Technische Grundlagen 1 - Q1
Wirtschaftsinformatik, Technische Grundlagen der Informatik 1, 1. Semester - Begriffsdefinition - Geschichte - Computerhardware (Informationsdarstellung, Rechnerorganisation) - Grundlagen von Betriebssystemen
Wirtschaftsinformatik, Technische Grundlagen der Informatik 1, 1. Semester - Begriffsdefinition - Geschichte - Computerhardware (Informationsdarstellung, Rechnerorganisation) - Grundlagen von Betriebssystemen
Kartei Details
| Karten | 186 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Informatik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 08.09.2015 / 08.09.2019 |
| Weblink |
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Was ist Informatik? (Begriffsdefinition)
Informatik ist die Wissenschaft, Technik und Anwendung der maschinellen Verarbeitung und Übermittlung von Informationen.
Was sind die 4 Aspekte der Informationsverarbeitung?
- Mensch-Maschine-Interaktion (Eingabe, Ausgabe von Informationen)
- Datenstrukturen (Speicherung)
- Rechnernetze (Transport)
- Algorithmen (Manipulation)
Nenne die ersten 3 Rechenhilfsmittel!
Lösungstabellen, ABAKUS, Rechenschieber
Nenne mechanische Rechenmaschinen geordnet nach ihrer Entstehung.
1.) erste urkundlich erwähnte Rechenmaschine (1623)
2.) Rechenmaschine für Addition und Subtraktion (1642)
3.) Rechenmaschine mit 4 Grundrechnenarten (1673)
4.) "Analytical Engine", erste programmierbare Rechenmaschine mit Speicher, Recheneinheit, Ein- und Ausgabeeinheit (1833)
Nenne elektromechanische Rechenmaschinen geordnet nach ihrer Entstehung.
1.) "Z3", erste frei programmierbare Rechenmaschine mit Hilfe von Relais (1941)
2.) "ABC", Rechenmaschine mit Binärarithmetik und Speicher mit Kondensatoren (1941)
3.) "Mark 1" (1944)
Nenne auf Vakuumröhren basierende Computer geordnet nach ihrer Entstehung.
1.) "COLOSSUS", erster elektronischer, digitaler Computer, unterstützte ENIGMA-Nachrichten-Entschlüsselung (1943)
2.) "ENIAC", Electronic Numerical Integrator and Computer (1946)
Nenne auf Transistoren basierende Computer geordnet nach ihrer Entstehung.
1.) "TX-0", erster mit Transistoren bestückter Computer (1955)
2.) "PDP-8", erster Computer mit einem Omnibus: Verbindung der Komponenten des Computers (1964)
3.) "6600er" erster Computer mit mehreren parallelen Funktionseinheiten, z.B. für Addition, Multiplikation (1964)
Was zeichnet "System/360" als erste Rechnerfamilie der 3. Generation aus?
- auf integrierten Schaltungen (dutzende Transistoren auf einem Chip) basiert
- Ausführung der gleichen Programme auf Modellen unterschiedlicher Leistung möglich
- Einführung des Mehrprogrammbetriebs
- Emulation/Simulation anderer Computer
Was besagt das Mooresche Gesetz (1965)?
Etwa alle 18 Monate verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren von integrierten Schaltungen (2012 Größenordnung 10^9).
Was wird benötigt, um aus
Symbolen/Signalen --> Daten, aus
Daten --> eine Information und aus
Informationen --> Wissen zu erhalten?
Symbole/Signale --> Syntax (Aufbau) --> Daten
Daten --> Semantik (Bedeutung) --> Information
Information --> Pragmatik (Zweckbezug) --> Wissen
Wie werden Informationen verarbeitet? (Fließschema)
Information, Eingabe --> (Repräsentation) --> Eingabedaten --> (Datenverarbeitung) --> Ausgabedaten --> (Abstraktion/Interpretation) --> Information, Ausgabe
Was ist ein Bit und wie viele Bitfolgen hat ein Byte (Bitfolge der Länge 8) demzufolge?
