Digitale Medien

Unter digitalen Medien versteht man elektronische Medien, die mit digitalen Codes arbeiten. Den Gegensatz dazu bilden analoge Medien. Digitale Medien sind Kommunikationsmedien, die auf der Grundlage digitaler Informations- und Kommunikationstechnologie funktionieren (z. B. Internet). Als digitale Medien werden zum anderen technische Geräte zur Digitalisierung, Berechnung, Aufzeichnung, Speicherung, Verarbeitung, Distribution und Darstellung von digitalen Inhalten bezeichnet.Die Computertechnik stellt die Basis für digitale Medien dar. Computersysteme basieren in erster Linie auf der Grundlage des binären Zahlensystems. Ein Bit ist die kleinste Informationseinheit der Computertechnik. Sämtliche Daten setzen sich aus Bits zusammen. Ein Bit kann nur zwei Werte annehmen: 0 oder 1. Jeweils acht Bits bilden ein Byte. Computer sind Maschinen, die binäre Daten als digitale Information interpretieren.


Computer

Ein Computer verarbeitet mittels programmierbarer Rechenvorschriften Daten. Es werden dabei zwei grundsätzliche Bestandteile unterschieden: Die Hardware, die aus den elektronischen, physisch anfassbaren Teilen des Computers gebildet wird, sowie die Software, die die Programmierung des Computers beschreibt.

Ein Computer besteht aus folgenden Hardware-Komponenten:
- Zentraleinheit (CPU)
- Speicher (Arbeitsspeicher, RAM/ROM - Festplatte)
- Peripherie-Geräte für Dateneingabe (Tastatur, Maus)
- Peripherie-Geräte für Datenausgabe (Bildschirm)

Zentraleinheit (CPU)
Auf dem Mainboard/Motherboard (Hauptplatine) ist die Zentraleinheit (CPU Central Processing Unit) sowie RAM/ROM befestigt. Hier geschieht die Datenverarbeitung mit Unterstützung der im Arbeitsspeicher enthaltenen Programme.

Arbeitsspeicher (RAM)
RAM (Random Access Memory) ist der flüchtige Teil des Computerspeichers, das heisst die Daten werden bei jedem Ausschalten des Computers gelöscht. Die zu verarbeitenden Daten werden zuerst hierher übertragen.
Das RAM besteht aus unzähligen elektrischen Kondensatoren und Transistoren (elektrische Bauelemente). Ein Kondensator kann dabei in einem von zwei Zuständen sein; entweder ist er elektrisch geladen oder entladen. Eine Speichereinheit, die nur zwei Zustände annehmen kann, wird Bit genannt (Zustand 1 gleich 0 / Zustand 2 gleich 1). Bit ist die kleinste Speichereinheit. Die nächstgrössere Einheit sind Byte, welche aus 8 Bit bestehen.

Arbeitsspeicher (ROM)
ROM (Read-only Memory) ist ebenso ein flüchtiger und nicht beschreibbarer Speicher. Im ROM wird definiert, wie alle angeschlossenen Geräte gestartet werden (Startprogramm).

Festplatte
Die Festplatte ist der nicht-flüchtige Speicher eines Computers. Damit die Daten und Programme nicht jedes Mal neu eingetippt werden müssen, werden sie auf der Festplatte gespeichert.
Ferner benötigt ein Computer Software/Programme, welche die Nutzung erst möglich macht. Es wird unterschieden in Betriebssystem und Anwendungsprogramme.

Betriebssystem
Nach dem Anschalten des Computers startet das Betriebssystem/Operating System (BIOS). Dieses System macht den Computer erst benutzbar. Wichtige Betriebssystem sind MAC-OS, MS Windows sowie UNIX-Betriebssysteme wie Linux.

Anwendungsprogramme
Anwendungsprogramme (application software, kurz App) sind Computerprogramme, die genutzt werden, um eine nützliche oder gewünschte nicht systemtechnische Funktionalität zu bearbeiten oder zu unterstützen. Beispiele für Anwendungsgebiete sind: Bildbearbeitung, Videobearbeitung, Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Computerspiele.

