Computer

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Der Computer

Ein Computer (von lat.: computare, zusammenrechnen) ist ein Apparat, der Daten mit Hilfe einer programmierbaren Rechenvorschrift verarbeiten kann. Ein Computersystem besteht aus verschiedenen Komponenten, die alle den Nutzer des Systems auf verschiedene Art und Weise betreffen.

Eingabe

Eingabegeräte ermöglichen die Eingabe von textueller oder sprachlicher Information. Sie machen auch Auswahlen auf dem Bildschirm möglich. Beispiele für Eingabegeräte sind Tastaturen oder Geräte zum Zeigen und Positionieren, wie die Maus.

Grundsätzlich sind drei Faktoren bei der Auswahl der Eingabegeräte zu beachten:

  • Passen sie zu den physikalischen und psychologischen Eigenschaften des Nutzer?
    Ältere Menschen haben häufig Probleme im Umgang mit einer Maus. Kinder und Jugendliche sind oft nicht mit der Anordnung der Buchstaben auf einer Tastatur vertraut. Aus diesem Grund brauchen sie länger zum Tippen. Touchpads, wie sie oft in Laptops verwendet werden, sind gewöhnungsbedürftig und werden daher auch von manchen Nutzern abgelehnt. Werden die Geräte von körperlich oder geistig Behinderten bedient, sind Anpassungen an die jeweiligen Fähigkeiten zu machen.
  • Passen sie zur Aufgabe?
    Die Aufgabenstellungen der Anwendung sollten mit dem gewählten Eingabegerät optimal ausgeführt werden können. Beispielsweise braucht man für eine „Mal–Aufgabe“ Eingabegeräte, die kontinuierliche Bewegungen möglich machen. Die Auswahl eines Eintrages aus einer Liste erfordert ein Gerät, das eine diskrete Bewegung ermöglicht.
  • Passen sie zur Arbeitsumgebung?
    Spracheingabe bietet sich an, wenn kein Platz für andere Eingabegeräte vorhanden ist, ist jedoch ungeeignet in lauten Umgebungen. Manchmal widersprechen sich die Anforderungen einer Anwendung und die Möglichkeiten der Eingabegeräte. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, zwei Eingabegeräte zu wählen, die sich in ihrer Funktion ergänzen. So ist die Kombination aus Maus und Tastatur sehr bewährt, während eine Kombination von Maus und Joystick wohl selten sinnvoll sein dürfte.

Bei allen Eingabegeräten ist das direkte Feedback von Bedeutung. Dies kann sowohl sichtbar sein, beispielsweise durch einen sichtbaren Knopf zum anklicken, als auch hörbar (Tastengeräusche). System Feedback muss zusätzlich von der Anwendung gegeben sein.

Die Tastatur

Die Tastatur ist das häufigste Eingabegerät. Wichtige Eigenschaften einer Tastatur sind:

  • Größe der Tasten
    Während es bei zu kleinen Tasten schwer ist, sie gezielt zu drücken, liegen zu große Tasten weiter auseinander, so dass die langen Wege der Finger und eventuell sogar Hände und Arme die Schreibgeschwindigkeit mindern und den Nutzer auf Dauer ermüden können.
  • Haptik der Tasten
    Haptik ist die Lehre vom Tastsinn, also z. B. wie die Tasten sich anfühlen, wenn man sie drückt. Der Druckpunkt spielt hierbei eine große Rolle: Flatkeybords, wie man sie an vielen öffentlichen Terminals findet, haben meist einen schlechten Druckpunkt,also ein schlechtes haptisches Feedback.
  • Anordnung der Tasten
    Im englischen Sprachraum hat sich das QWERTY–Layout durchgesetzt, während man sich in Deutschland an das QWERTZ–Layout gewöhnt hat. Die Namen ergeben sich jeweils aus den ersten sechs Buchstaben der obersten Buchstabenreihe auf der Tastatur. Das QWERTY–Layout wurde 1874 im Zuge der Entwicklung der ersten mechanischen Schreibmaschinen ein kommerzieller Erfolg. Buchstaben, die (im Englischen) häufig nacheinander verwendet werden, sind möglichst weit von einander entfernt, damit sich die Hebel nicht verhaken. Dies war damals ein enormer Vorteil, um die Schreibgeschwindigkeit zu erhöhen. Da Computer nicht mit Hebeln arbeiten, wurden zahlreiche alternative Tastatur–Layouts entworfen, die ohne diese technische Barriere mehr auf die Bedürfnisse des Anwenders eingehen.

