Inhaltsverzeichnis. Informatik Einführung. Lernatelier. E. Hodel. Adiuvaris

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1 Seite 1/19 Inhaltsverzeichnis Über den Computer...2 Hardware...2 Software...3 Computer und Peripheriegeräte...5 Das Gehäuse...5 Die Tastatur...6 Die Maus...6 Der Monitor...7 Hardware-Komponenten im Gehäuse...8 Das DVD-ROM Laufwerk...8 Festplatte...8 Die Hauptplatine...9 Der Prozessor...9 Der Arbeitsspeicher...10 Grafikkarte...10 Soundkarte...11 Drucker...12 Scanner...12 Anschlüsse...13 Was ein Computer kann...14 Von Bits und Bytes...14 Kilo, Mega, Giga und noch mehr...15 Codes...16

2 Seite 2/19 Über den Computer To compute kommt aus dem Englischen und heisst Rechnen. Genauer gesagt: Rechnungen durchführen, die Tätigkeit des Rechnens also. Ein Computer ist ein elektronischer Rechner, der mit Zahlen rechnen kann. Das sieht man ihm heute zugegebenermassen nicht mehr an. Man muss schon ganz schön herum suchen, bis man auf einem heutigen PC irgendwo etwas findet, mit dem man rechnen kann. Alles Mögliche kann man: Surfen im Internet, Zeichnen, Malen, Texte schreiben, Musik hören und Filme ansehen. Aber rechnen? Nun, man kann es so betrachten: Bei all diesen Tätigkeiten - Surfen, Zeichnen usw. - wird der Computer sozusagen missbraucht. Was er im Inneren macht, wenn man Texte schreibt, ist, in einer gewissen Form zu rechnen. Hardware Hardware ist der Oberbegriff für die technische Ausrüstung eines Computersystems. Zur Computer-Hardware gehören alle Baugruppen im Computergehäuse selbst (Prozessor, Arbeitsspeicher usw.) und die Peripheriegeräte (Drucker, Tastatur, Maus usw.). Vereinfacht gesagt gehört alles, was angefasst werden kann, zur Hardware. Software bezeichnet im Gegensatz dazu Programme und Daten, die man nicht anfassen kann. Die Datenträger, auf denen sich die Software befindet, z.b. eine Diskette, eine CD, eine DVD, der RAM-Speicher, die Festplatte usw., sind dagegen Hardware. Zur Computer-Hardware gehören also alle Grundbestandteile der Rechnerarchitektur wie Platine, welche im allgemeinen Sprachgebrauch Motherboard oder Mainboard genannt wird. Dort befindet sich ein Chipsatz für die Ein- und Ausgabe; ein Prozessor und Speicherbausteine. Ein Chipsatz ist eine Gruppe von Bauteilen, die zusammen ein Arbeit übernehmen. Weiter gehören dazu alle Speichermedien und Laufwerke wie die Festplatte, das CD-ROM-Laufwerk, das DVD-Laufwerk usw.). Zur Hardware gehören auch alle Peripheriegeräte. Das sind Teile und Geräte, die an den Computer angeschlossen werden können. Dazu zählen insbesondere Ausgabegeräte (Drucker, Bildschirm, Beamer, Lautsprecher usw.), Eingabegeräte (Tastatur, Maus, Joystick usw.) oder Einlesegeräte (verschiedene Arten von Scannern, Mikrofone, Kartenlesegeräte usw.) Die Hardware eines Computers wird von der Firmware und der Software (Betriebssystem und den dazugehörigen Treibern) gesteuert und verwaltet.

