Computer, Betriebssystem und Dateien
Du schreibst am Computer eine Geschichte und speicherst sie. Am nächsten Tag öffnest du sie, und alles ist noch da. Wie geht das?
Im Computer arbeiten viele Teile zusammen, jedes mit einer festen Aufgabe. Wo ist deine Geschichte, während du tippst? Wo ist sie nachts, wenn der Computer aus ist? Wer sorgt dafür, dass die Taste „A“ ein A auf den Bildschirm bringt? Und wie findet der Computer deine Datei zwischen Tausenden anderen?
Du lernst die Teile eines Computers kennen, das Programm, das alles zusammenhält, und die Ordnung, in der Dateien liegen.
Informatiksystem und EVA-Prinzip
Ein Informatiksystem ist ein Gerät mit Programmen, das Daten verarbeitet. Daten sind Angaben, die ein Computer speichern kann, zum Beispiel Zahlen, Texte, Bilder und Töne. Computer, Tablet, Smartphone und Fahrkartenautomat sind Informatiksysteme.
Alle arbeiten nach dem EVA-Prinzip, benannt nach den Anfangsbuchstaben der drei Schritte:
- Eingabe: Daten gelangen in das System. Du tippst, klickst oder sprichst.
- Verarbeitung: Das System rechnet, sortiert oder verändert die Daten.
- Ausgabe: Das System zeigt oder spielt das Ergebnis ab.
Beim Taschenrechner: Du tippst 3 + 4 (Eingabe), er rechnet (Verarbeitung), das Display zeigt 7 (Ausgabe).
Hardware und die Bestandteile eines Computers
Alles, was du an einem Computer anfassen kannst, heißt Hardware. Das sind die wichtigsten Bauteile:
| Bauteil | Aufgabe | Vergleich |
|---|---|---|
| Prozessor | Führt Befehle aus und rechnet. Ein Befehl ist eine kleine Anweisung wie „addiere diese zwei Zahlen“. | Der Kopf beim Kopfrechnen |
| Arbeitsspeicher | Hält fest, womit der Computer gerade arbeitet. Beim Ausschalten ist er leer. | Der Schreibtisch |
| Speicher (Festplatte, USB-Stick) | Bewahrt Dateien dauerhaft auf, auch ohne Strom. | Der Schrank |
| Eingabegeräte | Bringen Daten hinein: Tastatur, Maus, Mikrofon, Kamera | Deine Sinne |
| Ausgabegeräte | Zeigen oder spielen Ergebnisse ab: Bildschirm, Lautsprecher, Drucker | Dein Mund und deine Hände |
| Schnittstellen | Stellen, an denen Geräte Daten austauschen: USB und HDMI (mit Kabel), WLAN und Bluetooth (per Funk) | Die Türen eines Hauses |
Ein Touchscreen ist beides: Du tippst darauf (Eingabe) und siehst darauf das Bild (Ausgabe).
Software und Benutzeroberfläche
Software sind die Programme eines Computers. Ein Programm ist eine Folge von Befehlen. Man kann Software nicht anfassen. Der Computer ist die Küche (Hardware), das Programm ist das Rezept (Software).
Es gibt das Betriebssystem (siehe unten) und Anwendungsprogramme, kurz Apps, für eine Aufgabe, zum Beispiel Textverarbeitung oder Spiele.
Die Benutzeroberfläche ist der Teil der Software, mit dem du den Computer bedienst. Meist ist sie grafisch: Du klickst Fenster, Symbole und Menüs mit Maus oder Finger an. Auch ein Sprachassistent ist eine Benutzeroberfläche, denn du bedienst ihn mit der Stimme.
Betriebssystem
Das Betriebssystem ist die wichtigste Software. Es startet als Erstes und läuft, bis du das Gerät ausschaltest. Bekannte Betriebssysteme sind Windows, macOS, Linux, Android und iOS. Es vermittelt zwischen Programmen, Hardware und dir. Seine Aufgaben:
- Es startet und beendet Programme.
- Es verteilt Prozessor und Arbeitsspeicher an die laufenden Programme, damit sie sich nicht stören.
- Es steuert die Hardware. Will ein Programm drucken, gibt das Betriebssystem den Auftrag an den Drucker weiter.