Geräte zum Positionieren und zum Zeigen

Mit diesen Eingabegeräten lassen sich Punkte oder Pfade zeigen. Dabei handelt es sich um kontinuierliche Eingabegeräte, die die Eingabe einer Bewegung oder eines Verlaufs ermöglichen. Bekannt Beispiele für Zeige-Geräte sind Maus, Trackball, Joystick und Touchpad. Natürlich unterscheiden sich diese Geräte. So ist ein Joystick besser geeignet, wenn sich der Nutzer in einer Landschaft bewegen möchte, die Maus hingegen erlaubt ein präziseres Zeigen auf Objekte.

Beispiele (Tastaturen)

  • QWERTY – Tastatur
    Der Name dieser Tastatur ergibt sich aus den ersten sechs Buchstaben in der oberen Reihe des Buchstabenblocks. Die QWERTY – Tastatur ist die amerikanische Tastatur. Hierbei handelt es sich um ein Standard–Layout. Die nicht–alphanumerischen Zeichen können variieren, erlaubt sind auch Variationen für Klammern, Backslashs und ähnliches.
  • Alphabetische Tastatur
    Hier sind die Tasten alphabetisch angeordnet, was naheliegend ist. Studien haben jedoch gezeigt, dass ein solches Layout nicht zwangsläufig leichter zu verwenden ist, dies gilt sowohl für unerfahrene Nutzer, als auch für Fortgeschrittene.
  • DVORAK – Tastatur
    Die DVORAK–Tastatur verwendet ein ähnliches Layout wie die QWERTY–Tastatur. Basierend auf einer Analyse des Tippens hat man das Layout ausgelegt, um eine schnellere Schreibgeschwindigkeit erzielen zu können. Mit dem DVORAK–Layout können 56 % der Tastendrucke rechtshändig ausgeführt werden, was für Rechtshänder Vorteile bringt. Außerdem versucht man mit dieser Tastatur sicherzustellen, dass eine Vielzahl der Tastendrucke abwechselnd erfolgen, wodurch die mögliche Geschwindigkeit beim Schreiben gesteigert werden kann. Die am häufigsten verwendeten Tasten sind in der mittleren Zeile angeordnet. Dadurch können die Schreiber 70 % der Tastendrucke ausführen, ohne dass sie die Finger zu weit bewegen müssen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass Müdigkeit verzögert und die Schreibgeschwindigkeit erhöht wird. Experimente haben gezeigt, dass mit der DVORAK–Tastatur eine Schreibgeschwindigkeitserhöhung zwischen 10 und 15 % möglich ist.
  • Chord–Tastatur
    Chord–Tastaturen sind völlig andersartige Tastaturen. Dieses Design hat nur wenige Tasten. Buchstaben werden erzeugt, indem man eine oder mehrere Tasten gleichzeitig drückt. Chord–Tastaturen können verwendet werden, wo die Bedienung mit nur einer Hand notwendig ist, beispielsweise unter eingeengten Bedingungen. Probleme ergeben sich aus der ermüdenden Bedienung dieser Tastatur.
  • Virtuelle Tastatur
    Die israelische Firma VKB entwickelte eine virtuelle Tastatur namens „Viki", die dem Anwender an jedem Ort eine vollwertige Tastatur, also eine Tastatur mit Buchstaben, Zahlen, Sonderzeichen und Funktionstasten bietet. Der Anwender benötigt lediglich einen glatten Untergrund, auf den die Tastatur projiziert werden kann. Aus etwa fünf Zentimeter Höhe wird mit rotem Laserlicht die Konturen einer Tastatur auf die Fläche vor ihr projiziert. Viki erkennt im die Stelle, an der der Finger auf dem Untergrund auftippt. Diese Information wird an den Organizer in der Dockingstation weitergegeben.