3 Seite 3/19 Software Software bezeichnet alle nichtphysischen Funktionsbestandteile eines Computers. Dies umfasst vor allem Computerprogramme und mit ihnen verbundene Ressourcen wie Grafik- und Audiodateien, Schriftarten oder Hilfetexte sowie die zur Verwendung mit Computerprogrammen bestimmten Daten. Arten von Software Software lässt sich nach verschiedenen Kriterien unterscheiden. Eine Möglichkeit besteht darin, sie nach der Funktion zu unterteilen. Systemsoftware: die für grundlegende Funktionen des Computers erforderlich ist. Hierzu zählen insbesondere das Betriebssystem sowie Gerätetreiber. Anwendungssoftware: die den Benutzer bei der Ausführung seiner Aufgaben unterstützt und dadurch den Computer erst nutzbar macht (zum Beispiel Textverarbeitung). Die angeführten Gruppen können noch weiter unterteilt werden (zum Beispiel Entwicklungswerkzeuge, Grafikprogramme, Kalkulation usw.). Betriebssystem Ein Betriebssystem ist die Software, welche die Verwendung (den Betrieb) eines Computers erst ermöglicht. Es verwaltet Betriebsmittel wie Speicher, Einund Ausgabegeräte und steuert die Ausführung von Programmen. Betriebssysteme bestehen in der Regel aus einem Kern (englisch: kernel), der die Hardware des Computers verwaltet, sowie grundlegenden Systemprogrammen, die dem Start des Betriebssystems und dessen Konfiguration dienen. Ihnen ist bestimmt schon einmal aufgefallen, dass Sie beim Starten von Windows relativ lange warten müssen, bis der Rechner bereit ist und Sie mit ihm arbeiten können. In dieser Zeit startet das Betriebssystem alle Programme und Treiber die für den Betrieb des Computers nötig sind. Diesen Vorgang nennt man booten. Die Aufgaben des Betriebssystems lassen sich mit den folgenden Stichworten zusammenfassen: Benutzerführung Laden und Unterbrechung von Programmen Verwaltung der Prozessorzeit Verwaltung des Speicherplatzes für Anwendungen Verwaltung der angeschlossenen Geräte Programme, Speicher- und Geräteverwaltung Als Gerät aus der Sicht eines Betriebssystems bezeichnet man aus historischen Gründen alles, was über Ein-/Ausgabekanäle angesprochen wird. Dies sind nicht nur Geräte im herkömmlichen Sinn, sondern mittlerweile auch interne Erweiterungen wie Grafikkarten, Netzwerkkarten und anderes. Die Program-

4 Seite 4/19 me zur Initialisierung und Ansteuerung dieser Geräte bezeichnet man zusammenfassend als Gerätetreiber. Betriebssystemarten Betriebssysteme sind eng an die zugrundeliegenden Computer-Systeme gekoppelt. Im PC-Bereich sind derzeit die meistgenutzten Betriebssysteme die verschiedenen Varianten von Microsoft Windows, Apple Mac OS und Linux. Es existiert aber noch eine Vielzahl anderer Betriebssysteme, die für ein spezielles Aufgabengebiet entwickelt wurden. Zum Beispiel für Handys oder für digitale Fotokameras. Die Aufgaben der Systeme bleibt aber immer dieselbe, auch wenn diese Betriebssysteme nach Aussen mit einem Windows-System nicht viel gemeinsam hat.

5 Seite 5/19 Computer und Peripheriegeräte Keine Bange, dies soll nun nicht ein trockenes, theoretisches Kapitel über die Einzelteile eines Computers werden, sondern es soll einfach nur kurz und knapp die wichtigsten Komponenten vorgestellt werden. Das Gehäuse Mausgrau und optisch leider meist wenig ansprechend präsentieren sich die meisten PC-Gehäuse. Man unterscheidet zwischen drei Arten. Das Desktopgehäuse, den Midi-Tower und den Big-Tower. Abbildung 1: Desktopgehäuse Eine sehr flache Form zeichnet das Desktopgehäuse aus. Es ist zwar klein und Platz sparend, bietet aber dadurch nur sehr wenig Möglichkeiten zum zusätzlichen Einbau weiterer Komponenten. Es wird meist direkt auf den Schreibtisch gestellt, wodurch sich der Name Desktopgehäuse erklärt. Abbildung 2: Towergehäuse Im Heimbereich finden man oft den Midi-Tower. Es bietet ausreichend Platz für den Einbau weitere Hardware wie zum Beispiel einer zweiten Festplatte oder eines weiteren CD-ROM Laufwerkes. Der Big-Tower unterscheidet sich zum Midi-Tower letztlich nur durch die Grösse. Das Gehäuse ist noch etwas grösser und bietet dadurch noch mehr Platz in seinem Inneren für weitere Hardware-Komponenten.