>> Computergeschichte (SRF mySchool, 11 Min.)
>> Handygeschichte (SRF mySchool, 16 Min.)


Peripheriegeräte

Peripherie-Geräte sind alle Geräte, die ausserhalb des Motherboards (CPU, RAM, ROM) befinden und nach dem EVA-Prinzip (Erfassung / Verarbeitung / Ausgabe) zur Datenverarbeitung genutzt werden. Diese sind über verschiedene Schnittstellen (Parallel, USB, FireWire, WLAN etc.) mit dem Computer verbunden. Es wird unterschieden (immer aus der Sicht des Computers) in:

- Eingabegeräte (Tastatur, Maus, Mikrofon, Scanner), über die Benutzende neue Daten und Befehle zum Rechner schicken können.

- Ausgabegeräte (Monitor, Drucker, Lautsprecher), über die die (berechneten) Daten des Computers zu Benutzenden geschickt werden.

- externe Speicher (Festplatten, CD/DVD-Laufwerke, Speichersticks etc.), von denen grosse Datenmengen zum Rechner fliessen und die meist auch wieder neue Daten speichern können.

Tintenstrahldrucker
Die eigentliche Funktionsweise eines Tintenstrahldruckers hat sich seit den Anfängen nicht verändert. Eine Flüssigkeit wird durch mikroskopisch kleine Düsen gepresst und auf das Papier gelenkt.

+ Fotos & Farbe: besser darin, Farben gleichmäßig zu mischen, als bei Laserdrucken (Auflösung bis 4800 dpi)
+ Fotos & Medien: Möglichkeit auf unterschiedlichen Medien auszudrucken (Baumwolle, beschichteten Textilien, Leinwänden, etc.)
+ günstiger, kleiner und leichter als die Laser-Variante, einfacher zu warten als die meisten Laser-Drucker
- Geschwindigkeit: bleiben langsam oder durchschnittlich schnell
- einfaches Papier: Ausdruck grau, verschwommen oder körnig
- Papiereinzüge auf 50 bis 150 Blätter beschränkt, keine Ablage für die Ausdrucke

Laserdrucker
Laser nutzen ihre integrierte Lichtquelle, um ein Bild auf die rotierende Bildtrommel zu projizieren. Dieses Bild zieht den Toner an und der Toner wird von der Bildtrommel auf das Papier mittels eines schnellen Brennprozesses übertragen.

+ Texte: Ausdruck von sehr scharfen, tief schwarzen Texten
+ Einfaches Papier: sehr gute Ausdrucke auf einfachem Büropapier
+ Schnelle Ausdrucke
+ Viel drucken: Papiereinzugsvermögen von 150 bis 250 Blatt im Haupteinzug, meist einen zweiten Papiervorrat
- Mittelmäßige Fotoqualität (Auflösung 600 bis 2400 dpi)
- Verwaltungsaufwand: hohe Druckkosten, viel Platzbedarf, teuer in Wartung


Speichermedien

Speichermedien dienen zur Speicherung von Daten, diese können auf unterschiedliche Arten gespeichert werden:
- magnetisch (Disketten, Festplatten, Magnetbänder)
- optisch, optische Abtastung, meist mittels Laser (CDs, DVDs, Blu-ray Disc)
- elektronisch (Speichersticks, Speicherkarten (CompactFlash), RAM und ROM)

Jede dieser Speicherarten hat ihre Vor- und Nachteile in Bezug auf Kapazität (Größe des Speicherplatzes), Datensicherheit, Haltbarkeit, Zugriffsgeschwindigkeit, Preis. Beispielsweise dürfen magnetische Speicher nicht mit Magneten/Magnetfeldern in Kontakt kommen. Bei Festplatten kann es zu einem Headcrash kommen. CDs, DVDs können zerkratzt werden. Auch Speicherkarten können Fehlfunktionen haben und alle Speicherarten unterliegen einem Alterungsprozess. Wichtige Daten sollte man daher immer auf mindestens zwei unterschiedlichen Speichern sichern.


