Grundlagen
Die Grundlagen der Informatik, zum Auffrischen und Nachschlagen: vom Transistor bis zur Pipeline, mit Mitmach-Beispielen auf jeder Seite und Code in Java.
Diese Reihe frischt die Grundlagen der Informatik auf – für alle, die sie einmal gelernt und im Alltag teilweise vergessen haben, und für alle, die nachschlagen wollen, was hinter einem Begriff steckt. Jede Seite beginnt beim Einfachen, hat Mitmach-Beispiele zum Ausprobieren und endet mit einem Abschnitt „Für Entwickler übersetzt“ mit Java-Code.
Die Blöcke bauen aufeinander auf, lassen sich aber auch einzeln lesen. Wer einen bestimmten Schwerpunkt hat, kann einem der Lesepfade folgen.
Lesepfade
Statt alles der Reihe nach: sechs Wege durch die Reihe, je nach Interesse.
Die Einträge
Einstieg
Was ist ein Computer?
Bits und Bytes, Logikgatter, eine Mini-CPU zum Durchsteppen, Latenzen und der Weg einer Java-Zeile bis zum Maschinencode.
Rechner und System
Betriebssystem
Kernel und Systemaufrufe, Scheduler, virtueller Speicher – und warum „Gespeichert“ noch nicht auf der Platte heißt.
Prozess, Thread, Nebenläufigkeit
Race Conditions, Deadlocks, volatile und virtuelle Threads.
Speicherhierarchie
Register, Caches, RAM, SSD – mit Cache-Simulator und der Frage, warum ein Array eine verkettete Liste schlägt.
Virtualisierung und Container
Hypervisor, Namespaces, cgroups, Image-Schichten – und Java im Container.
Dateisysteme und Persistenz
Inodes, Hardlinks, Journaling, Copy-on-Write und sicheres Speichern mit fsync.
Netze
TLS und Zertifikate
Schlüsselaustausch mit Farben, Vertrauenskette, typische Zertifikatsfehler in Browser und Java.
Daten
Relationale Datenbanken
JOINs, B-Baum-Indizes, Transaktionen und der letzte freie Platz unter READ COMMITTED.
NoSQL und das CAP-Theorem
Fünf Datenmodelle, Consistent Hashing, Netzunterbrechung und Quoren.
Datenformate und Serialisierung
UTF-8 und Zeichensalat, JSON gegen Protobuf, die Zahlenfalle in JavaScript.
Sicherheit
Kryptografie-Grundlagen
Hashes, AES und Betriebsmodi, RSA mit Spielzeugzahlen, Post-Quanten-Verfahren.
Software bauen
Programmierparadigmen
Imperativ, objektorientiert, funktional, deklarativ – und geteilter veränderlicher Zustand.
Compiler, Interpreter, JIT
Ein Mini-Compiler zum Ausprobieren, HotSpot, Deoptimierung, Native Image und Leyden.
Build und CI/CD
Maven-Lebenszyklus, Versionskonflikte, Pipelines, Rolling, Blue-Green und Canary.
Architektur und Betrieb
API-Stile
REST, gRPC, GraphQL und Ereignisse im Vergleich – und warum synchrone Ketten zerbrechlich sind.
Verteilte Systeme
Idempotenz, Raft-Konsens, Retries mit Jitter – und warum „genau einmal“ ein Mythos ist.
Theorie
Formale Sprachen und Automaten
Regex und DFA, warum Klammern einen Automaten überfordern, und Backtracking in Java.
Turingmaschine
Band, Kopf, Zustände – das einfachste Modell eines vollständigen Computers.
Universalität
Eine Maschine, die jede andere simuliert – und was „Turing-vollständig“ heißt.
Vom Gatter zur CPU
Zahlen im Rechner
Binär und hex, Zweierkomplement und Überlauf, was in den 32 Bits eines float steht.
Maschinensprache
Eine Spielzeug-CPU programmieren: Register, Sprünge, Schleifen, Funktionen.
Wie die Einträge aufgebaut sind
Kurz gesagt
Jede Seite beginnt mit zwei Absätzen, die das Wichtigste zusammenfassen – für alle, die nur nachschlagen wollen.
Zum Ausprobieren
Simulationen statt Abbildungen: selbst einen Deadlock auslösen, eine HashMap füllen, den Strom im Dateisystem abschalten.
Für Entwickler übersetzt
Am Ende jeder Seite: was das Konzept im Java-Alltag bedeutet, mit Code, Werkzeugen und typischen Fehlern.
Und die KI?
Wie Sprachmodelle funktionieren, erklärt die Schwesterreihe KI-Begriffe. Viele Themen berühren sich: Die Speicherhierarchie erklärt, warum Inferenz vor allem Speicherbandbreite braucht, und die O-Notation, warum ein langes Kontextfenster so teuer ist.