Modul BP1 Grundlagen der Informations- und ...

Grundlagen der Informations- und Kommunikationstechnologie 1 / 6
Modul BP1
Grundlagen der Informations- und
Kommunikationstechnologie
Vorlesung
Hinweise zum Modul BP1
"Der Urquell aller technischen Errungenschaften ist die
Neugier und der Spieltrieb des bastelnden und grübelnden
Forschers und nicht minder die konstruktive Phantasie des
technischen Erfinders...
Sollen sich auch alle schämen, die gedankenlos sich der
Wunder der Wissenschaft und Technik bedienen und nicht
mehr davon geistig erfaßt haben als die Kuh von der Botanik
der Pflanzen, die sie mit Wohlbehagen frißt."
Albert Einstein - Aus einer Ansprache zur Eröffnung der
Funkausstellung 1930 in Berlin
Das Modul besteht für die Studierenden aus drei Lehrveranstaltungen, einer Vorlesung, einer Übung
zur Vorlesung und einem Seminar, in dem eine aktuelle Programmiersprache erlernt werden soll.
Übung und Seminar werden jeweils doppelt angeboten, damit die Anzahlen der Studierenden in
diesen Veranstaltungen nicht zu groß werden.
In den Übungen werden die Themen der Vorlesung besprochen und durch zusätzliche Beispiele
ergänzt. Es wird der Umgang mit spezieller Software zu der jeweiligen Thematik geübt und es werden
die Übungsaufgaben, die im zweiwöchigen Rhythmus gestellt werden, besprochen.
Bei der Software, die in den Übungen und den Seminaren benutzt wird, handelt es sich in der Regel
um freie Software, die den Studierenden für die Nutzung auf ihren eigenen PCs zur Verfügung gestellt
wird.
Vorlesung und Übung schließen mit einer Klausur ab. Zu dieser Klausur werden nur die Studierenden
zugelassen, die bei den Übungsaufgaben im Verlaufe des Semesters mindestens 50% der möglichen
Gesamtpunktzahl erreicht haben. In den Programmierseminaren ist als Prufungsleistung eine
Hausarbeit in Form eines eigenen Programms anzufertigen. Die genaue Form wird in den jeweiligen
Seminaren von dem Dozenten vorgegeben.
Erste Literaturhinweise zur Vorlesung:
Precht, Manfred; Meier, Nicolaus; Tremel, Dieter: EDV-Grundwissen : Eine Einführung in
Theorie und Praxis der modernen EDV. - 6. Aufl. - Bonn : Addison-Wesley-Longman, 2001
v01.htm 17.10.2007 / 10:25

Grundlagen der Informations- und Kommunikationstechnologie 2 / 6
Dworatschek, Sebastian: Grundlagen der Datenverarbeitung. - 8. Aufl. - Berlin : de Gruyter,
1989
Aho, Alfred V.; Ullman, Jeffrey D.:Informatik : Datenstrukturen und Konzepte der Abstraktion.
- 1. Aufl. - Bonn [u.a.] : Internat. Thomson, 1996
Hofstatter, Douglas R.: Gödel, Escher, Bach : ein endloses Geflochtenes Band. - 13. Aufl. -
Stuttgart : Klett-Cotta, 1991
Informatik-Handbuch / hrsg. von Peter Rechenberg und Gustav Pomberger. - München :
Hanser, 1997
Kuhlen, Rainer; Seeger, Thomas; Strauch, Dietmar (Hrsg.): Grundlagen der praktischen
Information und Dokumentation. - 5. völlig neu gefasste Aufl. - München : Saur, 2004
Endres, Albert; Fellner, Dieter W.: Digitale Bibliotheken : Informatik-Lösungen für globale
Wissensmärkte. - 1. Aufl. - Heidelberg : dpunkt-Verl., 2000
Hinweise zum Inhalt der Vorlesung:
1. Darstellung von Informationen im Rechner
(Zahlen, Zahlensysteme, Texte, Bilder, Ton, Animation, Video, Codierungen,...)
3 Wochen
2. Grundzüge der Informationstheorie nach Shannon und Wiener
(Messung von Information, Entropie, Kommunikationsmodell, Shannon'sche Sätze, Packen von
Informationen, ..)
2 Wochen
3. Formale Sprachen und Auszeichnungssprachen
(Grammatiken, Chomsky-Hierarchie, Backus-Naur-Form, HTML, XML)
2 Wochen
4. Algorithmen, Programme, Betriebssysteme
(Algorithmenbegriff, PAP, Struktogramme, Komplexitätsbegriff, Betriebsarten, ausgewählte
Befehle von UNIX, ...)
2 Wochen
5. Aufbau und Verwaltung von Datenbanken
(Kurzer Überblick über Datenbanktypen, Schwerpunkt relationale Datenbanken,
Normalisierung, ausgewählte SQL-Anweisungen)
3 Wochen
6. Vernetzung
(Internet Aufbau, Adressierung, Dienste, Eigenschaften, Suchehilfen)
1 Wochen
7. Hardware
(Aufbau von Rechnern; periphere Geräte: Speicher, Scanner, Drucker, ...)
2 Wochen
v01.htm 17.10.2007 / 10:25