Beispiele (Geräte zum Positionieren und zum Zeigen)

  • Maus
    Die Maus wurde 1964 von Douglas C. Engelbart entwickelt. Sie ist das gebräuchlichste Zeigegerät. Sie ist eine der Komponenten von PC–Systemen. Die Bewegungsinformation wird über eine Verbindung an den Computer geleitet, wodurch ein Zeiger (Cursor) auf dem Bildschirm bewegt wird. Der Begriff Maus entstand, weil die Anordnung ein bisschen an das Nagetier erinnert. Zusätzlich verfügt die Maus über zwei oder drei Tasten. Diese werden verwendet, um eine Selektion zu veranlassen oder um eine Aktion auszulösen. Die Maus arbeitet auf der waagerechten Ebene, indem sie sich auf dem Schreibtisch bewegt und dient als indirektes Eingabegerät. Indirekt deswegen, weil eine Transformation für die Abbildung der horizontalen Natur des Schreibtischs auf die vertikale Organisation des Bildschirms notwendig ist. Die Links-Rechts–Bewegung wird direkt abgebildet, die Bewegung von unten nach oben wird zum Anwender hin bzw. von ihm weg realisiert. Bei einer 3D–Maus erfolgt die Steuerung von 3D–Objekten über eine Kappe, die sich in sechs Richtungen bewegen lässt. Ein Ultraschallsender, bestehend aus drei Lautsprechern, wird links oder rechts, parallel vom Monitor, platziert. Somit entstehen sechs Freiheitsgrade. Ein Problem ist das ermüdende Arbeiten mit der Maus, da sie in einer gewissen Höhe gehalten werden muss.
  • Trackball
    Der Trackball ist im Prinzip eine auf den Kopf gelegte Maus. Er besteht aus einer Kugel, die an einem Gehäuse angebracht ist. Sie wird mit den Fingern bewegt und die Bewegung wird über optische Sensoren verarbeitet. Während heutige Notebooks fast ausnahmslos mit Touchpads ausgestattet sind, findet man bei alten Modellen noch integrierte Trackballs vor. Insgesamt haben Trackballs eine geringere Verbreitung als Mäuse, doch insbesondere in industriellen Anwendungen kommen sie aufgrund der Steuerungsgenauigkeit häufiger zum Einsatz.
  • Touchpad
    Touchpads (dt.: Tastfelder) sind Eingabegeräte, die meist bei Laptops unterhalb der Tastatur angebracht sind. Mithilfe von elektrischen Kapazitätsmessungen wird die Position des Fingers auf dem Tastfeld ermittelt. Auf diese Weise lässt sich der Cursor auf dem Bildschirm steuern. Analog zur Maus deuten die meisten Touchpads kurzes einmaliges Berührern als Klick, zweimaliges Berühren folglich als Doppelklick.
  • Touchscreen
    Der Touchscreen ist ein bidirektionales Instrument: Sowohl Eingaben als auch Ausgaben sind über dieses Gerät möglich. Nachteilig ist, dass sich auf solchen Screens Punkte weitaus weniger präzise zeigen lassen, als es mit einer Maus möglich ist. Selbst wenn die Geräte selbst eine ausreichend hohe Präzision aufweisen würden, so blieben die Finger der Menschen dennoch dicker, als ein Mauscursor. Häufig wird auch die ermüdende Armhaltung bei intensiverer Nutzung bemängelt.
  • Datenhandschuh
    Zur Umsetzung der Handbewegungen in Steuersignale gibt es spezielle Handschuhe. Diese sind mit Sensoren ausgestattet, um alle Bewegungs-, Beugungs- und Positionsänderungen der Finger zu erfassen. Die Datenhandschuhe werden vom Benutzer wie Handschuhe getragen. Sie geben die Bewegungsänderungen als dreidimensionale Signale über ein Verbindungskabel an den Computer. Damit der Benutzer in einer virtuellen 3D–Umgebung interagieren kann, wird die Position der Hand im Raum bestimmt. Die Hand wird in die virtuelle dreidimensionale Computerdarstellung projiziert. Datenhandschuhe werden beispielsweise in der virtuellen Realität eingesetzt. Sie sind Eingabegeräte für dreidimensionale Bewegungsabläufe zur Steuerung und Orientierung in virtuellen Umgebungen, können aber auch Objekte abtasten und sensitiv fühlen.
  • Joystick
    Ein im Computerbereich überwiegend zur Steuerung in Computerspielen verwendetes Eingabegerät ist der einem Flugzeugknüppel nachempfundene Joystick. Er ermöglicht das Steuern einer Spielfigur oder auch eines Cursors über eine x- und y-Achse. Man kann hier digitale von analogen Geräten abgrenzen. Während die digitalen Geräte nur eine der acht Richtungen erkennen (oben, unten, links, rechts bzw. oben rechts, unten rechts, oben links und unten links), sind analoge Joysticks in der Lage, auch die Auslenkung und die Druckstärke zu übermitteln, was ein genaueres und feinfühligeres Steuern ermöglicht. Ähnlich wie bei der Maus verfügt auch ein Joystick über mindestens einen Knopf, häufig Feuerknopf genannt. Gerade neuere Modelle verfügen über eine Vielzahl von Knöpfen, um insbesondere den höheren Anforderungen von Spielen gerecht zu werden.

