| 3.3. Mikroprozessoren und Mikrocontroller |
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Letztmalig dran rumgefummelt: 27.09.04 16:21:26 |
| Seit im Jahre 1976 der Japaner ??? auf die Idee kam, doch die Funktionen einer Zentraleinheit auf einem Chip unter zubringen, haben wir ihn: den Mikroprozessor. Zwischenzeitlich hat er sich gemausert und die Zeichen der Zeit effizient genutzt: er ist kleiner und leistungsfähiger geworden - hat gleich die gesamte Peripherie mit an Bord geholt und winkt uns heute als Mikrocontroller schon aus fast allen Haushaltgräten. | |
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1. Definitionsversuch 2. ... wir einigen uns für die Informatik 3. Bereiche der Informatik 4. Wirtschaftliche Bedeutung sowie Risiken 5. Ausblick |
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so beschreibt die Zeitschrift Login grafisch das Thema Informatik |
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| Beachte: Murphys Gesetze sowie deren Optimierung durch Computer |
| 1. Definistionsversuch |
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Informatik ist mehr als ein Programm zu schreiben oder ein Anwendungsprogramm zu bedienen
| Die Entwicklung des
Mikroprozessors charakterisiert den Beginn einer neuen Phase der Elektronik,
die in ihrer Bedeutung mit der Erfindung des Transistors vergleichbar ist.
Der Mikroprozessor versetzt den Elektronikentwickler in die Lage, komplexe
Steuer- und Rechenschaltungen mit erstaunlich geringem Hardwareaufwand und
niedrigen Kosten unter Verwendung weniger hochintegrierter Schaltkreise zu
realisieren. Darüber hinaus kann er seine Systeme im wesentlichen nur durch
Auswechseln von ROM-Schaltkreisen bzw. durch Umprogrammieren von EPROMs
(Programmspeicher) an viele völlig unterschiedliche Aufgabenstellungen
anpassen. Vor Erscheinen des Mikrorechners musste der Entwickler von Digitalschaltungen seine Systeme aus Einzelelementen wie Gattern, Schieberegistern, Zählern usw. entwerfen, aufbauen und erproben. Bei Verwendung von Mikrorechnern wird dieser hardwaremäßige Zusammenbau von Digitalschaltungen weitgehend durch die geschickte Kombination von Softwareelementen ersetzt. Das Erscheinen des Mikroprozessors hat daher gleichzeitig die starke Einbeziehung von Softwareproblemen in die Elektronik bewirkt. Mikroprozessoren bestehen im wesentlichen aus einer Arithmetik-Logik-Einheit (ALU), aus einem Registersatz und Steuerschaltungen. Der Einsatz des Mikroprozessors und seine Komplettierung zum Mikrorechner bewirken, dass neue und wesentlich komplexere Aufgaben der Signalverarbeitung durch Nutzung der fast unbegrenzten Möglichkeiten des Digitalrechners gelöst werden können. |
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| Informatik. (informatics, computer seience) Als Informatik wird «die
Wissenschaft vom Computer» (P. Stahlknecht) bzw. «... vom Aufbau von
elektronischen Datenverarbeitungsanlagen und ihrer Programmierung» (H. R.
