Informatik Historie, Übersicht, Teilgebiete

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1 Informatik Historie, Übersicht, Teilgebiete Seite 1

2 Informatik als akademische Disziplin Informatik = Information + Automation (Karl Steinbuch) Informatique in Frankreich,... Computer Science in angels. Ländern Begriff und Disziplin eingeführt Ende 1950er als Ingenieurwissenschaft der Informationsverarbeitung mit Maschinen Zahlen anfangs fast nur Verarbeitung numerischer Information (Rechnen) Texte dann (~ 1960) auch geschäftliche Anwendungen (mit Texten) Bilder und Töne dann (~ 1980) auch mediale Informationen Bilder, Töne allgemeine Wissenschaft: Informationen und Informationsverarbeitung Heute: Informatik = Automatisierung mit Hilfe von Computern Informatik = Computer Science Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes. Veraltete Ansicht aus dem Bedürfnis nach mehr Bedeutung. (Dijkstra hat sich fast ausschließlich mit ComputerAlgorithmen beschäftigt) E. W. Dijkstra Informatik-Pionier ( ) Seite 2

3 Ursprung im Rechnen und Rechenmaschinen Rechnen ~> Algorithmus = Rechen-Verfahren Rechenmaschinen ~> Pioniere der automatischen Informationsverarbeitung Abakus: eine mechanische Rechenmaschine - Rechenbrett mit Kugeln - Rechen durch Verschieben von Kugeln - Operationen: Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division Wurzelziehen Siehe: Seite 3

4 Algorithmus Algorithmus nach dem persischen Mathematiker u. Astronom Ibn Musa Al-Chwarismi (9. Jahrhundert) Verfahren zur Lösung eines Problems in Handlungsschritten Al-Chwarizmi, Namensgeber von 'Algorithmus' (Quelle: Wikipedia) Beispiele: Kochrezept Verfahren zum schriftlichen Multiplizieren Aktionsfolge um an eine Bahnfahrkarte zu kommen Gebrauchsanleitung: Sammlung von Algorithmen... Darstellung als (Programm-) Ablaufplan (Flussdiagramm) als Programmtext Ausführung ggt(a,b) wiederhole: r = Rest von a/b a=b b=r bis r = 0 Ein Algorithmus: Größter Gemeinsamer Teiler durch beliebige Instanzen: Menschen, Maschinen, muss einzelne Verarbeitungsschritte präzise benennen Seite 4

5 Frühe Meilensteine A. Riese Rechenbuch: Rechengesetze (Algorithmen) zum Dezimalsystem W. Schickard Älteste beschriebene Rechenmaschine B. Pascal Rechenmaschine von P. Hahn Älteste real erhaltene Rechenmaschine G. Leibniz Maschine für vier Grundrechenarten Untersuchungen zu Binärzahlen P. Hahn Erste voll-funktionsfähige mechanische Rechenmaschine Ch. Babbage Ada Lady Lovelace Ch. Babbage Lady Ada Konzept der Analytical Engine : programmierbarer Rechner, nie realisiert Ada: Programme für diese Maschine erste Programmiererin Hermann Hollerith Erfinder der Lochkarte Seite 5

6 Meilensteine auf dem Weg zum Computer K. Zuse Z1 / Z2: elektromechanische Rechenmaschine Z3 / Z4: erste programmierbare Rechenmaschine: der erste Computer! Z4 als erster kommerzieller Computer an der ETH Zürich installiert: der erste kommerzielle Computer! Z23 erster Zuse-Rechner auf Transistor-Basis Bedienung über Fernscheiber und Lochstreifenleser Produktion von Computer durch die Zuse AG bis 1967 Seite 6 K. Zuse 1992

7 Meilensteine auf dem Weg zum Computer Howard H. Aiken , Grace Hopper Aiken (Harvard Univ.) in Kooperation mit IBM: Mark I Programmgesteuerte Rechenmaschine Ursprung der IBM-Computer Eine Multiplikation : 6 Sekunden G. Hopper Programmentwicklung für Mark I, Erfinderin des Begriffs Bug, für Fehler (fand Motte in einem Relais) Entwicklerin der Programmiersprache Cobol erster Software-Ingenieur Grace M. Hopper Howard H. Aiken Mark I Seite 7

8 Meilensteine auf dem Weg zum Computer J.P H. Eckert , J.W. Mauchly ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Automatic Calculator): Erster elektronischer Rechner Militärische Anwendung (Ballistische Tabellen) Elektronenröhren und Relais, eine Multiplikation: 2,4 ms Programmierung durch Neuverkabelung und ca 3000 Schalter, Bediener: 6 (weibliche) Programmierer, Computer genannt Ursprung der Univac-Computer (Remington Rand, später Sperry und Unisys) Eckert und Mauchly Ruth Teitelbaum (geb. Lichterman) eine der ENIAC-Computer Seite 8 Univac

9 Meilensteine auf dem Weg zum Computer John (János / Hans) von Neumann, Wichtiger früher Theoretiker der Informatik Grundprinzipien eines Comupters: von-neumann-rechner : Struktur des heute üblichen Rechners Erfinder wichtiger Programmierkonzepte John von Neumann Prinzip des von-neumann-rechners Seite 9