6 Seite 6/19 Heute werden oft Notebooks eingesetzt, die den Bildschirm und das Gehäuse integriert haben. Die Tastatur Klar, um Eingaben am PC zu machen braucht man neben der Maus natürlich auch eine Tastatur. Auch hier gibt es wieder zahlreiche Varianten. Neben den "normalen" Tastaturen die mit einem Kabel mit dem PC verbunden sind, erfreuen sich die Funktastaturen immer mehr an Beliebtheit. Hier stört kein lästiges Kabel mehr. Diese Tastaturen werden durch normale Batterien mit Strom versorgt. Es empfiehlt sich daher immer einen Pack Ersatzbatterien im Haus zu haben. Die Batterien versagen ihren Dienst nämlich besonders gerne am Wochenende! Abbildung 3: Tastatur und Maus Die bei Komplett-PCs mitgelieferten Tastaturen sind meist von nicht so besonderer Qualität. Das merkt man hauptsächlich am Anschlag der Tasten. Eine hochwertige Tastatur macht wenig Klickgeräusche und hat einen angenehmen Tastenanschlag. Einige Tastaturen bieten zusätzliche Handballenauflagen wie die oben gezeigte Funktastatur der Firma Logitech. Gerade wer viel am PC arbeitet sollte daher bei der Tastatur nicht sparen. Die Maus Windows lässt sich zwar auch alleine mit der Tastatur steuern, viel einfacher und bequemer geht es aber mit der Maus. Auch hier gibt es wieder unzählige optische Varianten zu bestaunen. Technisch unterscheidet man unter 3 Arten. Die "normale" Maus, die Funkmaus und die optische Maus. Die Funkmaus wird durch handelsübliche Batterien versorgt und sendet die Signale bei Bewegung oder Tastendruck an einen Empfänger der sie dann zum PC weiter leitet. Da hier nun kein Kabel mehr an der Maus hängt, zeichnet sie sich vor allem durch eine enorme Bewegungsfreiheit aus.

7 Seite 7/19 Die normale Maus wird in dieser schlichten Ausführung bei den meisten Komplett-PCs mitgeliefert. Die Bewegungen der Maus werden mit Hilfe einer kleinen Kugel übertragen. Zwei kleine Walzen an den Seiten nehmen die Bewegung auf, und gebe sie weiter. Eine dritte Walze ist für die Führung der Kugel zuständig. Diese Walzen verschmutzen mit der Zeit und können die Bewegung der Kugel blockieren. Es kommt dann zu Aussetzern oder ruckeln. Sollte die Maus also mal nicht mehr sauber geführt werden können, einfach die Kugel entfernen und die kleinen Walzen säubern. Die geöffnete Unterseite einer kabelgebundenen Maus. Die Unterseite einer Funkmaus. Im Bild sind die angesprochenen Walzen zu erkennen. Sie sind schon leicht verschmutzt und sollten wieder gereinigt werden. Verschmutze Walzen führen zu rucklern. Die dritte Variante ist die optische Maus. Hierbei werden die Bewegungen der Maus über eine Lichtquelle und einem Fotosensor übertragen. Kugel und Walzen werden hierbei also nicht mehr benötigt und können daher, bedingt durch eine Verschmutzung, die Funktion der Maus nicht mehr beeinträchtigen. Allerdings benötigen optische Mäuse i.d.r. eine sehr glatte und saubere Oberfläche auf der sie geführt werden. Der Monitor Als Standardgrösse werden heute Monitore mit 19 oder mehr Zoll angesehen. Die Flatscreens in dieser Grösse sind zu erschwinglichen Preisen auf dem Markt. Flatscreen ist die englische Bezeichnung für Flachbildmonitor. Abbildung 4: Bildschirm

8 Seite 8/19 Hardware-Komponenten im Gehäuse Im Computer selbst hat es noch eine Anzahl von Einzelkomponenten, die hier kurz angesprochen werden. Das DVD-ROM Laufwerk Klar, um CD- oder DVD-ROMs lesen zu können, benötigt man natürlich ein CD- resp. DVD-ROM Laufwerk, Standardmässig ist dies heute in jedem PC eingebaut. DVD-Laufwerke können normale CD-ROMs und DVDs lesen. Umgekehrt kann ein normales CD-ROM Laufwerk aber keine DVDs lesen. Auf CDs lassen sich ca. 700 MByte Daten und auf DVD ca. 4.7 GByte speichern Abbildung 5: internes DVD Laufwerk CD-Brenner können normale CD-ROMs lesen und entsprechende Rohlinge lesen und beschreiben. DVD-Brenner machen das gleiche in Grün, aber eben mit DVDs. Heute haben fast alle PCs DVD-Brenner eingebaut. Ganz neu sind Blu-Ray-Laufwerke, die eine noch grössere Kapazität haben. Festplatte Auf der Festplatte werden alle Ihre Daten gespeichert und natürlich beherbergt es auch das Betriebssystem. Auch hier schreitet die Entwicklung sehr schnell voran. War vor wenigen Jahren eine Festplatte mit 100 GB Speicherkapazität noch der pure Luxus, sind in den heutigen Rechner schon vielfach Festplatten mit rund 1000 GByte (=1TByte) verbaut.

