@@ -153,8 +142,15 @@ Hochschule der Medien Stuttgart
<!-- _class: lead -->
# Teil 1: Die Geschichte
## Von der Geburtsstunde des erten Computer-Algorithmus bis zur Vernetzung des gesamten Globus
# Kapitel 1
## Geschichte, Grundlagen & HTML
---
<!-- _class: lead -->
# Die Geschichte des Computers
## Vom ersten Algorithmus bis zum globalen Netzwerk
---
@@ -176,14 +172,13 @@ Antoine Claudet
**Die erste Programmiererin der Welt**
-Arbeitete mit **Charles Babbage** an der "Analytical Engine"
-Ihre »Notes« zu Babbages Maschine: **umfangreicher als sein Text**
-1843 publiziert – unter Initialen »A.A.L.« Ada Augusta Lovelace
- Erst **1953** wiederentdeckt und gewürdigt
- Schrieb **1843** den ersten Algorithmus für eine Maschine, die nie fertiggestellt wurde
-Erste Programmiererin – 100 Jahre vor dem ersten Computer
-Zusammenarbeit mit Charles Babbage an der *Analytical Engine*
-Ihre Notizen: umfangreicher als sein Originaltext
- Erst 1953 wiederentdeckt und gewürdigt
<!--
Babbage: Mathematiker, besessen von Rechenmaschinen. Erst die Difference Engine, dann die Analytical Engine – nie fertig gebaut, aber revolutionär im Konzept.
Babbage: Mathematiker, besessen von Rechenmaschinen. Erste Maschine: Difference Engine (reine Rechenmaschine). Zweite Maschine: Analytical Engine – programmierbar, mit Lochkarten gesteuert. Nie fertig gebaut, aber revolutionär im Konzept.
Ada: Tochter von Lord Byron, dem Dichter. Die Mutter – selbst Mathematikerin – hatte Angst, Ada könnte den "Wahnsinn" des Vaters erben. Also: strikte naturwissenschaftliche Erziehung. Weg von der Poesie, hin zur Logik.
@@ -213,19 +208,25 @@ Herman Hollerith, ca. 1890
# Herman Hollerith (1860–1929)
**Das Problem:** US-Volkszählung 1880 dauerte **7 Jahre** zur Auswertung
- **Ergebnis:**1890 Census in 2,5 Jahren – 5 Mio. Dollar gespart
- Gründete Firma, die später zu IBM wurde
<!--
Hollerith: Deutsch-amerikanischer Ingenieur
Inspiration: Jacquard-Webstuhl (Lochkarten für Muster)
Lochkarte = erstes standardisiertes Datenformat
Eine Karte = ein Datensatz (eine Person)
Hollerith: Deutsch-amerikanischer Ingenieur, Statistiker am US Census Bureau.
Das Problem: Die USA wuchsen so schnell, dass die Volkszählung von 1880 erst 1887 fertig ausgewertet war – die nächste Zählung stand schon bevor.
Inspiration: Jacquard-Webstuhl. Dieser französische Webstuhl nutzte seit 1804 Lochkarten zur Steuerung komplexer Muster. Hollerith übertrug das Prinzip auf Daten.
Seine Innovation: Eine Lochkarte = ein Datensatz (eine Person). Die Position der Löcher codierte Informationen (Alter, Geschlecht, Beruf etc.). Elektromechanische Maschine las die Karten und zählte automatisch.
1896 gründete er die Tabulating Machine Company. Nach mehreren Fusionen entstand daraus 1924 IBM – International Business Machines.
Die Lochkarte blieb bis in die 1970er das Standardformat für Dateneingabe.
- 1911: Fusion zur *Computing-Tabulating-Recording Company* (CTR)
-1924: Umbenennung in **International Business Machines (IBM)**
- Dominiert die nächsten 50 Jahre die Computerwelt
<!--
Thomas J. Watson Sr. → "THINK"-Motto
IBM = "Big Blue"
Lochkarten = Standard bis in die 1970er
Heute: IBM als Cloud- und AI-Unternehmen (Watson, Red Hat)
Thomas J. Watson Sr. übernahm 1914 die Führung und prägte IBM entscheidend. Sein Motto: "THINK" – stand auf Schildern in jedem IBM-Büro.