10 Meilensteine Alan Turing, Wichtiger früher Theoretiker der Informatik Grundlagen: Berechenbarkeit (Turing Maschine) / Künstliche Intelligenz, Verschlüsselungsverfahren, Dechiffrierung elektromechanische Dechiffrierung deutscher Nachrichten im 2-ten Weltkrieg, Basis der engl. Computerindustrie und Informatik Erstes Schachprogramm (1952) von ihm selbst ausgeführt da Computer zu langsam Alan Turing Turing-Bombe: Dechiffrierung von mit Enigma verschlüsselten Nachrichten Seite 10

11 Meilensteine auf dem Weg zum Computer Frühe Computer in Deutschland und Österreich Zuse AG Mailüfterl im Technischen Museum Wien AEG Telefunken Großrechner TR4 TR440, schnellste europäische Rechner, hohe Qualität, innovative Systemsoftware nach Übernahme durch Siemens: Einstellung der Produktion Nixdorf Produktion Mittlere Datentechnik (Mini-Rechner für Büroanwendungen, Datenerfassung, Kassensysteme) Geschäftsfeld durch PC stark reduziert, Übernahme durch Siemens Siemens AG eigene Großrechnerentwicklung S 2002 Erster serienmäßiger Rechner in Transistortechnik Kooperation mit RCA: Nachbau der IBM 360 als Siemens 4004 ab 1973 eigene Chip-Produktion ab 1980 Produktion von X86-kompatiblen CPUs Mailüfterl 1955: erster europäischer Transitorrechner TU Wien, Studentenprojekt mit Sachspende durch Philips (4000 Hörgeräte-Transistoren) Siemens Großrechner 4004 Seite 11

12 Computertechnik Mechanische Rechner Rechenmaschinen bis ca 1975 produzuiert 1. Computer-Generation Intel 4004 Transistor und Röhre Relais und Röhren, ab 1946 sehr unzuverlässig Gewicht in Tonnen, Energiebedarf in Hunderten von KW, 1000 Rechenoperationen / Sek. 2. Computer-Generation Transistoren, ab 1955, zuverlässiger, billiger als Röhren Rechenoperationen/Sek. Platz- und Energie-Bedarf auf einen Bruchteil reduziert (einige 100W) 3.und 4. Computer-Generation Mikrochips (Transistoren in einem Chip), ab ca Intel 4004 Mikroprozessor: alle Transistoren eines Rechners auf einem Chip erst Tischrechner, später CPU: programmierbarer Rechner 5. Computer-Generation Parallelverarbeitung und Vernetzung Seite 12

13 Moores Gesetz (nach G. Moore, Intel-Mitgründer): Die Anzahl der Transistoren in einem Chip kann alle 18 Monate verdoppelt werden. Das Gesetz ist seit seiner Formulierung 1965 gültig. Moores Original-Grafik Computer werden immer kleiner, schneller, billiger! Quelle: Wikipedia Seite 13

14 Informatik - Übersicht Einsatzgebiete von Computern u. Informatik: Kommerzielle Rechner für die Verarbeitung von großen Datenmengen, einfache Berechnungen, aber oft komplexe Verarbeitungslogik. Wissenschaftliche Rechner für komplexe, langwierige Rechnungen, aber nur für eher kleine Mengen von Ein-/Ausgaben. Prozess-/Echtzeit-Rechner zur Steuerung oder Überwachung von physikalischen, chemischen oder technischen Prozessen. Hier ist nicht nur eine logische Korrektheit des Ergebnisses gefordert, sondern ebenso wichtig ist die zeitliche Korrektheit. Eingebettete-Rechner / Embedded Systems Allgegenwärtig sind Rechner und die Informatik in nahezu allen unseren technischen Geräten wie z.b. Handys, Spielekonsolen, Autos oder Waschmaschinen, in denen so genannte Embedded Systems die Steuerung übernehmen. Ca. 70 Steuergeräte, 3 km Kabel, Zeilen Code in einem PKW der Oberklasse. (Daimler, 2007) Seite 14

15 Informatik - Übersicht Teilgebiete der Informatik Kerninformatik Interdisziplinäre Informatik ( Bindestrich-Informatiken ) Technische Informatik Theoretische Informatik Praktische Informatik Wirtschaftsinformatik Bioinformatik Medizininformatik Medieninformatik Computerlinguistik etc. Seite 15

16 Informatik - Übersicht Teilgebiete der Kerninformatik: Technische Informatik Hardware Grundlagen, Entwicklung Mikroprozessortechnik Rechnerarchitektur Rechnerkommunikation Len Kleinrock mit dem ersten IMP Berners-Lee NextComputer: der erste Web-Server Netzwerkanalyse mit Ethereal Seite 16

17 Informatik - Übersicht Teilgebiete der Kerninformatik: Kurt Gödel Theoretische Informatik Noam Chomsky Grundlagen und Theorie der Informatik Automatentheorie und formale Sprachen Formale Semantik und Logik Berechenbarkeitstheorie Komplexitätstheorie Seite 17

18 Informatik - Übersicht Teilgebiete der Kerninformatik: B. Liskov: Mutter des Software-Eng. Praktische Informatik Software-Entwicklung : Grundlagen und Anwendungen Programmiersprachen, Compiler und Interpreter Algorithmen und Datenstrukturen Systemsoftware: Betriebssysteme und Netzwerke Ritchie: C / Unix Datenbanken Stoustrup: C++ Die Zeitschrift Byte feiert die Objektorientierte Programmierung (1980) Seite 18

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