elektronische Datenverarbeitungsanlage - EDVA

Elektronische Datenverarbeitungsanlage, elektronische, Abk. EDVA - Maschinensystem mit vorwiegend elektronischer Technik zur automatischen Verarbeitung von Daten nach vorgegebenen Programmen, bestehend aus der Zentraleinheit und dem Ein- und Ausgabesystem mit den externen Geräten (EDVA). Die Zentraleinheit besteht aus dem Arbeitsspeicher und der Verarbeitungseinheit. Der Arbeitsspeicher, auch als Operativspeicher oder Hauptspeicher bez., nimmt die Anweisungen der Programme und den für die Ausführung der Anweisungen benötigten Teil der Daten auf. Die Verarbeitungseinheit liest die gespeicherten Anweisungen und führt sie aus, indem sie die in den Anweisungen als Operanden genannten Daten liest, verknüpft und die Ergebnisse den in den Anweisungen festgelegten Ergebnisvariablen zuweist. Die Abarbeitung der Anweisungen erfolgt im allgemeinen in der Reihenfolge ihrer Aufzeichnung. Durch spezielle Anweisungen und in Abhängigkeit von Verarbeitungsergebnissen können Anweisungen alternativ bzw. zyklisch abgearbeitet werden. Das Ein- und Ausgabesystem verbindet die Zentraleinheit mit den externen, weitgehend mechanisch arbeitenden Geräten. Mit diesen Geräten können Daten von Eingabedatenträgern oder externen Speichermedien eingegeben bzw. auf Ausgabedatenträger oder externe Speichermedien ausgegeben werden. Datenverarbeitung in der Wirtschaft bedingt die Verarbeitung sehr umfangreicher Datenmengen, häufig vieler Millionen Zeichen. Die EDV-gerechte Speicherung dieser Datenmengen ist in verschiedenen Speichermedien möglich. Bei der Auswahl derselben sind die Speicherkapazität und die Zugriffszeit, d. h. die Zeit, die vergeht, bis die Daten aus dem Speicher zur Verarbeitung bereitgestellt sind, sowie die Speicherungskosten je Zeichen entscheidende Kriterien. Speicher mit kürzerer Zugriffszeit verursachen in der Regel für die gleiche Datenmenge höhere Speicherungskosten als solche mit längerer Zugriffszeit. Die Verarbeitungseinheit liest im Arbeitsspeicher die dort fortlaufend aufgezeichneten Anweisungen (Befehle) des Programms und veranlagt ihre Ausführung. Diese Anweisungen können Ein- und Ausgabeoperationen, arithmetische und logische Verknüpfungen oder Umspeicherungen von Daten betreffen bzw. die Abarbeitung der Anweisungen in einer anderen Reihenfolge (Sprünge) veranlassen. Von der Verarbeitungseinheit werden die Vergleiche und Verknüpfungen der Daten ausgeführt und die Ergebnisse in den Arbeitsspeicher eingeschrieben. Ältere bzw. kleine elektronische Datenverarbeitungsanlage besitzen anstelle einer komplexen Verarbeitungseinheit nur ein Leitwerk (Steuerwerk) und ein Rechenwerk. Die Arbeitsgeschwindigkeit einer Zentraleinheit wird in Operationen je Sekunde angegeben, die verschiedenen Verarbeitungsoperationen erfordern aber sehr unterschiedliche Zeiten. Die Arbeitsgeschwindigkeit wird deshalb entweder in Verbindung mit der Art der Operation genannt, z. B. Anzahl der Additionen je Sekunde, oder auf ein bestimmtes Sortiment von Operationen (Mix- Vereinbarung) bezogen, z. B. 6000 Operationen je Sekunde entsprechend ESER-Mix. Mix-Vereinbarungen berücksichtigen die voraussichtlichen Anwendungsgebiete der Anlagen und führen nur für gleichartige und ähnliche Datenverarbeitungsaufgaben zu voll nutzbaren Aussagen. Die technische Arbeitsgeschwindigkeit einer Anlage ist immer wesentlich größer als die für den Anwender realisierbare, u. a. deshalb, wetz das Betriebssystem ebenfalls Operationszeit benötigt. Für die Ausführung arithmetischer Operationen