9 Seite 9/19 Abbildung 6: Festplatte Gerade bei solch grossen Festplatten ist es ratsam, diese in mehrere Teile zu partitionieren. Jede Partition wird von Windows dann wie eine eigene Platte angesprochen und erhält eine eindeutige Laufwerkskennung. Die Partitionierung erhöht nicht nur die Übersichtlichkeit, es hilft dem Betriebssystem auch, Daten und Programme schneller zu finden und ausführen zu können. Die englische Bezeichnung für die Festplatte lautet Harddisk. Die Hauptplatine Mainboard, Motherboard oder auch einfach nur Board sind die englischen Bezeichnungen für die Hauptplatine. Die Hauptplatine ist der Mittelpunkt des Rechners, auf der die weitere Hardware wie Speichermodule (RAM), Grafikkarte, Prozessor (CPU) Soundkarte oder Soundchip usw. aufgebaut werden. Abbildung 7: Mainboard Der Prozessor Das Herz eines jeden Rechners stellt der Prozessor dar. Durch die Taktfrequenz

10 Seite 10/19 des Prozessors wird im wesentlichen die Geschwindigkeit des Rechners bestimmt. Alte PCs hatten Prozessoren mit einer Taktfrequenz von 25 Megahertz. In modernen PCs kommen aktuell Prozessoren mit über 3 Gigahertz zum Einsatz! Häufig wird statt dem Begriff Prozessor auch die Abkürzung CPU verwendet. CPU steht für Central Processing Unit (Zentrale Verarbeitungseinheit) Der Prozessor führt alle Berechnungen aus und steuert verschiedene System Komponenten. Die bekanntesten Prozessoren sind die der Firmen Intel (Pentium) und der AMD Prozessor. Der Arbeitsspeicher Neben dem Prozessor ist auch der Arbeitsspeicher (RAM) ein sehr wichtiger Bestandteil Deines Computers. RAM steht für Random Access Memory und bedeutet frei übersetzt flüchtiger Arbeitsspeicher Flüchtig deshalb, weil alle Daten im RAM nach dem Abschalten des Computers verloren gehen. Abbildung 8: RAM Speicher Die Grösse des Arbeitsspeichers entscheidet mit, wie schnell der PC einzelne Vorgänge bearbeiten kann. Ein Bildbearbeitungs-Programm braucht z.b. viel Arbeitsspeicher. Steht zu wenig Speicher zur Verfügung, dauert alles recht lange und das Arbeiten am PC wird schnell zu einem Geduldsspiel. Heutige PC s sollten mindestens mit einem GByte Arbeitsspeicher ausgerüstet sein. Besser noch 4 GByte. Grafikkarte Damit auf dem Monitor überhaupt ein Bild entstehen kann, ist eine Grafikkarte notwendig. Auf manchen Mainboards (Hauptplatinen) ist der Grafikchip bereits fest integriert, (Onboard-Grafikarte) Das diese Grafikchips aber leider meist nicht sonderlich Leistungsfähig sind, kann man sie (im Bios) deaktivieren und stattdessen eine separate Karte einbauen.

