EGE/Inf2019/Modelle

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== Modelle in der Informatik ==
=== Was sind Modelle ===
In der Informatik dienen Modelle der
* Abbildung eines Realitätsausschnitts
** Modelle für zu erstellende Software / Architektur
** deren Code (Programmablaufplan, Struktogramm)
** Datenmodelle (bei Datenbanken) für die Strukturen und deren Daten (ER-Modell, UML)
* als Vorlage bei Konzeption von Rechneranlagen, und Systemmodelle (von-Neumann)
* Planungs-, Steuerungs- und Organisationsmodelle (Abläufe von Geschäftsprozessen…) → Organigramm
* Wirtschaftsinformatik: Mensch-Maschine-Modell (auch deren Auswirkungen)
<!--[[Bild:Mschubert_Informatische_modelle_beispiele.png]]-->

=== Beispiele für Modelle ===
<language>Python</language>
==== Programmablaufplan (PAP)====

'''Ziel/Einsatzmöglichkeiten:'''
*Darstellung eines Algorithmus
*Darstellung des Ablaufs in einem Programm
'''Anforderungen/Aufbau/Grenzen:'''
*behindert strukturierte Programmierung (Struktogramm besser)
'''Beispiel:'''

[[Bild:PAP_BSP.png]]

'''Übung:'''

''Setzen sie den Programmcode in ein Programmablaufplan um.''
<code>
input(kapital)

jahr = 0

while jahr < 50:
    jahr = jahr + 1
    zinsen = kapital*0.006
    kapital=kapital+zinsen

print("nach 50 Jahren: " + kapital)</code>

Lösung:
[[Bild:Mschubert_Pap_loesung.png]]

==== Struktogramm ====
'''Ziel/Einsatzmöglichkeiten:''' Darstellung von Programmabläufen für eine strukturierte Programmierung

'''Anforderungen:''' Zerlegung des Gesamtproblems in viele kleine Teilprobleme → Grundstrukturen, z.B. Sequenzen, übrig

'''Aufbau/Grenzen:''' Zusammensetzung aus Strukturblöcken, entweder hintereinander oder nebeneinander geschaltet

'''Beispiel: '''
Verzweigung: [[Bild:BenERZ_EinfAusw.png]]
Schleife: [[Bild:BenERZ_KopfgesteuerteSchleife.png]]

'''Aufgabe: Struktogramm für ein Telefonat (man soll solange nach Verbindung suchen bis zur Annahme)'''

Lösung: https://www.sachsen.schule/~infoms/info_neu/grafiken/struktogramm.gif

==== ER-Diagramm ====
'''Ziel/Einsatzmöglichkeiten:'''
Das ER-Diagramm dient der vereinfachten logischen Darstellung eines Datenbankensystems. 
Es wird verwendet um z.B. die Verständigung zwischen Entwickler und Anwender bei Erstellung eines Projekts zu vereinfachen.

'''Anforderungen/Aufbau/Grenzen:'''

Die Grundelemente eines jeden Entity-Relationship-Modells bilden: Entitäten, Beziehungen und Attribute. 
Entitäten haben bestimmte Eigenschaften welche durch Attribute beschrieben werden. In welchem Zusammenhang diese stehen beschreibt die Beziehung (0,1;1-n;1-1,m-n).

'''Beispiel:'''

Nenne 3 verschiedene Attribute der Entität "Fluss" und deren Beziehung zur Entität "Meer".


[[Bild:Luis_Gehlert_Erm_fluss_meer.png]]

==== UML-Diagramm ====

*'''U'''nified '''M'''odeling '''L'''anguage
'''Ziel/Einsatzmöglichkeiten:'''
* eine gemeinsame umfangreiche visuelle Modellierungssprache für die Architektur, das Design und die Implementierung von komplexen Softwaresystemen zu schaffen
* bezeichnet eine visuelle/grafische Modellierungssprache, die sich über die Bereiche Architektur, Design und die Abläufe von Herstellungsprozessen erstreckt

'''Anforderungen/Aufbau/Grenzen:'''
* Bündelung von zusammengehörigen Klassen (Klasse = Verallgemeinerung gemeinsamer Objekte (Oberbegriff))
**z.B. Auto (Marke, Farbe, PS, …)
*Klassen werden durch Rechtecke dargestellt, die oben den Klassenname, in der Mitte die Attribute und unten die Methoden der Klasse beinhalten
[[Bild:BackFüsh_Info_Modelle.jpg]]
[[Bild:BackFüsh_Info_Modelle_(2).jpg]]
*Klassenattribute:
**Beispiel: PKW anzahlRaeder: Integer (BWM besitzt nicht mehr Räder als VW)
*Klassenmethode:
**Beispiel: anzahlAutos(): Integer
*Objekt = konkrete Ausprägung einer Klasse
**z.B. Blauer BMW, schwarzer Volvo)


'''Beispiel:'''
Es soll ein Klassendiagramm für ein Kino erstellt werden.
Es soll beinhalten:
*die Anzahl der Mitarbeiter
*den Name des Kinos
*die Anzahl der Sitzplätze
*den Umsatz
Es soll alles bis auf den Umsatz öffentlich zugänglich sein.
Der Umsatz soll nur dem Kino bekannt sein. (Datenkapselung)
Das Kino soll
*Film starten
*Popcorn verkaufen
*Karten Verkaufen 
kaufen können.
Der Film soll privat gestartet werden und die Karten und das Popcorn öffentlich verkauft werden.

==== Von-Neumann-Architektur ====
'''Ziel/Einsatzmöglichkeiten:'''

Modell zur Visualisierung eines PCs

'''Anforderungen/Aufbau/Grenzen:'''

4 Funktionseinheiten:
* Rechenwerk (CPU)
* Steuerwerk(CPU)
* Speicherwerk (Festplatte /Arbeitsspeicher)
* Ein-/Ausgabewerk (I/O)

Vereinfachte Darstellung (Bus-System wird nicht erwähnt(Schnittstelle aller Werke))

[[Bild:Conrad_SGJjzZ6lWc3_D2ehQCEka5A.png]]

'''Beispiel:'''

Computer; DVD -Player etc.

==== Organigramm ====
'''Ziel/Einsatzmöglichkeiten:'''

Das Wort leitet sich von '''ORGANI'''sation und Dia'''GRAMM''' ab 
--> Organigramm

Ziel ist es bestimmte Dinge in Ober- und Untergruppen genau einzuordnen

Einsatzmöglichkeiten sind zum Beispiel in Betrieben um die Arbeiter 
in ihre verschiedenen Abteilungen einzuordnen --> Aufbauorganisation 
eines Betriebes

'''Anforderungen/Aufbau/Grenzen:'''

Anforderungen: hierarchische Strukturen werden klar ersichtlich, effizienter Informationsaustausch
Aufbau: Unterteilung in verschieden Ebenen/Gruppen, keine DIN-Norm, sowohl horizontal als auch vertikal
               
'''Beispiel:'''
[[Bild:Msu1654_Bildschirmfoto_vom_2019-12-11_10-49-03.png]]

Übung: Erstellt im Programm "Dia" ein Organigramm eurer Familie (von euren Großeltern bis zu Euch.)