sind moderne elektronische Datenverarbeitungsanlage technisch so ausgestattet, dass sie mittels Festkommaarithmetik, Gleitkommaarithmetik oder Dezimalarithmetik rechnen können. Bei Festkommaarithmetik werden nur Dualzahlen ohne Berücksichtigung der Kommastellung verarbeitet. Dies ist die schnellste Verarbeitungsweise. Die Gleitkommaarithmetik verarbeitet Dualzahlen; die Kommastellung wird durch die automatische Teilung der Zahlen in Mantisse und Exponent angegeben. Die Dezimalarithmetik verarbeitet Dezimalzahlen, deren einzelne Ziffern binär dargestellt werden. Die Kommastellung kann auch durch einen Exponenten angegeben werden. Die Dezimalarithmetik ist die langsamste Form in der Verarbeitung. Um die schnellen Dualarithmetiken nutzen 2u können, müssen die im Normalfalle vorliegenden Dezimalzahlen in das Dualsystem übertragen (konvertiert) und bei Druckausgabe in die dezimale Form zurückverwandelt werden. Die Konvertierung ist nur bei rechenintensiven Arbeiten kostensparend, während bei ein- und ausgabeintensiven Arbeiten die Nutzung der Dezimalarithmetik günstiger ist. Die Anwendung einer bestimmten Arithmetik für bestimmte Anwendungsfälle hat damit direkten Einflug auf die Effektivität eines Programms und seine Kosten. Zur Zentraleinheit gehört ein Steuerpult, auch Bedienpult genannt, das dem Maschinenführer Eingriffe in die Steuerung der EDVA ermöglicht. Das Ein- und Ausgabesystem besteht aus den Kanälen, Gerätesteuereinheiten und den an- geschlossenen peripheren Geräten (Geräte der ersten Peripherie). Mit Hilfe der peripheren Geräte werden Daten von Speichermedien eingelesen bzw. auf externe Medien gespeichert. Bei diesen liegen die Speicherungskosten je Dateneinheit wesentlich unter denen des Arbeitsspeichers. Die peripheren Geräte haben zum Unterschied von der Zentraleinheit mechanische Baugruppen, die ein langsameres Arbeiten dieser Geräte gegenüber der Zentraleinheit bedingen. Hinsichtlich ihrer Arbeitsgeschwindigkeit unterscheiden wir zwei Gruppen peripherer Geräte: a) Geräte, die mit magnetischen Speichern, wie Magnetband, Magnettrommel, Magnetplatte, arbeiten. Diese Geräte sind in der Lage, bis etwa 10⁶ Zeichen/s mit der Zentraleinheit auszutauschen. Geräte, die mit elektrisch bzw. visuell lesbaren Speichern, wie Lochkarte und Lochband, arbeiten. Diese Geräte sind relativ langsam. Sie tauschen nur einige. Hundert Zeichen/s mit der Zentraleinheit aus. Das Ein- und Ausgabesystem hat die Aufgabe, die von den Anweisungen des Programms angeforderten Daten auf den peripheren (externen) Speichern unter Beachtung ihrer Arbeitsgeschwindigkeit zu lesen, sie zwischenzuspeichem und unter Beachtung der Arbeitsgeschwindigkeit der Zentraleinheit an diese abzugeben. Bei der Ausgabe werden diese Operationen in umgekehrter Richtung ausgeführt. Das Zwischenspeichern und Umkodieren fällt dabei den Kanälen zu. Man unterscheidet Selektorkanäle und den Multiplexkanal. Die Selektorkanäle dienen der geschlossenen Übertragung größerer Datenmengen (Datenblöcke) zwischen Zentraleinheit und externen Speichermedien. An Selektorkanäle werden deshalb über Gerätesteuereinheiten magnetische Speicher angeschlossen. Der Multiplexkanal ist für die Zusammenarbeit mit den langsameren peripheren Geräten bestimmt. Er teilt Ausgabe-Datenmengen in Zeichengruppen und versorgt mehrere langsame Geräte fortlaufend so mit Teilmengen, dass sie zeitparallel arbeiten. Bei der Eingabe ist er in der Lage, mehreren peripheren Geräten fortlaufend Teildatenmengen abzunehmen und sie zur Abgabe an die Zentraleinheit