Warum "Big Blue"? IBMs Firmenfarbe war dunkelblau, ihre Großrechner hatten blaue Gehäuse. Der Spitzname entstand in den 1960ern.
Geschäftsmodell: IBM verkaufte nicht nur Maschinen, sondern vermietete sie – inklusive Wartung. Kunden waren abhängig. Ein frühes "Software-as-a-Service"-Modell.
Lochkarten blieben Standard bis in die 1970er. Die 80-Spalten-Karte prägte sogar frühe Bildschirmbreiten (80 Zeichen).
Heute: IBM hat sich neu erfunden – Cloud-Computing, KI (Watson), und 2019 Übernahme von Red Hat für 34 Milliarden Dollar.
-->
---
@@ -289,39 +305,23 @@ Dehomag = Deutsche Hollerith-Maschinen GmbH (IBM-Tochter)
# IBM und NS-Deutschland
**Dehomag** = Deutsche Hollerith-Maschinen GmbH (IBM-Tochter)
**Technologie im Dienst des Terrors**
**Einsatz:**
- Volkszählung 1933 (Identifikation von Juden)
- **Dehomag:** Deutsche Hollerith-Maschinen GmbH (IBM-Tochter)
- Volkszählung 1933: Identifikation von Juden
- Verwaltung der Konzentrationslager
- Logistik der Deportationen
**Edwin Black:***"IBM and the Holocaust"* (2001)
→ Edwin Black: *"IBM and the Holocaust"* (2001)
<!--
Kontroverse Geschichte
IBM profitierte, lieferte Maschinen, wartete sie
"Technologie ist neutral" – wirklich?
Wichtige Lektion für MedienethikerInnen
-->
Die Volkszählung 1933 fragte erstmals systematisch nach "Rasse" und Religion. Lochkarten ermöglichten die schnelle Auswertung – wer war Jude, wer Halbjude, wer mit wem verheiratet?
---
Dehomag war IBMs profitabelste Auslandstochter. IBM lieferte nicht nur Maschinen, sondern auch maßgeschneiderte Lochkarten und Wartung. Die Maschinen in den KZs trugen IBM-Seriennummern.
# Lektionen für heute
Edwin Blacks Buch basiert auf tausenden Dokumenten. IBM bestritt die Vorwürfe, zahlte aber 2001 Entschädigungen an Holocaust-Überlebende.
Gesichtserkennung, Überwachung, Social Credit System (China)
Verantwortung von TechnikerInnen und MedienarbeiterInnen
Die Frage für MedienarbeiterInnen: Hätte IBM "Nein" sagen können? Sollen? Müssen? Technologie ist nie neutral – sie wird von Menschen für Zwecke eingesetzt.
-->
---
@@ -347,17 +347,24 @@ Bletchley Park
# Alan Turing (1912–1954)
**Vater der theoretischen Informatik**
**Begründer der theoretischen Informatik**
- 1936: **Turing-Maschine**– theoretisches Modell eines Computers
- 1950: "Computing Machinery and Intelligence" → **Turing-Test**
- **2013:** Posthume königliche Begnadigung
- 1936: Turing-Maschine– definiert, was Computer können (und was nicht)
- 1940er: Enigma-Entschlüsselung mit elektromechanischen Maschinen
- 1950: Turing-Test – erste formale Definition von "Künstlicher Intelligenz"
<!--
Genialer Mathematiker und Logiker
Rettete vermutlich Millionen Leben durch Enigma-Arbeit
Erst 2009 offizielle Entschuldigung der brit. Regierung
Alan Turing war seiner Zeit Jahrzehnte voraus. Mit 24 Jahren definierte er, was "Berechnung" mathematisch bedeutet – bevor es echte Computer gab.
Bletchley Park: Geheimes Entschlüsselungszentrum 80 km nördlich von London. 10.000 Menschen arbeiteten dort, darunter viele Frauen. Streng geheim bis in die 1970er.
