Teach To Code

In diesem Vortrag soll sinnvolles Monitoring von Workflows auf Servern eingeführt werden. Dabei geht es vor allem darum, statt Fehlermeldungen Handlungsanweisungen zu liefern oder Fehler direkt automatisch zu beheben.

Als Beispiel dient ein Monitoring-Script in node.js, dass durch das Tool nexe abgerundet wird.

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Datenschutz für Ausbilder: Was ist bei der Einstellung von Azubis zu beachten?

Der Schutz von personenbezogenen Daten greift mittlerweile in vielen Bereichen des Lebens, so auch im Bewerbungsverfahren und in der Einstellung von Azubis. Da die EU-Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) seit Mai 2018 sehr hohe Sanktionen für das Nicht-Einhalten der Sicherheitsvorschriften vorsieht, müssen Ausbilder bei der Suche nach neuen Azubis in Zukunft noch mehr berücksichtigen. Wir verraten…

Datenschutz für Azubis: Wie Ausbilder ihre Schützlinge optimal schulen

Dies ist ein Gastbeitrag des Berufsverbandes der Rechtsjournalisten e.V.

Vor allem junge Menschen machen sich oft wenig Gedanken darüber, was mit ihren Daten geschieht. Es ist für sie selbstverständlich, sich auf elektronischem Weg auszutauschen – häufig leider über alles und mit jedem. Damit allerdings sensible Betriebsinformationen nicht plötzlich in sozialen Netzwerken wie Instagram oder…

[Vortrag] Sicher im Netz

In diesem Vortag geht es darum, auf welche Dinge wir achten sollten, wenn wir uns sicher im Netz bewegen wollen. Das Ziel ist Risikobewusstsein zu entwickeln und die Teilnehmer zu sensiblem und verantwortungsbewusstem Umgang mit dem Netz zu bringen. (more…)

In dieser Einheit wollen wir die Grundlagen von Datenbanken, DBMS und SQL kennenlernen und auch schon erste Übungen am ER-Modell durchführen. (more…)

In dieser Einheit sollen die Teilnehmer die Grundlagen hinter moderner Kryptographie Kennenlernen und verstehen.

Asymmetrische Verschlüsselung, Private-Public-Keys und Zertifikate sind ebenfalls Bestandteil der Einheit. (more…)

In dieser Einheit werden die Grundlagen über Betriebssysteme, die Geschichte hinter den wichtigsten Systeme und ein Vergleich vermittelt. (more…)

Dafür werden Videos und echte Hardware verwendet.

Voraussetzungen

Rechner zum Zerlegen

Dauer

1 Tag

Themen

Rechnerarchitektur, Computer

Ablauf

Zur Einführung in das Thema wird zunächst ein Video gezeigt:

Anschließend beginnen wir mit den einzelnen Komponenten, aus denen ein Rechner besteht.

Transistoren

Ein Transistor ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement zum Steuern meistens niedriger elektrischer Spannungen und Ströme. Er ist der weitaus wichtigste „aktive“ Bestandteil elektronischer Schaltungen, der beispielsweise in der Nachrichtentechnik, der Leistungselektronik und in Computersystemen eingesetzt wird. Besondere Bedeutung haben Transistoren – zumeist als Ein/Aus-Schalter – in integrierten Schaltkreisen, was die weit verbreitete Mikroelektronik ermöglicht.

In diesem Zusammenhang wollen wir auch über Logikgatter sprechen.

Ein Transistor

Vertiefend wollen wir noch einmal Logikgatter betrachten:

Grundlegende Logik-Gatter

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Transistor

https://de.wikipedia.org/wiki/Logikgatter

Mainboard

Die Hauptplatine (englisch Mainboard, auch Motherboard) ist die zentrale Platine eines Computers. Auf ihr sind die einzelnen Bauteile wie Prozessorsockel, RAM-Steckplätze, der BIOS-Chip mit der integrierten Firmware, Schnittstellen-Bausteine und Steckplätze für Erweiterungskarten montiert; die dafür notwendigen Leiterbahnen sind auf mehrere Lagen (Layer) aufgeteilt.