- Es verwaltet Dateien: Es speichert, sucht und löscht sie.
- Es stellt die Benutzeroberfläche bereit.
- Es erkennt, wer angemeldet ist, und schützt private Dateien.
Der Weg des Wortes „Hallo“
Der Weg des Wortes „Hallo“
Du schreibst in einem Textprogramm das Wort „Hallo“ und speicherst es. Wir verfolgen den Weg.
Der Weg verläuft so:
- Eingabe: Du drückst die Taste H. Die Tastatur meldet das über eine Schnittstelle an den Computer.
- Verarbeitung: Der Prozessor führt das Textprogramm aus. Der Text liegt im Arbeitsspeicher und wächst mit jedem Buchstaben.
- Ausgabe: Der Bildschirm zeigt „Hallo“.
- Speichern: Das Betriebssystem kopiert den Text in den Speicher und legt ihn dort als Datei ab.
- Strom aus: Der Arbeitsspeicher wird leer, der Speicher behält die Datei.
Antwort auf die Fragen vom Anfang: Beim Tippen liegt die Geschichte im Arbeitsspeicher, nachts im Speicher.
Datei, Dateityp und Dateiformat
Eine Datei ist eine Sammlung zusammengehörender Daten unter einem Namen. Deine Geschichte, ein Foto und ein Lied sind je eine Datei. Der Dateiname endet mit einem Punkt und der Dateiendung, zum Beispiel Urlaub.jpg. Die Endung verrät, was in der Datei steckt. Danach sucht das Betriebssystem das passende Programm zum Öffnen.
Der Dateityp nennt die Art des Inhalts: Text, Bild, Ton, Video oder Programm. Das Dateiformat sagt genauer, wie die Daten aufgeschrieben sind. Zu einem Typ gibt es oft mehrere Formate, so wie ein Brief auf Deutsch oder Englisch stehen kann.
| Endung | Dateityp | Bedeutung |
|---|---|---|
| .txt | Text | einfacher Text ohne Gestaltung |
| .docx | Text | Dokument aus einer Textverarbeitung |
| .jpg | Bild | Format für Fotos |
| .png | Bild | Format für Zeichnungen und klare Kanten |
| .mp3 | Ton | Format für Musik |
Die Endung von Hand ändern
Die Endung von Hand ändern
„Ich benenne Foto.png in Foto.mp3 um. Jetzt ist aus dem Bild ein Lied geworden.“
Beim Umbenennen ändert sich nur der Name, nicht der Inhalt. Es bleibt ein Bild, und mit der falschen Endung findet das Betriebssystem kein passendes Programm mehr. Für ein anderes Format speicherst du das Bild in einem Programm neu im gewünschten Format.
Arbeitsspeicher und Speicher verwechseln
Arbeitsspeicher und Speicher verwechseln
„Der Text steht auf dem Bildschirm, also ist er gespeichert.“
Der Arbeitsspeicher ist der Schreibtisch, der Speicher ist der Schrank. Was nur auf dem Schreibtisch liegt, ist bei Stromausfall weg. Dauerhaft liegt eine Datei erst nach dem Speichern im Speicher. Wie viel Platz du für Fotos hast, hängt vom Speicher ab.
Ordner, Verzeichnis und Baumstruktur
Damit du Dateien wiederfindest, sortierst du sie in Ordner, in der Informatik auch Verzeichnisse genannt. Ein Ordner kann Dateien und weitere Ordner (Unterordner) enthalten.
Zeichnest du diese Ordnung auf, sieht sie aus wie ein Baum, der auf dem Kopf steht: oben die Wurzel, darunter die Äste. Das heißt Baumstruktur. Fünf Wörter gehören dazu:
- Wurzel: der oberste Ordner. Es gibt genau eine.
- Knoten: jeder Punkt im Baum, also jeder Ordner und jede Datei, auch die Wurzel.
- Kante: die Verbindung zwischen einem Ordner und dem, was direkt in ihm liegt.
- Blatt: ein Knoten, von dem nichts weiter abgeht. Das sind alle Dateien und alle leeren Ordner.
- Pfad: der Weg von der Wurzel zu einem Knoten. Du schreibst die Namen nacheinander mit Schrägstrichen dazwischen, zum Beispiel Dokumente/Schule/Deutsch/Gedicht.txt. Windows nimmt dafür den umgekehrten Schrägstrich \.
