Geschichte & Grundlagen der Computertechnik

In diesem Beitrag möchte ich euch etwas über die Geschichte und die Grundlagen der Computertechnik bzw. EDV erzählen.
Es gibt 2 elementare Syteme von Datenspeicherung und Verarbeitung. Die Nichttechnische Speicherung und die Technische Speicherung.
Unter nichttechnischer Speicherung versteht man alle Daten die ohne Technische Hilfsmittel geschrieben und gelesen bzw. verarbeitet werden können. Das älteste Beispiel hierfür wäre die  Höhlenmalerei (Ohne den Einsatz von Technik (Hier ist nicht die Farbe gemeint) direkt erstell und lesbar).
Technische Speicherung ist alles was nicht direkt ohne Hilfsmittel vom Menschen gelesen werden kann. (Also der Rest)

 

Die Anfänge der Computertechnik

  • 1623 – Erste Rechenmaschine von Wilhelm Schickard (Rein mechanisch und kann nur + und – rechnen )
  • 1673 – Rechenmaschine von Gottfried Wilhelm Leibniz (Kann nicht nur + und –  rechnen)
  • 1700 – Gottfried Wilhelm Leibniz “Gründet“ das Binärsystem” 0 und 1 (dazu später mehr)
  • 1808 – England: Während der Industriellen Revolution wurden erste Webmaschinen durch Lochkarten “programmiert” (z.B. für Muster)
  • 1919 – William Henry Eccles und F. W. Jordan erfinden die Flip Flop Schaltung Dies ist eine elektronische Schaltung, die zwei stabile Zustände einnehmen und damit eine Datenmenge von einem Bit über eine lange Zeit speichern kann.
  • 1936 – Zuse z1 von Konrad Zuse – ist der erste “moderne” Computer (konnte Kommazahlen berechnen)
  • 1944 – IBM Mark 1 der erste Großrechner (Er brauchte für eine addition: 0.3 Sekunden, Multiplikation 6 Sekunden und eine  Division 11 Sekunden)
  • 1950 – Erstes Magnetkern Speichermedium wurde am MIT entwickelt.
  • 1956 – RAMAC 305 vom IBM ist ein Magnetplattenspeicher (Vorläufer der Festplatte)
  • 1962 – Douglas Engelbard – Erfindung der ersten Maus
  • 1966 – Entstehung des Arpanets (Vorläufer des Internets)
  • 1975  – die ersten Heimcomputer schaffen es so langsam in die Wohnzimmer (Ja die wurden an den Fernseher angeschlossen)
  • 1982 – Das Apranet wurde öffentlich bzw. zum Internet
  • 1980 – PC kompatibles DOS
  • 1981 – Die Firma  Serox entwickelt  Xerox Star, ein nicht fertiggestelltes Betriebsystem mit dem ersten GUI
  • 1983 – Aplle Lisa erstes marktreifes Betriebsystem mit GUI
  • 1984 – Windows 1 erstes Microsoft Betriebssystem mit GUI (Hat sich nicht durchgesetzt)
  • 1990 – Windows 3.11 wird massentauglich und setzt sich durch.

Weiter gehe ich jetzt nicht mehr auf die Entstehung der Computer ein, da viele von Euch die restliche Entwicklung mitbekommen haben.

Jetzt wird es etwas komplizierter, denn ich erkläre euch jetzt die Zahlensysteme auf denen die heutigen Computer basieren. Aber keine Angst, es sieht erstmal wild aus, ist aber eigentlich gar nicht so kompliziert. Nehmt euch einfach ein paar Minuten Zeit.

 

Zahlensysteme

Bei den Zahlensystemen sprechen wir immer von Symbolen und der Basis . Symbole wären die zur Verfügung stehenden Zeichen z.B. 1,2,3,4,5 etc. Die Basis ist die Anzahl der zur Verfügung stehenden Zeichen.

Symbole: die zur Verfügung stehenden Zeichen  Basis
Dezimal  0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 10
 Binär  0,1 2
Schön und gut doch wozu gibt es dieses Binäre Zahlensystem? Weil Computer eigentlich nur 2 Funktionen kennen. Strom an und Strom aus (1 oder 0 eben)
Jetzt habe ich hier 2 Rechenbeispiele für euch.

 

Dezimalsystem

In der ersten Tabelle möchten wir mit Hilfe des Dezimalsystems auf die Zahl 3021 kommen.
Dezimalsystem
1000 100 10 1    
10^3 10^2 10^1 10^0    
3 0 2 1 = 3*1000+0*100+2*10+1*1 = 3021
Wir haben im Dezimalsystem eine Basis von 10 (10 mögliche Zeichen) also potenzieren wir die Zahl 10 immer mit +1. Wir beginnen bei 10^0 was 1 ergibt, 10^1 ergibt 10, 10^2 ergibt 100 usw. Da wir eine Zahl mit 4 Stellen darstellen möchten müssen wir diese Rechnung bis 10^3 fortführen.
 In der Zahl 3021 steckt steckt also 3* die 1000 0* die 100 2* die 10 und 1* die 1. Wenn wir diese Ergebnisse addieren kommen wir auf genau 3021.