11 Seite 11/19 Abbildung 9: Grafikkarte Für Büro-PCs reicht eine Onboard-Grafikarte locker aus. Anwendungen wie Word, Excel und Co sind stellen für sie kein Problem dar. Wer mit seinem Rechner aber grafisch aufwendigere Anwendungen verwenden möchte, wie z.b. CAD Zeichnungen entwerfen oder Bildbearbeitungsprogramme einsetzen möchte, der braucht bereits eine etwas stärke Grafikkarte mit mehr eigenem Arbeitsspeicher. Wer auch mit seinem PC spielen möchte, sollte sich gar eine 3D-Grafikkarte anschaffen. Soundkarte Praktisch jeder PC hat einen kleinen Lautsprecher eingebaut. Dieser schafft es aber nur, kläglich klingende Pieptöne zu erzeugen. Wer einen vernünftigen Sound haben möchte, oder auch mal eine Musik-CD am PC anhören will, braucht dazu eine Soundkarte. Diese ist in allen PCs (ausser in machen Büro-P- Cs) bereits eingebaut. Ähnlich wie bei der Grafikkarte gibt es hier wieder die Onboard-Variante. Abbildung 10: Soundkarte Der Soundchip ist also bereits auf der Hauptplatine verbaut. In den meisten Fällen reicht diese auch vollkommen aus. Wer ein sehr gutes Gehör hat und mit der Soundqualität nicht zufrieden ist, kann sich eine extra Soundkarte nachträglich in den PC einbauen.

12 Seite 12/19 Die Soundkarte erzeugt zwar die Töne, damit man aber auch etwas hören kann, sind natürlich auch noch Lautsprecher notwendig die an die Karte angeschlossen werden. Drucker Wer Dokumente oder Grafiken auf Papier bringen möchte, braucht dazu natürlich einen Drucker. Man unterscheidet hierbei zwischen zwei Typen. Der Laserdrucker bringt mir Abstand das schönste Schriftbild zu Papier und ist zudem sehr schnell. Der Nachteil ist der hohe Anschaffungspreis. Üblicherweise druckt ein Laserdrucker nur in schwarz/weiss. Zwar gibt es auch Farb-Laserdrucker, diese sind aber teuer. Der Tintenstrahldrucker ist der am weitesten verbreitete Druckertyp. Farbige Ausdrucke sind damit kein Problem. Die Anschaffungskosten sind meist gering, jedoch muss man für neue Tintenpatronen bei jedem Hersteller ordentlich in die Tische greifen. Es gibt tatsächlich Modelle bei denen man für eine neue Farbpatrone mehr bezahlen muss, als der ganze Drucker gekostet hat! Tinte von Fremdanbietern hat zwar meist eine etwas geringere Qualität, ist dafür aber auch erheblich preiswerter zu haben. Leider gibt es diese preisgünstigeren Patronen aber nicht für jeden Druckertyp. Abbildung 11: Multifunktionsgerät: Drucker und Scanner Beim Kauf eines Tintenstrahldruckers sollte man daher nicht nur auf den Gerätepreis schauen, sondern sich gleich informieren was Ersatzpatronen denn so kosten. Scanner Mit einem Scanner lassen sich z.b. handgeschriebene Dokumente oder Zeichnungen digitalisieren und zur weiteren Verarbeitung an den PC übermitteln. Es gibt auch Multifunktionsgeräte, die Drucken und Scannen (und z.t. Faxen) können.

13 Seite 13/19 Anschlüsse Es sieht wirklich viel komplizierter aus, als es tatsächlich ist! Auf der Rückseite Ihres Rechners haben Sie eine ganze Menge Anschlüsse. Wofür die einzelnen Anschlüsse sind und wie die dazugehörigen Stecker aussehen, soll hier erläutert werden. Im Prinzip kann man nicht viel falsch machen. Die Anschlüsse sind farblich gekennzeichnet und passenden Stecker ebenso.

