Informatikpraktikum Station XVIII - Technische Informatik

Letztmalig dran rumgefummelt: 15.09.10 06:57:10

	Im Bereich der technischen Informatik steckt eigentlich die Basis dessen, was wir heute Computer nennen. In den nachfolgenden Aussagen steckt viel Wissen für diese Teildisziplin, was nicht notwendigerweise jeden interessiert.
	1. Grundlagen der Technischen Informatik 2. Messen, Steuern, Regeln - kurz: BMSR-Technik 3. Vom Mikroprozessor zum Mikrocontroller 4. Programmierung von Mikrocontrollern 5. Schaltungstechnik 6. Übungsaufgaben
	Informatik Lektion 18 - Technische Informatik - das Logo inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-) Wissen für Fortgeschrittene der Informatik Informatik-Profi-Wissen
	Quellen: Lehr- und Übungsbuch Informatik Band 1 - 5 Seite ??? Technische und Theoretische Informatik  Seite ???

1. Grundlagen der Technischen Informatik

	Einen Computer könnte man auch mit ganz gewöhnlichen Lichtschaltern, wie sie in jedem Zimmer zu finden sind, aufbauen (er besteht eigentlich aus nichts anderem). Allerdings müssten wir dabei drei grundsätzliche Probleme in die Realität umsetzen: wir benötigen eine Anzahl von ca. 35 Millionen Stück fehlerfrei elektrisch verdrahtet die Schalter müssen sich gegenseitig schalten können und wir müssen ca. 3,2 Milliarden mal pro Sekunde umschalten können
	Ein Blick zurück - wie der Computer in die Welt kam ... Mathematische Grundlagen der Informatik Therie & Praxis des Computers Nachrichtentechnik Elektroenergie Konrad Zuse
	Der Transistor und die Mikroelektronik - Quantensprünge in der Computerentwicklung Halbleiter-Vorgänge Mikroelektronik der Transistor TTL-Liste
	Der Computer betritt die Bühne der Geschichte ... Historische Computer der erste funktionierende elektrisch betriebene Digitalrechner - der Z3 das ZUSEUM in Bautzen Computer-Entwicklungs-Zeittafel

2. Messen, Steuern, Regeln - kurz: BMSR-Technik

	Messen heißt, Signale aus unserer Umwelt aufzunehmen und dazu irgendwie geartete Vergleichswerte zu modellieren. Typischerweise sprechen wir von Signalen (optisch, akustisch, thermisch, kinetisch, magnetisch) und in unserem modernen Technologieverständnis werden diese in jedem Falle in elektrische Äquivalente gewandelt.
	BMSR-Technik
	AD-Wandlung Information, Nachricht und Signal Analoge Signale Digitale Signale D/A bzw. A/D-Wandlung
	AutomatisierungMessen, Steuern, Regeln Automatisierung - Messen, Steuern, Regeln Meßwerterfassung Automatisierungstechnik Prozessrechentechnik

3. Vom Mikroprozessor zum Mikrocontroller

	1970 stellt Intel mit dem i4004 den ersten Mikroprozessor vor - und keiner wollte ihn haben. Kein Wunder - in der verfügbaren BUS-Breite sowie der Anzahl von Befehlen sowie Registern war er gegenüber konventioneller  TTL-Mikroelektronik einfach unterlegen, zudem war er teurer. Aber schrittweise: nachdem der erste Prozessor verfügbar war, ging man logischerweise dazu über, BUS-Breite, Taktfrequenz, Anzahl der Befehle und auch die Anzahl der Register schrittweise zu vergrößern. Der Mikroprozessor sollte leistungsfähiger werden, was im Zusammenwirken mit der Mikroelektronik auch gelang. Allerdings ist man damit weit über das Ziel der meisten Anwendungen der Praxis hinaus geschossen: sehr viele Steuerungsaufgaben sind relativ simpel und erfordern gar keine große Leistungsfähigkeit sowie Geschwindigkeit (wobei für fast alle technischen Prozesse langsame Rechner immer noch verflixt schnell sind.
	... das Nachfolgende ist nicht für alle modernen Anwender interessant - dient lediglich der Erkenntnisse zu den  Zusammenhängen, wie sich die heute verfügbare Technik entwickelt hat
	... lediglich zwei miteinander konkurrierende technologische Verfahren sowie repräsentierende Firmen, welche so verschieden gar nicht gewesen sind,  hielten dem Wettbewerb stand: ZILOG und INTEL
	Mikrorechner ... Allgemeine Struktur eines Mikrorechners CPUs Z80-CPU Vollständiger Z80-Registersatz Z80-PIO Z80-SIO Z80-CTC Z80-DMA die beliebte alphabetisch sortierte Schnell-Liste LC-80
	... und Hochintegration bringt dann den Mikrocontroller Einchiprechners EasyPIC 5 mein Lieblingscontroller - PIC16F877 PIC5-Schaltungssammlung meine ATMEL-Controller-Seiten ATMEL-Programmer Starter-Kit PICDEM-Lab-Entwicklungskit

4. Programmierung von Mikrocontrollern

	Als elegante Fortführung konventioneller Elektronik, deren Logik jeweils entwickelt und komplex aufgebaut werden muss, verlagert sich das Problem der Intelligenz der Schaltung hier deutlich in den Bereich Softwae. Es muss programmiert werden, was die Schaltung tun soll, wobei selbige natürlich auch einige Randbedingungen zu erfüllen hat
	Programmierung Programme Just Another Lanuage PIC-Assembler MPLAB Flowcode

5. Schaltungstechnik

	Man kann natürlich auch zu sehr neuen Verfahren greifen - genannt seinen an dieser Stelle Karnaugh-Tafeln oder McCluskey-Verfahren - diese sind mathematisch anspruchsvoller, benötigen dafür jedoch keine Vereinfachung mehr sie vereinfachen selbst schon - im Falle von McCluskey sogar perfekt - da bekomme ich die kürzeste Form sofort, bzw. für den Fall, dass mehrere Lösungen existieren, eine davon
	George Bool, August de Morgan & Co.   ...

6. Übungsaufgaben

Hier finden sich hinreichend viele sowie auch hinreichend abstrakte Aufgabenstellungen aus dem Bereich Logik und Kombinatorik. Mit den vorgegebenen "Know-How" sollte die Aufgabenklasse und somit das anzuwendende Lösungsschema gefunden sowie eingesetzt werden. Sollten Arbeitsteams Übereinstimmungen zumindest in der Aufgabenklasse entdecken (wenn sie's nicht entdecken - selbst Schuld!), dann darf (sollte!) selbstverständlich gemeinsam die Lösung angegangen werden und nur die jeweiligen "Logiken" müssen angepasst werden.

... Nachschlag in Sachen Logik & Kombinatorik

zur Hauptseite

© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha

© Frank Rost am 11. Januar 2010 um 10.51 Uhr