 1 Bit Schreiben/Lesen durch Magnetisieren der Kerne mittels Stromstößen ÚÚ Ú Ú Speicherinhalt: 0 Speicherinhalt: 1 3. Generation: Integrierte Schaltkreise ( ) SSI (Small Scale Integration, ca. 50 Transistoren/Chip) LSI (Large Scale Integration, ca Transistoren/Chip, 1976) UNIX-Entwicklung (Bell, AT&T) PASCAL Erster Intel-Prozessor 4. Generation: VLSI ( ) Kommerzialisierung der DV-Technik Altair 8800 VLSI (Very Large Scale Integration, ab Transistoren pro Chip aufwärts) Altair (erster Mikrocomputer der Welt, 1975) Markteinführung des IBM Personalcomputers (1981); TOSHIBA Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 57 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 58 C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches 4. Generation: VLSI ( ) 1-Megabit-Chip (1000 Kilobit) (1985) ISDN (Integrated Services Digital Network) ( 98) INTEL 8086, 8088, 80286, 80386, Prozessor 4-Mbit-Chip (u.a. Siemens, IBM, 1991) Entwicklung 64-Mbit- und 256-Mbit-Chips (Toshiba, Siemens, IBM) ULSI (Ultra Large Scale Integration, ab Transistoren pro Chip aufwärts) Entwicklung von 1 Gbit-Chips; Intel Pentium, DEC Alpha AXP, IBM Power-PC; Auslieferung der ersten 64-Mbit-Serienchips (TI, Hitachi, 1994) Chips/Chip-Satz Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 59 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 60

5 C.1 Hardware: Rechner-Strukturen - Historisches Grundzüge der Wirtschaftsinformatik: Gliederung Aktuelle und zukünftige Entwicklungen (ab Ende der 90er Jahre) Multimedia Integration von Daten, Text, Abbildungen, Ton, und Bewegtbild in interaktiven Systemen. Globale Hochleistungsnetze Weltweite zeitlich und/oder räumlich unabhängige Information und Kommunikation (Internet/Intranet) Parallelverarb. / Künstliche Intelligenz / Künstliche Neuronale Netze Parallele Bearbeitung von Problemen, Unterstützung/Substitution natürlicher Intelligenz, Entscheidungsunterstützung, Abbildung der Funktionsweise des menschlichen Gehirns Virtual Reality Computergen. realist. Simulation v. interaktiven räumlichen Umgebungen Neue Basistechnologien Ablösung der gegenwärtigen Technologie (Silizium, Laser/Optik, Magnettechnik) durch neue Technologien (atomare, molekulare und Nanotechnik, biologische Computer, optische Computer, Quantencomputer, holografische Technik, Kristallspeicher). C Hardware: Struktur, Klassen, Peripherie 1. Rechner-Strukturen 2. Rechner-Klassifikation 3. Rechner-Peripherie 4. Zahlensysteme und Informationsdarstellung Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 61 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 62 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation Rechner-Klassifikation Preis Rechner-Klassifikation Mikro-Rechner Palmtop Notebook Laptop PC Workstation Mini-Rechner (Midrange) Abteilungsrechner Großrechner Mainframes, Terminals Rechnerleistung Mikro- Rechner Mini- Rechner Groß- Rechner Super- Rechner Komplexität Mikro Mini Groß Super Preis bis 25 T ab 25 T ab 250 T offen Bus bis 64 bis 64 >= 64 > 64 Stations bis 25 bis 100 > 100 (1) RAM bis 4 GB bis 4 GB > 4 GB > 4 GB CPUs oder mehr 1 oder mehr bis MIPS/CPU bis 100 > 50 > 100 pro CPU > 100 pro CPU Superrechner Numbercruncher z. B. für Simulationen Anzahl Installationen Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 63 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 64

