Fundamentale Ideen der Informatik PH Weingarten Sommersemester 2014 Paul Libbrecht CC-BY

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1 Fundamentale Ideen der Informatik PH Weingarten Sommersemester 2014 Paul Libbrecht CC-BY Vorlesung 6: Repräsentationen

2 Themenkarte Verschlüsselung Netzwerk Versionierung Programmverlauf Java Instruktionen Maschinelles Lernen von Neumann Modell Datenstrukturen Komplexität Suche, Index Betriebsystem Klassen & Instanzen Repräsentationen Komprimierung

3 Darstellungsvideo Themenverteilung (link) Heute: Java-Grundlagen Suchmaschinen

4 Menü Daten: Bits, Operationen Bytes als Zahlen, Operationen Bytes als Buchstaben Kodierung, Konvertierung Daten, Medien, Information Repräsentationen von Bilder

5 <latexit sha1_base64="kn/85ycfwfn8mmoxlklorj2pu7y=">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</latexit> Bits 0 oder 1, wahr oder falsch, an oder aus Die digitale Welt ist nur das, mehrfach Reihen von Bits, Operationen darauf zb P Q Q P _ Q P ^ Q P _ Q (P _ Q)

6 Bytes ein Mikroprozessor kann nur: Bits kopieren Elementare Operationen auf Bits Bits repräsentieren Ziffern ein Beissen (also ein Mundvoll): ehmalig: 8 bits heutzutage: 32 bits, 64 bits

7 <latexit sha1_base64="d6+wtbqsveeh1ijwy1r/ao046f4=">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</latexit> <latexit sha1_base64="bfk9rf75jzi5ai20ah7e7cu8tmu=">aaaclhicbvdlsgmxfm3uv62vuzdugkuqciwponuhfhxhsojjhxycmmnahmyejbmhlp6qg39fbbdv3podpu0otfvawjnn3ktyjx8lrjrcqyuzsli0vjjdza2tb2xu2ds7dypkjguojuqk732imoahcztxgt3hkphaf6zmdy9h9dojk4ph4a3uxcwnsdvklu6jnpznx2gesfec5xa3adpssprwbasq/yjstmbg/lyhm1muyhofexyefdeycj7glorbiqpnvzaaeu0cfmoqifj1jglt9onunao2ydusxwjcu6tn6oagjgdk7y+3hcad4zrhk5lmhbqo3emjpgmu6gw+6qyi7qjz2sj8r1zpdkvs9nkyj5qfdpjqkxfqr3auhwxyyagwpumildz8fdiokyrqe3dohibnv54ntql4ukq3x/nkrzpgfuybfxaimdgffxanqsabfdybfzae79az9wz9wj+t1oyvzuycp7c+vgeroabb</latexit> <latexit sha1_base64="ft5fkck1zh9n1owi+pzwi7hi7wm= Reihen von Bits als Zahlen Erinnern Sie sich an Dezimalzahlen? = Binär dasselbe = =8+1=9 in 1 bit, 0 oder 1, in 2 bits, 0-3, 4 bits 0- : 0-15, 8 bits : :

8 Bits mit Strom Spannung an oder aus Spannung hoch oder niedrig Transistor lässt durch Kabelverteilung verdoppelt Damit kann man und, oder,... Bildquelle:

9 <latexit sha1_base64="vy+wlvf7ujvjhfcfqu3zubiobqo=">aaack3icbvfls8naen7ed3xvbs9efosiccuruq8e6upgrvcwkjslblbtdngzcbstoyt8iv+nn/+nmxq1pmyz9ptvznzmz6jucoo+/+a4u9mzs3pzc97i0vlkam1t/d4kmebq4olm9gpedeihoiucjtymglgcsxiini5k/8mzacmsdyejfdoxgyjrf5yhpbq1lzccgva5siittbc5p5+n8cjdpyfv/+soq2+/mr7vknmiqo1oujqp38a/ebla1hby9u4fk8x8z3ddul2v3rq1ut/wx0l/gqacdvljtbf2gvysnswgketmtdvwu+zktkpgegovzaykjd+xabqtvcwg08nhqy3ojmv6tj9oqwrpmj3myflszciobgtmcgh++0ryp187w/5jjxcqzrau/yjuzytfhjyboj2hgamcwcc4frzxyodmm452j54dqvd7y39b66bx1pbvd+vn82oa82slbjm9epb Operationen auf binäre Zahlen wie bei übliche schriftliche Operationen Addition Kann mit Binäre Operationen geführt werden Halbaddierer Volladdierer dassselbe gilt für Multiplikation, Subtraktion, Division,... Multibitsaddierer Siehe Rechenwerk (link).