14 Seite 14/19 Was ein Computer kann Wie viele elektronische Bestandteile ein Computer auch haben mag, sie haben alle im Wesentlichen die folgenden drei grundlegenden Eigenschaften: Jeder Computer hat Schaltkreise für arithmetische Operationen, meist Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division (+ - * /). Jeder Computer hat Schaltkreise, um Entscheidungen zu treffen. Die Entscheidungen sind nicht von der Art: Bist du Mozart?, sondern der Computer kann nur entscheiden, ob eine Zahl kleiner, gleich oder grösser ist als eine andere Zahl. Jeder Computer hat die Möglichkeit, mit dem Menschen zu Kommunizieren, sonst hätte all das Rechnen ja keinen Sinn. Die Eingabe von Information geschieht heute meist über eine Tastatur. Zur Ausgabe der Information aus dem Computer wird entweder ein Drucker oder ein Bildschirm verwendet. Da alle Computer nur diese drei Arten von Fähigkeiten haben (einfache Arithmetik, Eingabe/Ausgabe, einfache Entscheidungen), stellt sich die Frage: Warum benutzt man überhaupt Computer? Es gibt darauf im Wesentlichen drei Antworten: Schnelligkeit. Ein Rechner kann etwa 100 Millionen Additionen pro Sekunde ausführen. Ein Mensch braucht dazu 125 Jahre, wenn er 40 Stunden pro Woche arbeitet. Entscheidungen laufen ebenso schnell ab. Das Drucken erfolgt mechanisch und ist daher wesentlich langsamer als die Rechnerei. Ein Drucker ist aber immer noch viel schneller als ein menschlicher Schreiber. Genauigkeit und Verlässlichkeit. Die Berechnungen der Computer sind meist sehr genau und jederzeit reproduzierbar; manchmal bricht ein Computersystem auch zusammen, meistens wegen falscher menschlicher Bedienung oder Programmierung, seltener wegen Hardwarefehlern. Meist kann er schnell wieder zum Laufen gebracht werden. Ein grosses Problem = eine Menge kleiner Probleme Der wichtigste Grund, der für Computer spricht, ist die Möglichkeit, grosse Probleme mit dem Computer dadurch zu lösen, dass man eine grosse Zahl kleiner Probleme daraus macht und diese eins nach dem anderen - der Reihe nach löst, und dabei die Schnelligkeit ausnützt. Von Bits und Bytes Die elektronischen Speicher eines Computers sind so genannte bistabile Transistoren oder Flipflops. Sie können sich drunter irgendetwas Elektronisches vorstellen. Diese Dinger können eine 0 oder eine 1 speichern. Das sind die berühmten Bits. Der Inhalt des Speichers bleibt nur solange erhalten, wie der Transistor mit Strom versorgt bleibt. Geht der Strom weg, so ist auch der Speicherinhalt weg. Zur Speicherung von Zahlen oder Buchstaben ist ein Bit natürlich zu wenig. Also bündelt man die Bits zu Bit-Gruppen, so genannten Worten. In der Frühzeit der Computer war die Anzahl der Bits pro Wort von Computer zu Com-

15 Seite 15/19 puter verschieden. Je nachdem, was der Computerbauer hauptsächlich zu speichern dachte: ganze Zahlen, Gleitkommazahlen oder Buchstaben. Von 12 Bits pro Wort bis 50 Bits pro Wort kam alles vor. Anfang der 1960er-Jahre führte IBM ein grosses Computersystem ein, das System /360. Da dieses System sehr universell gedacht war, wurden hier immer acht Bits zu Worten gebündelt. Diese nannte man, und nennt man heute noch, Bytes. Der Name Byte ist also nichts anderes als eine Grössenangabe. Warum acht? Acht ist eine Potenz von zwei: 8 = 2 3. Weiter kann ein Byte 256 verschiedene Zustände annehmen, also eine Zahl zwischen 0 und 255 speichern. Damit können Bytes gut dazu genutzt werden, Ziffern und Buchstaben zu codieren. Um grössere Zahlen darzustellen, werden einfach mehr Bits verwendet. Jedes zusätzliche Bit verdoppelt die Grösse der speicherbaren Zahlen. Man verwendet allerdings bei jeder Vergrösserung immer gleich doppelt so viele Bits (schon wieder die Zahl zwei). Die nächst grössere Einheit wären also 16 Bits. Damit lassen sich bereits Zahlen von bis oder von 0 bis darstellen. Der Unterschied der beiden Bereiche kommt daher, dass man bei Zahlen mit einem Vorzeichen ein Bit für das Vorzeichen benötigt. Die nächste Einheit ist 32 Bits (vier Bytes). Diese 32 Bits können eine Zahl zwischen etwa -2 Milliarden und +2 Milliarden aufnehmen (oder zwischen 0 und etwa 4 Milliarden, wenn kein Vorzeichen gebraucht wird). Es geht sogar noch weiter (64 Bit, 128 Bit usw.), damit noch grössere Zahlen gespeichert werden können. So grosse Zahlen werden in der Physik oder der Mathematik oft gebraucht. Kilo, Mega, Giga und noch mehr Ein einfacher programmierbarer Taschenrechner hat ein paar hundert Bytes Programmspeicher. Das ist übersichtlich. Aber damit kann man natürlich nicht so viel anfangen. Daher spricht man oft über Tausende oder Millionen von Bytes. Damit die Zahlen nicht zu gross werden, fasst man 1024 Bytes zu einem Kilobyte zusammen, abgekürzt 1 KB. In der Computertechnik stellt die Einheit Kilo also nicht genau 1000 dar, sondern Der Grund dafür ist, das 1024 wiedermal eine Potenz von 2 ist, nämlich Wie bei der Darstellung der Zahlen ist für grössere Mengen von Bytes ebenfalls die Zahl zwei die Basis. Ein Kilobyte sind deshalb nicht 1000 Bytes, sondern eben 1024 (=210) und ein Gigabyte sind nicht eine Million Bytes (1000 * 1000), sondern eben 1024 * 1024 = (= 220) Bytes usw KB sind 1 Megabyte, abgekürzt 1 MB. Also 220 Bytes MB sind 1 Gigabyte, abgekürzt 1 GB. also 230 Bytes GB sind 1 Terabyte, abgekürzt 1 TB. Also 240 Bytes TB sind 1 Petabyte, abgekürzt 1 PB. Also 250 Bytes. Der Exponent der Zweierpotenz gibt jeweils die Anzahl Bits an, die nötig sind, um eine Zahl dieser Grösse zu speichern. Um zum Beispiel ein Megabyte Bytes zu zählen, braucht man Zahlen von 0 bis (=220) und um diese Zahl

