Was ist das EVA-Prinzip?

Die Datenverarbeitung durch Computer oder Menschen erfolgt im Grunde immer nach dem gleichen Ablauf mit den Stufen Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe (EVA). Aus diesem Grund wird im Zusammenhang mit der elektronischen Datenverarbeitung auch vom universell anwendbaren EVA-Prinzip gesprochen. Dieses beschreibt auch die Funktions- und Arbeitsweise von Computern.

Die Abkürzung „EVA“ leitet sich von den ersten Buchstaben der Worte Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe her. Damit erklärt sich die Bedeutung des EVA-Prinzips fast von selbst:

1. Daten werden über entsprechende Eingabegeräte in Verarbeitungseinheiten wie Computer eingegeben.
2. Die Daten werden nach vordefinierten Regeln verarbeitet.
3. Die verarbeiteten Daten werden über verschiedene Anzeige- oder Ausgabegeräte für Endnutzer und Endnutzerinnen angezeigt bzw. ausgegeben.

Das EVA-Prinzip beschreibt damit den grundlegenden Ablauf der Datenverarbeitung und gilt als wichtiges Grundschema der EDV. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Daten von einem Computer oder einem Menschen eingegeben und verarbeitet werden. Wichtig ist, dass die Reihenfolge der Datenverarbeitung die gleiche bleibt. Die Beschreibung von Systemen gemäß dem EVA-Prinzip erfolgt sowohl ganzheitlich als auch in Teilbereichen. Das bedeutet, dass beispielsweise ein Computersystem zunächst als Ganzes eine Eingabe erhält, um diese in bestimmten Teilbereichen des Systems zu verarbeiten und auszugeben.

Es ließe sich unbedarft behaupten, das EVA-Prinzip beschreibe nur, was ohnehin auf der Hand liegt. Tatsächlich stellt es jedoch aus Sicht der Entwicklung von Hardware und Software einen wichtigen Leitfaden dar. Erst wenn die Grundstrukturen der Datenverarbeitung dem EVA-Prinzip entsprechen, ist davon auszugehen, dass sich Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe fehlerlos an der gewünschten Funktionsweise orientieren.

Im Folgenden erklären wir, welche Bedeutung das EVA-Prinzip für die Entwicklung von Hardware und Software hat:

Bei der Hardware-Entwicklung muss klar sein, welche Arten von Eingangssignalen die Hardware verarbeiten soll. Davon hängt nämlich ab, über welche Geräte die Eingabe erfolgen muss. Welche Verarbeitungseinheiten benötigt werden, wird dadurch bestimmt, wie die Verarbeitung erfolgen soll. Je nach den Aktionen, die nach der Eingabe gewünscht werden, entscheidet sich, welche Ausgabegeräte für die Darstellung bzw. Ausgabe zum Einsatz kommen.

Auch die Software-Entwicklung erfolgt nach dem EVA-Prinzip. Ein Programm muss bereits im Vorfeld mit Blick auf die Eingabedaten entwickelt werden, um zu verstehen, was es mit diesen machen soll. So erfolgen etwa bei Text- oder Systemprogrammen die Eingabe, die Datenverarbeitung und die Ausgabe anders als bei einem Designprogramm oder einem Multimedia-Player. Je nach Eingabebefehl müssen unter Umständen auch andere Einheiten und Ausgabegeräte angesteuert werden. Programmierparadigmen und Algorithmen, die bei der Entwicklung von Software zur Anwendung kommen, hängen somit auch vom EVA-Prinzip ab.

Als eine allgemeingültige und universelle Leitlinie lassen sich die Reihenfolge und der Ablauf der Datenverarbeitung gemäß dem EVA-Prinzip wie folgt erklären:

Die Eingabe der Daten stellt einen Befehl oder eine Anweisung an das Gerät bzw. das System dar. Die Eingabe kann je nach Bedarf über verschiedene Eingabegeräte erfolgen. Dazu zählen u. a.:

• Computer-Tastatur
• Maus
• Mikrofon
• Touchscreen
• Touchpad
• Scanner
• Webcam
• Augensteuerung
• Bildschirmtastatur
• Game-Controller/Joystick

Über Eingabegeräte werden Befehle und Daten in verschiedenen Formen und auf unterschiedliche Weise eingegeben. Dies umfasst etwa Buchstaben, Ziffern, Klicks, Symbole, Windows-Shortcuts, Sprachbefehle, Touch-Befehle, visuelle Daten oder Scans von Dokumenten. Je nachdem, mit welchem Gerät und mit welchem Programm Sie arbeiten, werden die Daten unterschiedlich verarbeitet.