6 Mikro-Rechner (Personal Computer, PC) Personal Computer (PC) im privaten und kommerziellen Bereich mit de facto standardisiertem Betriebssystem und Workstations z. B. im CAD/CAM-Bereich mit Anpassungen für das jeweilige Anwendungsgebiet Preis von ca. 500,- bis ,- C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation Computer für jedermann, weltweit zig-millionenmal installiert Einfache Handhabung und Nutzung durch den Anwender in Eigenregie Rechnerleistung bisher beschränkt; neue Technologien und Weiterentwicklungen machen Großrechnerleistungen heute jedoch "für den Schreibtisch" verfügbar (RISC et al.). Ende August 2001: Intel P4-Prozessor 2,0 GHz - Mehr Rechenleistung auf dem Schreibtisch, als die NASA bei der ersten Mondlandung zur Verfügung hatte (Mediamarkt: 1.000,-). Mikro-Rechner (Personal Computer, PC) C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation Pocket Computer PIC (Personal Intelligent Communicator), PDA (Personal Digital Assistent), Palmtop / Auf rudimentäre Funktionen beschränkt, teilweise mit Kommunikationsanbindung über Mobiltelefon. Subnotebook Handheld PC (HPC). Kleinstcomputer mit teilweise abgespeckten Versionen von Standard-SW. Notebook Tragbare Computer, die den Arbeitsplatzrechnern weitgehend entsprechen. Eingeschränkter Leistungsumfang aufgrund von Größe und Stromverbrauch. Arbeitsplatzrechner PC, Desktop/Tower-PC, Workstation. Fest installierte, leistungsfähige Rechner mit Standardbetriebssystemen, Standardanwendungen und umfassenden Anschlußmöglichkeiten für Peripherie und Erweiterungen. Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 65 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 66 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer Dell Hewlett-Packard IBM Fujitsu-Siemens Acer Alle übrigen Hersteller Weltweiter PC-Markt Stand Stand Mitte Mitte Abgesetzte Einheiten (in Millionen) 7,08 6,13 2,53 1,50 1,30 24,25 Wachstum 22,5 15,5 2,0 19,0 30,9 8,9 Angaben in Prozent Marktanteil 16,5 14,3 5,9 3,5 3,0 56,7 Business-PC Mitte 2004 Intel Pentium IV bis 3,2 GHz Betriebssystem MS-Windows XP Arbeitsspeicher: 256 MB bis 2 GB Festplatte: Gigabyte CD-RW-ROM (einzeln oder Kombi) DVD-R/W (einzeln oder kombi) Konventionelles Disketten-Laufwerk TFT-Monitor Zoll Graphikkarte MB Netzwerkadapter: Ethernet 10/100/1000 Mbit/s V.90-Modem 56 kbit/s oder ISDN-Adapter Steckplätze: 5-6 (Minitower) Laufwerkschächte: 4-6 (Minitower) Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 67 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 68

7 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer Allgemeine Notebook-Komponenten 1: Board, CPU, RAM, Festplatte (Tastatur, Handauflage i. d. R. hochklappbar) 2: Schnittstellen Rückseite: seriell, parallel, USB, Firewire 3: Akku/Batterie-Einschub 4: PCMCIA-Einschübe, Card Reader 5: Lautsprecher 6: TFT-Bildschirm 7: Ext. Monitor an Rückseite od. Docking Station 8: Mikrophon 9: Integr. Modem + Netzwerkadapter 10: CD-RW-DVD-Laufwerk (Disketten-LW) 11: Tastatur, Stift- und Touchpad-Steuerung Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 69 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer Notebook als Arbeitsplatz Mitte 2004 (4n = no no-name notebook) Intel Mobile Pentium M (1 MB L2-Cache) 1,3-1,7 GHz Arbeitsspeicher MB, Festplatte GB, Akku bis 5 Stunden Seriell, parallel, TV-Ausgang 2 USB, 1 Firewire, 2 PCMCIA Dockingstation, Card Reader Lautsprecher und Mikrophon TFT / Graphik-Chip on board CD-RW-DVD-Kombi-Laufwerk USB Memory Stick 512 MB Bluetooth/W-LAN/Netzwerk/Modem/ISDN Stift- und Touchpad-Steuerung Gewicht zwischen 2 und 3 Kilogramm Preis: (Dell, Sony, IBM, Toshiba, Samsung etc.) Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 70 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer Notebook für Einsteiger Mitte 2004 (No Name oder Marke?) Intel Mobile Pentium IV-M 1,6-2,66 GHz Arbeitsspeicher MB, Festplatte GB, Akku bis 3 Stunden Seriell, parallel, TV-Ausgang 2 USB, 1 Firewire, 2 PCMCIA Lautsprecher und Mikrophon TFT / Graphik-Chip on board CD-DVD-ROM-Kombi-Laufwerk Konvent. Disketten-Laufwerk Integr. W-LAN/Netzwerk/Modem/ISDN Stift- und Touchpad-Steuerung Gewicht zwischen2und3kilogramm Preis: (Hochschulprogramme der Markenhersteller!) C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer Personal Digital Assistent PDA Handheld Palmtop Organizer PDA-Hersteller (Auswahl) Compaq (ipaq) Palm (515, Tungsten, Zire) Hewlett Packard (Jornada) Handspring (Visor) Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 71 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 72