Ausgabe

Der Bildschirm ist ein Standardausgabegerät. Heutige Monitore sind als Ausgabemedium sehr gut für den Menschen geeignet, da sie weder in Text- noch in Bilddarstellungen früheren Einschränkungen unterliegen. Die Größe des Monitors scheint der einzige limitierende Faktor zu sein. Auch dreidimensionale Darstellungen sind in sehr guter Qualität möglich.

Bildschirm

Es gibt verschiedene Bildschirmtechniken, die sich in der Art und Weise, ein Bild zu erzeugen, unterscheiden.

Beispiele (Bildschirme)

  • Kathodenstrahlröhre
    Die Kathodenstrahlröhre funktioniert folgendermaßen: Ein Strom von Elektronen wird von einer Elektronenkanone ausgesandt, dann konzentriert und durch Magnetfelder gesteuert. Wenn der Strahl den phosphorbeschichteten Schirm trifft, wird der Phosphor von den Elektronen freigegeben und glüht. Dieses Prinzip gilt für viele Bildschirmarten, außer für spezielle Displays.
  • Spezielle Displays

Die speziellen Displays, das sind erstens der Rasterscan, zweitens der wahlfreie Scan und drittens Geräte mit direkter Anzeige, unterscheiden sich in der Art und Weise, ein Bild zu erzeugen. Der Rasterscan arbeitet ähnlich wie ein normaler Fernsehbildschirm. Der Elektronenstrahl wird von links nach rechts geführt, springt dann schnell zurück und in die nächste Zeile, von oben nach unten. Die Anzeige mit wahlfreiem Scan wird auch gerichtete Strahlauffrischung oder Vektoranzeige genannt. Statt den Bildschirm sequentiell und horizontal abzutasten, zeichnet der wahlfreie Scan die darzustellenden Linien direkt. Farbe wird mit Hilfe der Strahldurchdringung realisiert. Die DVST (Direct View Storage Tube) ist der Kathodenstrahlröhre mit wahlfreiem Scan in ihrer Arbeitsweise ähnlich. Das Bild wird durch Floodguns realisiert. Dadurch wird eine stabile Anzeige ohne Flackern erzeugt.

  • LCD Display
    Die LCD (Liquid Crystal Display) Schirme erzeugen keine Strahlungsprobleme und sind matrixadressierbar, d.h. einzelne Pixel können angesprochen werden, ohne dass ein Scan erfolgen muss. Eine dünne Schicht von Flüssigkristall wird zwischen zwei Glasplatten gelegt. Die untere Platte reflektiert, die obere ist durchsichtig und polarisiert. Externe Lichtstrahlen gehen durch die obere Platte und werden polarisiert, d.h. sie oszillieren nur in eine Richtung. Die Strahlen gehen dann durch das Kristall und werden von der unteren Platte reflektiert und gehen zurück zum Auge, sodass die Zelle weiß erscheint. Das Kristall dreht sich, wenn über die leitenden Glasplatten eine Spannung angelegt wird. Dadurch wird die Polarisationsebene für das einkommende Licht umgedreht und es rotiert, sodass es nicht durch die obere Platte wieder austreten kann, wodurch die aktivierte Zelle schwarz aussieht. Die geringe Intensität des vom Bildschirm emittierten Lichts, zusammen mit dem reduzierten Flackern bedeuten, dass LCD Anzeigen weniger ermüdend für die Augen sind und das Auge weniger belasten.