Seine Arbeit verkürzte den Krieg um geschätzte 2-4 Jahre und rettete Millionen Leben. Aber er durfte nie darüber sprechen.
1952 wurde Turing wegen Homosexualität verurteilt – damals illegal in Großbritannien. Er wurde chemisch kastriert. 1954 starb er an Zyanidvergiftung, vermutlich Suizid. Er war 41.
2009: Offizielle Entschuldigung von Premierminister Gordon Brown.
2013: Königliche Begnadigung durch Queen Elizabeth II.
2021: 50-Pfund-Schein mit Turings Porträt.
-->
---
@@ -365,88 +372,36 @@ Erst 2009 offizielle Entschuldigung der brit. Regierung
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
<!--
Bletchley Park, England
Geheimes Entschlüsselungszentrum im WWII
Der Turing-Test (1950): Ein Interrogator kommuniziert per Text mit einem Menschen und einer Maschine. Kann er nicht zuverlässig unterscheiden, wer wer ist, besteht die Maschine den Test.
-->
---
# Enigma & Bletchley Park
**Das Problem:** Deutsche Enigma-Maschine erzeugte 158 Trillionen mögliche Einstellungen
**Beweis:** Alles Berechenbare kann so berechnet werden!
→ Grundlage für **alle** modernen Computer
<!--
Abstraktes Gedankenmodell
Kein echter Bau nötig
Church-Turing-These
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
---
# Das Manhattan-Projekt (1942–1945)
**Ziel:** Bau der ersten Atombombe
**Problem:** Millionen von Berechnungen nötig für:
- Ballistik-Berechnungen
- Implosions-Simulationen
- Nuklearphysik-Gleichungen
**Problem:** Berechnung von Implosionswellen
→ Millionen von Berechnungen nötig
**Lösung 1943:** Menschliche "Computer"
→ Mathematikerinnen mit Taschenrechnern & IBM-Lochkarten
**Team:**
- J. Robert Oppenheimer (Leitung)
- Richard Feynman (Rechenabteilung)
- **John von Neumann** (Mathematik & Stoßwellen)
**Zu langsam** → Bedarf an automatischer Berechnung
**Schlüsselfigur:** John von Neumann (Mathematik & Stoßwellen)
<!--
Los Alamos, New Mexico
Geheimes Labor, beste WissenschaftlerInnen der Welt
Von Neumann kam 1943 als Berater
Los Alamos, New Mexico– geheimes Labor, beste WissenschaftlerInnen der Welt.
"Computer" war ein Job-Titel! Meist Mathematikerinnen. Richard Feynman leitete eine Abteilung davon.
Von Neumann kam 1943 als Berater. Seine mathematischen Fähigkeiten waren legendär.
Das ENIAC-Projekt in Philadelphia sollte die Berechnungen beschleunigen.
-->
---
@@ -473,27 +428,6 @@ Arbeitete am Manhattan-Projekt mit
---
# Das Problem der Berechnung
**Manhattan-Projekt brauchte:**
- Ballistik-Berechnungen
- Implosions-Simulationen
- Nuklearphysik-Gleichungen
**Lösung 1943:** Menschliche "Computer"
→ Mit Taschenrechnern, Tabellen, IBM-Lochkarten
**Zu langsam** → Bedarf an automatischer Berechnung
<!--
"Computer" war ein Job-Titel!
Meist Mathematikerinnen
Feynman leitete eine Abteilung davon
ENIAC-Projekt in Philadelphia sollte helfen
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
@@ -527,6 +461,96 @@ Programmiert durch 6 Frauen (ENIAC Girls)
---
# Von-Neumann-Architektur (1945)
**Die zentrale Idee: Programme und Daten im selben Speicher**
**Vorher (z.B. ENIAC):** Programme durch Umstecken von Kabeln
→ Tagelange Arbeit für jedes neue Problem
**Nachher:** Programme als austauschbare Daten im Speicher
→ Grundlage aller Computer: Laptop, Smartphone, Server
<!--
John von Neumann beschrieb 1945 das Prinzip im "First Draft of a Report on the EDVAC".