Mainboard

Der Rechner, den wir haben, schrauben wir nun soweit auseinander, dass wir das Mainboard einzeln in die Hand nehmen können.

Zur Vertiefung dient die Betrachtung des Anschluss-Panels:

Shield eines Mainboards

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Hauptplatine

Prozessor

Ein Prozessor ist ein (meist sehr stark verkleinertes) (meist frei) programmierbares Rechenwerk, also eine Maschine oder eine elektronische Schaltung, die gemäß übergebenen Befehlen andere Maschinen oder elektrische Schaltungen steuert und dabei einen Algorithmus (Prozess) vorantreibt, was meist Datenverarbeitung beinhaltet. Der weitere Artikel beschreibt ausschließlich diese Bedeutung, am Beispiel des Prozessors eines Computers. Am bekanntesten sind Prozessoren als Hauptprozessor, zentrale Recheneinheit oder (allgemeiner) zentrale Verarbeitungseinheit (kurz ZVE, englisch central processing unit, kurz CPU) für Computer, in denen sie Befehle ausführen; am verbreitetsten sind sie als Mikrocontroller in eingebetteten Systemen (etwa in Waschmaschinen, Ticketautomaten, DVD-Spielern, Smartphones usw.).

Ein Prozessor

An dieser Stelle wird der Prozessor vom Mainboard entfernt und kann nur näher betrachtet werden.

In der Vertiefung schauen wir uns nochmal an, wie die Busse im Prozessor schematisch verlaufen.

Schematischer Aufbau eines Prozessors

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Prozessor

Grafikkarte

Eine Grafikkarte steuert in einem Computer die Grafikausgabe. Bei Ausführung eines Programms berechnet der Prozessor die Daten, leitet diese an die Grafikkarte weiter und die Grafikkarte wandelt die Daten so um, dass der Monitor oder Projektor (“Beamer”) alles als Bild wiedergeben kann. Grafikkarten werden entweder als PC-Erweiterungskarten (über die Bussysteme PCI, AGP oder PCI Express, früher auch ISA oder VLB) mit der Hauptplatine verbunden oder sind im Chipsatz auf der Hauptplatine enthalten. Mittlerweile ist die Integration so weit vorangeschritten, dass bereits in Hauptprozessoren Bestandteile für die Grafikausgabe vorhanden sind (bei Intel seit Core iX-Generation, bei AMD im Fusion-Programm).

Eine Grafikkarte

Die Grafikkarte wird aus Ihrem Slot gehoben. Eventuelle Kühler werden abgeschraubt.

Auch hier wollen wir uns noch einmal einen schematischen Aufbau anschauen.

Schematischer Aufbau einer Grafikkarte

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Grafikkarte

Arbeitsspeicher

Der Arbeitsspeicher oder Hauptspeicher (englisch core, main store, main memory, primary memory) eines Computers ist die Bezeichnung für den Speicher, der die gerade auszuführenden Programme oder Programmteile und die dabei benötigten Daten enthält. Der Hauptspeicher ist eine Komponente der Zentraleinheit. Da der Prozessor unmittelbar auf den Hauptspeicher zugreift, beeinflussen dessen Leistungsfähigkeit und Größe in wesentlichem Maße die Leistungsfähigkeit der gesamten Rechenanlage.

Ein Riegel Arbeitsspeicher

Der Arbeitsspeicher wird aus dem Mainboard gelöst.

Hier wollen wir die Entwicklung von Datenrate und Größe des Arbeitsspeichers über die Zeit betrachten.