Steckertypen

Peripherie-Geräte sind an Schnittstellen mit dem Computer verbunden und besitzen Steckertypen mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Parallel
Die Parallele Schnittstelle bezeichnet einen digitalen Eingang oder Ausgang eines Computers oder eines Peripheriegerätes. Bei der Datenübertragung über eine parallele Schnittstelle werden mehrere Bits parallel übertragen, im Gegensatz zur seriellen Schnittstelle, bei der die Bits nacheinander übertragen werden (wurde jedoch von USB abgelöst).

USB
USB 1.1 und USB 2.0 (Universal Serial Bus) ist die gängigste und am weitesten verbreitete PC-Schnittstelle der Welt. Man unterscheidet USB 1.1, USB 2.0 und USB 3.0. Bei USB 1.1 sind die Stecker-Typen analog zu USB 2.0. Mit USB 1.1 konnten nur Übertragungsraten von bis zu 12 MBit/s erreicht werden. Mit USB 2.0 schon 480 Mbit/s. Der mechanisch voll kompatible USB 3.0 Standard ermöglicht High-Speed Übertragungen von bis zu 5 GBit/s. Zudem können bis zu 900 mA Strom an USB-Endgeräte abgegeben werden. Das ermöglicht z. B. den Betrieb von externen Festplatten ohne zusätzliche Stromversorgung.

FireWire
Eingesetzt wird FireWire vor allem in der Videotechnik, aber auch zum Anschluss externer Massenspeicher wie DVD-Brenner, Festplatten etc. oder zur Verbindung von Unterhaltungselektronikkomponenten. Auch sehr viele Audio-Interfaces für den Einsatz in der Musikproduktion werden für den FireWire-Anschluss angeboten.

VGA
VGA (Video Graphics Arrag) ist eine analoge Schnittstelle für reine Video-Signale (z.B. Beamer). Immer noch sehr weit verbreitet, obwohl die Auflösung nicht die max. Werte von digitalen Schnittstellen erreicht.

HDMI
Mit dem HDMI-Standard (High Definition Multimedia Interface) können sowohl Audio als auch Bild-Signale digital übertragen werden.

Klinke
Klinkenstecker sind international weit verbreitete elektrische Steckverbinder zur Übertragung von Wechsel oder Gleichspannung, bzw. Audio oder Video-Signalen.


Programmierung

Programme sind nichts anderes als Regeln, die dem Computer erklären, was er zu tun hat. Die Regeln müssen exakt und eindeutig sein, damit der Computer weiss, was zu tun ist. Diese Regeln werden Algorithmen genannt. Ein Programm ist die Formulierung eines Algorithmus in einer Programmiersprache. Computer verstehen jedoch nur Maschinensprache (Zahlen 0 und 1). Es kann in Maschinensprache programmiert werden, da jeder Prozessor jedoch in einer anderen Maschinensprache programmiert ist, wird deshalb heutzutage meist nur noch in höheren Programmiersprachen programmiert (Pascal, C, Java). Sie haben einen höheren Abstraktionsgrad vom Prozessor als die Maschinensprache. Um die Programmiersprache wieder in Maschinensprache zu übersetzen und somit vom Computer anwendbar zu machen, braucht es einen Übersetzer (Compiler).

Die britische Mathematikerin Ada Lovelace (1815-1852) schrieb das erste Programm, eine Vorschrift für die Berechnung von Bernoulli-Zahlen für die mechanische Analytical Engine von Charles Babbage. Das Programm konnte jedoch nur von Hand ausgeführt werden, da es im 19. Jahrhundert noch keine funktionsfähige Maschine gab (die Analytical Engine blieb ca. 100 Jahre im Entwurf Stadium), die dazu in der Lage war.

>> Ada und die Programmiererinnen (Videobeitrag)

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