Essenz der Informatik (eBook)

Claudio Franzetti hat nach dem Studium der Ingenieurwissenschaften an der ETH Zürich als Forschungsingenieur bei BBC und ABB im Bereich Computational Fluid Dynamics gearbeitet und intensive Erfahrungen in der Simulation auf Großrechnern erlangt. Nach einem Betriebswirtschaftsstudium an der Hochschule St. Gallen hat er im Bereich Finanzen bei Versicherungen und Banken gearbeitet, wo er auch für quantitative Risikoberechnungen und zum Teil für die Gesamt-IT zuständig war.

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
Abbildungsverzeichnis 12
Tabellenverzeichnis 16
Kapitel 1 Einführung 17
Literatur 18
Kapitel 2 Ganz kurze Geschichte der IT 19
2.1 Rechner 19
2.1.1 Erste Generation 20
2.1.2 Zweite Computergeneration 21
2.1.3 Dritte Computergeneration 22
2.1.4 Vierte Computergeneration 22
2.2 Software 23
Quiz zu Kapitel 2 25
Literatur 25
Kapitel 3 Alles ist Zahl 26
3.1 Zweier- oder Binärsystem 26
3.2 Sechzehner-System 28
3.3 Gleitkomma-Zahlen 29
3.4 Rohe Daten, Alphabete 29
3.5 Komprimierung und Verifizierung 30
3.6 Einfache Formallogik 34
3.7 Rechenschaltungen 35
Quiz zu Kapitel 3 39
Literatur 39
Kapitel 4 Computer als Hardware 40
4.1 Zentrale Einheiten 41
4.1.1 Halbleitertechnik 41
4.1.2 Hauptplatine 43
4.1.3 Prozessor 43
4.1.4 Random Access Memory 44
4.1.5 Anschlüsse und Kabel 46
4.2 Periphere Geräte, Eingabe und Ausgabe 46
4.3 Smartphones 47
4.3.1 System-on-Chip 48
4.3.2 Eingebaute Sensoren 49
4.4 Sensoren, IoT 49
Quiz zu Kapitel 4 52
Literatur 52
Kapitel 5 Betriebssystem und Benutzeroberfläche 53
5.1 Operating Systems 54
5.2 Oberfläche – Benutzerkommunikation 55
5.3 Benutzer-Interaktion 55
5.4 Dateiverwaltung – Filesystem 56
5.5 Geräteverwaltung 58
5.6 Virtuelle Maschinen 59
5.7 Eingebettete Systeme 60
Quiz zu Kapitel 5 61
Kapitel 6 Information und Medien 62
6.1 Kommunikation 62
6.1.1 Mensch zu Mensch 63
6.1.2 Mensch-Maschine 64
6.1.3 Maschine zu Maschine 66
6.1.4 Entropie 66
6.2 Desinformation, Propaganda, Fake-News 67
6.3 Soziale Medien 69
6.4 Medienkompetenz 70
6.4.1 Gefahren 71
6.4.2 Chancen 75
Quiz zu Kapitel 6 75
Literatur 76
Kapitel 7 Datenorganisation 77
7.1 Datentypen und -strukture 78
7.2 Versionierung 79
7.3 Relationale Datenbanken 80
7.4 NoSQL-Datenbanken 85
7.5 Markup-Sprachen 86
7.5.1 XML, HTML und JSON 87
7.5.2 LATEX 93
7.6 Datensicherung, Backup 96
Quiz zu Kapitel 7 97
Literatur 97
Kapitel 8 Netzwerke 98
8.1 Typen 99
8.2 Client-Server 100
8.3 Schichtenmodell und Protokolle 103
8.4 Internet, World-wide-Web 104
8.5 Webservices, APIs 106
8.6 Deepweb und Darknet 107
Quiz zu Kapitel 8 110
Literatur 110
Kapitel 9 Programmierung 111
9.1 Voraussetzungen 113
9.2 Philosophie 115
9.3 Compiler und Interpreter 116
9.3.1 Grammatik 116
9.4 Einfache Blocksprache – Einführung Programmieren 117
9.4.1 Schleifen, Parameter 118
9.4.2 Variablen, Unterprogramme 120
9.4.3 Listen, Operatoren 122
9.4.4 Bedingte Anweisungen 124
9.4.5 Weitere Beispiele 126
9.5 Hoch-Sprachen 128
9.5.1 Prozedurale Sprachen 133
9.5.2 Objektorientierte Sprachen 134
9.5.3 Neuere Trends 138
9.6 Skript-Sprachen 138
9.6.1 Kommandosprachen 139
9.6.2 Eingebettete Sprachen 140
9.7 Und Tabellenkalkulatoren? 141
9.8 Umgebung und Tools 142
9.8.1 Integrierte Entwicklungsumgebung 142
9.8.2 Entwicklungs-Tools 143
