Computer verstehen 1.1 Was ist ein Computer? Ein Computer ist eine Maschine, die Informationen verarbeitet. Du gibst ihm etwas, er bearbeitet es nach festen Regeln und gibt anschließend ein Ergebnis aus. Dabei kann ein Computer Texte, Bilder, Musik, Videos und Zahlen verarbeiten. Intern werden diese Dinge jedoch in eine Form übersetzt, mit der elektronische Bauteile arbeiten können. Vergleich aus dem Alltag Stell dir einen Computer wie einen sehr schnellen Koch vor: Du gibst Zutaten hinein, das Rezept bestimmt die Verarbeitung und am Ende kommt ein fertiges Gericht heraus. Beispiel Du drückst in einem Spiel die Leertaste. Der Computer erkennt die Taste, das Spiel berechnet die Aktion und die Figur springt. Merke: Ein Computer arbeitet nach dem Grundprinzip Eingabe → Verarbeitung → Ausgabe. 1.2 Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe Fast jede Computeraufgabe lässt sich in drei Schritte zerlegen. Bei der Eingabe kommen Informationen in den Computer, zum Beispiel über Tastatur, Maus, Kamera oder Mikrofon. Bei der Verarbeitung bearbeitet der Computer diese Informationen. Bei der Ausgabe zeigt oder überträgt er das Ergebnis, etwa auf dem Bildschirm, über Lautsprecher oder einen Drucker. Vergleich aus dem Alltag Das ist wie bei einem Getränkeautomaten: Du drückst eine Taste, der Automat verarbeitet deinen Wunsch und gibt das Getränk aus. Beispiel Beim Taschenrechner ist „12 + 5“ die Eingabe, die Berechnung die Verarbeitung und „17“ die Ausgabe. Merke: Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe sind ein Grundmuster fast aller Computersysteme. 1.3 Binärsystem Computer arbeiten im Inneren mit zwei Zuständen. Diese werden meist als 0 und 1 dargestellt. Das Zahlensystem mit nur diesen beiden Ziffern nennt man Binär- oder Dualsystem. Aus langen Folgen von Nullen und Einsen lassen sich Zahlen, Buchstaben, Bilder, Töne und Programme darstellen. Vergleich aus dem Alltag Ein Lichtschalter kennt ebenfalls zwei einfache Zustände: aus oder an. Genau so kann man sich 0 und 1 vorstellen. Beispiel Die Binärzahl 101 bedeutet im Dezimalsystem 5: von rechts gerechnet stehen die Stellen für 1, 2 und 4. Also 1×4 + 0×2 + 1×1 = 5. Merke: Du musst Binärzahlen nicht im Kopf rechnen können. Wichtig ist nur zu verstehen, warum Computer mit 0 und 1 arbeiten. 1.4 Bit und Byte Ein Bit ist die kleinste digitale Informationseinheit. Es kann nur den Wert 0 oder 1 haben. Acht Bit zusammen bilden ein Byte . Speichergrößen werden aus Bytes aufgebaut: Kilobyte, Megabyte, Gigabyte und Terabyte. Vergleich aus dem Alltag Ein Bit ist wie eine einzelne Ja/Nein-Frage. Acht solcher Fragen ergeben gemeinsam viel mehr mögliche Kombinationen. Beispiel Ein Foto kann mehrere Megabyte groß sein, ein Film mehrere Gigabyte und eine SSD mehrere Terabyte speichern. Merke: Bit ist die kleinste Einheit; 8 Bit ergeben 1 Byte. Bei heutigen Speicherangaben begegnen dir vor allem MB, GB und TB. 1.5 Zeichen, ASCII und Unicode Auch Buchstaben müssen für einen Computer in Zahlen übersetzt werden. Dafür gibt es Zeichencodes. ASCII war einer der frühen und sehr wichtigen Standards. Er konnte vor allem englische Buchstaben, Zahlen und Satzzeichen darstellen. Heute wird meist Unicode verwendet. Unicode kann Zeichen aus sehr vielen Sprachen, Symbole und auch Emoji eindeutig nummerieren. Vergleich aus dem Alltag Stell dir einen Zeichencode wie ein Wörterbuch vor: Zu jedem Zeichen gehört eine feste Nummer. Beispiel Wenn zwei Computer wissen, dass eine bestimmte Nummer für denselben Buchstaben steht, können sie Texte korrekt austauschen. Merke: ASCII ist historisch wichtig; für moderne Texte ist Unicode der entscheidende Standard. 1.6 Daten und Dateien Alles, was ein Computer speichert oder verarbeitet, sind Daten . Eine Datei fasst zusammengehörige Daten unter einem Namen zusammen. Ein Foto, ein Word-Dokument, ein Musikstück oder ein Programm kann jeweils eine Datei sein. Dateiendungen wie .jpg , .pdf oder .txt geben häufig einen Hinweis auf den Dateityp. Vergleich aus dem Alltag Eine Datei ist wie ein Blatt Papier in einem Büro: Auf dem Blatt stehen zusammengehörige Informationen, und der Dateiname ist die Beschriftung. Beispiel Die Datei Klassenfoto.jpg enthält Bilddaten. Referat.pdf enthält ein Dokument. Merke: Dateien haben Namen und häufig eine Dateiendung. Die Endung hilft Betriebssystem und Programmen zu erkennen, um welchen Dateityp es sich handelt. 1.7 Programme und Apps Ein Programm besteht aus Anweisungen, die dem Computer sagen, was er tun soll. Ein Browser zeigt Webseiten an, eine Textverarbeitung bearbeitet Dokumente und ein Spiel berechnet Figuren, Regeln und Bilder. Auf Smartphones und Tablets sagt man häufig App statt Programm. Vergleich aus dem Alltag Ein Programm ist wie ein Rezept. Ohne Rezept kennt der Koch zwar seine Küche, weiß aber nicht, welches Gericht er zubereiten soll. Beispiel Wenn du auf „Speichern“ klickst, führt das Programm eine Reihe von Anweisungen aus und legt die Daten an einem bestimmten Ort ab. Merke: Hardware führt Befehle aus; Programme liefern die Regeln und Arbeitsschritte. 1.8 Ordner und Verzeichnisse Damit nicht alle Dateien ungeordnet an einer Stelle liegen, werden sie in Ordnern gespeichert. Der technische Begriff dafür ist Verzeichnis . Ordner können weitere Unterordner enthalten. So entsteht eine Baumstruktur. Vergleich aus dem Alltag Das ist wie ein Aktenschrank: Im Schrank gibt es Ordner und in den Ordnern liegen einzelne Dokumente. Beispiel Ein Ordner Schule kann die Unterordner Mathe , Deutsch und Englisch enthalten. Darin liegen dann die jeweiligen Dateien. Merke: Gute Ordnernamen machen das Wiederfinden von Dateien deutlich einfacher. 1.9 Hardware und Software Hardware sind alle Teile eines Computers, die man anfassen kann: Gehäuse, Prozessor, Arbeitsspeicher, Bildschirm, Tastatur oder SSD. Software sind Programme, Betriebssysteme und gespeicherte Daten. Beides gehört zusammen. Vergleich aus dem Alltag Bei einem Menschen könnte man vereinfacht sagen: Der Körper ist die Hardware, Wissen und Gedanken entsprechen eher der Software. Beispiel Ein Computer ohne Software wäre zwar ein Gerät mit Bauteilen, wüsste aber nicht, welche Aufgaben er erledigen soll. Merke: Hardware ist die Technik zum Anfassen; Software sind Programme und digitale Informationen.