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Informatik Klassenstufe 7 Saarland - Information und Daten - Video 01 Daten und Datenmengen
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 88 Zeilen
- Hallo alle zusammen, wir starten heute mal in das Thema Datenmengen und sehen uns mal an, was eine Datenmenge überhaupt ist. Im ersten
- Moment klingt das einfach natürlich eine Datenmenge ist eine Menge von Daten, aber was sind Daten überhaupt und wie entsteht eine Datenmenge? Wenn ich
- mir eine Wassermenge nehme, dann ist das recht einfach. Ich schnappe mir einen Eimer, schütte da Wasser rein und schwups, schon habe ich meine
- Wassermenge. Aber wie ist das denn bei Daten? Daten sind doch nichts, was ich einfach mal so in die Hand nehmen und in einen Eimer hineinfüllen kann. Und
- genauso ist es auch. Daten sind da natürlich ein wenig abstrakter. Und heute sehen wir uns mal dieses Thema an. Also erst einmal, was sind denn
- diese Daten überhaupt, die der Computer verwendet und wie speichert er sie? Und daraus können wir dann ableiten, was eine Datenmenge ist.
- Also überlegen wir uns erst einmal, was ein Computer da überhaupt tut, wenn er Daten speichert und Daten werden als sogenannte Bits gespeichert.
- Okay, was ist ein Bit? Keiner weiß es. Klingt ein bisschen seltsam, aber tatsächlich ist ein Bit im Grunde eine ganz einfache Angelegenheit.
- Es gibt nämlich für ein Bit genau zwei Möglichkeiten. Ein Bit kann 0 sein oder ein Bit kann 1 sein. Andere Möglichkeiten gibt es
- nicht. Okay, klingt immer noch nicht so richtig. sinnvoll.
- Da stellt man sich natürlich die Frage, warum ausgerechnet diese beiden Zustände und warum gibt es nicht mehr? Darauf gehe ich gleich noch ein bisschen
- genauer ein. Reden wir erst noch einmal kurz über diese Bits, also über 0 und 1. Die kann ich natürlich aneinander hängen. Ich kann natürlich mehrere
- Nullen und mehrere Einzen hintereinander schreiben und damit bekomme ich dann eine Bitfolger. Ich schreibe mal eine hin. Also, wenn ich so etwas habe, 10 1
- 0 1 dann habe ich eine Bitfolge der Länge 1 2 3 4 5 6 7 8. Damit habe ich jetzt 8 Bit und somit habe ich eine Datenmenge,
- die 8 Bit groß ist. Wenn ich da jetzt noch irgendwas dahinter schreibe von mir aus 001, dann ist meine Datenmenge jetzt größer.
- Zu den 8 Bit sind 3 Bit dazuekommen und damit habe ich jetzt natürlich eine Datenmenge, die 11 Bit lang ist. Also, das ist eine Datenmenge beim
- Computer, eine Menge von Nullen und Einzen. Okay, dann ist das schon mal geklärt. Aber die wichtige Frage bleibt, warum 0
- und 1? Wo kommt das denn her? Und die Antwort ist tatsächlich, dass da keine Nullen und Einzen durch den Computer schwörren.
- Das wäre eine sehr seltsame Sache, sondern 0 und 1 sind einfach nur Symbole, damit wir Menschen leichter nachvollziehen können, was denn da im
- Computer eigentlich passiert. Computer arbeiten mit Strom, mit elektrischen Signalen. Du schließt deinen Computer an eine Steckdose an
- oder dein Laptop oder dein Tablet hat ein Akku und ohne diesen Strom funktioniert das Gerät nicht.
- Und alle Signale, die unser Computer bekommt, alle Informationen, alle Daten müssen irgendwie darstellbar sein mit solchen elektrischen Signalen.
- Okay, hilft uns das in irgendeiner Art und Weise weiter? Ja, das hilft uns tatsächlich weiter, denn es gibt bei Strom und bei Geräten allgemein zwei
- klar unterscheidbare Zustände, nämlich ein und aus. Und genau dafür stehen 0 und 1. 0 steht für aus und ein für an.
- Also, wenn kein Strom fließt, wenn kein elektrisches Signal ankommt, dann reden wir von null. Und wenn ein elektrisches Signal ankommt, dann reden wir von eins.