Akustische Ausgaben

Neben der visuellen bietet sich auch eine akustische Darstellung von Informationen an.Hierbei gibt es folgende Möglichkeiten: Alarme, natürliche Geräusche, Musik und Sprache.

Beispiele (Akustische Ausgaben)

  • Computerspiele
    Bei Computerspielen erzielen die Spieler durchschnittlich bessere Ergebnisse, wenn der Sound eingeschaltet ist. Der Mensch kann aus Geräuschen viele Informationen entnehmen. Darum könnten Geräusche als Ergänzung zu grafischen Darstellungen großes Potential haben.
  • Hintergrundprozesse
    Akustische Informationen sind auch geeignet, um Hintergrundprozesse darzustellen, so z. B. die akustische Benachrichtigung über den Eingang neuer E-Mails. Ein nicht zu vernachlässigendes Problem bei Geräuschen und Musik im Zusammenhang mit Userinterfaces ist die mögliche Geräuschbelästigung. Entweder der Anwender selbst oder andere Personen könnten sich durch die Geräusche gestört fühlen.
  • Sprachausgabe
    Sprachausgabe ist die direkteste Art Informationen akustisch zu transportieren. Es gestaltet sich jedoch äußerst schwierig, die Facetten der menschlichen Sprache in einem System nachzubilden. Es gibt zwei Möglichkeiten, Sprache nachzubilden. Erstens die Wiedergabe aufgenommener Sequenzen. Diese wurden von echten Menschen gesprochen. Bei dieser Methode klingt die Wiedergabe realistisch und kontextbezogen. Es lassen sich dadurch jedoch nur begrenzte Aussagen generieren. Variiert man kurze Sequenzen, aus einzelnen Wörtern oder Silben, so erhält man weitaus mehr Kombinationsmöglichkeiten. Die Sprache klingt dadurch häufig sehr abgehackt. Die zweite Möglichkeit ist die synthetische Erstellung von Sprache. Dies ist sinnvoll, wenn man die Menge der Phrasen nicht eingrenzen kann. Diese Art der Sprachgenerierung klingt jedoch wenig natürlich und das Zuhören ist extrem anstrengend.

Papierausgaben und - eingaben

In diesem Abschnitt werden Technologien beschrieben, mit denen man Information zu Papier bringen kann bzw. davon einlesen kann.

Beispiele

  • Drucker
    Tintenstrahl– und Bubble–Jet-Drucker schicken winzige Farbkleckse vom Druckkopf zum Papier. Die Tinte wird unter Druck aus der Tintenpatrone gepresst. Bubble–Jet-Drucker heizen die Tinte auf, um eine Blase zu erzeugen. Die Tinte des Bubble–Jet-Druckers trocknet schnell. Bei sogenannten Thermodruckern wird ein spezielles Papier verwendet. Dieses Papier ist wärmeempfindlich. Es ändert die Farbe, wenn es erhitzt wird. Der Druckkopf heizt das Papier dort auf, wo ein Punkt entstehen soll. Der Laserdrucker arbeitet ähnlich wie ein Fotokopierer. „Punkte“ elektrostatischer Ladung werden auf eine Trommel übertragen, die dann dort schwarzes Puder (Toner) aufnimmt. Der Toner wird auf das Papier gerollt und eingebrannt. Die Standard–Seitenbeschreibungssprache ist PostScript, eine Art Programmiersprache zum Drucken. Der Text wird in einer Schriftart (Font) mit einer bestimmten Größe und einem bestimmten Umriss ausgegeben. Die Schriftgröße wird in Punkten (pt) gemessen. Die Punktgröße der Schrift bezieht sich auf die Höhe. Der Umriss einer Schrift wird durch Schriftnamen angegeben. Das Erscheinungsbild des Dokuments auf dem Bildschirm, soll nach dem Prinzip „what you see is what you get“ (WYSIWYG)dem Erscheinungsbild auf der gedruckten Seite entsprechen.
  • Scanner
    Drucker nehmen elektronische Dokumente entgegen, Scanner kehren diesen Prozess um. Mit Hilfe der optischen Zeichenerkennung kann die eingescannte Seite in Text oder Grafik umgewandelt werden.Es gibt zwei typische Scannerarten: den Flachbettscanner und den Handscanner. Bei einem Flachbettscanner befindet sich die Seite auf einer flachen Glasplatte, die komplette Seite wird in eine Bitmap umgesetzt. Handscanner werden mit der Hand über den einzuscannenden Bereich gezogen. Der Lesekopf des Scanners geht über den einzulesenden Bereich und erzeugt einen Bitmapstreifen. Scanner arbeiten, indem sie einen Lichtstrahl auf die Seite schicken und dann die Intensität der Reflexion aufzeichnen. Scanner haben zwei Haupteinsatzgebiete. Sie werden verwendet, um Bilder und Fotografien einzulesen. Zweitens benutzt man sie, um Dokumente zu speichern. Papierdokumente werden gescannt und im Computer gespeichert. Die optische Zeichenerkennung (Optical Character Recognition, OCR) ist ein Prozess, durch den der Computer die Zeichen auf der Seite lesen kann. Hierbei handelt es sich nicht um die Zuordnung eines Zeichenumrisses. OCR ist eigentlich die falsche Bezeichnung, das Bild wird zwar optisch gescannt, aber die OCR Software mit dem jeweiligen Abbild arbeitet.
  • Multifunktionsgeräte (All–in–One-Gerät)
    Multifunktionsgeräte sind Geräte, die einen Drucker, einen Scanner, einen Kopierer teilweise auch ein Fax durch ein einzelnes Kombinationsgerät ersetzen, deshalb „All–in–One“.