Grundlagen der Informations- und Kommunikationstechnologie 3 / 6
Darstellung von Informationen im Rechner
Grundlegende Begriffe
Definition 1: Alphabet
Ein Alphabet ist eine endliche Menge von Zeichen. Die Zeichen werden auch Buchstaben genannt.
Beispiele:
1. A = {a; b; c; d; ...; x; y; z} - Alphabet der lateinischen Kleinbuchstaben
2. M = {0;1} - Alphabet der Binärziffern
3. N = {0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9} - Alphabet der Dezimalziffern
4. O = {0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; A; B; C; D; E; F} - Alphabet der Hexadezimalziffern
5. R = {M; C; X; I; D; L; V} - Alphabet der "Römischen Ziffern"
Definition 2: Wort über dem Alphabet X
Jede endliche Folge von Zeichen des Alphabet X heißt Wort über X.
Die Menge aller Wörter über dem Alphabet X bezeichnen wir durch X *.
Beispiele:
Sei X = {a; u; s}
1. p = aaaa
2. q = ausaau
3. r = sau
4. t = zau
Die Wörter p, q, r sind Wörter über dem Alphabet X. t ist kein Wort über X.
Definition 3: Länge eines Wortes
Die Länge eines Wortes p ist die Anzahl der in p enthaltenen Zeichen. Sie wird mit length(p)
bezeichnet.
Mit X n bezeichnen wir die Menge der Wörter p über X mit length(p)=n.
Beispiele:
1. length(abcac) = 5
2. length(x) = 1
Für eine Menge M bezeichne |M| die Anzahl der Elemente in der Menge M.
Satz 1: Sei X ein Alphabet. Dann gilt |X n | = |X| n .
(Die Anzahl der Wörter der Länge n über einem Alphabet X ist gleich der Anzahl der Elemente von X
zur n-ten Potenz.).
v01.htm 17.10.2007 / 10:25

Grundlagen der Informations- und Kommunikationstechnologie 4 / 6
Mit e (empty word) bezeichne wir das leere Wort. Es ist das Wort, das keine Buchstaben enthält.
Dieses Wort gehört auch immer zu X * . Die Länge von e ist gleich 0 (length(e)=0).
Satz 2: X ∗ ∞ i
= ∪ i =0X
Definition 4: Operation ◦ Hintereinanderschreibung von Wörtern
◦ ist eine Abbildung ◦: X ∗ × X ∗ → X ∗
, die zwei Wörtern ihre Hintereinanderschreibung zuordnet.
Beispiele:
1. HAUSBOOT=HAUS◦BOOT
2. abaaba= ab◦aaba
Bezüglich des leeren Wortes e gilt für alle Wörter p:
e◦p = p◦e = p
(Bei den natürlichen Zahlen finden wir eine ähnliche Eigenschaft für die Zahl 0:
0+n = n+0 = n für alle natürlichen Zahlen n.)
Solche Elemente heißen Einselemente bzgl. der Operation.
Die Hintereinanderschreibung ◦ ist assoziativ, dh. für alle Wörter p, q, r gilt:
p ◦ ( q ◦ r) = (p ◦ q ) ◦ r.
Die Hintereinanderschreibung ◦ ist offensichtlich nicht kommutativ, denn HAUS◦BOOT ist nicht die
gleiche Zeichenkette wie BOOT◦HAUS.
Das Alphabet X ist immer ein Erzeugendensystem für X * , denn durch Hintereinanderschreibung von
Buchstaben lassen sich alle Wörter erzeugen.
Beispiel:
1. Sei X = {a; b; c} und p = aabca, dann können wir p durch a ◦ a ◦ b ◦ c ◦ a erzeugen.
Diese Erzeugung, Darstellung ist bei Wörtern immer nur auf genau eine Weise möglich. Wenn dies
für ein Erzeugendensystem gilt, nennt man es freies Erzeugendensystem.
[X * , ◦ , e ] nennt man freie Worthalbgruppe mit Einselement.
Definition 5: Anfangsstück und Endstück
Seien p und q aus X * , dann heißt p Anfangsstück von q (kurz p q ), falls es ein r aus X * gibt mit:
q = p ◦ r.
Analog dazu heißt p Endstück von q (kurz p q ), falls es ein r aus X * gibt mit:
q = r ◦ p.
v01.htm 17.10.2007 / 10:25