Einen Ordnerbaum lesen
Einen Ordnerbaum lesen
Die Wurzel heißt Dokumente. Jede Zeile der Tabelle ist ein Knoten. Die letzte Spalte sagt, in welchem Ordner er direkt liegt.
| Knoten | Art | Liegt direkt in |
|---|---|---|
| Dokumente | Ordner (Wurzel) | keinem |
| Schule | Ordner | Dokumente |
| Mathe | Ordner | Schule |
| Bruchrechnen.docx | Datei | Mathe |
| Deutsch | Ordner | Schule |
| Geschichte.docx | Datei | Deutsch |
| Gedicht.txt | Datei | Deutsch |
| Fotos | Ordner | Dokumente |
| Katze.jpg | Datei | Fotos |
| Musik | Ordner (leer) | Dokumente |
Das lesen wir ab:
- In der Wurzel liegen direkt drei Ordner: Schule, Fotos und Musik.
- Der Baum hat 10 Knoten. Jeder Knoten außer der Wurzel hängt über eine Kante an seinem Ordner. Also gibt es 10 − 1 = 9 Kanten.
- Es gibt 5 Blätter: Bruchrechnen.docx, Geschichte.docx, Gedicht.txt, Katze.jpg und den leeren Ordner Musik.
- Der Pfad zu Gedicht.txt lautet Dokumente/Schule/Deutsch/Gedicht.txt. Er führt über drei Kanten.
Lokales Netz
Ein lokales Netz verbindet Geräte in einem kleinen Bereich, zum Beispiel in deiner Schule. „Lokal“ heißt „am Ort“. Die Geräte hängen per Kabel oder WLAN zusammen und tauschen Daten aus. So teilen sich viele Geräte einen Drucker. Zum Netz gehören:
- Geräte: Computer, Tablets, Drucker.
- Switch: ein Verteiler. Von jedem Gerät, das ein Kabel hat, führt eines zu ihm, und er leitet die Daten zum richtigen Empfänger.
- Router: das Tor zum Internet, dem weltweiten Netz aus vielen einzelnen Netzen.
- Server: ein Computer, der den anderen im Netz etwas bereitstellt, zum Beispiel Dateien für die ganze Klasse.
Zusammenfassung
Informatiksysteme arbeiten nach dem EVA-Prinzip: Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe.
Hardware ist alles zum Anfassen, Software sind die Programme. Die Benutzeroberfläche ist der Teil, mit dem du bedienst.
Der Arbeitsspeicher hält fest, womit der Computer gerade arbeitet, und ist beim Ausschalten leer. Der Speicher bewahrt Dateien dauerhaft auf.
Das Betriebssystem startet Programme, verteilt Prozessor und Arbeitsspeicher, steuert die Hardware und verwaltet Dateien.
Der Dateityp nennt die Art des Inhalts, das Dateiformat die genaue Art der Aufzeichnung. Die Endung verrät das Format.
Ordner bilden einen Baum aus Wurzel, Knoten, Kanten und Blättern. Ein Pfad ist der Weg von der Wurzel zu einem Knoten.
Ein lokales Netz verbindet Geräte über Switch und Router. Ein Server stellt den anderen etwas bereit.
Übungen
Du hast deine Geschichte gespeichert und schaltest den Computer aus. Was stimmt?
Anna hat die Dateien Foto.png und Foto.jpg. Was stimmt?
Die Wurzel eines Ordnerbaums heißt Musik. In Musik liegen die Ordner Pop und Rock und die Datei Radio.mp3. In Pop liegen 3 Dateien, in Rock liegen 2 Dateien. Wie viele Blätter hat der Baum?
In einem Klassenraum hängen 24 Computer und 1 Drucker mit je einem eigenen Kabel an einem Switch. Der Switch hängt mit einem weiteren Kabel am Router. Wie viele Kabel sind es insgesamt?
Die Datei Katze.jpg liegt im Ordner Haustiere. Haustiere liegt im Ordner Fotos, und Fotos liegt direkt in der Wurzel Dokumente. Schreibe den Pfad der Datei auf.
Ein Fahrkartenautomat ist ein Informatiksystem. Beschreibe Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe beim Kauf einer Fahrkarte.