Speicher

Ähnlich wie beim menschlichen Gehirn hat der Computer ein „Kurzzeitgedächtnis“ und einen Langzeitspeicher.

  • Kurzzeitspeicher
    Auf der untersten Ebene des Computerspeichers befinden sich die Register auf dem Computerchip. Diese haben nur wenig Einfluss auf den Anwender, weil sie nur die Geschwindigkeit des Rechners steuern. Die aktuellste aktive Information wird im RAM (Random Access Memory, Schreib-Lese–Speicher mit wahlfreiem Zugang) gespeichert. Die meisten RAM–Speicher-Inhalte sind flüchtig, d.h. der Inhalt geht verloren, wenn der Strom ausgeschaltet wird. Es gibt aber auch kleine Bereiche nicht–flüchtiger RAMs. Der RAM–Speicher ist das „Kurzzeitgedächtnis“ des Computers.
  • Langzeitspeicher
    Platten bilden das „Langzeitgedächtnis“ des Computers. Es gibt magnetische und optische Platten. Zum Beispiel sind Disketten und Festplatten mit magnetischem Material überzogen, worauf die Informationen gespeichert werden. Es müssen zwei Zugriffszeiten berücksichtigt werden: Die Zeit, die benötigt wird, um die richtige Spur auf der Platte zu finden und die Zeit, die für das Lesen der Spur benötigt wird. Optische Platten verwenden Laserlicht, um Informationen zu lesen und zu schreiben. CD ROMs eignen sich beispielsweise gut, um Nachschlagewerke zu speichern. WORM–Laufwerke (Write One – Read Many) sind flexibler, weil Informationen darauf geschrieben werden können, was jedoch nur einmal möglich ist. Sie sind nützlich für Backups. Es gibt auch voll wiederbeschreibbare Platten.