8 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer Personal Digital Assistents Smartphones X Integration von Mobiltelefon und PDA X Z. B. Nokia Communicator, T-Mobile MDA Handy PDA Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 73 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 74 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Personal Computer Home-PC, Entertainment-PC Wireless Hand PC X Integrierte ISDN-/Modem-/Netzwerk-Adapter Handy X Integration von Wireless-Techniken X Multimedia-/DVD-/Audio-/Video-Equipment (Bluetooth, WLAN, IrDA, GPS, UMTS) X Z. B. Samsung Nexio PDA Cam GPS Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 75 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 76

9 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Abteilungsrechner C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Mainframes Mini-Rechner (Abteilungsrechner) Heterogene Betriebssysteme (Unix-Derivate: UX, AIX, SINIX, Solaris...) Preis ab 3.000,- Abteilungsrechner mit mehrfacher Mikro-Rechnerleistung Oft als "Verbindungsrechner" mit Vorverarbeitungsfunktion zwischen Mini- und Großrechner Zu komplex im Betrieb, um vom Anwender selbst administriert zu werden Z. B. DEC VAX ( ), Siemens RM ( ), IBM AS/400, Sun Technisch mögliche High-End-Rechnerleistung, jedoch markenspezifisch künstlich begrenzt (Großrechner des eigenen Hauses!) Groß-Rechner (Mainframes) Hauptrechner (Mainframes) in größeren Verwaltungen, Institutionen Meist "dumme" Terminals und Minirechner angeschlossen Stellen im Hintergrund leistungsfähige zentrale Datenverwaltung bereit Übernehmen rechenintensive Aufgaben Heterogene Betriebssysteme Preise ab mehrere Hunderttausend aufwärts Anzahl der Installationen preisbedingt auf potente Anwender begrenzt Aufwendige personelle und technische Betriebsunterstützung (siehe Rechenzentrum der Universität mit einer großen Zahl von Bediensteten) Rechnerleistung je nach Ausstattung des Systems nach oben offen, allerdings meist abgestimmt auf Menge und Art der anfallenden Aufgaben (meist Massendatenverarbeitung) Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 77 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 78 C.2 Hardware: Rechner-Klassifikation - Number Cruncher Kapitel C.1 - C.2: Lessons we learned Super-Rechner (Number Cruncher) Alles andere als Universalrechner Benötigen als Vorrechner meist Großrechner, die die zu verarbeitenden Daten aufbereiten, da Superrechner ausschließlich die rechenzeitintensiven Aufgaben übernehmen "Number Cruncher" im naturwissenschaftlichen Bereich; z. B. Simulationsberechnungen bei der Entwicklung von Autos, Flugzeugen, Wettervorhersagen Preise bis zu dreistelligen Milionenbeträgen Weltweit nur einige hundert Installationen Gigantische Rechnerleistung von bis zu mehreren GFLOPS Führende Hersteller: Cray und Fujitsu Schnittstellenintegration erfordert Verbund von Hardwarekomponenten Früher: Anpassung der IuK-Systeme an Organisationsstruktur Wandel vom Mainframe zur vermaschten IuK-Infrastruktur Fortschreitende Dezentralisierung der IT-Infrastruktur und Datenhaltung Technology enables Organisation Rechner-Klassifikation: Mikro-, Mini-, Groß-, Super-Rechner Mikrorechner: Einsatz im Privat- und Business-Bereich, Schnittstelle für Personal Mini-Rechner: Einsatz als Abteilungsrechner Proportionalität: Preis, Leistung und Komplexität der Rechner Dezentralisierung steigert Komplexität Planung und und Koordinierung der derit-ressourcen erforderlich Stahlknecht S S S S S Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 79 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 80

