Was ist ein Computer?

1. Einführung

• Du kennst die Eigenschaften eines Computers.
• Du lernst die unterschiedlichen Arten eines Computers kennen und kannst sie identifizieren.

• Klicke dich mit den Pfeilen rechts und links neben den Seiten durch das Buch. Es gibt Textabschnitte zum Lesen, verschiedene Aufgaben und zum Abschluss einen kleinen Test.

2. Der Computer - Einstieg

Was ist ein Computer?

Ein Computer ist ein elektronisches Gerät, das nur mit Stromzufuhr funktioniert. Es wurde entwickelt, um Informationen zu verarbeiten. 

Diese können sehr unterschiedlich sein: Vom simplen Speichern von Notizen bis hin zum Berechnen komplexer Rechnungen, über das Bearbeiten und Übertragen von Fotos, Videos oder Musik und viel mehr ...

Der Computer wird oft auch als “Rechner” bezeichnet. Dieser Name rührt daher, dass der Computer Rechenaufgaben übernimmt, während er Aufgaben bewältigt.

Warum rechnen?
Ein Computer verarbeitet Informationen nicht so, wie wir Informationen verarbeiten würden. Wir kommunizieren mit einer komplexen Sprache. Für den Computer wäre eine solche Kommunikationsweise nicht praktikabel. Zum einen würde die Herstellung sehr teuer werden, zum anderen wäre die Verarbeitungsgeschwindigkeit langsamer.
Die Lösung ist, Informationen durch zwei Zustände zu beschreiben: An und Aus oder auch 0 und 1.
Dieser Zustand wird als Binärziffer oder auch als “Bit” bezeichnet. Für eine Information wird nun nicht eines dieser Bits verwendet, sondern eine lange Reihe an aneinandergereihten Bits.
Für den Buchstaben a zum Beispiel werden 8 Bits verwendet: 0110 0001.
Für die Darstellung von allen möglichen Informationen werden immer 8 Bits gebündelt verwendet. Dieses Bündel nennt man ein "Byte".
Die Zahlenreihen aus diesen Bytes können schier endlos lang werden und viele Arten von Informationen neben Buchstaben wiedergegeben, wie z.B. andere Zahlen, Bilder, Töne, Videos und viel mehr. 
Wir als Benutzende bekommen von diesen langen Zahlenreihen nichts mit, weil der Computer diese umrechnet in für uns bekannte Zeichen und Elemente.
Darum also heißt es, dass ein Computer “rechnet”.

Er besteht aus vielen unterschiedlichen Teilen - sogenannten “Komponenten”, die im Wesentlichen in zwei Gruppen unterteilt werden: Hardware und Software. Die Hardware bezeichnet die physischen Komponenten, welche sich in oder an einem Computer befinden. Hardware kann sein: Tastatur, Bildschirm oder auch Komponenten, die für die Rechenaufgaben zuständig sind, wie den Prozessor. Software steht für alle "nicht-physischen" Komponenten, mit welchen Anweisungen an den Computer gegeben werden können. Durch sie können wir überhaupt die Funktionen des Computers nutzen. Diese Komponentenarten arbeiten zusammen, um Aufgaben zu erledigen.

3. Computerarten

Welche Arten von Computern gibt es?

1. Desktop-PCs: Der typische PC, wie man ihn kennt. Ein großer Kasten, welcher an einen Monitor, eine Tastatur und eine Maus angeschlossen ist. Wenn man den Kasten öffnet, können die Hardwarekomponenten eingesehen werden. Das ermöglicht eine Erweiterung oder Verbesserung der enthaltenen Komponenten. Der Name Desktop stammt aus dem Englischen und kommt daher, dass der Monitor, welcher angeschlossen ist, auf den Tisch gestellt wird. [1]


2. Laptop-PCs: Entgegen des Desktop-PCs befinden sich im Laptop-PC alle für die Bedienung notwendigen Komponenten in einem Gerät. So ist man nicht darauf angewiesen, den PC an einem festen Platz stehen zu haben. Alle Hardware-Komponenten sind kompakter und leichter, können dadurch aber auch leistungsschwächer sein. Dadurch, dass der Platz begrenzt ist, können Komponenten nicht leicht erweitert werden. Der Name (ebenfalls aus dem Englischen) rührt von der Möglichkeit, den PC auf seinen Schoß zu stellen. Desktop- wie auch Laptop-PCs werden bei der Arbeit und Zuhause für viele Aufgaben verwendet, wie im Internet surfen, Textverarbeitung, Bilder und Filme konsumieren oder Computerspiele spielen. [2]

1. Tablet: Das Tablet erlaubt es genau wie der Laptop-PC unterwegs Aufgaben zu erledigen. Dabei ist die Bedienung des Gerätes und Komplexität der Systeme deutlich reduziert. [3]


2. Smartphone: Das Smartphone wird auch oft synonym als Handy bezeichnet. Handy steht für Mobiltelefon und stellt somit eine Oberkategorie dar. Die grundlegenden Funktionen eines Mobiltelefones sind das Telefonieren und der Versand von Nachrichten. Das Smartphone zeichnet sich durch Funktionen aus, die darüber hinausgehen und Nutzenden ermöglichen, ähnlichen Informationskonsum zu genießen, wie es mit PCs möglich ist. [4]