Datenrate (GB/s)

PC2-3200 3,2 PC2-4200 4,2 PC2-5300 5,3 PC2-6400 6,4 PC3-6400 6,4 PC3-8500 17 PC3-10600 21,2 PC3-12800 25,6

Arbeitsspeicher Entwicklung Datenrate

RAM 1945 – 2005

RAM 2008 – 2016

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Arbeitsspeicher

Festplatte

Ein Festplattenlaufwerk (englisch hard disk drive, Abkürzung HDD), oft auch als Festplatte oder Hard Disk (abgekürzt HD) bezeichnet, ist ein magnetisches Speichermedium der Computertechnik, bei welchem Daten auf die Oberfläche rotierender Scheiben (auch: „Platter“) geschrieben werden. Zum Schreiben wird die hartmagnetische Beschichtung der Scheibenoberfläche entsprechend der aufzuzeichnenden Information berührungslos magnetisiert. Durch die Remanenz (verbleibende Magnetisierung) erfolgt das Speichern der Information. Das Lesen der Information erfolgt durch berührungsloses Abtasten der Magnetisierung der Plattenoberfläche.

Eine frühe Festplatte

Die Festplatte wird ausgebaut und komplett zerlegt, um die Bestandteile zu sehen. HINWEIS: Die Festplatte ist nicht wieder herzustellen und die Daten sind verloren!

Noch einmal ein Blick auf die Adressierung der Sektoren und die Größenverhältnisse.

Festplatte, Adressierung der Sektoren

Größenverhältnisse in einer Festplatte

Weiterhin hier ein Vergleich von Festplatten von 1956 und Heute:

<!--td {border: 1px solid #ccc;}br {mso-data-placement:same-cell;}-->

IBM 350 (1956) Aktuell Faktor Kapazität 5 MByte 4 TByte 800.00 Scheibengröße 24 Zoll 3,5 Zoll 7 Umdrehungen/Minute 1200 7200 6 Gewicht 1000 kg 0,78 kg 128 Abstand Kopf / Scheibe 20,32µm 10 nm 2032 Zugriffszeit 600 ms 3,5 ms 171 Transferrate 0,0088 MByte/s ca. 125 MByte/s 14.000 Datendichte 2 KBit/inch² 1142,86 Gbyte/inch² 69 Mio.

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Festplattenlaufwerk

SSD / USB

Ein Solid-State-Drive bzw. eine Solid-State-Disk (kurz SSD), seltener auch Halbleiterlaufwerk,[3] ist ein nichtflüchtiger Datenspeicher der Computertechnik. Die Bezeichnung „Drive“ (englisch für Laufwerk) bezieht sich auf die ursprüngliche und übliche Definition für dieses Medium von Computern, jedoch enthalten SSDs anders als herkömmliche Bauarten keine beweglichen Teile. Die Bauform und die elektrischen Anschlüsse können den Normen für Laufwerke mit magnetischen oder optischen Speicherplatten entsprechen, müssen dies aber nicht. Sie können zum Beispiel auch als PCIe-Steckkarte ausgeführt sein. Wird eine magnetische Festplatte mit einem Solid-State-Speicher zu einem Gerät kombiniert, spricht man von einer Hybridfestplatte (engl. hybrid hard drive, HHD; auch engl. solid state hybrid drive, SSHD).

USB-Stick mit 256MB Speicher

Hier können wir am Rechner selber leider nichts sehen. Eventuell vorhandene USB-Sticks können zerlegt werden.

Wir wollen uns die Entwicklung der Datenraten über die USB-Versionen hinweg anschauen.

<!--td {border: 1px solid #ccc;}br {mso-data-placement:same-cell;}-->

VERSION max (MB/s) 1.0 1 2.0 40 3.0 300 3.1 900 3.2 1800

Datenraten in den USB-Versionen

Weiterhin wollen wir uns verschiedene USB-Stecker anschauen:

USB Male Typ A

USB-2.0-Mini-B-Stecker

Micro USB

USB Type C

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Solid-State-Drive

https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus

CD / DVD / BluRay

Die Compact Disc (kurz CD, englisch für kompakte Scheibe) ist ein optischer Speicher, der Anfang der 1980er Jahre zur digitalen Speicherung von Musik von Philips/PolyGram und Sony eingeführt wurde und die Schallplatte ablösen sollte. Zuanfangs war die einzige Nutzung der Compact Disc die für digitale Audiodaten, daher wird sie auch oft als Synonym für die Compact Disc Digital Audio (CD-DA) bezeichnet. Später kamen jedoch weitere Nutzungen hinzu, so etwa zur Speicherung von Daten als CD-ROM, für Videos als VCD oder für interaktive Daten als CD-i. Als beschreibbare CD-R löste sie Ende der 1990er Jahre die Compact Cassette als bevorzugtes Audio-Aufnahmemedium im Privatbereich ab, wurde aber in den 2000er Jahren durch die MP3-Technologie weitgehend verdrängt.

Bilder einer Schallplatte

Am Rechner nehmen wir das optische Laufwerk und zerlegen es in seine Bestandteile.

Wir betrachten die Entwicklung der Medien anhand der Verkleinerung der Bauweise und der Vergrößerung der verfügbaren Daten.

  Entwicklung von optischen Medien

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CD DVD HD DVD Blu-ray Disc Speicherkapazität (SL/DL/TL/QL): 540–900 MB 4,7/8,5 GB 15/30/51 GB 25/50 & 66/100 & 128/200 GB Markteinführung: 1982(noch erhältlich) 1996(noch erhältlich) 2005(bereits eingestellt) 2006(noch erhältlich) Datenrate (1×): 1,228 MBit/s (Daten), 1,411 MBit/s (PCM-Audio) 11,08 MBit/s 36,55 MBit/s 36 MBit/s Laser-Wellenlänge: 780 nm (Infrarot) 650 nm (Rot) 405 nm (Violett) 405 nm (Violett) Fokusdurchmesser: 650 nm 542 nm 312 nm 238 nm Spurabstand: 1,60 µm 0,74 µm 0,40 µm 0,32 µm Laserpunkt: 2,11 µm 1,32 µm 0,76 µm 0,58 µm

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Compact_Disc

https://de.wikipedia.org/wiki/DVD

https://de.wikipedia.org/wiki/Blu-ray_Disc

Maus

Die Maus ist ein Eingabegerät (Befehlsgeber) bei Computern. Der allererste Prototyp wurde 1963 nach Zeichnungen von Douglas C. Engelbart gebaut; seit Mitte der 1980er Jahre bildet die Maus für fast alle Computertätigkeiten zusammen mit dem Monitor und der Tastatur eine der wichtigsten Mensch-Maschine-Schnittstellen. Die Entwicklung grafischer Benutzeroberflächen hat die Computermaus zu einem heute praktisch an jedem Desktop-PC verfügbaren Standardeingabegerät gemacht.

Bilder eine alten optomechanischen Maus

Wenn eine Maus verfügbar ist, kann diese nun zerlegt werden.

Zur Vertiefung noch einmal einen Techniken schematisch erklärt:

Techniken einer Maus

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Maus_(Computer)

Tastatur

Eine Tastatur ist ein Eingabegerät, das als Bedien- und Steuerelement eine Anzahl von mit den Fingern zu drückenden Tasten enthält. Heute sind die meisten Tastaturen elektronische Tastaturen. Es gibt aber auch andere Funktionsprinzipien, wie beispielsweise mechanische oder pneumatische Tastaturen. Tastaturen gibt es für eine Vielzahl technischer Geräte, darunter für Computer, Fernbedienungen, Telefone und Handys. Weitere mögliche Eingabegeräte und Varianten sind weiter unten aufgeführt.

Comodore 64 mit integrierter Tastatur

Auch hier: Wenn eine Tastatur dabei war, kann diese nun zerlegt werden.

Noch einmal zur Erinnerung die Schaltmatrix einer Tastatur

Matrix einer Tastatur

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Tastatur

Lautsprecher

Lautsprecher sind Wandler, die ein (meist elektrisches) Eingangssignal in mechanische Schwingungen, als Schall wahrnehmbar, umwandeln.