10 C Grundzüge der Wirtschaftsinformatik: Gliederung Hardware: Struktur, Klassen, Peripherie 1. Rechner-Strukturen 2. Rechner-Klassifikation 3. Rechner-Peripherie 4. Zahlensysteme und Informationsdarstellung C.3 Hardware: Peripherie Peripherie-Geräte Peripheral Equipment Sammelbezeichnung für alle an die Zentraleinheit angeschlossenen Eingabegeräte, Ausgabegeräte, Speichereinheiten Zentraleinheit und Peripherie bilden die Hardware eines elektronischen Datenverarbeitungssystems Zur Peripherie gehören demnach: Eingabegeräte: Tastatur, Zeigegeräte, Barcode-Lesegeräte, Speichereinheiten, Magnetkarten, Scanner etc. Ausgabegeräte: Bildschirm, Drucker, Plotter, Magnet-Karten, Belichtungsgeräte (DTP), Lautsprecher etc. Speichereinheiten: Magnetband, Diskette, Festplatte, CD-ROM, Magnetkarten, Static-RAMs etc. Schnittstellen (Ports und externe Bussysteme): Anschlüsse für Tastatur, Maus, Drucker, Festplatten, Scanner, Grafikkarten, Soundkarten, Netzwerk usw. Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 81 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 82 Eingabe Eingabe: Lesegeräte Indirekte Eingabe Halbdirekte Eingabe Direkte Eingabe Markierungsleser (Strichmarkierungen) Barcodeleser (Strichcodes) Klarschriftleser (Beleg-/Formularleser) Delegieren Urbelege Karten Manuell Audio Video Markierungsleser Barcodeleser Klarschriftleser Scanner (OCR) Magnet Speicher Chip Smart Tastatur Maus Trackball Touchpad Touchscreen Tablett Lichtgriffel CyberSuite Mikrophon Headset Telefon PDA Digitale Photographie, Digicam, digitaler Camcorder Arbeitsweise der Lesegeräte Vorlagen werden gescannt (optoelekronische Eingabe) Gespeichertes Bildmuster wird mit geeigneter SW interpretiert (in Maschinencode umgesetzt) Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 83 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 84

11 Eingabe: Touchscreen (u. ä.) Buchstaben hier eingeben PDA: Bedienung per Stift (+ Handschrift-Erkennung) Web-Kioks-Terminals: Bedienung per Fingertip Ziffern hier eingeben Umschalttaste Rückwärtsschritt Feststelltaste Leerstelle Zeilenumbruch Eingabe: Scanner (Seiten) Bilder und Zeichnungen in Punktgrafiken (Bitmaps) umsetzen Also: In einzelne Bildpunkte zerlegen und jedem Bildpunkt einen Zahlenwert gemäß seiner Helligkeit und/oder Farbe zuordnen Digitale Speicherung der Zahlen Vorwiegend in DTP und Design eingesetzt, aber auch Heimanwender Umwandlung durch Texterkennungssoftware (OCR) in codierten Text oder durch Tracing-Programme in Liniengrafiken Stahlknecht 2002 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 85 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 86 Eingabe: Scanner und Schrifterkennung OCR: Optical Character Recognition Bildpunkte in verarbeitbaren Text (ASCII) konvertieren OCR-Software: Hand-, Maschinenschrift oder besser OCR-Schrift Eingabe: Scanner und Strichcodes (Barcodes) Vorgedruckt auf Waren Seit 1977: EAN (Europäische Artikelnummer / 13- oder 8-stellig) Inzwischen in über 80 Staaten verwendet Dusch- und Schaumbad (Präfix 41 = Deutschland) Nußbögli (Präfix 76 = Schweiz) Wirtschaftsinformatik, 10. Aufl. (Präfix 978 = Bücher) Abb. 2.14: Schrift Schrift Schriften OCR-A OCR-A OCR-A und OCR-B Schrift Schrift OCR-B OCR-B Stahlknecht 2002 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 87 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 88

12 Eingabe: Chipkarten Standardabmessung: 85,6mm x 53,98mm x 0,76mm Chipkarten Smart Cards Chip unter vergoldeter Kontaktplatte Speicherchipkarten: Chip = Speicher (mit benutzerspezifischen Daten, meist ROM) + Prozessor Programme = Chipkarten-Betriebssysteme Stromzufuhr: Kontakte durch das Lesegerät < 16 KBit Höhere Fälschungssicherheit als Magnetkarten Krankenkassen-, Zugangskontrollkarten, Credit Cards, EC-Karten Plastikkarten Hochgeprägte Karten Optische Speicherkarten Magnetstreifenkarten Chipkarten Speicherkarten Prozessorkarten (Smart Card) Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 89 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 90 Eingabe: Chipkarten ISO-Norm für verschiedenen Kartenarten festgelegt Größe: ID-1 ID-00 Magnetstreifen ID-000 Chip 85,7 mm 54 mm Eingabe: Chipkarten ISO-Norm für verschiedenen Kartenarten festgelegt H ö h e 54 mm ID-1 Breite 85,70 mm Tiefe 0,76 mm H ö h e 33 mm H ö h e 15 mm ID-000 ID-00 Breite 3mm Tiefe 0,76 mm Breite 0,76 mm Tiefe 0,76 mm Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 91 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 92