- Die Wahrheit ist leider noch ein bisschen komplizierter, weil wir in Wirklichkeit Bereiche verwenden, aber meistens spielt
- das keine Rolle. Also in Wirklichkeit werden Spannungsbereiche benutzt und nicht kein Strom oder Strom,
- aber im Allgemeinen vereinfacht man das so, also null kein Strom oder sehr wenig Strom und eins bedeutet dann, es fließt irgendeine Art von Strom und das kann
- man wunderbar bar voneinander unterscheiden ohne größere Probleme. Entweder ist das Licht an oder das Licht ist aus. Entweder das Radio läuft oder
- das Radio läuft nicht. Wir haben also zwei Zustände, die wir wunderbar voneinander unterscheiden können und aus diesem Grund benutzt auch der Computer
- nur diese beiden Zustände. Wir können sie immer einwandfrei und ohne Probleme voneinander unterscheiden. Sie sind ganz klar definiert und das wirst du sehen
- mathematisch. ist das auch sehr einfach. Was ich hier hingeschrieben habe, ist die häufigste Darstellungsart, aber manchmal liest man auch das
- Umgekehrte, dass 0 und 1 vertauscht sind. Das ist nicht so ganz klar definiert. Also meistens wird es so genannt. Null heißt aus oder wenig, eins
- heißt an und viel Strom. Aber es kann auch mal sein, dass es umgekehrt irgendwo steht. dann ist das nicht unbedingt ein Fehler. Nur muss es
- natürlich einheitlich bleiben. Das heißt, wenn du dich für diese Darstellungsart entscheidest, dann solltest du auch bei dieser
- Darstellungsart bleiben. Und das Ganze hat auch einen Namen. nennt man nämlich dual oder binärsystem, weil das gesamte System nur aus diesen
- beiden Werten besteht, nämlich 0 und 1. Andere Werte gibt es nicht. Wir werden meistens Binärsystem verwenden, aber den Begriff Dualsystem
- solltest du mal gehört haben, damit du ihn einordnen kannst. Das ist im Grunde das gleiche. Okay. 0 und 1, das sind zwei schöne
- Zahlen, aber wir haben doch noch viel viel mehr Zahlen. Was machen wir denn mit den anderen Zahlen? Wir Menschen verwenden
- normalerweise das sogenannte Dezimalsystem. Das meiste, was du in deiner Schulzeit bisher gerechnet hast, dürfte
- Dezimalsystem gewesen sein. Also, wir arbeiten normalerweise mit einem Rechensystem, das auf der Zahl 10 beruht.
- Was das genau bedeutet, sage ich in einem späteren Video noch ein bisschen genauer. Im Moment reicht für dich, dass du weißt, normalerweise
- arbeiten wir Menschen nicht mit dem Binärsystem. Das ist für uns Menschen sehr, sehr schwierig.
- Ein Computer kann das gut. Der hat damit gar kein Problem. Für uns Menschen ist das Binärsystem ungeeignet und wir haben uns im normalen Leben auf
- das sogenannte Dezimalsystem geeinigt. Das heißt, im Grunde rechnest du so gut wie immer mit dem Dezimalsystem.
- Dezimalsystem bedeutet, wir haben zehn Ziffern von 0 bis 9. Und aus diesen zehn Ziffern bauen wir alle unsere Zahlen zusammen, während das Binärsystem
- nur diese beiden Ziffern hat, nämlich 0 und 1. Weitere Ziffern gibt es im Binärsystem nicht. Also, wenn wir mal eine ganz normale
- Zahl nehmen, 42, dann ist das im Allgemeinen eine Zahl im Dezimalsystem. Gut, jetzt haben wir ganz offensichtlich
- zwei Systeme. Wie die funktionieren, das werde ich dir später noch genauer erklären. Im Moment reicht es für dich zu wissen, dass das Binärsystem nur zwei
- Ziffern kennt, nämlich 0 und 1. Und das Dezimalsystem, mit dem wir normalerweise arbeiten, kennt zehn Ziffern, nämlich von 0 bis 9.
- Okay, jetzt haben wir also diese beiden Systeme und jetzt ein Computer versteht ja anscheinend nicht das Dezimalsystem.
- Was fangen wir damit jetzt an? Und das Schöne ist, wir können von dezimal in binär umrechnen und der Computer kann das auch. Wie das funktioniert, erkläre
- ich dir noch. Das ist überhaupt nicht schwer. Wir sehen uns diese Umrechnung später noch genauer an. Das möchte ich jetzt im heutigen Video nicht erklären.