 

Binärsystem

Das war dir zu viel? Kann ich gut verstehen ist alles etwas verwirrend, bleib aber am Ball bald kommt der AHA! Moment.
In dieser Tabelle wollen wir mit dem Binärsystem die Zahl 10 darstellen. Das Binärsystem hat eine Basis von 2 (1 oder 0) also potenzieren wir in unserer „Binärtabelle“ die Zahl 2.
Binärsystem     
8 4 2 1    
2^3 2^2 2^1  2^0    
1 0 1 0 = 1*8+0*4+1*2+0*1 = 10
In der Zahl 10 steckt also 1 mal die 8 und ein mal die 2. Jetzt fragst du dich sicher warum nicht 5 mal die 2? oder gar 10 mal die 1? Das geht ja leider nicht da wir nur eine Basis von 2 haben und damit ist jeder Wert nur 1 mal verfügbar.

Du verstehst das ganze immer noch nicht so richtig? Keine Sorge jetzt kommt der AHA Effekt.

Jetzt machen wir eine Umrechnung von Dezimal zu Binär die jeder versteht!

10 : 2 = 5 -> Rest 0
5 : 2   = 2 -> Rest 1
2: 2    = 1 -> Rest 0
1 : 2   = 0 -> Rest 1

Wenn wir jetzt die Binärzahl von 10 wissen wollen müssen wir nur die „Reste“ von unten nach oben lesen und kommen zu folgendem Ergebniss: 1010. Vergleichen wir das mit unserer Tabelle sehen wir, das das Ergebnis stimmt. Mit dieser Technik könnt ihr im Kopf Dezimalzahlen in „Binärcode“ verwandeln. Nehmt dazu einfach eure Hände und streckt für jedes mal wenn ein Rest über bleibt einen Finger aus bis ihr bei 0 angekommen seid. Am Schluss lest ihr das Ergebnis verkehrt herum ab und habt eine tolle Binärzahl. Wenn Ihr das ein paar mal im Alltag macht beherrscht ihr es bestimmt relativ schnell!

Hier noch ein Rechenbeispiel mit der Zahl 180

180 : 2 = 90 -> Rest 0
90 : 2 = 45 -> Rest 0
45 : 2 = 22 -> Rest 1
22 : 2 = 11 -> Rest 0
11 : 2 = 5 -> Rest 1
5 : 2 = 2 -> Rest 1
2 : 2 = 1 -> Rest 0
1 : 2 = 0 -> Rest 1

180 Dezimal = 1011 0100 Binär

128 64 32 16 8 4 2 1      
2^7 2^6 2^5 2^4 2^3 2^2 2^1 2^0      
1 0 1 1 0 1 0 0 = 1*128 +0*64+ 1*32+ 1*16+0*8 +1*4 + 0*2+ 0*1 128+32+16+4 = 180
Wozu muss ich eigentlich das Binärsystem kennen? Müssen tust du es natürlich nicht aber auf dem Binärsystem sind die Angaben wie Megabyte oder Gigabyte aufgebaut.
Die kleinste Einheit ist ein Bit (Kurzform für Binary Digit), ein Bit hat eine Stelle 1 oder 0.
Die nächst größere Einheit ist das Byte. 1 Byte besteht aus 8 Bit also  zB. 1011 0011.
Jetzt kommt ein kleiner Stolperstein. Die nächst größere Einheit ist ein Kilobyte. Ein Kilobyte besteht nicht aus 1000 Byte (was man dem Namen nach ja denken könnte), nein es besteht aus 1024 Byte bzw. 8192 Bit.

Bit -> 1 Stelle
Byte -> 8 Bit
Kilobyte -> 1024 Byte
Megabyte -> 1024 Kilobyte –
Gigabyte  -> 1024 Megabyte
Terabyte  -> 1024 Gigabyte
Petabyte  -> 1024 Terabyte
Exabyte   -> 1024 Petabyte
Nibble      -> 4 Bit / 1001
Die Industrie macht sich diesen Stolperstein zu Nutze in dem sie ganz klein an Ihre Produkte schreibt 1 Kilobyte = 1000 Byte. Deshalb hat euer 16GB USB Stick auch effektiv nur 15.1 GB Speicherplatz.

 

Hexadezimalsystem

In diesem Abschnitt möchte ich euch das Hexadezimalsystem erklären. Klingt komisch ist aber sehr nützlich und kommt auch im Alltag eines Programmierers (auch in CSS) vor.

Das Hexadezimalsystem hat eine Basis von 16. Das heißt wir haben 16 verschiedene Symbole zur Verfügung.

Symbole : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

Hex 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
Dezimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Binär 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

 

Hexadezimalfarbwerte

Wer sich z.B. CSS code schon einmal angeschaut hat wird sicher schon mal Farben in Hexadezimalschreibweise gesehen haben z.B. #ff00aa

Doch wofür steht dieser „cryptische“ code?

Die Raute steht für Hexadezimal, die 6 Zeichen danach für RGB Farbwerte

#RotRotGrünGrünBlauBlau

Daraus folgt:

#ffffff -> weiß  (alle Farben drin)

#000000 -> schwarz (keine Farben drin)

#ff0000 -> Rot  (Nur rot keine anderen Farben)

#00ff00 -> Grün (Nur grün keine anderen Farben)

#0000ff -> Blau (Nur Blau keine anderen Farben)

#cccccc -> helles Grau

 

Ich hoffe ich konnte euch einen kleinen Einblick in die Grundlagen der EDV geben und bitte euch bei Fragen einfach einen Kommentar zu hinterlassen.

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