9.9 Architekturmuster 146
Quiz zu Kapitel 9 148
Literatur 148
Kapitel 10 Applikationen 149
10.1 Systematik 149
10.2 Office: Schreibmaschine 4.0 150
10.3 Generische Anwendungen 154
10.3.1 Web-Browser 155
10.3.2 Suchmaschinen 157
10.3.3 E-Mail 159
10.3.4 PDF-Reader 163
10.3.5 Wiki 163
10.3.6 VoIP, Video-Telefonie, Instant Messaging 164
10.4 Geschäfts-Anwendungen 164
10.4.1 Desktop Publishing 165
10.4.2 Issue-Tracking-System 166
10.4.3 Customer Relationship Management CRM 167
10.4.4 Content und Data Management Systeme 168
10.4.5 Analytische Informationssysteme 169
10.5 Hobby-Anwendungen 169
10.5.1 Gimp, PhotoShop 170
10.5.2 Audacity, LMMS, GarageBand 171
10.6 Gaming 171
10.6.1 Hardware 172
10.6.2 Spieleentwicklung 174
10.7 Simulation 175
Quiz zu Kapitel 10 178
Literatur 179
Kapitel 11 Sicherheit 180
11.1 Verschlüsselung 180
11.2 Identität und Echtheit 181
11.2.1 Identität 182
11.2.2 Echtheit 184
11.3 Zugang 185
11.3.1 Passwörter 186
11.3.2 Firewall 187
11.4 Hacking und Malware 188
11.4.1 Hacking 188
11.4.2 Malware, Botnets 189
11.4.3 „Epidemiologie“ 189
Quiz zu Kapitel 11 191
Literatur 191
Kapitel 12 IT-Organisation 192
12.1 Strategie der IT 192
12.1.1 IT als Unterstützungsfunktion 193
12.1.2 IT als Erfolgsfaktor 193
12.1.3 IT als Disruptor 194
12.2 Management der Informationssysteme 194
12.3 IT-Service-Management 196
Quiz zu Kapitel 12 198
Literatur 199
Kapitel 13 Cloud-Computing 200
13.1 Infrastruktur 202
13.2 Plattform 203
13.3 Services 203
13.4 Blockchain 204
13.4.1 Hashing 205
13.4.2 Konsens und Prüfung 206
13.4.3 Smart Contracts 210
Quiz zu Kapitel 13 211
Kapitel 14 IT-Entwicklung 212
14.1 Herausforderungen 212
14.2 Geschäftsprozesse und IT-Entwicklung 214
14.3 Problemadäquate Methoden 216
14.4 Monolithisch versus Service 217
14.5 Planmethoden, Wasserfall 218
14.6 Agile Methoden 221
14.7 Diskussion 224
Quiz zu Kapitel 14 229
Literatur 229
Kapitel 15 Digitalisierung, digitale Transformation 231
15.1 Ökonomische Transformation 232
15.1.1 Plattformen, Ökosysteme 232
15.1.2 Vertrauens-Business oder „Distributed Ledger“ 234
15.1.3 Kryptowährungen 235
15.2 Einfluss auf verschiedene Bereiche 237
15.2.1 Arbeitswelt 237
15.2.2 Behörden 237
15.2.3 Schule 238
15.2.4 Wissenschaft 242
15.2.5 Gesundheitswesen 244
15.2.6 Gerichtswesen 245
15.2.7 Tägliche Verrichtungen 246
Quiz zu Kapitel 15 247
Literatur 248
Kapitel 16 Künstliche Intelligenz 249
16.1 Roboter 250
16.2 Virtual und Augmented Reality 251
16.3 Arten von Künstlicher Intelligenz 254
16.3.1 Eine bittere Erkenntnis 255
16.4 Algorithmen und Machine-Learning 258
16.4.1 Intelligenz und Lernen 259
16.4.2 Algorithmen und Bionik 260
16.4.3 Genetischer Algorithmus 262
16.4.4 Neuronale Netze 264
16.5 Super-Intelligenz 269
Quiz zu Kapitel 16 269
Literatur 270
Kapitel 17 IT und Gesellschaft 271
17.1 Soziale Aspekte 271
17.1.1 Gesundheit 272
17.1.2 Aus- und Weiterbildung 272
17.1.3 Gesetzgebung 274
17.1.4 Überwachung 277
17.2 Ökonomische Aspekte 280
17.2.1 Produktivität 280
17.2.2 Qualität 281
17.2.3 Arbeit und Steuern 281
17.3 Ökologische Aspekte 283
17.3.1 Rohstoffe 283
17.3.2 Energie 285
17.4 Technologische Aspekte 285
17.4.1 Rechenleistung 286
17.4.2 Big Data, Datenanalyse 287
17.4.3 Quantenrechner 288
Quiz zu Kapitel 17 292
Literatur 292
Anhang A Installation Scratch 294
Sachverzeichnis 297