Sie dienen meist der Schallerzeugung zur Wiedergabe von Sprache und Musik für den Menschen mit einem typischen Arbeitsbereich bei Frequenzen von 20 bis 50 Hz bis hinauf zu 20 kHz. Es gibt allerdings auch andere Einsatzbereiche, wie Sonar unter Wasser, Ultraschall (für Tiere oder für Ultraschallreinigungsgeräte) oder Untersuchungen der Vibrationsempfindlichkeit von Geräten oder Gebäuden. In den 1970er-Jahren gab es Ultraschallfernbedienungen. Auch einfache Entfernungsmessgeräte benutzen gelegentlich Lautsprecher.

PC-Lautsprecher

Falls Lautsprecher vorhanden sind, können diese zerlegt werden.

Zur Vertiefung noch einmal die Darstellung der Wandlung von Spannung in Schall

Darstellung der Wandlung von Spannung in Schall

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Lautsprecher

Netzteil

Ein Netzteil ist ein eigenständiges Gerät oder eine Baugruppe zur Energieversorgung von Geräten oder Baugruppen, die andere Spannungen und Ströme benötigen, als vom Stromnetz bereitgestellt wird. Ausgangsspannung und maximaler Ausgangsstrom können fest eingestellt oder variabel sein.

Netzteil eines PCs

Das Netzteil darf nun zerlegt werden, darauf achten, dass kein Strom mehr fließt. Das Netzteil darf anschließend nicht mehr verwendet werden!

Zur Wiederholung noch einmal der Ablauf der Stromwandlung

Ablauf der Stromwandlung in einem Netzteil

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Netzteil

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/1112041.htm

Monitor

Ein Computermonitor ist ein Bildschirm, der primär zum Anschluss an einen Computer gedacht ist. Insbesondere in den Jahren zwischen 1985 und 2005 entwickelten sich Fernsehgeräte und Computermonitore sehr weit auseinander (Qualität, Bildraten, Signale, Pegel, Stecker), seit 2010 wachsen diese wieder zusammen.

Monitor

Bei dem Auseinanderbauen eines modernen Monitores wird nicht viel neues sichtbar sein, darauf kann verzichtet werden.

ZUr Vertiefung noch die Darstellung eines OLED-Displays.

Aufbau eines OLED-Displays

Weitere Infos:

https://de.wikipedia.org/wiki/Computermonitor

https://kompendium.infotip.de/oled-displays.html

BONUS-RUNDE!

Bonusrunde!!!

Entwicklung der Rechnergeschwindigkeit

Rechengeschwindigkeit von Supercomputern

Der PC-Building-Simulator:

Link zu Steam

Slides

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Es gibt viele Arten und Möglichkeiten Quellcode zu produzieren.

Vom klassischen Editor in Windows oder Linux über verbesserte Varianten (z.B. Sublime) bis hin zu mächtigen IDE’s wie Android Studio oder Visual Studio 2017.

Mein bevorzugter Editor ist Visual Studio Code.

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TL;DR

Mit plantUML können wir einfach und bequem Diagramme erzeugen.

Slides

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Script

Bei jedem Software-Projekt gibt es viele Diagramme in verschiedenen Arten:

UML-Diagramme

Das können sein

Klassendiagramme

Zustandsdiagramme

Sequenzdiagramme

Aktivitätsdiagramme

ER-Diagramme

…

Aber wie zeichnen wir diese?

Mit vielen verschiedenen Tools, hier eine kleine Auswahl:

StarUML http://staruml.io/

Microsoft Project https://products.office.com/de-de/project/project-and-portfolio-management-software?tab=tabs-1

MySQL Workbench https://www.mysql.com/de/products/workbench/

gimp https://www.gimp.org/

Microsoft Visio: https://products.office.com/de-de/visio/

Draw.io https://www.draw.io/

Papdesigner http://friedrich-folkmann.de/papdesigner/Hauptseite.html

Diese massive Nutzung von Tools führt zu Chaos und massiven Problemen:

Chaos. Symbolbild

Jede Software hat ein eigenes Dateiformat

Datei unlesbar ohne Software, da in Binärformaten gearbeitet wird.