Überblick über verschiedene Speichermedien

  • ZIP-Disk
    ZIP-Disks waren eine gute Möglichkeit zur Sicherung von Datenmengen bis 100 MB. Heute sind auch Datenmengen von 250 - 750 MB möglich. Ihre Verbreitung war nie besonders groß und auch der relativ hohe Preis macht sie zu keiner wirklichen Alternative gegenüber anderen Speichermedien.
  • USB-Stift
    Speicherstifte sind klein und durch ihre große Verbreitung kostengünstig in der Anschaffung. Ihr Einsatzbereich ist meist die kurzfristige Datensicherung oder der Datentransport. In der Kapazität überschreiten USB-Stifte Gigabyte-Grenze, sind also auch für den Transport größerer Datenmengen geeignet.
  • Speicherkarte
    Speicherkarten sind mit USB-Stiften in Punkto Größe, Verbreitung und Preis vergleichbar. Speicherkarten finden größtenteils Verwendung in digitalen Fotokameras und Musikabspielgeräten, können aber auch im Bereich der kurzfristigen Datensicherung und des Datentransports eingesetzt werden.
  • CD-ROM
    Die CD-ROM ist ein sehr gutes Speichermedium für die langfristige Datenkonservierung. Das Fassungsvermögen von 650 - 870 MB erlaubt das Speichern umfangreicher Anwendungsdaten wie z. B. Textdokumente, Datenbanken oder Fotos. Für die kurzfristige Datensicherung sind insbesondere wiederbeschreibbare CD-Rohlinge geeignet.
  • DVD
    Die DVD hat sich nicht nur in der Entertainmentbranche durchgesetzt, sondern ist als beschreibbare Variante auch zu einem interessantem Medium für die Datenspeicherung und -archivierung geworden.
  • Externe Festplatte
    Zielt das Backup auf eine Volldatensicherung, sollen also die gesamten Daten einschließlich der Programmdateien etc. eines Desktoprechners oder Notebooks gesichert werden, sind externe Festplatten die geeigneten Medien. Neuere Modelle werden über die USB- oder FireWire-Schnittstelle an den Rechner angeschlossen. Sie sind preisgünstig (80 GB ab ca. 80 Euro), auf Grund ihrer Maße und des Gewichts transportabel und sie verfügen über ein Speichervermögen von wenigen Gigabytes bis zur Terabyte-Größe (=1000 GB) für den Profibereich. Für externe Festplatten werden HDDs (HardDiscDrives) in zwei Baugrößen verwendet: 2,5 Zoll und 3,5 Zoll. Die kleinere Variante ist leichter und energiesparender, kommt mit einer Stromversorgung über die USB-Schnittstelle aus und ist so besonders für Gebrauch mit Notebooks geeignet. Ihre Speicherkapazität erreicht maximal 120 GB. 3,5’’-Platten benötigen ein externes Netzteil, speichern aber bis zu 500 GB, neueste Modelle für den Profibereich gelangen sogar bis in den Terabyte-Bereich. Auch externe Festplatten mit 3,5’’-HDD lassen sich je nach Modell ohne Probleme transportieren, das Backup kann also räumlich getrennt vom Original aufbewahrt werden. So können sie im Gegensatz zu zusätzlichen internen Festplatten eine Datensicherung auch dann gewährleisten, wenn der Computer z. B. durch ein Feuer zerstört wird.
  • Magnetband
    Magnetbänder sind reine Speichermedien zur Datensicherung, die vornehmlich im Profibereich (beim Serverbackup) eingesetzt werden. Das benötigte Lese- und Schreibgerät ist ein so genannter Streamer, in den die Bänder eingelegt werden. Für den Einzelanwender sind sie aus Kostengründen keine Alternative zu DVD-Brenner oder externer Festplatte.

Komprimierung

Zur Reduzierung der Speichermenge werden Komprimierungstechniken eingesetzt. Die Huffman – Codierung verwendet für häufig vorkommende Wörter Abkürzungen. Die Lauflängenkomprimierung stellt lange Folgen desselben Werts durch Länge–Wert–Paare dar. Fraktalen–Komprimierung ist für strukturierte Oberflächen geeignet. Fraktale beziehen sich auf Bilder, die, wenn sie passend skaliert sind, dem Ganzen wieder ähnlich sind.

Speicherformate und Standards

Die in Dialogprogrammen am häufigsten gespeicherten Daten sind Text und Bitmapbilder. Der grundlegende Standard zum Speichern von Text ist der ASCII–Code und dessen Erweiterung, der UNICODE. Mit der Ausnahme des puren ASCII ist das häufigste Format das RTF–Format. Das Rich Text Format betrachtet das Dokument als formatierten Text, d.h. es konzentriert sich auf das Erscheinungsbild. Für die Speicherung von Bitmaps gibt es eine Vielzahl von Formaten.

Zugriffsmethoden

Der standardmäßige Datenbankzugriff erfolgt über Schlüsselfelder mit einem entsprechenden Index. Der Nutzer muss den Schlüssel kennen, damit das System die Information finden kann. Die Nützlichkeit des Systems ist gekoppelt an eine sinnvolle Verknüpfung von Schlüsseln und Indizes. Es ist auch möglich, Übereinstimmungen zu finden, wenn der Anwender ein Schlüsselwort falsch schreibt. DWIM (Do what I mean) Applikationen zeigen dem Anwender in diesem Fall ähnlich klingende Befehlsnamen an.

