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Aufbau und Organisation von Informationssystemen - Coggle Diagram
Aufbau und Organisation von Informationssystemen
0 und 1 als Grundlage aller IT-System
Speicherung von digitalen Informationen erfolgt binär (Abfolgen von 0 und 1)
Bit: kleinsmögliche Einheit der Information
Bitfolgen: Abfolgen von 0 und 1, die größer sind als ein Bit
Beispiele:
Lichtschalter hat 2 Positionen
Lampe an oder aus
optische Datenträger (CD,DVD) Erhöhungen und Vertiefungen
Boole‘sche Operatoren
UND:
zweistellig
x und y = 1, wenn beide WErte 1 sind
NICHT:
einstellig
negiert x-Wert zum jeweils anderen
ODER:
zweistellig
x und y =1, wenn mind. ein Wert 1
Speichern von Zahlen und Zeichen
ASCII / UTF-8
Abfolgen von 0 und 1
Von-Neumann-Architektur
grundsätzliche Funktionsweise aller heute typischen Computersysteme ⇨ Anweisungen zur Verarbeitung der Daten konnten verändert werden ⇨ Programmieren und Neu-Programmieren möglich
Elemente
Speicher
Aufbewahrung von binär codierten Daten und Programmen
nur ein Speichertyp, der nicht ziwschen Daten- und Programmspeicher trennt
Speicherbereich in kleine Speicherbereiche (Speicherzellen) aufgeteilt ⇨ fortlaufend durchnummeriert ⇨ eindeutige Adresse
Zugriff auf Speicherzelle: Lokalisieren der Speicherzelle und Auslesen und/oder Verändern des Speicherinhaltes
CPU (Central Processing Unit) ⇨ Rechner
Rechenwerk als Teil der CPU
einzige Komponente, in der Berechnungen durchgeführt werden
Bestandteile: ausführbare arithmetische und logische Funktionen
ALU (Arithmetic Logical Unit)
Steuerwerk als Teil der CPU
Koordinator
Aufgaben:
auszuführende Befehle eines Programms in der richtigen Reihenfolge aus Speicher in CPU laden, interpretieren
Quelle und Ziel der zu verarbeitetenden Daten mit Rechenwerk verschalten
Mitteilung an Rechenwerk, welche Berechnung mit Daten durchgeführt werden soll
Ein-/Ausgabe
Schnittstelle des Systems zu seiner Umgebung
Aufgabe: Ein- und Ausgabe von Daten und Programmen
Kommunikation mit dem Anwender z.B. über Bildschirm, Tastatur, Maus
Kommunikation mit anderen Systemen über Systemschnittstellen und Datennetze
Bus
Datenübertragungsystem
Aufgabe: Kommunikation zwischen Bestandteilen
alle Daten werden über den Bus übertragen
Übertragungskapazität und Geschwindigkeit des Bus bestimmen die Geschwindigkeit des Rechners maßgeblich mit
Ablauf einer Berechnung
aufeinanderfolgende Befehle eines Programmes werden in aufeinanderfolgenden Speicherzellen gespeicher
Start
Steuerwerk veranlasst das Laden
des ersten Befehls in das Rechenwerk
Ausführung
nächste Anweisung wird in das Rechenwerk geladen
Befehl kann enthalten:
Anweisungen zum Laden von Daten aus dem Speicher in das Rechenwerk
Anweisungen zum Ausführen von Berechnung von bereits geladenen Daten
Anweisungen zum Speichern von Daten
Betriebliche Informationssysteme
gewerblich eingesetzte Softwaresysteme und deren Kontext (Nutzer + technisch verbundene Systeme)
Systemklassen
Kommunikationssysteme
System zur Unterstützung der zwischenmenschlichen Kommunikation (E-Mail, Telefon, Videotelefonie, Chat, soziale Netzwerke) z.B. Skype, Teams, Thunderbird
Querschnittsysteme
alle Systeme, die keine Kommunikationssysteme sind, jedoch ebenfalls als Standardsoftware eingesetzt werden, z.B. Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Präsentationssysteme (Word, PPP, LibreOffice, Keynote,…)
operative Systeme
unterstützen gezielt Geschäftsprozesse und Unternehmen in Organisationen
branchenneutral: Content-Management, Buchhaltung, PErsonalwesen
branchenspezifisch: für Logistikunternehmen, Banken oder Versicherungen
am stärksten auf die wertschöpfenden und unterstützenden Geschäftsprozesse von Organisationen hin angepasst
dispositive Systeme
Unterstüzung von Planungs- und Entscheidungsprozessen
z.B. Data Warehouse, Business Intelligence Lösungen
gezielt bereinigte und verdichtete Daten aus operativen System über Abläufe, Prozesse und Geschäftsvorfälle abgelegt
nicht Geschäftsprozesse, sondern Daten im Vordergrun
Verteilte Systeme und Kommunikationsnetze
Typische Elemente
Server
Rechner, die Funktionen anbieten, die von anderen Rechnern über Kommunikationsnetz aufgerufen werden können
Beispiele:
Server von Suchmaschinen ⇨ Sucher von Infos im Internet
Server von Wetterdiensten ⇨ Informationen über Wetterlage
Server von E-Mail-Providern ⇨ Senden und Empfangen von E-Mails
Netzwerk-Drucker ⇨ Ausdrucken
Funktionen = Services
Client
Rechner, die von Servern angebotene Dienste in Anspruch nehmen
Beispiel:
Browser, in dem Online-Shop benutzt wird ⇨ Rechner, auf dem Browser installiert wird , ist Client
Rechner, der über Drucker Dokument ausdruckt ist Client
Smartphone
Kommunikationsnetz
Client und Server werden über Kommunikationsnetz verbunden
Bestandteile
physikalische Komponenten zur Datenübertragung: Kabel, elektromagnetische Wellen, optische Signale
technische Komponenten zur Datenvermittlung: Router, Switches, Repeater, Bridges
Netzwerkschnittstellen: Rechner mit Kommunikationsnetzwerk verbinden, z.B. Ethernet-Anschluss, Bluetooth-Chip
Netzwerkschnittstelle
Verbindung eines Rechners zum Kommunikationsnetz
Kabelbuchse/Funkchip (Hardware) + Betriebssystem (Software) erforderlich
Komponenten zur Datenübertragung: Transport über Distanz
Komponenten zur Datenvermittlung: optimaler Weg vom Sender zum Empfänger im Kommunikationsnetz
Klassifizierung nach Größe
Nachricht
Informationen, die zwischen den Rechnern versendet wrden
logisch zusammenhängende Information, die zu eine, Zeitpunkt von einer Anwendung verschickt wird
Netzwerkschnitstelle muss versendete Nachricht in Bitfolgen mit vorgegebener Länge transformieren
Je nach Größe der Nachricht werden Datenpakete erzeugt
Referenzmodelle für Kommunikationsnetze
TCP/IP
vier Schichten
Anwendungsschicht: anwendungsabhängige Vorschriften zum Aufbau und Austausch von Nachrichten (z.B. HTTP, SMTP)
Transportschicht:
Nachrichten aus höheren Schichten werden in kleinere Einheiten aufgeteilt und an Internetschicht übergeben
Protokolle sorgen durch Sicherungsfunktion, dass Datenpakete ankommen
Transportschichten von Empfänger und Sender kommunizieren direkt miteinander Protokolle sorgen durch Sicherungsunktion, dass Datenpakete ankommen logische Endpunkt-zu-Endpunkt Verbindung
Internetschicht:
richtige Zustellung von Datenpaketen
Vermeidung von Überlast
Host-zu-Netz-Schicht
OSI (Open System Interconnections)
sieben Schichten
Anwendungsschicht: anwendungsabhängige Vorschriften zum Aufbau und Austausch von Nachrichten (z.B. HTTP, SMTP)
z.B. Google Chrome, Spiel
Darstellungsschicht: Definition von Syntax und Semantik der übertragenden Informationen ⇨ Übersetzen auf unabhängiges Format
Sitzungsschicht: ermöglicht Aufbau von Sitzungen zwischen entfernten Rechnern ⇨ eine Sitzung: Aktionen beider Rechner können gezielt gesteuert und synchronisiert werden
„Check Points“ erstellen ⇨ z.B. RPC Protokoll
Transportschicht: „beaufsichtigen“
Nachrichten aus höheren Schichten werden in kleinere Einheiten aufgeteilt und an Vermittlungsschicht übergeben
Protokolle sorgen durch Sicherungsfunktion, dass Datenpakete ankommen
Transportschichten von Empfänger und Sender kommunizieren direkt miteinander Protokolle sorgen durch Sicherungsunktion, dass Datenpakete ankommen logische Endpunkt-zu-Endpunkt Verbindung
Vermittlungsschicht: Betrieb des Kommunikationssnetztes
Auswahl der Route durch das Netz
Steuerung der Qualität der Übertragung
⇨ mit Post vergleichbar
IP
Sicherungsschicht: „Datenflusskontrolle“ vollständige und fehlerfreie Übertragung von einem Rechner zum nächsten
v.a. Flusskontrolle bei zu hoher Sendegeschwindigkeit
Fehlerbehandlung durch physikalische Übertragungsfehler
MAC-Adresse (steht im Datenpaket drin)
Bitübertragungsschicht: Übertragung der binär codierten Datenpakete über physikalischen Konnumikationskanal ⇨ zu transportierende Bitfolgen auf Eigenschaften (Strom, Licht, Funkwellen) abzubilden, zu übertragen und wieder in Bitfolgen umzuwandeln
Allgemein
Transformation der Nachrichten in Datenpakete findet in mehreren Schritten statt
Protokoll: für das Codieren und Decodieren in einer Schicht eingesetzte Funktionen
jede Schicht ist für ganz bestimmten Aspekt des Nachrichtenaustausches zuständig
Allgemeines
Softwaresystem, das nur im Zusammenspiel mehrerer, über ein Kommunikationsnetz verbundener Rechner eingesetzt werden kann
Hardware- und Softwarekomponenten zur Nutzung
Kommunizieren über Kommunikationsnetz
Beispiel: Online-Shop