Software ist zum Teil kostenpflichtig

Änderungen sind nicht nachvollziehbar (SCM anyone?)

Eine Lösung ist plantUML.

plantUML, Logo als svg: http://files.webdad.eu/plantuml.svg

plantuml ist ein quelloffenes Projekt, dass es ermöglicht, Diagramme in einfacher und intuitiver Sprache durch textuelle Notation zu beschrieben.

Ein Beispiel:

Wir wollen ein Klassendiagramm in VSCode erzeugen:

Zunächst müssen wir die Komponenten von plantUML installieren:

Java

Graphviz (Anleitung)

plantUML selber

Als nächstes starten wir VSCode und installieren ein passendes Plugin, z.B. PlantUML

Dann schreiben wir den Code, hier ein Beispiel für ein Klassendiagramm:

@startuml class Database {  Database(path) : Database  + getAccount(id, callback): void  + listAccounts(callback): void } class Csvgen {  +Csvgen(id, mail, database, callback): void  - mail2DB(mail): bool } Csvgen *-- Database @enduml

Jetzt noch die Tastenkombination [ALT] + [D] und schon sehen wir ein Diagramm:

Einfaches Klassendiagramm mit plantUML

Wunderbar, oder?

Wunderbar!

Leider hat auch so ein Projekt ein paar Nachteile:

Der einzige echte Nachteil ist die Komplexe Installation

Java

GraphViz

Plugins für Editoren

Aber ich denke, die folgenden Vorteile überwiegen hier

Die Diagramm-Dateien sind ohne Software lesbar, sogar im einfachsten Editor

Die Nutzung und Verwendung ist völlig Kostenfrei!

Die Diagramm-Quellen können wie beliebige andere Dateien in einer Source-Code-Verwaltung verwaltet werden.

Verwendung von Plugins (hier gibt es sehr viele)

Fazit

plantuml bietet einen einfacher Einstieg

… auch für Nicht-Programmierer, da die Notation bewusst einfach gehalten ist.

Diagramm-Dateien können direkt im eigenen Code-Editor, mit Notepad oder mit diversen GUIs erstellt werden.

Dadurch kann sich ein Entwickler Zeit und damit Kosten sparen

[Vortrag] Ablenkungsfrei arbeiten mit nativen Apps

In diesem Vortag geht es darum, wie Web-Applikationen mittels Electron als native Applikationen genutzt werden können und was die Vorteile dieser nun scheinbar nativen Applikationen sind. (more…)

Dieser kurze Artikel fasst die Installation von node.js für Windows, Linux und Mac kurz zusammen.

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[Basics] Nutzung des Node Package Managers npm

Der Node Package Manager npm hat sich als Standard für die Verwaltung von Pakete für node.js etabliert. Doch was kann er und wie funktioniert er? (more…)

In diesem einwöchigen Grundlagenkurs zum Thema node.js lernen die Auszubildenden JavaScript, das Konzept REST und node.js kennen und Erstellen eine erste Server-Anwendung mit node.js (more…)

Als erste Server-Anwendung wird in dieser Übung eine lesende Schnittstelle für ein Plattenlabel erstellt. Dabei werden die Daten der Einfachheit halber in JSON-Dateien abgelegt.

Die Auszubildenden lernen die Verwendung von node.js, npm und JSON-Dateien kennen.

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In dieser Grundlagenschulung lernen die Auszubildenden node.js kennen. In der Vertiefung und der Übung werden diese Kenntnisse erweitert und angewendet. (more…)

Die Auszubildenden sollen das Konzept REST kennenlernen und das Prinzip dahinter verstehen. Aufbauend auf dieser Kenntnis werden dann bekannte Beispiele betrachtet. Abgeschlossen wird mit der praktischen Dokumentation einer REST-Schnittstelle mittels Swagger. (more…)