13 Eingabe: Chip-/Prozessorkarten Coprozessor (optional) Chip Eingabe: Chip-/Prozessorkarten Datenübertragung mit und/oder ohne Kontakt ROM RAM NPU RAM I / O EEPROM CPU ROM Vollständiger Mikro-Rechner auf einem Chip! Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 93 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 94 Speicherkapazität (Byte) Datenspeicher für Patientendaten Gesundheitspaß Gleitzeiterfassung Kartentelefon; Krankenversicherungskarte Kosten Mobiltelefon elektronischer Zahlungsverkehr Absicherung im Internet e-commerce Datenverschlüsselung Digitale Signatur Mio Stck Absatz Smartcards Cards Entwicklungstendenzen Gemplus Frost & Sullivan SchlumbergerSema (Magnetstreifen) optische Karten Speicherkarten Prozessorkarten Leistungsfähigkeit Display Speicher Fingerabdruck Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 95 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 96

14 Eingabe: Tastaturen Tastaturen in Verbindung mit Bildschirmen zur Benutzerführung/Kontrolle PC-Tastaturen üblicherw. mit Funktionstasten, Steuerungstasten, abgesetztem Ziffernblock, ggf. Spezialtasten (MF II) Kartenlese-Slot Terminaltastaturen geringerer Fkts-Umfang, weniger Tasten Erhebliche Qualitätsunterschiede Wichtigstes Kriterium: persönliches "Tipp-Empfinden Ergonomische Tastaturen sind zu empfehlen, da sie die unnatürliche parallele Handhaltung vermeiden. Eingabe: Maus Durch auf der Unterseite des Gehäuses angebrachte Kugel werden Bewegungen der Maus erfaßt und auf einen Zeiger (Pfeil) auf den Bildschirm übertragen Zunehmend: Optoelektronische Bewegungserkennung Anbindung an PC per Kabel, Infrarot- oder Funkverbindung 1 bis 3 Tasten zum Anklicken der Objekte auf dem Bildschirm und zum Auslösen von Funktionen Wheelmouse Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 97 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 98 Eingabe: Weitere manuelle Direkteingabe-Geräte Trackballs Meist in Notebooks eingesetzt Ähnlich Maus, allerdings ist die Kugel oben angebracht und wird mit Fingern bewegt Trackpads/Touchpads In Notebooks gebräuchlich Kleine, rechteckige Flächen, die Berührungen erfassen Bewegungen des Fingers werden auf dem Bildschirm in Zeigerbewegungen umgesetzt Auftippen mit dem Finger hat die Funktion eines Tastenklicks Eingabe: Weitere manuelle Direkteingabe-Geräte Digitalisiertabletts Ähnlich wie Trackpads Größer und werden meist mit Stiften oder mausähnlichen Zeigegeräten anstelle des Zeigefingers bedient (dadurch höhere Präzision) Einsatz vorwiegend bei Grafik/Design/CAD Berührungsempfindliche Bildschirme = Touchscreens Bildschirmelemente mit einem Fingerzeig direkt anwählbar Bankautomaten und Auskunftsterminals (WebTerminal) Lichtgriffel = Light-Pen Direkt auf den Bildschirm zeichnen Ein in der Stiftspitze montierter Photosensor registriert die Position auf dem Bildschirm anhand der nacheinander in sehr kurzen Zeitabständen hell und dunkel geschalteten Bildpunkte. Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 99 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 100