Hansen) bezeichnet. Sie gliedert sich in die Kerninformatik mit den
Bereichen theoretische INFORMATIK, praktische INFORMATIK und technische
INFORMATIK und die angewandten Informatiken, die sich mit dem Einsatz und
der Anwendung von Rechnern und heute auch Kommunikationssystemen in den
unterschiedlichen Anwendungsbereichen beschäftigen. Entstanden ist die
INFORMATIK mit der Entwicklung der Rechner in den späten 30er Jahren als
Computer Science in den USA. Dabei stand am Anfang die Kerninformatik im
Vordergrund. Auch in Deutschland, wo die Bezeichnung «Informatik» gewählt
worden ist, entwickelte sich die INFORMATIK zunächst wie in den USA, da es
durch eine unglückliche Forschungs- und Technologiepolitik der
Bundesregierung in der Mitte der 60er Jahre zu einer zunächst eindeutigen
Bevorzugung der Kerninformatik kam. So wurden in dieser Zeit an allen
wichtigen Hochschulen Lehrstühle für Informatik geschaffen, die im
wesentlichen mit Mathematikern (vorwiegend) und Elektrotechnikern besetzt
wurden, obwohl bereits zu dieser Zeit feststand, dass die Entwicklung in
Deutschland sehr viel stärker durch den Einsatz und die Anwendung von
Rechnern gekennzeichnet war als von der Neu- bzw. Weiterentwicklung der
bereits vorhandenen Technik, da die wesentlichen Entwicklungsfortschritte
damals in den USA in entsprechend leistungsfähigen Forschungseinrichtungen
getätigt wurden, gegen die die bundesdeutschen Einrichtungen nur geringe
Chancen hatten, den Vorsprung einzuholen. Nur wenige Persönlichkeiten
erkannten diesen Weg bereits zu dieser Zeit als teilweise falsch und
forderten eine Richtungsänderung zur angewandten Informatik. Hier ist
besonders Grochla zu nennen, der in zwei Memoranden bereits in den 60er
Jahren die Öffentlichkeit auf die gefährliche Fehlentwicklung hinwies und
eine verstärkte Förderung der angewandten Informatik forderte. Dem ist dann
später auch teilweise gefolgt worden, indem nun auch die angewandten
Informatiken gefördert wurden, wenn auch bis heute in geringerem Maße als
die Kerninformatik. Durch die stark zunehmende Verbreitung des
Rechnereinsatzes wurde die Knappheit an spezifisch ausgebildeten Fachleuten
immer deutlicher, so dass neben der INFORMATIK, die an den Hochschulen
gepflegt wurde und dort zur Ausbildung von Informatikern führte, die
INFORMATIK auch in den Bereich der Schulen Einzug hielt (Informatik an
Schulen), so dass sich die generelle Basis für die Hausbildung in der
Datenverarbeitung, die bis dahin im wesentlichen von den großen Herstellern
und Anwendern getragen wurde, langsam verbessert. So werden heute bereits
die Jugendlichen in der allgemeinbildenden Schule z. T. mit den
Grundbegriffen der INFORMATIK vertraut gemacht, so dass sie über einen
gewissen Rahmen von Basiskenntnissen über den Aufbau, die Funktionsweise und
die Einsatzmöglichkeiten von Rechnern verfügen. Da an den Hochschulen jedoch
durch die anfänglich falsch gesetzten Schwerpunkte in der INFORMATIK die
Lehrstühle im wesentlichen nicht nach dem tatsächlichen Bedarf von
Wirtschaft und Wertungen getätigt wurden, gegen die die bundesdeutschen
Einrichtungen nur geringe Chancen hatten, den Vorsprung einzuholen. Nur
wenige Persönlichkeiten erkannten diesen Weg bereits zu dieser Zeit als
teilweise falsch und forderten eine Richtungsänderung zur angewandten
Informatik. Hier ist besonders Grochla zu nennen, der in zwei Memoranden