Die Verarbeitung bzw. Berechnung eingegebener Daten erfolgt über dafür ausgelegten Einheiten. Zu den wichtigsten gehören der Prozessor (CPU), der RAM (Arbeitsspeicher) und die Grafikkarte (GPU). Die wichtigste Einheit zur Verarbeitung ist das Zweigespann aus Prozessor und RAM. Hierbei wird die Ausgabe berechnet und der Eingabebefehl umgesetzt, während parallel dazu Daten gespeichert und zwischengespeichert werden.

Zur Speicherung kommen Festplatten, Arbeitsspeicher, Cloud-Speicher, DVDs und USB-Sticks zum Einsatz. Zu beachten ist jedoch, dass ein Speicher nicht als Verarbeitungseinheit betrachtet wird, sondern eine gesonderte Position in der EVA-Reihenfolge einnimmt. Welche Ausgabegeräte angesteuert und welche Daten wie verarbeitet werden, bestimmt wiederum der Algorithmus.

Um die verarbeiteten Daten wie gewünscht auszugeben, verfügen Computer bzw. elektronische Geräte über entsprechende Ausgabeeinheiten. Diese sorgen dafür, dass verarbeitete Daten beispielsweise auf einem Monitor/Screen angezeigt oder über Lautsprecher, Drucker, Beamer oder Kopfhörer ausgegeben werden. So gilt die Bewegung des Mauszeigers auf dem Monitor ebenso als Ausgabe gemäß EVA-Prinzip wie das Erscheinen von eingetippten Buchstaben oder das Ausdrucken von Dokumenten.

Da es sich um eine universelle Leitlinie handelt, lässt sich das EVA-Prinzip im Grunde auf jede Situation übertragen, bei der Eingangssignale Ergebnisse erzielen soll. Bestes Beispiel sind die „Eingabegeräte“ des menschlichen Körpers, seien es Augen, Ohren, Nase, Mund oder Haut. Externe Signale nehmen wir einerseits passiv über Gerüche, Geräusche und die sichtbare Umwelt auf und andererseits aktiv, indem wir lesen, einen Film schauen, Musik hören oder unser Lieblingsessen genießen. Über unsere Sinne und Verarbeitungseinheiten wie das Gehirn, die Organe, die Knochen, Muskeln und Sehnen werden Signale verarbeitet und Ergebnisse produziert. Dazu zählen Bilder, Farben, Geschmäcker, Bedeutungen, ein Geruch oder Gespräche.

Bei der Entwicklung funktionstüchtiger Hardware und Software spielt das EVA-Prinzip vor allem aus Sicht der Fehlersuche und Leistungsoptimierung eine entscheidende Rolle. So gibt das Prinzip Testabläufe vor, die aufzeigen, wann ein Eingangssignal nicht zur gewünschten Ausgabe führt. Fehler oder Inkompatibilitäten bei Eingabegeräten oder Ausgabegeräten sowie Mängel bei Verarbeitungseinheiten können somit identifiziert und behoben werden. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise auch festlegen, ob die Datenverarbeitung in Prozessoren parallel über mehrere Kerne per Multithreading oder Hyperthreading erfolgen soll und welche Bereiche des Kernel gebraucht werden.

Beispiele für das EVA-Funktionsprinzip finden sich im Grunde bei jeder Dateneingabe am PC, Smartphone, Tablet, Drucker, Scanner oder bei Bluetooth-Geräten. Geben Sie z. B. ein Wort über die Tastatur ein, werden die Signale der Tastatur über Verarbeitungseinheiten wie die CPU, den RAM und Textverarbeitungsprogramme wie gewünscht auf dem Monitor als Wort angezeigt. Klicken Sie wiederum auf den Link eines Videos, ruft der Browser die entsprechende Website auf, die Audiogeräte des Computers starten die Audiowiedergabe und das Video ist auf dem Monitor zu sehen.

Gleiches gilt, wenn Sie an einem Drucker Voreinstellungen zum Format, zur Druckfarbe und zur Anzahl der Kopien vornehmen, den Druckvorgang starten und am Ende die ausgedruckten Unterlagen in der Hand halten. Jede Maschine, die eine bestimmte Funktion erfüllt, wendet somit grundsätzlich das EVA-Prinzip an – sei es ein Bankautomat für die Ausgabe von Bargeld oder das Anzeigen des Kontostands, ein Scanner zum Einscannen von Unterlagen, eine Spielkonsole mit angeschlossenem Bildschirm und Spielcontrollern oder eine Musikanlage mit Lautsprechern.