- Also ganz konkret bedeutet das, ich kann jede Zahl im Dezimalsystem in eine Bitfolge umwandeln. Das bedeutet z.B. die 6 im Dezimalsystem
- ist im Binärsystem 010. Also, wenn ich eine 6 in dezimal umrechne in binär, dann bekomme ich als
- Ergebnis 01. Wie das funktioniert, erkläre ich dir wie gesagt noch später. Aber jetzt weißt du, jede Zahl, die es gibt, kannst du
- umrechnen in Binär und genau das macht der Computer auch. Es gibt ein paar Zahlen, bei denen es schwieriger ist. Das sind Minus und
- Kommazahlen, aber die spielen jetzt im Moment noch keine Rolle. Schön, das ist eine sehr interessante Sache, aber wir benutzen nicht nur Zahlen, wenn wir am
- Computer arbeiten, sondern wir haben ja auch Texte oder Bilder. oder Musik und alles, was es am Computer gibt,
- alles was du am Computer siehst und machst besteht im Grunde nur aus Nullen und Einzen im Binärsystem. Wie das genau möglich ist, sehen wir uns
- auch später noch genauer an. Erst einmal widmen wir uns den Buchstaben. Also, ein Computer kann eigentlich nur Zahlen speichern, aber was bringt mir
- das, wenn ich auch mit Texten arbeiten möchte? Texte bestehen ja aus Buchstaben, Punkte, Doppelpunkte, Anführungszeichen
- und so weiter und so fort. Da ist also noch viel viel mehr drin als einfach nur zahlen. Was machen wir denn damit? Und damit das funktioniert, wenden wir einen
- kleinen Trick an. Jeder Buchstabe bekommt eine Zahl. Wir ordnen also jedem Buchstaben eine Zahl zu. Aha. Und was bedeutet das bitteschön genau? Ich habe
- hier mal Beispiele hingeschrieben. Das große A könnte eine 5 60 sein. Das große B eine 66 und so weiter. Damit hätte dann jeder
- Buchstabe eine Zahl und ich muss dann nur noch die Zahlen in Binär umrechnen bzw.
- der Computer. Also, wenn der Computer AC bekommt, dann bekommt er in Wirklichkeit 65 667.
- Und das hier sind Zahlen, die kann ich ohne weiteres umrechnen in das besagte Binärsystem. Okay, klingt alles immer noch ein
- bisschen komisch. Wir sehen uns auch das noch etwas genauer an. Im Moment geht es erst einmal um die grundsätzliche Idee. Also, du siehst, wir wenden
- einfachen Trick an, geben jedem Buchstaben und jedem Zeichen eine Zahl und dann spielt es keine Rolle mehr, dass wir es mit Buchstaben zu tun haben.
- Der Computer merkt das eigentlich nicht und ähnliche Tricks werden dann auch bei Bildern oder Filmen oder Musik angewendet.
- Okay, warum habe ich jetzt hier bei der 65 angefangen? Das habe ich mir tatsächlich nicht
- ausgedacht, sondern es gibt fertige Codierungsmöglichkeiten, die heißen Asky bzw. Unicode, denn wir brauchen ja einen Standard. Wenn ich
- sage, mein großes A ist 7 und mein großes B ist 8, dann hilft das nur meinem Computer und ein anderer Computer könnte damit nichts mehr anfangen,
- außer er verwendetelbe System und aus diesem Grund gibt es vordefinierte Systeme, die alle Computer kennen und Diese Systeme heißen z.B.
- Asky oder Unicode. Und diese Codierung, die ich hier hingeschrieben habe, also großes A ist 65,
- das ist nun einmal die Standardcodierung, die man aus diesen beiden Systemen kennt. Auch darauf gehen wir noch ein
- bisschen genauer ein. Für den Moment soll auch das mal so reichen. Das hier sind einfach ausgedrückt Tabellen und in den Tabellen ist jedes Zeichen, also
- Buchstaben Punkt Komma, Ausrufezeichen und so weiter einer Zahl zugeordnet und das sind Standards. Das bedeutet, jeder Computer kann damit umgehen und
- das ist auch wichtig, denn ein Computer bekommt ja nur eine Bitfolge, also eine Menge von Nullen und Einzen, und die muss der Computer irgendwie
- interpretieren. Und aus diesem Grund brauchen wir klare Vorgaben, also klar definierte Zuordnungen, die jeder Computer
- versteht. Sonst würde ja jeder Computer die Bitfolgen unterschiedlich interpretieren
- und unterschiedlich darstellen und das darf natürlich nicht sein. Also, du musst dir merken, eine Datenmenge ist die Anzahl der
- gespeicherten Bits und je mehr Bits ich habe, desto größer ist die Datenmenge. Und jetzt Vorsicht, Daten benötigen natürlich Platz. Ein Buchstabe braucht
- wenig Speicherplatz. Ein Buch benötigt etwas mehr Speicherplatz, denn ein Buch besteht ja aus vielen Buchstaben. Ein Foto benötigt noch mehr
- Speicherplatz und Videos bestehen ja vereinfacht gesagt aus vielen Fotos und deswegen benötigen Videos dann noch viel mehr Speicherplatz, also besonders viel
- Speicherplatz. Tatsächlich sind Videos sehr sehr große Datenmengen, aber für den Moment soll das mal reichen
- und im nächsten Video sehen wir uns das dann noch etwas genauer an.