bereits in den 60er Jahren die Öffentlichkeit auf die gefährliche
Fehlentwicklung hinwies und eine verstärkte Förderung der angewandten
Informatik forderte. Dem ist dann später auch teilweise gefolgt worden,
indem nun auch die angewandten Infomatiken gefördert wurden, wenn auch bis
heute in geringerem Maße als die Kerninformatik. Durch die stark zunehmende
Verbreitung des Rechnereinsatzes wurde die Knappheit an spezifisch
ausgebildeten Fachleuten immer deutlicher, so dass neben der INFORMATIK, die
an den Hochschulen gepflegt wurde und dort zur Ausbildung von Informatikern
führte, die INFORMATIK auch in den Bereich der Schulen Einzug hielt
(Informatik an Schulen), so dass sich die generelle Basis für die Ausbildung
in der Datenverarbeitung, die bis dahin im wesentlichen von den großen
Herstellern und e Anwendern getragen wurde, langsam verbessert. So werden
heute bereits die Jugendlichen in der allgemeinbildenden Schule z. T. mit
den Grundbegriffen der INFORMATIK vertraut gemacht, so dass sie über einen
gewissen Rahmen von Basiskenntnissen über den Aufbau, die Funktionsweise und
die Einsatzmöglichkeiten von Rechnern verfügen. Da an den Hochschulen jedoch
durch die anfänglich falsch gesetzten Schwerpunkte in der INFORMATIK die
Lehrstühle im wesentlichen nicht nach dem tatsächlichen Bedarf von
Wirtschaft und Verwaltung besetzt worden sind, macht sich dies langfristig
immer noch negativ bemerkbar und wird erst mit der Übernahme der
Forschungseinrichtungen durch eine jüngere Generation von Forschern und
Hochschullehrern langsam korrigiert. Lit.: Dirlewanger, W.: Einführung in die Teilgebiete der Informatik, Berlin 1972. Steinbuch, K. (Hrsg.): Taschenbuch der Informatik, Berlin, Heidelberg u. a. 1974 Bauer, E L.; G. Goos: Informatik. Eine einführende Übersicht, 3. Aufl. Berlin, Heidelberg u. a. 1982. Schmitz, P.; D. Seibt: Einführung in die anwendungsorientierte Informatik, 2. Aufl. München 1982. Dietrich W.: Informatik. Eigenständige Hochschulwissenschaft und Hilfswissenschaft, Berlin 1984. Cohen, D. J. A.: Introduktion to computer theory, New York 1986. |
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| Informatik ist sicher kein Anglizismus. Ist die Bezeichnung unseres Faches aber geglückt? Die meisten Deutschen haben bestenfalls eine vage Vorstellung, was Informatik sein könnte. Kaum jemand auch innerhalb der Informatik weiß, dass Informatik eine Adaption der französischen „Informatique" ist. Die Bezeichnung wurde bewusst gewählt, um das größere Gebiet Informationsverarbeitung mit allen Verzweigungen zu erfassen und nicht das Werkzeug Computer in den Mittelpunkt zu stellen. Tatsächlich fällt es aber der Computer Science in den USA nicht schwerer als der Informatik in Deutschland, diese weiteren Arbeitsgebiete für sich zu reklamieren. Mit Computer Science kann ein US-Amerikaner sicherlich leichter ein Bild assoziieren als ein Deutscher mit Informatik. Mit dieser Bemerkung soll aber keinesfalls ein Anstoß gegeben werden unsere Disziplin umzubenennen. |
| 2. ... wir einigen uns auf eine Definition für die Schule |
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Das muss aber auch einfacher gehen ;-) |
Wesen der Informatik ist:
Zentraler Gesichtspunkt ist das automatische Verarbeiten von Daten mit dem Ziel, Arbeiten, die für den Menschen zu aufwendig sind oder zu denen er mit seinen Fähigkeiten überhaupt nicht in der Lage ist, einer Maschine zu übertragen.
