Computer ABC: für alle zum Verstehen Mitreden Anwenden

242 Pages·1984·8.86 MB·German

by  Alexander W. Köhler (auth.)

B
Alexander W. I<:.6hler
COMPUTER ABC
fiir alle
zum Verstehen
Mitreden
Anwenden
Springer Basel AG
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Köhler, Alexander W.:
Computer-ABC : für alle zum Verstehen, Mitreden,
Anwenden / Alexander W. Köhler. —
Basel ; Boston ; Stuttgart : Birkhäuser, 1984.
ISBN 978-3-7643-1592-4
Die vorliegende Publikation ist urheberrechtlich
geschützt. Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses
Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Ver-
lages in irgendeiner Form durch Fotokopie, Mikrofilm
oder andere Verfahren reproduziert oder in eine für
Maschinen, insbesondere Datenverarbeitungsanlagen,
verwendbare Sprache übertragen werden. Auch die
Rechte der Wiedergabe durch Vortrag, Funk und Fern-
sehen sind vorbehalten.
© 1984 Springer Basel AG
Ursprünglich erschienen bei Birkhäuser Verlag Basel 1984
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1984
ISBN 978-3-7643-1592-4 ISBN 978-3-0348-5187-9 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-0348-5187-9
In Dank
an meine Eltern Rudolf und Katherina
und meine Frau Natacha
Inhalt
Vorwort .................................. 9
1 Einfiihrung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11
2 Grundlagen der Informationsverarbeitung ..... 17
2.1 Was ist eine Information? ..................... 17
2.2 Wie stellt man eine Information dar? ............ 18
2.3 Der BCD-Code und das Hexadezimalsystem ...... 22
2.4 Speichern von Informationen .................. 25
2.4.1 Plattens peicher ............................. 29
2.4.2 Halbleiterspeicher ........................... 33
Was ist ein Transistor? ...................... 34
Die Speicherzelle und das bit ................ 39
2.5 Verarbeiten von Informationen ................. 44
2.6 Das Zusammenspiel von Speichern, Transportieren
und Verarbeiten von Informationen: der Computer . 48
3 Vom Taschenrechner zur Software ............ 52
3.1 Der Taschenrechner ......................... 52
3.2 Frei programmierbare Rechner ................. 61
3.3 Programmiersprache, Software und Rechner ...... 66
4 Anwendungsklassen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75
4.1 Einbenutzer - Biirocomputer .................. 79
4.2 Technische Einbenutzersysteme ................ 83
4.3 Kommerzielle Mehrbenutzersysteme ............ 89
4.4 Technische Mehrbenutzersysteme ............... 98
4.4.1 Der FlieBkommaprozessor,
der Turbolader zum Computer .................. 102
4.4.2 Das Prinzip der verteilten Intelligenz ............ 106
4.5 Die interne Darstellung: das bit. . ............... 109
5 Datenbanken. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 114
5.1 Dateien ................................... 116
5.2 Verbunde und Baume ........................ 119
7
6 Kommunikation . .......................... 124
6.1 Kommunikation Instrument - Rechner .......... 125
6.2 Kommunikation Rechner - Rechner ............. 134
6.2.1 Netzwerke mit Paketvermittlung
(Packet Switched Networks) ................... 139
6.3 Lokale Netzwerke ........................... 144
6.4 Ergonometrie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 148
7 Grafische Datenverarbeitung ................. 155
7.1 Computer Aided Design ...................... 160
7.2 Computer Aided Design zum Schaffe n
kunstlicher Welten ........................... 163
8 Mikroprozessoren . ......................... 169
9 Personal Computer (PC) .................... 175
10 Automation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 184
10.1 Industrielle Automation ...................... 184
10.2 Buroautomation ............................ 192
11 Kiinstliche Intelligenz und Kybernetik ........ 197
11.1 Der Rubik's-Wurfel und seine Entschlusselung
im Computer ............................... 203
12 Informatik und Gesellschaft ................. 211
12.1 Technische Bedeutung ....................... 212
12.2 Probleme fur den Einzelnen ................... 215
12.3 Bedeutung fur die Gesellschaft ................. 217
12.4 Bedeutung fur den Einzelnen .................. 219
Nachwort ....................................... 224
Glossar ......................................... 225
Referenzen ...................................... 238
Literaturhinweise ................................. 240
Sachregister ..................................... 242
8
Vorwort
Dieses Buch wendet sich an aIle, die Informatik verstehen wollen.