Verarbeitung

Computer, auf denen Dialogprogramme laufen, haben eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von 100 Millionen Anweisungen pro Sekunde. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit kann die Benutzeroberfläche beeinflussen. Diese Auswirkungen müssen beim Entwurf eines Dialogsystems beachtet werden. Es gibt zwei Fehlerarten, die mit der Prozessorgeschwindigkeit zusammenhängen: Fehler, die aufgrund eines zu langsamen Prozessors entstehen und Fehler, die aufgrund eines zu schnellen Prozessors entstehen. Wenn das Programm „das falsche macht“, haben wir es mit einem funktionellen Fehler zu tun. Ein zweiter Fehler aufgrund langsamer Verarbeitungsgeschwindigkeit entsteht, wo ein Programm zwar „das richtige macht“, aber das Feedback zu langsam ist. Negative Effekte der zu langsamen Verarbeitungsgeschwindigkeit werden durch den „Mythos der unendlich schnellen Maschine“ verschlimmert. Systeme werden demnach so programmiert, als ob ihre Antwortzeiten unmittelbar wären.

Faktoren, die die Geschwindigkeit eines Dialogsystems einschränken können

Es gibt mehrere Faktoren, die die Geschwindigkeit eines Dialogsystems einschränken können:

  • Einschränkungen aufgrund der Rechnerkapazität
    Diese Einschränkung tritt selten auf. Sie ist jedoch möglich, wenn Suchen / Ersetzen in einem sehr großen Dokument ausgeführt wird. Das System sollte so entworfen sein, dass lange Verzögerungen nicht mitten in einem Dialog auftreten. Außerdem sollte der Anwender stets erkennen, wie der Job ausgearbeitet wird. Für lange Prozesse sollte ausgegeben werden, wie lange sie dauern und während der Verarbeitung sollte angezeigt werden, wie viel schon erledigt ist.
  • Einschränkungen aufgrund des Speichers
    Die Geschwindigkeit des Speicherzugriffs kann die Performance des Dialogs beeinflussen. Ein schnellerer Speicherzugriff führt zu einer verringerten Verarbeitungsgeschwindigkeit. Werden Daten öfter geschrieben als gelesen, kann man eine Technik wählen, die für das Komprimieren aufwendig, aber für das Dekomprimieren einfach ist.
  • Einschränkungen aufgrund der Grafik
    Grafikkarten können viele der gebräuchlichsten Grafikoperationen erledigen. Dadurch entsteht sowohl eine Optimierung für die Grafik, als auch die Möglichkeit für den Hauptprozessor, andere Arbeiten zu erledigen.
  • Einschränkungen durch die Netzwerkkapazität
    Mehr und mehr Computer sind über Netzwerke miteinander verbunden. Vernetzte Systeme beeinflussen ebenfalls den Dialog. Netzwerke arbeiten manchmal über große Distanzen hinweg, die Informationsübertragung kann somit eine Weile dauern. Dadurch werden die Antwortzeiten beeinflusst und somit die Eigenschaften des Dialogs. Ein weiterer Effekt ist der, dass der Dialog zwischen Mensch und Maschine (Mensch-Maschine-Kommunikation) zu einer offenen Schleife wird: es führen viele Nutzer gleichzeitig einen Dialog mit der Maschine. Greifen viele Nutzer auf eine zentrale Maschine zu, verlangsamen sich die Antwortzeiten.

Quellen und Links

  • Quellen
    [Dix et al. 2004] Dix, Alan; Finlay, Janet; Abowd, Gregory D.; Beale, Russel: Human-Computer Interaction. Edingburg Gate (u.a.): Pearson Education Limited, 2004, p. 59 – 122.
  • Links
    [Hesse 2006] Hesse, Friedrich W. „Medientechnik, Datenhaltung, Speichermedien“ [1] December 2006.
    Hochschule der Medien Stuttgart, Dokument zur Bildschirmtechnik [2]

(alle Links zuletzt besucht am 01.07.2011)

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