1. Digitalisierung
1.1. Umwandlung analoger Werte in digitale Zahl
1.1.1. Abtastung unterliegt gewissen Bedingungen
1.1.2. analoge Signale abgetastet, werden quantisiert
1.2. Möglichkeiten
1.2.1. Fehlerkorrektur
1.2.2. Datenkomprimierung
1.2.3. einfache Datenverarbeitung
1.2.4. verlustfreie Datenübertragung
1.2.5. Kopieren/Speichern ohne Qualitätsverlust
1.3. Abtastrate und Auflösung bestimmt Speicherbedarf
1.4. Verdrängung analoger Messinstrumente/Verfahren
1.5. Analoge und digitale Werte
1.5.1. analog
1.5.1.1. beliebig genau
1.5.1.2. physikalische Größe, deren zeitlicher Verlauf wird dargestellt
1.5.2. digital
1.5.2.1. rein numerische Darstellung
1.5.2.2. nicht beliebig genau
1.5.3. nur digitale Werte können elekt. verarbeitet werden
1.5.3.1. Informationen = Stromimpulse
1.5.3.2. Strom/kein Strom = ein/aus = 1/0
1.5.3.3. kleinste Infoeinheit = "bit"
1.5.3.4. Zahlenwerte durch Abfolge von Bits codiert werden
1.6. Signale
1.6.1. zeitkontinuierliches Signal -> zeitdiskretes Signal
1.6.1.1. Abtastung
1.6.1.2. Erfassung zur zu bestimmten Zeitpunkten
1.6.2. wertekontinuierliches Signal -> wertediskretes Signal
1.6.2.1. Quantisierung
1.6.2.2. Signal in festgelegtes Raster gerundet
1.7. Praxis
1.7.1. 8 kHz, 8 Bit
1.7.1.1. Abtastrate = Zeitdiskretisierung = 8 kHz = 8.000 Abtastungen/s
1.7.1.2. Auflösung = Wertdiskretisierung = 8 Bit = 256 mögliche Werte
1.7.1.3. Frequenzen bis ca. 3400 Hz können sehr gut aufgezeichnet werden werden
1.7.2. Durch Abtastrate/Auflösung Speicherbedarf berechnen
1.7.2.1. 8 Bit und 8 kHz -> 64 000 bit/s = 64 kbit/s = 8 kB/s
1.7.2.2. ◼ 1 bit = 0/1, wahr/falsch, ein/aus ◼ 8 bit = 1 Byte (B) ◼ 1000 bit = 1 kbit (Kilobit) ◼ 1000 B = 1kB (Kilobyte) ◼ 1024 B = 1KiB (Kibibyte)
1.7.2.2.1. Umrechnungsfaktor = 1024
1.7.2.3. Telekommunikation/Bandbreite:
1.7.2.3.1. ◼ Kilobit/Sekunde
1.7.2.3.2. ◼ Umwandlung Bit in Byte; Divisor = 8
1.7.2.3.3. ◼ Beispiel: 1024 kBit/sec = 1 024 000 Bit/s = 128 000 Byte/sec
2. Zahlensysteme
2.1. Dezimal
2.2. Binär
2.3. Oktal
2.4. Hexadezimal
3. Netzwerke
3.1. Internet
3.2. kabelgebunden
3.2.1. Ethernet
3.2.2. Glasfaser
3.3. mobiles Breitbandinternet
3.3.1. 5G/4G/LTE, 3G/HSPA+
3.3.2. bis zu 20Gbit/sec
3.3.3. Smartphones, Tablets, Notebooks
4. Aufbau eines Computers
4.1. Prozessor
4.1.1. Zentrale Recheneinheit
4.1.2. Central Processing Unit
4.1.3. besteht aus Millionen Transistoren
4.1.3.1. arbeiten mit Register und Befehlen
4.1.4. Geschwindigkeit = Hertz
4.1.4.1. 1 Gigahertz (GHz) = 1 Milliarde Anweisungen pro Sekunde
4.1.4.2. Intel, AMD, Appel M3-CHip
4.2. Bussystem
4.2.1. Transportsysteme für Daten
4.2.2. ZUsammenfassung von Leitung zwischen verschiedenen Systemkomponenten (CPU, Ram, Schnittstellen)
4.2.3. Bandbreite in Bit gemessen (16, 32, 64 Bit) - je mehr, desto schneller
4.3. Eingabegeräte
4.3.1. Tastatur, Maus, Scanner, Mikrofone, Joysticks, Grafiktabletts, Webcams, Touchscreens
4.3.2. ermöglicht Eingabe von Daten/Befehlen
4.4. Ausgabegeräte
4.4.1. ermögliche Interaktion mit Computer und Ausgabe von Information
4.4.2. Bildschirm, Drucker, Lautsprecher, Köpfhörer
4.4.3. Bildschirm -> Beispiel: Auflösung 1920 x 1080 Pixel -> 24 Bit Farbtiefe -> jeder Pixel kann (2^24) verschiedene Farben darstellen -> Informationsgehalt: 1920 x 1080 x 24 bit / 8 = ca. 6 Mio. Byte = ca. 6 MB
4.4.4. Grafikkarte
4.4.4.1. aktives Gerät
4.4.4.2. digitales Bild wird Pixel für Pixel an Monitor geschickt
4.4.4.3. verarbeitet/leitet große Datenmengen weiter
4.4.4.4. Wiederholsfrequenz 60Hz = 60 Mal pro Sekunde neues Bild
4.5. Ram - Arbeitsspreicher
4.5.1. Random Access Memory
4.5.2. flüchtiger, nicht permanenter elektronischer Speicher = während des Betriebs des Computers
4.5.3. schnelle Zugriffszeit
4.5.4. entscheidend für Leitungs des PCs - beeinflusst Größe, Geschwindkeit (MHz), Verarbeitungsgeschwindigkeit
4.6. externe Speichermedien
4.6.1. speichern Daten dauerhaft, nicht wie Arbeitsspeicher
4.6.2. wichtig für Datensicherung, Transport für Informationen
4.6.3. elektronisch
4.6.3.1. SSDs (Solid State Drives), USB-Sticks
4.6.3.2. schneller Zugriffszeit, robuster, kompakter als magnetische, höher Zuverlässigkeit
4.6.4. magnetisch
4.6.4.1. HDDs (Festplatten), Magnetbänder
4.6.4.2. größere Speicherkapazitäten, niedrige Kosten
4.6.4.3. langsamer, anfällig für physische Schäden
4.6.5. optisch
4.6.5.1. CDs, DVDs
4.6.6. Cloud-Lösungen