Informatik sei dabei als ein schlagkraftiges Werkzeug verstanden,
urn Probleme zu losen oder besser zu bewaltigen. Insofern gilt es
zuerst einmal das Problem des personlichen Wissens in Sachen
Informatik zu bewaltigen.
In diesem Sinne bietet dieses Buch fundiertes Wissen, ge
zeigt an den modernsten Maschinen und Schopfungen dieses Jahr
zehnts. Da keinerlei fachliche Vorbildung vorausgesetzt wird,
kann es von jedermann verstanden werden, der dieses Wissen
beruflich braucht oder privat nutzen mochte.
Technische Aspekte werden nur dann erklart, wenn sie fiir
das Verstandnis des Ganzen notwendig sind, dafiir aber dann im
Detail und exakt. Diesem Aufbau folgend wird der Leser feststel
len, daB gegen Ende des Buches immer weniger von technischen
Einzelheiten, aber mehr von den so wichtigen grundlegenden
Konzepten gesprochen wird. Hier soIl kein Detail-Wissen vermit
telt werden, sondern modernes Verstandnis der Informatik.
Die volkswirtschaftliche Bedeutung der Informatik ver
langt heute, daB derjenige, der dariiber spricht, die Informatik in
ihre Umwelt einzuordnen versteht. Deshalb werden in diesem
Buch vielfach Aspekte besprochen, die von wirtschaftlicher als
auch organisatorischer Bedeutung sind.
Wenngleich schwerpunktmaI3ig die Beziehung zwischen
Mensch und Maschine im zwolften und dreizehnten Kapitel be
handelt wird, war es ein Anliegen des Autors, diesen Aspekt im
gesamten Werk nicht aus dem Auge zu verlieren: Informatik sollte
so verstanden werden, wie sie eingesetzt werden soIl: im Dienste
des Menschen.
Insofern wird auch der erfahrene Ingenieur oder Informa
tiker hier eine hochaktuelle Lektiire finden.
Am Ende des Buches findet sich ein umfangreiches Glossar,
das offizielle Begriffsbestimmungen enthalt und erklarend weiter
helfen solI.
Dieses Buch ist bewuBt nicht als Lehrbuch geschrieben.
Eine Vielzahl von Zeichnungen und Bildern als auch kurz gehal
tene Kapitel bieten die Moglichkeit zur anregenden Lektiire, selbst
nach einem lang en Arbeitstag.
Grenoble, im Januar 1984
9
1 Einfiihrung
Es sei zu Anfang erst einmal die Begriffsbestimmung genannt, die
man unter INFORMAT IK im Lexikon findet: Informatik = Die
Disziplin, die sich mit, mit dem Verstand erfaBbaren, Methoden
zur Verarbeitung von Informationen beschaftigt.
So eine Begriffsbestimmung hilft aber auch nicht viel, da
immer noch der Begriff Information in der Luft hangt. Dies aber
in einem Satz zu beschreiben ist schlichtweg unmoglich. Die beste
Begriffsbestimmung hilft nichts, wenn man sich nicht uber einen
langeren Zeitraum hinweg hineingedacht hat. Deshalb sei der
praktische Weg vorgeschlagen, der zunachst die Tatsache in den
Mittelpunkt stellt, daB die moderne Informatik ausschliefilich mit
der sogenannten DIGITALT ECHNIK verwirklicht ist. Was
DIGITALT ECHNIK ist, ist hingegen einfach zu verstehen:
"digital" (lat. "digitus" = Finger) steht fur etwas, was wir mit
unseren zehn Fingern machen, namlich zahlen. Aus dem Umgang
mit den zehn Fingern zum Abzahlen hat sich im Laufe der Mensch
heitsgeschichte das Zahlensystem entwickelt, das wir he ute ver
wenden: das Zehnersystem mit den Ziffern 0, 1, 2, 3, ... , 9,
entsprechend unseren 10 Fingern. Damit ergibt sich als zweite
Begriffsbestimmung im technischen Bereich, daB DIGITAL fur
etwas steht, was mit Ziffern ausgedruckt wird.