zusammenzustellen. Die Gerätesteuereinheiten und Geräte der ersten Peripherie besitzen bei modernen Maschinensystemen ein systemtypisches Anschlußbild (StandardInterface) und sind damit austauschbar. Die Geräte des Ein- und Ausgabesystems einer universellen EDVA können gegliedert werden in Geräte zur Eingabe von Daten aus dem Erfassungsprozess, Geräte zur Zwischenspeicherung von Daten, Geräte zur Ausgabe von visuell lesbaren Daten, Geräte für Dialogbetrieb und Datenverarbeitung, sowie spezielle Geräte zur Prozessdatenerfassung und Prozesssteuerung. Geräte zur Eingabe von Daten aus dem Erfassungsprozess: Bei der Erfassung werden die Daten auf Lochkarten, Lochbänder und in zunehmendem Maße auf Kassetten-Magnetbändern und Magnetplatten aufgezeichnet. Die Aufzeichnungsdichte auf diesen Datenträgern und das Lesetempo der entsprechenden Eingabegeräte sind relativ gering. Diese Datenträger werden universell zur Patenerfassung genutzt. Für spezielle Datenerfassungsaufgaben können Markierungsleser, Magnetschrift- und Klarschriftleser eingesetzt werden. Geräte zur externen Zwischenspeicherung von Daten: Zur Zwischenspeicherung von großen Datenmengen werden vorwiegend Magnetbänder, Magnettrommeln und Magnetplatten genutzt. Geräte zur Ausgabe von visuell lesbaren Daten: Für die visuelle Auswertung werden Daten mittels Druckern auf Drucklisten ausgegeben. Der leistungsfähigste Typ ist der Zeilen- oder Paralleldrucker, der gleichzeitig alle Zeichen einer Druckzeile ausgibt (bis etwa 1000 Zeilen je Minute). Für geringere Datenmengen werden auch seriell (zeichenweise) arbeitende Drucker genutzt. Bei Anlagen, die nicht für Massendatenverarbeitung konzipiert sind, werden auch Schreibmaschinen teilweise als Ausgabegeräte verwendet. Bei größeren EDVA dienen Schreibmaschinen ausschließlich dem Anlagenführer als Bedieneinheit. Eine weitere Ausgabemöglichkeit ist die Bildschirm-Ausgabe. Je nach Gerätetyp und Datenverarbeitungsaufgabe kann eine alphanumerische oder alphanumerischgrafische Ausgabe erfolgen. Grafische Ausgaben können auch über Tisch- Zeichengeräte oder Trommel-Zeichengeräte (Plotter) erfolgen. Diese relativ langsamen Geräte werden jedoch meist nicht direkt an den Multiplexkanal der EDVA angeschlossen, sondern arbeiten off-line mit einem Lochband, das von einem Lochbandstanzer der elektronische Datenverarbeitungsanlage mit Daten versehen wurde. Für die Ausgabe umfangreicher Datenmengen, zu denen relativ selten zugegriffen wird (Kataloge, Dokumente, Archivierungsdaten) ist die Mikrofilm-Ausgabe besonders geeignet. Geräte für Dialogbetrieb und Datenverarbeitung: Mit zunehmender Anwendung der EDVA gewinnt in der Wirtschaft der Dialog des Konstrukteurs, Leiters und Planers mit der elektronische Datenverarbeitungsanlage an Bedeutung. Dazu werden periphere Geräte für die Ein- und Ausgabe von Daten und Kommandos benötigt sowie ein Betriebssystem, das den MenschMaschine-Dialog unterstützt. Solche Anlagenteile sind Tastatureingabe-Bildschirmeingabe (Lichtstift) /-ausgabe, Abonnentenpunkte mit Eingabe/ Ausgabegeräten (Terminals) bei unterschiedlicher Entfernung von der EDVA. Abonnentenpunkte können auch programmierbare Kleinrechner (intelligente Terminals) umfassen. Geräte zur Prozessdatenerfassung und -steuerung: Soll eine EDVA zur direkten Erfassung von Prozessdaten und Steuerung eines Prozesses eingesetzt werden, so wird hierfür meist eine spezielle Peripherie benötigt. Sie wird vor allem charakterisiert durch Messgeräte, Tastaturgerete, Analog-DigitalWandler, Digital-Analog-Wandler u. ä.