16 Seite 16/19 zu speichern, braucht es mindestens 20 Bits. Codes Alles was in einem Computerspeicher liegt, sind also Bits, die man zu Bytes oder noch grösseren Gebilden zusammenfasst. Trotzdem, es sind alles nur Zahlen. Da es langweilig wäre, alles nur mit Zahlen und Ziffern zu beschreiben, braucht es Codes, die es einem erlauben, die Bitkombinationen als etwas anderes als Zahlen zu interpretieren. Zum Beispiel Buchstaben und Ziffern für die Ausgabe auf dem Bildschirm oder die Eingabe von der Tastatur. Auch eine Grafik, die auf dem Bildschirm angezeigt wird, besteht aus lauter Bits, die entsprechend interpretiert werden, um die Grafik darzustellen. Man muss zwischen den Zahlen im Speicher und den Ziffern und Buchstaben, die auf dem Bildschirm dargestellt oder von der Tastatur eingelesen werden, unterscheiden. Die Ziffer auf dem Bildschirm ist eine Interpretation eines Codes und entspricht nicht der Zahl selbst. Das wird in den nächsten Abschnitten anhand verschiedener Codes gezeigt. Binäre Codierung Mit einem einzelnen Bit kann man natürlich nicht viel anfangen. Aber mit einer Gruppe davon und dazu noch richtig interpretiert, kann man (fast) alles zu machen. Sie müssen sich das wie bei einem Geheimcode vorstellen. Man nimmt eine bestimmte Anzahl Bits und legt dann mit Regeln oder einer Tabelle fest, was die Gruppen von Bits bedeuten. Jeder, der die Codetabelle besitzt, kann den Code entschlüsseln. Dinge, die sich in Listen von eindeutigen Symbolen oder Worten zusammenfassen lassen, können als Folge von Bits codiert werden. Sehen Sie sich zum Beispiel die folgenden Listen an: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 a, b, c,, x, y, z, A, B, C,, X, Y, Z rot, blau, gelb, grün, orange, violett Jedes Element dieser Listen ist ein eindeutiges Symbol. Diese Symbole lassen sich nummerieren und die Nummern kann man als Gruppe von Binärzeichen (Bits) darstellen. Die Bitfolge erhält man durch Umwandeln der dezimalen Nummer in eine binäre Zahl. Da jedes Symbol eindeutig ist und deshalb einer eindeutigen Folge von Bits zugeordnet werden kann, funktioniert die Zuordnung in beide Richtungen. Aus einer Bitfolge kann die Nummer und damit das Symbol ermittelt werden, und aus dem Symbol die Nummer und daraus die Bitfolge. Eine solche Zuordnung nennt man Code. Die Tabelle unten zeigt eine mögliche Codetabelle, welche einer Kombination von sechs Bits einen Buchstaben zuordnet. Mit einem solchen Code könnte man zum Beispiel Text im Computer ablegen. Nummer Bits Buchstabe