3. Wearables: Wearables zeichnen sich besonders durch die vielfältigen Formen aus, in welchen sie vorkommen. Die bekanntesten Formen sind vermutlich Armbänder und Uhren, wie Smartwatches, welche gerade in den letzten Jahren stetig populärer geworden sind. Wearables können auch als Brillen, Kleidung oder sogar unter der Haut plantiert vorgefunden werden. Durch das körpernahe Tragen ist das Erfassen von biometrischen Informationen wie Herzfrequenz, Schritte und Bewegung möglich. Neben der Erfassung ist auch der Konsum von Informationen mithilfe dieser tragbaren Computer möglich. Beispielhaft hierfür sind Kommunikation via Messenger oder Navigation während des Fahrradfahrens. Extremere Beispiele sind VR-Brillen. Diese ermöglichen völlig neue Möglichkeiten, Informationen zu konsumieren, indem sie den Nutzer in teils vollständig künstliche Welten eintauchen lassen.[5]

4. Das EVA(S)-Prinzip

Egal ob Smartphone, PC oder Taschenrechner – sie alle folgen demselben Schema: Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe.

Wir haben gelernt: Ein Computer verarbeitet Daten.
Um dies tun zu können, muss ein Computer drei Dinge bewältigen können, die das sogenannte “Grundprinzip der elektronischen Datenverarbeitung bilden”:
Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe - kurz: EVA

Was ist nun was?

• Eingabe: Daten und Anweisungen gelangen über Eingabekomponenten wie Tastatur, Maus oder Sensoren von außen in den Computer.
  Diese Eingabekomponenten arbeiten entweder manuell (z.B. Computermaus, Tastatur, Scanner) oder automatisch (z.B. Strichcodelesegerät). Sie sind immer an den Computer angeschlossen und kein Teil von ihm.
  
  
• Verarbeitung: Die eingegebenen Daten und Anweisungen werden im Schritt der Verarbeitung nun Schritt für Schritt abgearbeitet. Das erfolgt durch den sogenannten Prozessor (auch CPU genannt), der das Rechenzentrum im Computer darstellt. (Mehr zum Prozessor wirst du in Kapitel 2 erfahren)
  
  
• Ausgabe: Das Ergebnis der verarbeiteten Daten und Anweisungen wird nun ausgegeben. Dies kann die Darstellung auf einem Bildschirm, das Abspielen eines Tons oder das Einschalten eines Motors sein. Ausgabekomponenten zeigen dem Benutzer somit das Ergebnis der Verarbeitung an.
  Wie auch Eingabekomponenten sind sie mit dem Computer nur verbunden und kein Teil.
  Eingabe- und Ausgebekomponenten können auch als “Peripheriegeräte” bezeichnet werden, da sie von außen (auch Peripherie genannt) kommen.

Das S bei EVA

Neben dem genannten Vorgang ist ein wesentlicher Bestandteil noch nicht enthalten, der zwar nicht in allen Computern vorkommt, jedoch in vielen: Die Speicherung. Informationen, welche innerhalb eines Computers verarbeitet werden, können gespeichert werden. So kann später auf sie zugegriffen werden. Das Prinzip des EVA wird somit erweitert zum EVA(S)-Prinzip. Die Speicherung erfolgt dabei unabhängig von der Ausgabe. Ein Beispiel für Speicherung sind USB-Sticks, die verwendet werden, um Dokumente zu speichern und woanders wieder abzurufen.

Schaue dir das folgende Video vom Land Hessen an, welches das EVA(S)-Prinzip veranschaulicht:

5. Aufgabe zum EVA(S)-Prinzip

Das EVA-Prinzip anwenden und erkennen können

6. Anwendung des EVA-Prinzips

Computer sind nicht immer direkt als solche erkennbar. Viele Geräte enthalten kleine Computer, die im Hintergrund arbeiten. Diese nennt man eingebettete Systeme. Beispiele dafür sind:

• Waschmaschinen
• Autos
• Ampeln
• Taschenrechner

Das entscheidende Merkmal ist, dass vor einem PC (Personal Computer) ein Mensch sitzt, während ein sog. "Embedded System" im Verborgenen agiert und man es fast immer nicht sieht. Anwendungsumgebungen sind fast überall - von Flugzeugen bis zu Haushalts- und Unterhaltungselektronikgeräten. Diese Systeme sind kleine Computer und sind in die jeweiligen Geräte eingebettet.
Die Komponenten von embedded Systems werden für spezielle Anwendungsumgebungen hergestellt und zeichnen sich durch eine hohe Stabilität aus

DU BIST DRAN

7. Fazit

Super! Du hast das Buch Definition und Funktion eines Computers erfolgreich abgeschlossen. Du weißt nun, was die Eigenschaften eines Computers sind, was eigentlich ein PC ist und wie man das EVA-Prinzip bei einem Computer erkennen kann.

Wenn du möchtest, kannst du jetzt zurück zur Gesamtübersicht der WissensWerkstatt springen oder direkt mit dem nächsten Buch Was passiert im Inneren eines Computers? weitermachen (coming soon). Dort erfährst du mehr über die einzelnen Komponenten von Hardware und Software eines Computers.

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8. Weiter geht's!

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