Grundlagen der Informatik

Transkript

1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Grundlagen der Informatik Unter Verwendung von Folien von Prof. Helmut Balzert MICHAEL M. RESCH (HLRS) Rechnersysteme II

2 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Motivation / Inhalte Programm Betriebssystem Rechner Logik / Sprache Rechnersysteme II

3 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Rechnersysteme II MICHAEL M. RESCH (HLRS) Rechnersysteme II

4 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ZENTRALEINHEIT Rechnersysteme II

5 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Zentraleinheit / CPU Computer Zentraleinheit andere Computer Prozessor Arbeitsspeicher Ein-/Ausgabesteuerung Netzanschluss, z.b. ISDN-Karte DSL Netzwerk-Karte Eingabegeräte, z.b. Tastatur Maus Scanner Foto Video Ausgabegeräte, z.b. Bildschirm Lautsprecher Drucker externe Speicher, z.b. Festplatte CD-ROM DVD USB Peripheriegeräte Rechnersysteme II

6 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : SOFTWARE Rechnersysteme II

7 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Aufbau/Funktionsweise eines Computers (I) Rechnersysteme II

8 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : BETRIEBSSYSTEME Rechnersysteme II

9 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Aufgaben allgemein Steuerung und Verwaltung der einzelnen Komponenten eines Computersystems Kommunikation mit dem Benutzer Rechnersysteme II

10 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem Selbst ein Programm wie jedes andere Ein Teil des Betriebssystems ständig im Arbeitsspeicher (speicherresidenter Teil) Nicht ständig benötigte Teile befinden sich auf einer so genannten Systemplatte und werden bei Bedarf in den Arbeitsspeicher geholt marketshare.hitlinks.com Rechnersysteme II

11 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Architektur Rechnersysteme II

12 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Aufgaben (I) Verwaltung Voreinstellung der Hardware nach dem Einschalten auf definierte Anfangswerte (Bootstrapping) Verwaltung des Prozessors (Process Management) Verwaltung des Hauptspeichers (Memory Management) Verwaltung der Dateien (File Management) Verwaltung der Peripherie (Resource Management) Rechnersysteme II

13 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Zentraleinheit Betriebssystem Computer Zentraleinheit andere Computer Prozessor Arbeitsspeicher Ein-/Ausgabesteuerung Netzanschluss, z.b. ISDN-Karte DSL Netzwerk-Karte Eingabegeräte, z.b. Tastatur Maus Scanner Foto Video Ausgabegeräte, z.b. Bildschirm Lautsprecher Drucker externe Speicher, z.b. Festplatte CD-ROM DVD USB Peripheriegeräte Rechnersysteme II

14 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Monitoring Rechnersysteme II

15 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Monitoring Strg Alt Entf (gleichzeitig) Rechnersysteme II

16 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Monitoring Rechnersysteme II

17 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Frage an Sie Was erwarten Sie von Ihrem Betriebssystem? Rechnersysteme II

18 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Aufgaben (II) Ein- Ausgabe Eröffnen des Dialogs zwischen Benutzer und Computer über Bildschirm, Tastatur und Maus (Console Driver) Behandlung der Ein-/Ausgabe-Anforderungen (I/O-Manager) Interpretation und Ausführung der Kommandos des Benutzers an das Betriebssystem (Command Interpreter) Rechnersysteme II

19 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Aufgaben (III) Programmkontrolle Installation von Programmen Starten von Programmen Zuweisung verfügbarer Arbeitsspeicherbereiche an die einzelnen Programme (Memory Manager) Rechnersysteme II

20 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Programme Installation einer Software Systembefehl Hauptspeicher Prozessor Benutzerbefehl Betriebssystem Bildschirmausgabe Installation Ein- Ausgabesteuerung Tastatur Maus Bildschirm CD-ROM DVD Festplatte Rechnersysteme II

21 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Betriebssystem / Programme Benutzung eines Programms Systembefehl Hauptspeicher Prozessor Benutzerbefehl Doppelklick Bildschirmausgabe Betriebssystem Ein- Ausgabesteuerung Tastatur Maus Bildschirm CD-ROM DVD Festplatte Programm Rechnersysteme II

22 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : PROGRAMMIERUNG Rechnersysteme II

23 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Algorithmen Das Wort Algorithmus ist eine Abwandlung oder Verballhornung des Namens von Muhammed Al Chwarizmi (* ca. 783; ca. 850), dessen arabisches Lehrbuch Über das Rechnen mit indischen Ziffern (um 825) in der mittelalterlichen lateinischen Übersetzung begann mit den Worten Dixit Algorismi ( Algorismi hat gesagt ). Im Mittelalter wurde daraus lat. algorismus (mit lat. Varianten wie alchorismus, algoarismus, altfranzösisch algorisme, argorisme, mittel-englisch augrim, augrym) als Bezeichnung für die Kunst des Rechnens mit den arabischen Ziffern und als Titel für Schriften über diese Kunst. Quelle: wikipedia.de Rechnersysteme II

24 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Programmierung Programmiersprache Formalisierte Sprache... deren Sätze aus einer Aneinanderreihung von Zeichen eines festgelegten Zeichenvorrates entstehen deren Sätze aufgrund einer endlichen Menge von Regeln gebildet werden können (Syntax) die die Bedeutung jedes Satzes festlegt (Semantik) Ein Programm ist ein Algorithmus, formuliert in einer Programmiersprache Rechnersysteme II

25 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ZUSAMMENFASSUNG Rechnersysteme II

26 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Aufbau/Funktionsweise eines Computersystems Computer Technische Geräte, die umfangreiche Informationen mit hoher Zuverlässigkeit und großer Geschwindigkeit automatisch verarbeiten und aufbewahren können. Vorteile eines Computers im Gegensatz zu einem Automaten mit festgelegten Aktionen: Man kann ihm die Vorschrift, nach der er arbeiten soll, jeweils neu vorgeben Solche Vorschriften, Arbeitsanweisungen oder Handlungsanleitungen bezeichnet man als Algorithmen (Singular: Algorithmus). Rechnersysteme II

27 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Aufbau/Funktionsweise eines Computers Begriffe Programm Algorithmus in einem eindeutigen und präzisen Formalismus Computer erhalten durch Programme mitgeteilt, welche Aufgaben sie ausführen sollen Da ein Computer ohne ein Programm nicht arbeiten kann, spricht man von Computersystemen, wenn das technische Gerät Computer und die Programme zur Steuerung des Computers gemeint sind. Rechnersysteme II

28 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Aufbau/Funktionsweise eines Computers Hardware Alle materiellen Teile eines Computersystems Software Alle Programme eines Computersystems Betriebssystem Anwendungssoftware Analogien: Hardware / Software Musikinstrument / Komposition Schienennetz / Zugfahrplan Rechnersysteme II

29 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Aufbau/Funktionsweise eines Computers Computersystem hat 3 wesentliche Vorteile: Hohe Speicherungsfähigkeit Hohe Geschwindigkeit In 1 Sekunde: 9,4 Milliarden Zahlen addieren Mensch: 1 Addition pro Sekunde 3 Jahre: 94 Mio. Zahlen addiert Computersystem: 0,01 Sekunden Hohe Zuverlässigkeit Rechnersysteme II

30 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : FRAGEN Rechnersysteme II