17 Seite 17/ a 1 1 b 2 10 c 3 11 d e r g h usw. Ohne Codetabellen, welche die internen Daten im Speicher interpretieren, könnte man mit einem Computer nicht viel anfangen. Auf der anderen Seite, kann der Computer mit einem Text oder einem Tastendruck nichts anfangen. Zuerst muss ein Programm den Text oder den Tastendruck gemäss einer Tabelle in Bits umwandeln und den gefundenen Wert irgendwo im Speicher ablegen. Wenn später im Programm wieder auf die Speicherzelle zugegriffen wird, muss die Interpretation in der umgekehrten Weise erfolgen, damit das Programm den Text oder den Tastendruck weiter verarbeiten kann. Sie sehen, in einem Computer wird sehr viel codiert und decodiert. Es ist nicht so wichtig, wie das alles im Detail abläuft. Die Notwendigkeit eines Codes für Schriftzeichen wurde schon früh erkannt und es entstand der so genannte ASCII Code (American Standard Code For Information Interchange), der heute weitgehend durch den UTF oder den Unicode ersetzt wurde. ASCII-Code Der ASCII Code ist nicht mehr der Jüngste, er taucht aber immer wieder auf. Auf modernen Systemen wurde er durch andere Codes ersetzt. Neu werden zum Beispiel UTF oder Unicode verwendet, die allerdings ähnlich funktionieren. Zum Teil verwenden die Codes zwei Bytes und können daher viel mehr Symbole codieren (etwa 65000) als ein Code mit nur einem Byte. Da es hier aber nur um das Wesen eines Zeichencodes geht und nicht um die konkrete Anwendung wird der einfachere ASCII Code vorgestellt. Zudem bildet bei den neueren Codes der ASCII-Code immer noch die Basis. Das heisst, dass Codes im Bereich von 0 bis 127 immer noch dasselbe Zeichen codieren. Im ASCII-Code wurden sieben Bits für die Codierung und ein Bit als Prüfziffer verwendet. Beim UTF oder Unicode werden acht oder 16 Bits für die Codierung verwendet. Es gibt auch noch andere Codes, die ein oder zwei Bytes für die Codierung verwenden. Je mehr Bits man zur Verfügung hat, desto mehr Zeichen lassen sich damit codieren.

18 Seite 18/19 In der folgenden Tabelle finden Sie einen Auszug aus der ASCII-Tabelle. Bitte beachten Sie, dass man nicht einfach mit dem Zeichen A an der Stelle 0 begonnen hat, sondern, dass zuerst ein paar Steuerzeichen in der Tabelle vorhanden sind, dann kommen Satzzeichen, dann die Ziffern und erst dann die Grossbuchstaben und dann die Kleinbuchstaben. Der Buchstabe A hat also den Code 65 (binär ) und der Buchstabe a hat den Code 97. Für den Computer sind die zwei Buchstaben A und a also etwas völlig unterschiedliches. Code Zeichen Code Zeichen Code Zeichen 32 Leerzeichen 96 ` 33! 65 A 97 a B 98 b 35 # 67 C 99 c 36 $ 68 D 100 d 37 % 69 E 101 e 38 & 70 F 102 f G 103 g 40 ( 72 H 104 h 41 ) 73 I 105 i 42 * 74 J 106 j K 107 k 44, 76 L 108 l M 109 m N 110 n 47 / 79 O 111 o P 112 p Q 113 q R 114 r S 115 s T 116 t U 117 u

19 Seite 19/ V 118 v W 119 w X 120 x Y 121 y Z 122 z 59 ; { 60 < 92 \ = 93 ] 125 } 62 > 94 ^ 126 ~ 63? 95 _ 127 Mit Hilfe der ASCII-Tabelle können Sie nun einen Text mit Zahlen codieren. Als Beispiel soll das Wort Pusteblume codiert werden. Die Codes für die einzelnen Buchstaben untereinander geschrieben ergeben die Tabelle unten. Die dritte Spalte zeigt auch noch die Bits, die für dieses Wort im Speicher abgelegt werden müssen. Für jeden Buchstaben braucht es also ein Byte Speicherplatz. Buchstabe Code Bits P u s t e b l u m e