Vorher (ENIAC): Programme durch Umstecken von Kabeln – tagelange Arbeit für jedes neue Problem. Nachher: Programme als Daten im Speicher – austauschbar in Sekunden.
Das Revolutionäre: Programme liegen im selben Speicher wie Daten. Das klingt selbstverständlich, war aber ein Paradigmenwechsel. Vorher war ein Computer eine Maschine für genau ein Problem.
Der "Von-Neumann-Flaschenhals": CPU und Speicher teilen sich einen Bus – die Bandbreite begrenzt die Geschwindigkeit. Moderne CPUs umgehen das mit Caches (L1/L2/L3).
-->
---
<!-- _class: klausur -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
<!-- _backgroundColor: #fce4ec -->
# Von-Neumann: 5 Komponenten
| Komponente | Funktion |
|------------|----------|
| **Rechenwerk (ALU)** | Führt Berechnungen durch |
1. Big Data / Palantir: US-Firma liefert Überwachungssoftware an Polizei und Geheimdienste. In Deutschland nutzen es bereits Hessen, NRW, Bayern und Baden-Württemberg. Kritiker warnen vor "Rasterfahndung auf Knopfdruck".
2. KI-Systeme: Algorithmen entscheiden über Kreditvergabe, Bewerbungen, Sozialleistungen. Oft intransparent, oft diskriminierend. Beispiel: Niederlande "Toeslagenaffaire" – Steuerbehörde nutzte Algorithmus, der Familien mit Migrationshintergrund systematisch als Betrüger einstufte. Regierung Rutte trat 2021 zurück.
3. Social Media: 2026 verloren Meta und Google einen Prozess in Kalifornien – ihre Plattformen schädigen nachweislich die psychische Gesundheit Minderjähriger.
4. PimEyes/Clearview: Gesichtserkennungsdienste mit Milliarden Fotos aus dem Internet. Februar 2024: Ein Journalist fand RAF-Terroristin Daniela Klette in 30 Minuten – die Polizei hatte 30 Jahre gesucht. Beide Dienste gelten in der EU als illegal.
Cambridge Analytica (2018): Facebook-Daten von 87 Mio. Nutzern wurden für politische Werbung genutzt. Ob das tatsächlich Wahlen beeinflusst hat, ist umstritten – die Firmen behaupten es gerne, Belege fehlen.
China Social Credit System: Punktesystem für "gutes Verhalten". Wer zu oft bei Rot geht, bekommt keinen Kredit mehr.
Die Frage: Wer entscheidet, was mit Technologie gemacht wird? Die Entwickler? Die Firmen? Die Politik? Wir alle?
-->
---
# Von-Neumann-Architektur
```
┌─────────────────────────────────────────┐
│ CPU │
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────────┐ │
│ │ Rechenwerk │ │ Steuerwerk │ │
│ │ (ALU) │ │ (Control Unit) │ │
│ └─────────────┘ └─────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────┘
↕ Bus-System ↕
┌─────────────────┐ ┌──────────────────┐
│ Speicherwerk │ │ Ein-/Ausgabewerk │
│ (Memory) │ │ (I/O) │
└─────────────────┘ └──────────────────┘
```
<!--
5 Grundkomponenten
JEDER Computer folgt diesem Prinzip
Euer Laptop, euer Handy, der Server dieser Präsentation
-->
---
<!-- _class: klausur -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
<!-- _backgroundColor: #fce4ec -->
# Die 5 Komponenten
| Komponente | Funktion |
|------------|----------|
| **Rechenwerk (ALU)** | Führt Berechnungen durch |
KERNPRINZIP: Stored Program Concept - Programme im selben Speicher wie Daten
VORHER (z.B. ENIAC): Programme durch Umstecken von Kabeln, tagelange Arbeit
NACHHER: Programme als austauschbare Daten → Flexibilität, Software-Industrie möglich
PRÜFUNGSRELEVANT: 5 Komponenten benennen und erklären können, Stored Program Concept
-->
---
<!-- _class: erklaerung -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
# Von-Neumann-Architektur – Vertiefung
John von Neumann beschrieb 1945 im „First Draft of a Report on the EDVAC" das Prinzip des **Stored Program Computer**: Programme und Daten teilen sich denselben Speicher und sind damit austauschbar, ohne Hardware-Änderungen.