Jetzt hat man schon fast aIle Begriffe zusammen! Der COM
PUTER, eben die Maschine, die auf der Digitaltechnik basiert, ist
im Prinzip nichts anderes als die Maschine, die digital, also ziff~rn­
mafiig, arbeitet. Deshalb sagt man manchmal auch der Einfachheit
halber an stelle Computer nur RECHNER. AIle weitergehenden
Eigenschaften eines Computers basieren auf der Fahigkeit zu rech
nen. Gerade in diesen weitergehenden Eigenschaften stecken er
staunliche Moglichkeiten, weshalb hier das Wort COMPUTER
weiterverwendet wird und im Laufe der weiteren Kapitel mit mehr
und mehr Bedeutung zu Fullen ist.
Nun kann man die Frage stellen, warum denn gerade in der
zweiten Halfte dieses J ahrhunderts die Digitaltechnik entstanden
und in einem soleh beeindruckenden MaBe gewachsen ist.
Dafur gibt es zwei wesentliche Grunde. Die Naturwissen
J
schaften und die Technik haben in diesem ahrhundert enorme
Fortschritte gemacht. Wenn man von Naturwissenschaften redet,
steckt heute immer die Mathematik dahinter. Es gilt zum Beispiel
11
im Laboratorium Tausende von Ergebnissen aus Experimenten
auszuwerten; der Maschinenbauingenieur muB vielerlei Berech
nungen ausfuhren, um eine Turbine zu konstruieren; der Volks
wirtschaftler analysiert seine Indizes und der Bap.kkaufmann ver
waltet hunderte von Konten mit tagtaglichen Anderungen usw.
Es gibt noch beliebig viele weitere Beispiele dafur, daB sich Men
schen Tag fur Tag mit dem routinemaBigen Bearbeiten von Zahlen
herumschlagen mussen. Nun ist das keine schopferische Arbeit, so
daB es nahelag, Maschinen zu bauen, die diese unangenehme
Arbeit erledigen.
Aber diese Einsicht reichte noch nicht aus, denn man muB
auch die technischen Moglichkeiten haben, Maschinen zu bauen,
die uber langere Zeitraume hinweg zuverhssig arbeiten. (Gottlieb
Daimler muBte bekanntlich noch regelmaBig die Benzinleitung
seines Automobils mit der Hutnadel von Madame "freikampfen"!
Von einem Massenprodukt wie einem modernen Automobil kann
man heute erwarten, daB es zwanzigtausend Kilometer huft, ohne
daB man unter die Motorhaube schauen mull.)
Was nun die technischen Moglichkeiten angeht, kam mit
J
Anfang dieses ahrhunderts die Physik und Elektrotechnik zu
Hilfe und zwar mit Entdeckungen und Konstruktionen, die
schlieBlich 1946 zum ersten "elektronischen digitalen Computer"
gefuhrt haben, einer Maschine, die wir heute schlichtweg Compu
ter nennen. Er nannte sich ENIAC, was eine Abkurzung fur
"Elektronischer Numerischer Integrator & Computer" darstellt.
Die Idee war, eine Maschine zu bauen, die die zeitraubenden
Berechnungen ballistischer Bahnen von Geschossen schneller er
ledigen konnte. Die Amerikaner versprachen sich von diesem
ersten Computer militarischen Nutzen fur ihre Artillerie. Der
ENIAC kam im Krieg nicht mehr zum Einsatz, gab aber den
Starts chuB ins Computerzeitalter.
Zur gleichen Zeit entstand in der Zusammenarbeit von
Harvard University und International Business Machines Corpo
ration unter dem Namen MARK 1 ein Computer, der schon im
Wesentlichen dieStrukturen heutiger moderner Rechner aufwies
(Bild 1). Diese Maschine hatte nicht den speziellen Zuschnitt auf
ein Problem wie der ENIAC, namlich ballistische Berechnungen,
sondern erlaubte bereits getrennte Eingabe von Programm und
Daten per Papier-Lochstreifen. Damit war der Grundstein fur das
Unternehmen gelegt, das bis heute unangefochten Nummer Eins
in der Branche ist: IBM.
Die Digitaltechnik hat uns also den Computer beschert.
Daneben gibt es aber noch einen technischen Bereich, der heute
schon vollstandig von der Digitaltechnik beherrscht wird: die
12