10 Mit elementaren Operationen zu Programmen Mit zusammengefasste und, oder, xor, kann man ein Programm ausführen Ein Mikroprozessor hat alle solche Operationen und Registern (Kurzzeitgedächtnis) führt Instruktionen aus (Maschinensprache) Eine Instruktion ist auch in Bits Assemblersprache (zb 68000, x86) Assembler typisch von low-level Code zb Treiber, Betriebsystem schnell raus zu höhere Level (C, C++, Shell, Java )

11 Bitsreihen Repräsentieren Byte (8 bits): (zb ) als Dezimalzahl (zb 65) als Hexadezimal: 4 Bits (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F) zwei Hex für ein Byte zb Farben in HTML als Buchstabe zb in ASCII, unser Beispiel ist das Buchstabe A

12 Buchstaben Einfach ein Zeichen der normaler Sprache jedes kriegt ein Nummer erlaubt Text zu: zeigen, austauschen, lagern,. immer mit normalen logische Operationen Konvertierung braucht Tabellen

13 Erste Tabelle: ASCII Kontext: 1963, erste Rechner sie wollen auch sprechen! erste Rechnern Netzwerk und Datenträgern sind unsicher in 7 bits Buchstaben für Englisch achtes Bit als Paritätsbit (Prüfbit) viele Kontrollbits (ESC, TAB, DEL, ACK ) Tabelle: CCITT T.50 (link)

14 Für Westeuropa: ISO-Latin-1 gegen 85, mit Azkenten (Spanisch, Italienisch, Französisch,...) strikte Erweiterung von ASCII jetzt mit 8 Bits Iso-Latin-1 ist dasselbe als Windows-1252 (link) andere Regionen wollen auch also gibt es viele andere (link) (link)

15 Unicode Eine globale ggmbh die die Welt zuhört, alle Buchstaben zensiert, transparentes Verfahren, und Kodierung dafür gibt auch Buchstabenalgorithmen spezifiziert frühe Version: Unicode 2.1 (link) genug mit FFFD also geht es auf 16 Bits; zb Blocks (link) aktuelle Version: Unicode 6.3 mit Buchstaben bis Ziffer 10FFFD (link) nicht bei ISO weil.

16 Kodierung für Unicode alles auf soviel Bits wie nötig? das behauptet UTF-32 Verschwendung? vorhersagbar: 100 Buchstaben sind 400 Bytes Praktisch: UTF-8 ASCII Kompatibel ab höher, mehrere Bytes nötig zb ä als C3 A4

17 Praktische Buchstaben Kodierung Web Browser, PH Webseite Darstellung => Kodierung wechseln jedit (link): als UTF-8 speichern, als ISO laden In Java: InputStream/OuputStream: byte Reader/Writer: Buchstaben FundId07-Kodierung (link)

18 Medien: Audio in Drei Ansichten Hex Dump Waves Zuhören Idee: Übersetzung zwischen Repräsentationen bei Vorbehaltung der Information Aufgabe 1: Fundamentale Idee?

19 Information, Daten, Medien Informationen mit Interpretation (+Kontext) Daten --- Daten ---- Daten Datenverarbeitaung Medien Übermittlung

20 Bitmap Bilder ReprÄsentationen Ein feines Gitter nehmen Jedes Loch ist ein Pixel bitmap: etwas oder nichts? 1bit grayscale: wie dunkel? 1 byte color: welche Farbe? 4 bytes für jedes Loch wird geben wir x Bits

21 Bilder Medium Wie Gross? 1024 x bits also Bytes also 2,25 MBytes nötig für Bildschirm zb jedes Fenster hat ein Double Buffer in der Festplatte? Komprimierung!

22 Selbe Information Weniger Bytes Aber die Information kann kürzer zusammengefasst werden Text? Buchstaben Rich Text? RTF, HTML Grafik? Vektor! Kreis, Strecke, SVG ist genau das (link), PDF, PostScript...

23 Take Away die Informatik ist mit Bits gemacht mit logische Operationen verknüpft Und, Oder, Xor, kann Zahlen und Buchstaben kodieren dank Systeme und Tabellen Kodierung kann gewechselt werden solange beide Kodierung unterstützen jede Buchstabe Unterschideliche Kodierungen können dieselbe Information kodieren