**Von-Neumann-Flaschenhals:** CPU und Speicher teilen einen Bus – die Bandbreite begrenzt die Geschwindigkeit. Moderne CPUs umgehen dies durch Caches (L1/L2/L3), die als Harvard-ähnliche Puffer dienen.
---
<!-- _class: klausur -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
<!-- _backgroundColor: #fce4ec -->
# Von-Neumann-Architektur: Bedeutung
**Ohne Von-Neumann-Architektur:**
- Kein Betriebssystem
- Keine Apps
- Kein Multitasking
- Keine Updates bzw. Veränderungen am Computer System
**Die meisten Computer** basieren auf diesem Prinzip:
Laptop, Smartphone, Server, Spielkonsole...
**Ausnahme:** Mikrocontroller & DSPs nutzen oft die **Harvard-Architektur**
(separate Speicher für Code und Daten → schneller für Echtzeitanwendungen)
<!--
BEDEUTUNG VON-NEUMANN-ARCHITEKTUR:
- Betriebssystem möglich: Lädt verschiedene Programme aus gleichem Speicher
- Apps installierbar: Können gelöscht/installiert werden ohne Hardware-Änderung
- Multitasking: Mehrere Programme gleichzeitig im Speicher
- Universalrechner: Gleiche Hardware für Text, Spiele, Video, Wissenschaft
HARVARD-ARCHITEKTUR (Alternative):
- Separate Speicher für Code und Daten
- Vorteil: Schneller (paralleler Zugriff), sicherer (Code nicht überschreibbar)
- Nachteil: Weniger flexibel, aufwändiger
- Anwendung: Mikrocontroller (Arduino, ESP32), DSPs, einige ARM-Chips
MODERNE CPUs: Modified Harvard (L1-Cache getrennt für Speed, RAM gemeinsam für Flexibilität)
PRÜFUNGSRELEVANT: Warum Von-Neumann revolutionär, Unterschied zu Harvard, Beispiele
-->
---
<!-- _class: erklaerung -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
# Stored Program Concept – Vertiefung
Vor Von Neumann mussten Computer für jedes Problem neu verkabelt werden (ENIAC: tagelange Arbeit). Das **Stored Program Concept** machte Programme zu Daten – austauschbar wie Dokumente.
**Konsequenzen für die Software-Industrie:**
- **Betriebssysteme** möglich: Laden verschiedene Programme aus demselben Speicher
- **Updates** ohne Hardware-Austausch: Nur Bits ändern, nicht Kabel
- **Multitasking**: Mehrere Programme gleichzeitig im Speicher
- **Self-Modifying Code**: Programme können sich selbst ändern (Compiler, JIT)
**Harvard-Architektur (Alternative):**
| Aspekt | Von Neumann | Harvard |
|--------|-------------|---------|
| Speicher | Gemeinsam für Code + Daten | Getrennt |
| Busse | Ein Bus (Flaschenhals) | Paralleler Zugriff |
| Flexibilität | Hoch (Code = Daten) | Geringer |
| Einsatz | Desktop, Server, Smartphone | DSP, Mikrocontroller |
@@ -777,19 +675,29 @@ Vor Von Neumann mussten Computer für jedes Problem neu verkabelt werden (ENIAC:
---
# Das Problem (1960er)
# Kalter Krieg: Das Problem der Kommunikation
**Kalter Krieg:**
- Was passiert bei einem Nuklearangriff?