15 Eingabe: Stand- und Bewegtbilder (Video) Digitale Photoapparate Digicams (Webcams) Digitale Camcorder Eingabe: Spracheingabe und Spracherkennung (Audio) Speech Processing (gesprochene Sprache) vs. Language Processing (geschriebene Sprache) Spracheingabe per Mikrophon Spracherkennung und Umsetzung in verarbeitbaren Text (ASCII) Richtige Interpretation der eingegebenen Sprache Automatische Spracheingabe = voice/speech recognition Sprecherabhängige (Diktiersysteme, trainiert auf eine Stimme) vs. sprecherunabhängige (Auskunftssysteme, geringer Wortschatz) Spracherkennung Wörter/Minute Fehlerquote: sprecherabhängig: <<1%, sprecherunabhängig: 3% IBM ViaVoice Dragon Systems Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 101 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 102 C.3 Hardware: Peripherie - Speicher C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Sequentielle Speicher Tonband Audio VHS Digital Audio DV-Video Streamer... Festplatte Wechselplatte Magnetband- Kassetten Speicher Magnetbandspulen Magnetplatten Magnetisch Direktzugriffs- Speicher Magnet- Disketten FDD ZIP... Optisch CD-ROM (WORM) CD-RW DVD SACD... Halbleiter Chips Flash Stick PCMCIA... Speicher: Sequentiell, klassisch Daten werden nacheinander auf Band abgespeichert Daten können nur in der gespeicherten Reihenfolge wieder gelesen und verarbeitet werden Direktzugriff auf Datensätze nicht möglich Zugriff auf den (nächsten) zu verarbeitenden Datensatz ist durch die physische Nachbarschaft (zum vorherigen) gegeben Klassisches sequentielles Speichermedium: Magnetband Speicher: Sequentiell - Renaissance Digitale Multimedia-Formate Digitalisierte Musik (DAB) auf Audio-Kassetten Digitalisierte Videos auf DV-Kassetten Direktzugriffe möglich über RAM-Baustein in der Kassette DLT-Bänder für Backup-Systeme Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 103 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 104

16 C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Speicher: Sequentiell Magnetband / Streamer Massendatenverarbeitung: als Medium Bandrollen (ähnl. früherer Tonbändern) Backup Medium in kleineren Systemen: handlichere Geräte (Streamer) für den Einsatz von Bandkassetten (QIC, DAT) Bandroboter können hunderte von Bandkassetten verwalten und automatisch in Laufwerke einlegen Speicherkapazitäten: mehrere Terabyte Nur sequentieller Zugriff: wird eine bestimmte Information gesucht, muß das Band von Beginn an bis zur betreffenden Stelle gelesen werden Zugriffszeit: im Sekundenbereich Speicherkapazität: >> 1 GB (auch im Bereich von PCs üblich) C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Speicher: Direktzugriff (Random Access) Speichermedien Magnetplatten Optische Platten Speicher-Chips, -Karten, -Sticks o. ä. Wahlfreier (beliebiger gezielter) Zugriff auf Datenbereiche möglich Speichermedien in Blöcke unterteilt, die über eine Nummer direkt angesprochen werden Hauptspeicher ist byteweise numeriert: Es kann auf jedes Byte direkt über eine Nummer (Adresse) zugegriffen werden. Magnetplatten in Spuren und Sektoren unterteilt -> Speicherbereiche Speicherbereiche (Blöcke, Cluster) werden über Nummern angesprochen Alle Blöcke eines Mediums haben die gleiche Größe Beim Zugriff auf Speicherplatten werden stets ganze Blöcke und nicht einzelne Bytes gelesen oder geschrieben. Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 105 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 106 C.3 Hardware: Peripherie - Speicher C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Prinzip Prinzip Direktzugriff Sektor 1 Sektor n Prinzip Prinzip Direktzugriff Sektor 2... Achse innerste Spur äußerste Spur Funktionsprinzip einer einer Platte Platte oder oder einer einer Diskette Strukturierungsprinzip einer einer Platte Platte oder oder einer einer Diskette Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 107 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 108

17 C.3 Hardware: Peripherie - Speicher C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Achse Direktzugriffsspeicher Zugriffskamm Plattenoberflächen Schreib-/ Leseköpfe Motor Stahlknecht 2002 Plattenstapestapel Festplatte Festplatte Funktionsprinzip einer einer Festplatte Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 109 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 110 Speicher: Festplatten C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Standard bei PCs, Mikro-R., Groß-R. Stapel von magnetisierbaren Scheiben Luftdicht abgeschlossenes Gehäuse Durch mehrere Schreib-Leseköpfe (Zugriffskamm) beschrieben und gelesen Schreib-Leseköpfe schweben auf Luftkissen über der Plattenoberflächen oder gleiten auf dünnem Flüssigkeitsfilm Zugriffsgeschwindigkeit: < 10 ms Speicherkapazität: >> 1 GB Ansteuerung: durch "Controller" (IDE, E-IDE, SCSI, Fast SCSI, Wide SCSI, Ultrawide SCSI,...) bestimmen i. w. Datenübertragungsrate (0,5-40 MB/sek) Im Server- und Großrechnerbereich Sicherheitsbestreben durch RAID- Technologie (Redundant Array of Inexpensive Disks): Information wird redundant, d. h. identisch auf mehreren Platten gespeichert C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Festplatte mit mit Zugriffskamm Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 111 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 112