... wer in der Informatik was erreichen will, muss sich tief reinknien! Grundsätzlich ist dabei zu beachten, dass in der Informatik der Problemerhaltungssatz gilt: Die Summe aller Probleme ist konstant! |
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| Informatik ist die Wissenschaft von der systematischen und effektiven
Problemlösung und die Abarbeitung solcher Lösungen auf Computern - sie ist
nicht die Wissenschaft von den Computern. Solche Probleme sind zum Beispiel
die Algorithmen, die Zahlentheorie, die Steuerungstechnik und die
physikalisch/elektrischen Bedingungen der Datenfernübertragung. Aber auch
die Untersuchung mathematischer Theorien und ihre Umsetzung in der Praxis
spielen in der Informatik eine Rolle - z. B. die Chaostheorie und ihre
Anwendung bei Wetterprognosen. Die Informatik und die breite Anwendung ihrer Ergebnisse hat das Informationszeitalter eingeleitet, in dem Informationen und deren schnelle Verfügbarkeit bei Veränderung zur Triebkraft wissenschaftlich/technischer, technologischer und finanzieller Prozesse wurden. Die Wurzeln des Begriffes Informatik liegen in der Information, der Mathematik und der Technik/Elektronik. In Frankreich bezeichnet man Informatik als informatique, Amerika formuliert computer science. |
| 3. Bereiche der Informatik |
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Die landläufige
Vorstellung, dass der Informatiker pausenlos am Bildschirm sitzt und
programmiert, ist nicht mehr zutreffend. Tatsächlich kostet in der Regel das
Programmieren nur einen kleinen Teil der Arbeitszeit, und diese Tätigkeit
hat vorwiegend Routinecharakter bekommen. Durch immer bessere
Programmunterstützung wird sie weiter erleichtert. Andere, oft viel
interessantere Aufgaben sind:
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Informatik ist heute eigentlich schon nicht mehr eine in
sich geschlossene und abgegrenzte Wissenschaft, sie untergliedert sich in:
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| Wir sehen heute die wesentlichen Aufgaben der Informatik in
der Analyse, dem Entwurf und der Realisierung komplexer, diskreter Systeme
sowie in der Anpassung solcher Systeme an gegebene Einsatzbedingungen. Dies wurde und wird nicht immer so gesehen. In der Anfangszeit wurde Informatik vor allem als die Kunst oder Technik begriffen, Aufgaben der Informationsverarbeitung mit technischer Unterstützung durch Rechner zu meistern, oder solche Rechner selbst zu entwerfen und zu bauen. Dies prägt die Erwartungshaltung, die die Öffentlichkeit der Informatik und den Informatikern entgegenbringt. Diese Auflassung ist nicht falsch: Einsicht in komplizierte Sachverhalte zu gewinnen, sich ein Modell von der Struktur der Zusammenhänge zu machen oder komplexe Systemstrukturen selbst zu entwerfen, ist eine Aufgabe der Informationsverarbeitung. Wenn der Mensch Unterstützung für solche Aufgaben sucht, die er letztlich mit seinem Hirn bewältigen muss, verwendet er heute Rechner. Die Informatik soll ihm dabei helfen. Die Konzentration auf den technischen Umgang mit Rechnern und deren Programmierung verengt das Interesse jedoch auf die unterste Stufe der Informationsverarbeitung, die Frage, wie ein schon gefundenes Verarbeitungsmodell realisiert werden kann. Die Gestaltung und der Entwurf solcher Verarbeitungsmodelle ist die eigentliche, schwierige Aufgabe. Dabei sind heute die meisten „Rechner“ Bestandteil wesentlich größerer Systeme, seien es Autos, Verkehrssteuerungssysteme, Telefone oder andere Kommunikationseinrichtungen. Im Unterschied zu anderen Wissenschaften befasst sich die Informatik fast ausschließlich mit diskreten, nicht mit kontinuierlichen Systemen. Dies ist nicht eine Folge der Tatsache, dass heutige Rechner nur digitale Daten verarbeiten können. Vielmehr können wir in endlicher Zeit immer nur endlich viele Beobachtungen der Realität machen und nur endlich viele Anweisungen zur Änderung des Zustands eines realen Systems geben. Aufgrund der Gesetze der Physik erweist sich die Modellierung eines realen Systems durch ein kontinuierliches System als eine Abstraktion, bei der die mikroskopisch diskret moddelierbaren Vorgänge durch ein makroskopisches stetiges Modell ersetzt werden. Kontinuierliche Systeme treten daher auch in der Informatik immer dann auf, wenn makroskopisch von einer großen Zahl von Einzelbeobachtungen abstrahiert wird.
Die Hilfsmittel reichen von mathematischen Hilfsmitteln über
Spezifikationssprachen verschiedener Abstraktionsstufen bis zu
Programmiersprachen. Die allgemeinen Modelle umfassen Relationen, Graphen,
Automaten, Petrinetze, Termersetzungssysteme, Algorithmen und
Datenstrukturen, Methoden der Algorithmenkonstruktion, Verarbeitungsmodelle
der theoretischen Informatik usw.
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| 4. Wirtschaftliche Bedeutung sowie Risiken |
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| 5. Ausblick |
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