- Zentrale Kommunikation → ein Treffer = alles tot
**1957:** Sputnik-Schock → USA investiert massiv in Forschung
→ **ARPA** (Advanced Research Projects Agency) wird gegründet
**DARPA** (Defense Advanced Research Projects Agency):
→ Dezentrales Netzwerk, das Angriffe überlebt
**Das Problem:** Zentrale Netzwerke sind verwundbar
→ Ein Treffer = gesamte Kommunikation tot
**Die Idee (Paul Baran, 1964):** Packet Switching
→ Nachrichten in kleine Pakete aufteilen
→ Jedes Paket findet seinen eigenen Weg
→ Kein einzelner Punkt kann das Netz zerstören
<!--
ARPA (später DARPA) = Pentagon-Forschung
Sputnik-Schock 1957 → USA investiert in Forschung
Paul Baran (RAND Corp): Packet Switching
Sputnik-Schock (4. Oktober 1957): Die Sowjetunion schießt den ersten künstlichen Satelliten ins All – "Sputnik 1". Die USA sind schockiert: Wenn die Sowjets Satelliten in den Orbit bringen können, können sie auch Atomwaffen über Kontinente schießen. Die gefühlte technologische Überlegenheit der USA ist über Nacht zerstört.
Reaktion: Präsident Eisenhower gründet 1958 ARPA (Advanced Research Projects Agency) im Pentagon. Auftrag: Die USA sollen nie wieder technologisch überrascht werden. ARPA finanziert Grundlagenforschung an Universitäten – daraus entsteht später das Internet.
Paul Baran (RAND Corporation, 1964): Entwickelt das Konzept des "Packet Switching". Statt einer durchgehenden Verbindung (wie beim Telefon) werden Nachrichten in kleine Pakete zerlegt. Jedes Paket wird unabhängig durchs Netz geroutet. Fällt ein Knoten aus, finden die Pakete einen anderen Weg. Das macht das Netz resilient gegen Angriffe.
Parallel und unabhängig: Donald Davies am britischen National Physical Laboratory entwickelt dasselbe Konzept und prägt den Begriff "Packet Switching".
ARPA wird später zu DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) umbenannt.
-->
---
@@ -860,6 +768,18 @@ Kostenlos freigegeben → darum existiert es
Unterseekabel-Karte: Über 400 Kabel verbinden die Kontinente.
Quelle: TeleGeography Submarine Cable Map
-->
---
# 1,3 Millionen Kilometer Unterseekabel
**Heute:**
@@ -868,19 +788,28 @@ Kostenlos freigegeben → darum existiert es
- **>400** Unterseekabel weltweit
- Daten reisen mit **Lichtgeschwindigkeit** (Glasfaser)
**Das Internet ist physisch!**Keine "Cloud" ohne Kabel.
Keine "Cloud" ohne Kabel– das Internet ist physische Infrastruktur.
**Five Eyes** (USA, UK, Kanada, Australien, Neuseeland):
→ Zapfen Unterseekabel an – globale Massenüberwachung
<!--
Google, Meta, Microsoft besitzen eigene Kabel
Sabotage-Risiko (Russland, Anker)
Latenz: Frankfurt → New York = ~80ms
Five Eyes: Geheimdienstallianz aus dem Zweiten Weltkrieg (UKUSA-Abkommen, 1946). Die fünf Länder teilen systematisch Überwachungsdaten. 2013 durch Edward Snowden enthüllt: NSA und GCHQ zapfen Unterseekabel direkt an (Programm "Tempora" des GCHQ, "Upstream" der NSA). Über diese Kabel läuft fast der gesamte internationale Internetverkehr – wer sie anzapft, kann potenziell alles mitlesen.
Deutschland ist also kein Five-Eyes-Mitglied, aber Teil der Fourteen Eyes. Der BND kooperiert eng mit der NSA (Operation Eikonal: BND leitete Daten vom Frankfurter Internetknoten DE-CIX an die NSA weiter).
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Teil 2: Bits & Bytes
# Bits & Bytes
## Die Sprache der Computer
---
@@ -1026,9 +955,9 @@ Fehlercodes: Windows zeigt diese bei Bluescreens
Blocking a user prevents them from interacting with repositories, such as opening or commenting on pull requests or issues. Learn more about blocking a user.
libretech