18 C.3 Hardware: Peripherie - Speicher C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Speicher: Optische Medien Speicher: Disketten Disketten / Wechselplatten Standard bei PC's, Mikrorechnern; selten bei Großrechnern Formate: 5,25 und 3,5 Zoll maximale Speicherkapaz.: 1,2 bzw. 1,4-2,8 MB Zugriffsgeschwindigkeit ms Medien mit höheren Speicherkapazitäten, die im Prinzip als Disketten betrachtet werden können; man benötigt jeweils ein passendes Laufwerk: Zip-Drives (100 MB) JAZ-Drives (2 GB) ROM (Read Only Memory) Nur lesen möglich WORM (Write Once Read Multiple) Einmaliges Beschreiben, dann nur noch Lesen möglich RAM (Random Access Memory) Wahlfreier Zugriff; bei allen optischen Medien Rewritable Mehrfach wiederbeschreibbare Medien Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 113 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 114 C.3 Hardware: Peripherie - Speicher C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Speicher: CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory) Wird einmal beschrieben, kann anschließend nur gelesen werden Standardformat: 4,75 Zoll (12 cm) Speicherkapazität: 650 MB Zugriffszeit: ms Datenübertragungsrate: ursprünglich 150 KB/sec, heute in Vielfachen dieser Größe gemessen (double speed = 300 KB/sec, 12-fache Geschwindigkeit = 1,8 MB/sec, bis zu 52-fach) Information wird in einer spiralförmig angeordneten Spur (~Schallplatte) in Form kleiner Vertiefungen (Pits) gespeichert + mit Laserstrahl gelesen Direktzugriff ist möglich. Vorteile: Einfache Handhabung Tauschbar wie herkömmliche Disketten Hohe Datensicherheit und einfacher Datenschutz Keine Gefährdung durch Staub, Kratzer, Magnetfelder Geringe Fehlerrate + Lebenserwartung ca. 100 Jahre Einfache und schnelle Installation von umfangreichen Programmen Speicher: Weitere optische Medien CD-R (Compact Disc Recordable) CD-Rohling kann mit Hilfe eines speziellen Gerätes (CD-Brenner) einmal beschrieben werden CD-R: WORM-Medium Zum CD-ROM Standard kompatibel Schreibgeräte: ab 100 Euro CD-RW (Compact Disc Rewriteable) 1997 Mehrfaches Beschreiben und Löschen von CDs Speicherung der Daten geschieht in Form unterschiedlicher Kristallstrukturen (kristallin/amorph) der Datenträgerbeschichtung Durch unterschiedliches Erhitzen und Abkühlen mit Laserstrahlen CDs können von älteren CD-Laufwerken nicht gelesen werden Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 115 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 116

19 C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Speicher: DVD (Digital Versatile Disc) DVD (Digital Versatile Disc) Oft fälschlich Digital Video Disc Unterschiedliche Standards zur Speicherung <= 17 GB auf einer 4,75 Platte 2 Seiten mit je 2 teils durchsichtigen, übereinanderliegenden Schichten Zunächst als ROM, später als WORM; heute auch als RW Auf einer DVD kann ein Spielfilm mit mehreren Tonkanälen in besserer Qualität als bei guten Videorecordern gespeichert werden. Das Kopieren von gekauften DVDs und die Aufnahme digitaler Fernsehund Radiosignale soll technisch verhindert werden. Bei Filmen häufig: Region-Code-Sperre C.3 Hardware: Peripherie - Speicher Speicher: Chipkarten/Smartcard (Halbleiter) Chipkarten/Smartcard Plastikkarte mit integriertem Mikrochip und RAM-ROM-Bereich (noch) fälschungssicher Energiezufuhr über Kontakt mit Lesegerät Telefon-, KV-Karte, elektronische Geldbörse, Ausweiskarte,... Chipkarten können durch PIN-Codes (Personal Identification Number) vor unberechtigtem Gebrauch geschützt werden. Speicher: Flashkarten (Halbleiter) Ohne Mikroprozessor; externes Speichermedium für tragbare Rechner Static-Chips (bewahren Inf. ohne Strom) Zugriffszeit: ~250 ns, Speicherkap.: bis 250 MB Slot am Rechner (PCMCIA, PC-CARD als de facto Standard) Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 117 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 118 C.3 Hardware: Peripherie - Ausgabegeräte C.3 Hardware: Peripherie - Ausgabegeräte Ausgabe Ausgabe: Zeichenbildschirm (Historie) Indirekte Ausgabe Maschinenlesbar Visuell Direkte Ausgabe Akustisch Bildschirmmatrix (meist 25 Zeilen zu je 80 Zeichen) Zeichen aus vorgegebenen Zeichensatz (Buchst., Zahlen, Punkte, Striche) Kathodenstrahltechnik Heute nur noch bei Großrechnern ABCDEFGHI JKLMNOPQR STUVWXYZ.,- +#! $%&/()=? Ausgabe: Graphikbildschirm Bildschirm Zeichen Graphik LCD, TFT Plasma, ELD Ausdruck Nadel Band Laser, Tinte Thermo Plotter Projektion Video-, Daten- Beamer Aufnahmewiedergabe Sprachwiedergabe Sprachsynthese Künstl. erzeugte Sprache Anzeigeeinrichtung: Kathodenstrahlröhre (CRT) Rasterbildschirm: Bild wird sequentiell ständig neu aufgebaut deshalb sollte man auf hohe Bildwiederholungsraten achten, damit das gesundheitsschädliche Flimmern des Bildschirms vermieden wird. Auf Basis eines feinen Punktrasters werden beliebige Zeichen und Graphiken erzeugt. Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 119 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 120