Grundlagen der Informations- und Kommunikationstechnologie 5 / 6
Definition 6: Enthaltenseinsbeziehung
Seien p und q aus X * , dann heißt p in q enthalten (kurz p in q ), falls es r1 und r2 aus X * gibt mit:
q = r1 ◦ p ◦ r2.
Beispiele:
SCHAU ist ein Anfangsstück von SCHAUSPIEL
SPIEL ist ein Endstück von SCHAUSPIEL
HAUS ist in SCHAUSPIEL enthalten, aber auch SCHAUSPIEL ist in SCHAUSPIEL enthalten.
Definition 7: Codierung
Seien X und Y zwei Alphabete, dann heißt jede Abbildung C : X ∗ → Y ∗
Codierung von X * in Y * .
Eine Codierung C : X ∗ → Y ∗
heißt homomorph, falls für alle p, q aus X * gilt:
C(p◦q) = C(p) ◦ C(q).
Bei homomorphen Codierungen gilt immer C(e) = e. (Das homomorphe Bild vom leeren Wort ist das
leere Wort.). Außerdem ist eine homomorphe Codierung bereits immer vollständig festgelegt, wenn
die Codierungen der Buchstaben von X bekannt sind.
Eine homomorphe Codierung C : X ∗ → Y ∗
Buchstaben aus X die gleiche Länge haben.
heißt Blockcodierung, wenn alle Codewörter der
Die gebräuchlichste Codierung der Rechentechnik - die ASCII -Codierung (American Standard Code
for Information Interchange) - ist eine Blockcodierung bei der alle Codewörter die Länge 7 haben (in
der extended Version die Länge 8 haben).
--> ASCII- Codierung Tabelle (http://www.ib.hu-berlin.de/~mh/gedv/ascii.htm);
--> ASCII bei Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/ASCII)
Die Sprachen der Welt kennen viel mehr Zeichen als man mit 256 Codewörtern bei der erweiterten
ASCII-Codierung auf einmal darstellen kann. Dies führte zu der Idee eine Codierung neu zu
entwickeln, die alle Zeichen aller Srachen einheitlich im Rechner darstellen lässt. Gerade für
Bibliotheken und Bibliothekare ist eine solche Codierung sehr wichtig. Diese Codierung wird
Unicode genannt.
Die genauen Informationen dazu findet man auf der Hompege des Unicode-Projektes.
--> Unicode-Project (http://www.unicode.org);
--> Unicode bei Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Unicode)
Definition 8: Bit und Byte
Bit und Byte sind Maßeinheiten des Speicherplatzes. Ein Bit ist der Speicherplatz, den die
Speicherung von 0 bzw. 1 im binären System (Alphabet X = {0;1}) benötigt. 8 Bit werden als ein
Byte bezeichnet. 8 Bit ist die Codewortlänge der erweiterten ASCII-Codierung. Ein externes Zeichen
wird bei dieser Codierung intern in eine binäre Zeichenkette der Länge 8 codiert. Die Anzahl der
Zeichen im Text entsprechen also der Anzahl der benötigten Bytes zur Speicherung dieses Textes.
v01.htm 17.10.2007 / 10:25

Grundlagen der Informations- und Kommunikationstechnologie 6 / 6
1 KByte = 1024 Byte; 1 MByte = 1024 KByte; 1 GByte = 1024 MByte; 1 TByte = 1024 GByte
v01.htm 17.10.2007 / 10:25