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— | computertechnik:informationsstrukturen [2022/05/25 14:12] (aktuell) – angelegt - Externe Bearbeitung 127.0.0.1 | ||
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+ | ==== Informationsstrukturen, | ||
+ | Im Computer wird Information grundsätzlich in binärer Form verarbeitet und gespeichert. | ||
+ | Die Informationsstrukturen bestehen also aus aufeinander folgenden Nullen | ||
+ | und Einsen. | ||
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+ | === Die einfachste Informationsstruktur: | ||
+ | Noch einfacher geht es wirklich nicht: ein Bit ist eine einzelne binäre Angabe, die | ||
+ | jeweils mit einem der Werte 0 oder 1 belegt werden kann. Der Begriff „Bit” wird | ||
+ | üblicherweise als Abkürzung von Binary Digit = „binäre Ziffernstelle” erklärt. Das | ||
+ | Wort spricht man so aus, wie man es schreibt. | ||
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+ | === Zusammengesetzte Informationsstrukturen === | ||
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+ | Jede umfangreichere Informationsstruktur ist letzten Endes eine Aneinanderreihung | ||
+ | mehrerer Bits. Die Hardware muss „wissen”, | ||
+ | besteht. Das kann man mit einer besonderen Angabe beschreiben. Aber auch | ||
+ | diese muss wiederum aus Bits zusammengesetzt sein. Es führt folglich kein Weg | ||
+ | daran vorbei, für die ganz elementaren Strukturen eine jeweils feste Anzahl von Bits | ||
+ | vorzusehen, so dass die Hardware von Grund auf dafür ausgelegt werden kann. | ||
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+ | Wie viele unterschiedliche Werte kann eine aus Bits bestehende Informationsstruktur | ||
+ | ausdrücken? | ||
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+ | * Ein Bit repräsentiert einen von zwei Werten, nämlich 0 oder 1. | ||
+ | * Eine Struktur aus zwei Bits repräsentiert einen von vier Werten. Es sind nämlich vier Belegungen möglich: 00, 01, 10, 11. | ||
+ | * Eine aus n Bits bestehende Informationsstruktur kann jeweils einen von 2< | ||
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+ | **Das Byte** ist die wichtigste und einfachste zusammengesetzte Informationsstruktur | ||
+ | in modernen Computern. Ein Byte besteht aus acht Bits. | ||
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+ | Die Bedeutung liegt vor allem in der Brauchbarkeit für Zeichen-Codes (um | ||
+ | Buchstaben, Ziffern usw. binär zu codieren). Viele der früheren Computer hatten 6-Bit-Codes. In sechs Bits kann man jeweils eines von 2< | ||
+ | Da sich dies als zu knapp erwiesen hatte, ist man auf acht Bits gegangen (maximal 2< | ||
+ | = 256 Zeichen). Hierfür hat man den Ausdruck Byte (sprich: Beit) geprägt. (Es ist | ||
+ | dies die – in den USA übliche – saloppe Begriffsbildung durch Techniker. Irgend | ||
+ | etwas Besonderes steckt nicht dahinter. Wäre die Entwicklung seinerzeit in | ||
+ | Deutschland gelaufen, so hätten die Fachleute der alten Schule vermutlich einen | ||
+ | hochwissenschaftlich klingenden Begriff aus dem Griechischen oder Lateinischen | ||
+ | abgeleitet.) | ||
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+ | Die Groß- oder Kleinschreibung von „Bit” und „Byte” wird in der Literatur nicht | ||
+ | einheitlich gehandhabt. Manchmal schreibt man eine solche Bezeichnung dann klein, | ||
+ | wenn sie als Teil einer Maßangabe auftritt (ganz Verbissene lassen dann auch das | ||
+ | Mehrzahl-”s” weg und schreiben z. B. 200 bit/s). Wir bevorzugen die Großschreibung | ||
+ | und behalten – wie im Englischen üblich – das Mehrzahl-”s” auch in | ||
+ | Maßangaben bei. | ||
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+ | **Das (Maschinen-) Wort** | ||
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+ | Diese elementare Struktur umfasst so viele Bits, wie der Computer normalerweise | ||
+ | gleichzeitig transportieren, | ||
+ | Stichwort Verarbeitungsbreite). Moderne Computer haben Wortlängen von 16, 32 | ||
+ | und 64 Bits. (Früher waren u. a. auch Wortlängen von 12, 24, 36, 48 und 60 Bits | ||
+ | üblich.) | ||
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+ | **Was bedeuten die Informationsstrukturen? | ||
+ | |||
+ | Jede Informationsstruktur hat eine Bedeutung (ansonsten wäre sie schließlich | ||
+ | sinnlos). Neben elementaren Formaten sind auch elementare Bedeutungen fest | ||
+ | definiert. | ||
+ | |||
+ | Auch diese Festlegungen müssen letztlich in der Schaltungsstruktur der Hardware | ||
+ | zum Ausdruck kommen. In einfachen Computern können einzelne Bytes oder | ||
+ | bestimmte Aneinanderreihungen von Bytes entweder als Datenstrukturen oder als | ||
+ | Maschinenbefehle interpretiert werden, in modernen Computern auch als beschreibende | ||
+ | (deskriptive) Angaben. | ||
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+ | Zu den einfachen Datenstrukturen gehören Zeichen, Zeichenketten (Folgen mehrerer | ||
+ | Zeichen) und Zahlen. Die einfachsten Zahlenangaben sind natürliche (vorzeichenlose) | ||
+ | und ganze (vorzeichenbehaftete) Binärzahlen, | ||
+ | entspricht. (Typische Binärzahlen sind 8, 16, 32 oder 64 Bits lang.) | ||
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+ | Deskriptive Angaben sind Informationsstrukturen, | ||
+ | beschreiben (aus wie vielen Bits bzw. Bytes sie bestehen, wo sie sich befinden, was | ||
+ | sie bedeuten, wer darauf zugreifen darf usw.). | ||
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