20 C.3 Hardware: Peripherie - Ausgabegeräte C.3 Hardware: Peripherie - Ausgabegeräte Ausgabe: Graphikbildschirm Nicht auf einen Zeichensatz beschränkt Farbe und Helligkeit jedes Pixels ist durch wahlfreien Zugriff direkt steuerbar Einsatz für graphische Anwendungen und generell bei grafischen Betriebssystemen Darstellung von Bewegtbildern Heute sollten Bildschirme mindestens über folgende Leistungsdaten verfügen: 17" (oder bei Graphik-Arbeitsplatz 19 ) Bildschirmdiagonale, bei CAD- und DTP-Anwendungen mind. 20 Max. Auflösung mindestens 1024 x 768 Punkte (1024 Punkte pro Zeile x 768 Punkte pro Spalte), bei CAD-Anwendungen 1600 x 1280 Punkte Strahlungsarmes Gerät nach TCO92 Umweltaspekte in der Fertigung: Normen TCO95/TCO99 Energiesparschaltung Ausgabe: LCD-Graphikbildschirm Stromsparende LCD-Technik (wie bei Digitaluhren) Dünne, durchsichtige Schicht aus Flüssigkristallen wird durch Anlegen einer Spannung undurchsichtig, flache Bauweise Man unterscheidet TFT (Thin Film Transistor) und Dual Scan LCD Ausführungen mit Hintergrundbeleuchtung und Bildschirme möglich, die ausschließlich mit Reflexion des Umgebungslichtes arbeiten TFT: Bildschirmfläche ist mit einer dünnen Schicht von Transistoren (Schaltern) überzogen, die jeden Bildpunkt getrennt ein- und ausschalten. Dual Scan Display (passiv): Durch Anlegen einer Spannung an eine Spalten- und eine Zeilenleitung wird jeweils das Pixel im Kreuzungspunkt beider Leitungen angesteuert Ansteuerung von außen ist relativ langsam, wodurch ein Nachziehen des Bildes beim Scrollen oder bei Mausbewegungen verursacht wird. Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 121 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 122 C.3 Hardware: Peripherie - Ausgabegeräte Ausgabe: Selbstleuchtende Displays Electrolumineszent Displays (ELD) Plasmabildschirme Field Emmission Displays (FED) Jeder einzelne Bildpunkt leuchtet selbst Stromreaktive Substanzen, Gase (wie bei Leuchtstoffröhren) oder winzige Kathodenröhren werden durch Anlegen einer Spannung zum Leuchten gebracht Generell: TFT-Prinzip Höherer Stromverbrauch als die LCDs. C.3 Hardware: Peripherie - Ausgabegeräte Ausgabe: Beamer (für Video, Computer) Anschluß an Videorecorder, DVD-Player, Personal Computer Projektion auf bis zu 20 Meter entfernte Leinwand Lichtleistung (aktuell) bis zu 4000 ANSI-Lumen Kosten: Zwischen 2.000,- und 5.000,- Euro Plasmabildschirme bis zu 10 cm Bautiefe Preis: Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 123 Grundzüge der Wirtschaftsinformatik WS 04/05 Prof. Dr. Schwickert 124

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