Computer

4.5

Betriebssysteme

Peripheriegeräte wie z. B. Laufwerke, Drucker, Kommunikationsnetzwerke verarbeiten und speichern Daten anders, als der Computer sie behandelt. Interne Betriebssysteme sind hauptsächlich dazu ausgelegt, den Datenfluss verschiedener Quellen zu koordinieren und zu übersetzen, wie beispielsweise von Laufwerken oder Koprozessoren (Prozessoren, die zwar gleichzeitig mit dem Hauptprozessor arbeiten, aber andere Aufgaben wahrnehmen). Ein Betriebssystem ist ein ständig im Speicher befindliches Hauptsteuerprogramm. Es setzt die Befehle des Anwenders um, wie z. B. Anzeigen, Drucken, Kopieren von Dateien, Auflisten aller Dateien eines Verzeichnisses oder das Ausführen eines bestimmten Programms.

5

Programmierung

Ein Programm besteht aus einer Folge von Anweisungen, die der Hardware des Computers angeben, welche Operationen mit welchen Daten durchzuführen sind. Programme können direkt in die Hardware eingebaut werden oder unabhängig in einer Form existieren, die Software genannt wird. In einer speziellen Art von Computern sind die Verarbeitungsanweisungen direkt in ihrer Schaltung integriert. Derartige Mikrocomputer sind z. B. in Taschenrechnern, Armbanduhren, Automotoren und Mikrowellenherden eingebaut. Andererseits gibt es Allzweckcomputer, die einige Programme bereits in ihrem ROM oder im Prozessorchip eingebaut haben, aber trotzdem auf externe Programme zur Ausführung sinnvoller Aufgaben angewiesen sind. Wenn ein Computer einmal programmiert wurde, kann diese Maschine nur so viel oder so wenig vollbringen, wie seine Steuerungssoftware zu jedem Zeitpunkt zulässt. Für viele Gebiete umfasst Software einen weiten Bereich von Anwendungsprogrammen, also Anweisungen für den Computer zur Durchführung verschiedener Aufgaben.

5.1

Sprachen

Computer erhalten ihre Anweisungen in einer Programmiersprache, also als bestimmte Muster binärer digitaler Informationen. Das Programmieren der ersten Computer war eine schwierige und mühevolle Aufgabe, weil Elektronenröhren-EIN-AUS-Schalter per Hand gesetzt werden mussten. Gruppen von Programmierern benötigten oft Tage, um einfache Aufgaben wie z. B. das Sortieren einer Namensliste zu programmieren. Seitdem wurde eine große Zahl von Computersprachen entwickelt, einige davon für besondere Anwendungen. Andere Computersprachen zielten stärker auf eine bequeme Bedienung und einen anwendungsfreundlichen Zugang.

5.2

Maschinensprache

Die eigene, auf Binärcode basierende Sprache eines Computers, die Maschinensprache, ist äußerst kompliziert. Der Programmierer muss jeden Befehl und alle Daten in binärer Form eingeben, so dass eine einfache Aufgabe, wie der Vergleich eines Registerinhalts mit den Daten an einer Adresse im Speicherchip, wie folgt aussehen kann: 11001010 00010111 11110101 00101011. Maschinensprachen-Programmierung stellt daher eine sehr zeitraubende Tätigkeit dar, bei der die durch das Programm eingesparte Zeit kaum die Tage oder Wochen für seine Erstellung rechtfertigt.

5.3

Assemblersprache

Um den Programmieraufwand zu verringern, steht die Assemblersprachen-Programmierung zur Verfügung. Durch die Zuweisung eines kurzen (meist dreibuchstabigen) Merkwortes (Mnemonic) für jeden Maschinensprachen-Befehl können Assemblersprachen-Programme in einem Bruchteil der Zeit, die von Maschinensprachen-Programmierern benötigt wird, erstellt und „debugged” – von logischen und datenbezogenen Fehlern befreit – werden. In Assemblersprache entsprechen jedes Merkwort und seine symbolischen Operanden einem Maschinenbefehl. Ein Assembler übersetzt den Quellcode, eine Liste von mnemonischen Befehlswörtern und symbolischen Operanden, in den Objektcode, also in Maschinensprache, und führt das entstandene Programm aus.

Assemblersprache kann jedoch immer nur für einen bestimmten Typ von CPU-Chip oder Mikroprozessor verwendet werden. Programmierer, die viel Zeit und Mühe investiert haben, um die Programmierung eines Computers zu erlernen, müssen jedes Mal, wenn sie auf einem anderen Rechner arbeiten wollen, einen neuen Programmierstil lernen. Was benötigt wurde, war eine Kurzschriftmethode, bei der eine symbolische Anweisung eine ganze Folge vieler Maschinensprachen-Anweisungen darstellt. Gleichzeitig suchte man eine Methode, um das gleiche Programm auf verschiedenen Arten von Computern ausführen zu können. Dies führte zur Entwicklung der höheren Programmiersprachen.