Softwarearchitektur und -verwaltung - Grundlegende Konzepte

Seminarziel

Am Ende des Seminars sind die Teilnehmenden in der Lage, grundlegende und erweiterte Software-Konzepte effektiv zu nutzen, um leistungsstarke, skalierbare und benutzerfreundliche Softwareanwendungen zu entwickeln. Sie lernen, wie sie grundlegende und erweiterte Techniken zur Implementierung, Optimierung und Integration von Software anwenden, um die Effizienz und Qualität ihrer Projekte zu verbessern.

Inhalt

• Einführung in Software-Konzepte: Überblick und Bedeutung
  • Was sind Software-Konzepte und warum sind sie wichtig?
    • Definition und Hintergrund: Unterschiede zwischen Systemsoftware und Anwendungssoftware.
    • Bedeutung von Software-Konzepte in der modernen IT-Welt.
  • Geschichte und Entwicklung von Software
    • Kurzgeschichte der Softwareentwicklung: Von den Anfängen bis zur Gegenwart.
    • Meilensteine in der Entwicklung von Betriebssystemen und Anwendungen.
  • Grundlegende Konzepte der Softwarearchitektur
    • Überblick über Softwarearchitektur: Monolithische Architektur vs. Microservices.
    • Hauptkomponenten einer Softwareanwendung: Benutzeroberfläche, Logikschicht, Datenbankschicht.
• Grundlagen von Betriebssystemen (OS)
  • Definition und Aufgaben eines Betriebssystems
    • Aufgaben eines OS: Ressourcenverwaltung, Prozessmanagement, Dateisystemverwaltung.
    • Beispiele und Unterschiede: Windows, macOS, Linux.
  • Grundlagen der Benutzerverwaltung
    • Verwaltung von Benutzern und Rechten: User, Gruppen, Administratorrechte.
    • Sicherheitsmechanismen: Authentifizierung, Autorisierung, Zugriffskontrollen.
  • Prozess- und Speicherverwaltung
    • Grundlagen der Prozessverwaltung: Multitasking, Prozesskommunikation, Scheduling.
    • Speicherverwaltung: RAM, virtueller Speicher, Speicherallokierung.
• Grundlagen der Anwendungssoftware
  • Definition und Arten von Anwendungssoftware
    • Unterschiedliche Typen: Büroanwendungen, Multimedia-Software, Webbrowser.
    • Beispiele und Funktionen gängiger Anwendungssoftware: Microsoft Office, Adobe Photoshop.
  • Softwareentwicklung und Programmierparadigmen
    • Einführung in die Softwareentwicklung: Wasserfallmodell, agile Entwicklung.
    • Programmierparadigmen: Prozedurale Programmierung, Objektorientierte Programmierung, Funktionale Programmierung.
  • Programmiersprachen
    • Einführung in Programmiersprachen: High-Level vs. Low-Level Sprachen.
    • Beispiele und Anwendungsbereiche: Python, Java, C++, JavaScript.
• Praxisübung 1: Erstellung einer einfachen Anwendung
  • Ziel der Übung: Verständnis der grundlegenden Softwareentwicklung und Anwendungserstellung.
    • Projektbeschreibung: Entwicklung einer einfachen To-Do-Liste Anwendung.
    • Anforderungen: Nutzung einer Programmiersprache (z.B. Python) zur Erstellung der Anwendung.
  • Schritt-für-Schritt-Anleitung:
    • Vorbereitung: Einrichtung der Entwicklungsumgebung.
    • Implementierung: Schreiben von Code zur Verwaltung von Aufgaben (Hinzufügen, Bearbeiten, Löschen).
    • Testen und Debugging: Überprüfung der Funktionalität und Behebung von Fehlern.
  • Tools: Python, Texteditor oder IDE (z.B. VS Code).
  • Ergebnisse und Präsentation:
    • Präsentation der erstellten Anwendung.
    • Diskussion und Feedback: Analyse der Ergebnisse und Verbesserungsvorschläge.
• Erweiterte Funktionen und Techniken in Betriebssystemen
  • Virtualisierung und Containerisierung
    • Grundlagen der Virtualisierung: Hypervisoren, virtuelle Maschinen.
    • Containerisierung: Docker, Kubernetes, Vorteile und Einsatzgebiete.
  • Netzwerksicherheit und Betriebssystem-Sicherheit
    • Grundlagen der Netzwerksicherheit: Firewalls, Verschlüsselung, VPN.
    • Sicherheitsfunktionen von Betriebssystemen: Benutzerrechte, Antivirus-Software, Sicherheitsupdates.
  • Systemüberwachung und -optimierung
    • Überwachungssysteme: Log-Management, Monitoring-Tools.
    • Optimierungstechniken: Systembereinigung, Defragmentierung, Ressourcenverwaltung.
• Erweiterte Software-Entwicklungskonzepte
  • Softwaredesign und Architektur
    • Prinzipien des Softwaredesigns: SOLID, DRY, KISS.
    • Design Patterns: Singleton, Factory, Observer.
  • Datenbanken und Datenmanagement
    • Grundlagen von Datenbanken: SQL vs. NoSQL, relationale Datenbanken.
    • Einführung in Datenbankmanagementsysteme (DBMS): MySQL, PostgreSQL, MongoDB.
  • Software-Testing und Qualitätssicherung
    • Testmethoden: Unit-Tests, Integrationstests, End-to-End-Tests.
    • Testautomatisierung: Einführung in Testframeworks und -tools.
• Integration von Software-Komponenten
  • API-Entwicklung und -Integration
    • Grundlagen von APIs: REST, GraphQL, SOAP.
    • Erstellung und Nutzung von APIs: Entwicklung und Dokumentation.
  • Middleware und Microservices
    • Definition und Einsatzgebiete: Middleware als Vermittler zwischen Systemen.
    • Microservices-Architektur: Vorteile, Herausforderungen, Implementierung.
  • Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD)
    • Einführung in CI/CD: Automatisierte Build-, Test- und Deployment-Prozesse.
    • Tools und Plattformen: Jenkins, GitLab CI, GitHub Actions.
• Praxisübung 2: Entwicklung einer API und Integration mit einer Datenbank
  • Ziel der Übung: Verständnis der API-Entwicklung und Integration von Datenbanken.
    • Projektbeschreibung: Erstellung einer einfachen RESTful API zur Verwaltung einer To-Do-Liste, integriert mit einer Datenbank.
    • Anforderungen: Nutzung einer Programmiersprache (z.B. Python) und eines Datenbankmanagementsystems (z.B. SQLite, MongoDB).
  • Schritt-für-Schritt-Anleitung:
    • Vorbereitung: Einrichtung der Entwicklungsumgebung und Datenbank.
    • Implementierung: Entwicklung der API-Endpunkte (CRUD-Operationen) und Datenbankintegration.
    • Testen und Debugging: Überprüfung der API-Funktionalität und Behebung von Fehlern.
  • Tools: Programmiersprache (z.B. Python), Datenbank (SQLite, MongoDB), Postman oder ein ähnliches API-Testtool.
  • Ergebnisse und Präsentation:
    • Präsentation der erstellten API.
    • Diskussion und Feedback: Analyse der Ergebnisse und Verbesserungsvorschläge.