Informatik

Historie, Übersicht, Teilgebiete

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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 Veraltete Ansicht aus dem no more about computers Bedürfnis nach mehr Bedeutung. than astronomy is (Dijkstra hat sich fast about telescopes. ausschließlich mit Computer- E. W. Dijkstra Algorithmen beschäftigt) Informatik-Pionier (1930 - 2002)

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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: http://www.joernluetjens.de/sammlungen/abakus/abakus.htm

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Algorithmus

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

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Frühe Meilensteine A. Riese 1492-1559 Rechenbuch: Rechengesetze (Algorithmen) zum Dezimalsystem W. Schickard 1592-1635 Älteste beschriebene Rechenmaschine B. Pascal 1623-1662 Älteste real erhaltene Rechenmaschine Rechenmaschine von P. Hahn G. Leibniz 1646-1716 Maschine für vier Grundrechenarten Untersuchungen zu Binärzahlen P. Hahn 1739-1790 Erste voll-funktionsfähige mechanische Rechenmaschine Ch. Babbage 1792-1871 Ch. Babbage Lady Ada Ada Lady Lovelace 1815 – 1842 Konzept der ”Analytical Engine“: programmierbarer Rechner, nie realisiert Ada: „Programme“ für diese Maschine Getrennte Entwicklung von Hard- und Software; erste reine Programmiererin Hermann Hollerith 1860-1929 Erfinder der Lochkarte

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Meilensteine auf dem Weg zum Computer K. Zuse 1910 – 1995 / : elektromechanische Rechenmaschine K. Zuse / : erste programmierbare Rechenmaschine: 1992 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

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Meilensteine auf dem Weg zum Computer Howard H. Aiken 1900 – 1973, Grace Hopper 1906 - 1992  1944 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

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Meilensteine auf dem Weg zum Computer J.P H. Eckert 1919 – 1995, J.W. Mauchly 1906 - 1992 . 1946 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“ Univac

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Meilensteine auf dem Weg zum Computer John (János / Hans) von Neumann, 1903 - 1957  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 Th Letschert Informatik - Historie

Meilensteine Alan Turing, 1912 – 1954 . Wichtiger früher Theoretiker der Informatik . Grundlagen: Berechenbarkeit (Turing Maschine) / Künstliche Intelligenz, Verschlüsselungsverfahren, Dechiffrierung elektromechanische Dechiffrierung deutscher Nachrichten im 2-ten Weltkrieg, Basis der engl. Alan Turing Computerindustrie und Informatik . Erstes Schachprogramm (1952) von ihm selbst ausgeführt da Computer zu langsam

Turing-Bombe: Dechiffrieren von Nachrichten die mit Enigma verschlüsselt wurden

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Meilensteine auf dem Weg zum Computer Frühe Computer in Deutschland und Österreich . Zuse AG 1949 – 1967 Mailüfterl im Technischen . AEG – Telefunken 1957 – 1976 Museum Wien Großrechner TR4 – TR440, schnellste europäische Rechner, hohe Qualität, innovative Systemsoftware nach Übernahme durch Siemens: Einstellung der Produktion . Nixdorf 1968 – 1989 Produktion „Mittlere Datentechnik“ (Mini-Rechner für Büroanwendungen, Datenerfassung, Kassensysteme) Geschäftsfeld durch PC stark reduziert, Übernahme durch Siemens . Siemens AG 1954 – ... 1956 eigene Großrechnerentwicklung S 2002 Erster serienmäßiger Rechner in Transistortechnik 1967-1975 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, H. Zemanek, Studentenprojekt mit Sachspende durch Philips (4000 Hörgeräte-Transistoren) Siemens Großrechner 4004

Seite 11 Th Letschert Informatik - Historie Computertechnik Mechanische Rechner Rechenmaschinen bis ca 1975 produzuiert Transistor und Röhre Intel 4004 1. Computer-Generation 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 10.000 Rechenoperationen/Sek. Platz- und Energie-Bedarf auf einen Bruchteil reduziert (einige 100W) 3.und 4. Computer-Generation Mikrochips (Transistoren in einem Chip), ab ca 1962 1971 Intel 4004 Mikroprozessor: alle Transistoren eines Rechners auf einem Chip erst Tischrechner, später CPU: programmierbarer Rechner 5. Computer-Generation Parallelverarbeitung und Vernetzung

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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

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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, 600.000 Zeilen Code in einem PKW der Oberklasse. (Daimler, 2007)

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

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Teilgebiete der Kerninformatik: Technische Informatik Hardware Grundlagen, Entwicklung Mikroprozessortechnik Rechnerarchitektur Rechnerkommunikation Len Kleinrock mit dem ersten IMP

Berners-Lee Next- Computer: der erste Web-Server Netzwerkanalyse mit Ethereal

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

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Teilgebiete der Kerninformatik: B. Liskov: Praktische Informatik Mutter des Software-Eng. Software-Entwicklung : Grundlagen und Anwendungen Programmiersprachen, Compiler und Interpreter Algorithmen und Datenstrukturen

Systemsoftware: Betriebssysteme und Netzwerke Ritchie: C / Unix Datenbanken

Stoustrup: C++

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