Bit = kleinste Dateneinheit, zwei mögliche Zustände (0 oder 1)
Bitfolge der Länge n hat 2^n Bitfolgen, Byte hat damit 2^8 = 256 Bitfolgen
Was meint die Codierung von Informationen?
(eindeutige) Abbildung einer Information auf die vom Computer verständliche Form von Bitfolgen
Wofür steht ASCII und wie viele Bits nutzt der Code für die Codierung von Zeichen?
American Standard Code for Information Interchange
7 Bits (max. 128 Zeichen: 52 Buchstaben, 10 Ziffern, 4 Satzzeichen - damit reichten 6 Bit nicht mehr aus)
Wofür dient in ASCII das 8. Bit heute und wofür diente es früher?
heute: Basis für verschiedene Erweiterungen wie z.B. deutsche Umlaute
früher: Kontrollbit
Was ist Unicode?
- internationaler Standard, um sämtliche Zeichen unterschiedlicher Kulturkreise in einem digitalen Code unterzubringen
- jedes Zeichen hat eigene Nummer, system-, programm- und sprachunabhängig
Wofür steht UTF und welche Unterschiede liegen zwischen UTF-8, UTF-16 und UTF-32?
- Unicode Transformation Format: Codierung für Unicode-Zeichen
- UTF-8: ASCII-Zeichen in 8 Bit, freie Bitfolgen durch 8. Bit als Präfix genutzt, um anzuzeigen, dass noch weitere Bit folgen
- UTF-16: die meisten der existierenden Zeichen in 16 Bit
- UTF-32: alle Zeichen in 32 Bit
Nenne 3 Beispiele für Rastergrafiken.
BMP, GIF, JPEG
Nenne ein Beispiel für eine Vektorgrafik. Was wird typischerweise mit Vektorgrafiken beschrieben?
- SVG
- Computerschriften
Wie werden Rastergrafiken codiert?
- Informationen zu jedem Bildpunkt gespeichert
- Anzahl Bit pro Bildpunkt von Genauigkeit der Farbdarstellung abhängig
- ggf. mit Kompressionsverfahren kombiniert
Wie werden Vektorgrafiken codiert?
- Bild besteht aus grafischen Primitiven (Linien, Kreise, ...)
Wie werden akustische Signale (Musik) codiert?
- physikalische gesehen handelt es sich um Schwingungen
- Auslenkung der Schwingung zu definierten Zeitpunkten bestimmt, Werte zugewiesen (einfachster Fall: Auslenkung größer Null --> 1, keine Auslenkung --> 0)
Wovon ist die Qualität von Musik/akustischen Signalen abhängig?
- Häufigkeit der Bestimmung der Auslenkung
- Anzahl Bits zur Codierung der Werte (Anzahl der unterscheidbaren Zustände)
Was ist die Radix-Schreibweise?
- zur Darstellung von Stellenwertsystemen
- Für alle Ziffern z an der Stelle i einer positiven ganzen Zahl zur Basis b gilt: z * b^i
- Die gesamte Zahl wird durch die Summe aller einzelnen Produkte repräsentiert.
Stellen Sie 123 (Dezimalsystem, Basis 10) in der Radix-Schreibweise dar!
123 = 1*10^2 + 2*10^1 + 3*10^0
Nennen Sie Basis und Ziffernsymbole der 4 gebräuchlichsten Zahlensysteme.
Dualsystem: Basis 2, Ziffern 0-1
Oktalsystem: Basis 8, Ziffern 0-7
Dezimalsystem: Basis 10, Ziffern 0-9
Hexadezimalsystem: Basis 16, Ziffernsymbole 0-9 und A-F
Notiere die Gleichung zur Darstellung eines Wertes einer ganzen Zahl in der 2-Komplement-Codierung.
\(Z = {-a_{n-1} * 2^{n-1} + \displaystyle\sum_{i=0}^{n-2} a_i * 2^i}\) mit n = Anzahl der Zeichen und a = Zeichen an einer bestimmten Position
Was ist das 2-Komplement?
-Möglichkeit, negative ganze Zahlen im Dualsystem darzustellen, ohne +/- als Zeichen zu benötigen
Wie wird das 2-Komplement für eine ganze Zahl (positiv/negativ) gebildet?
positive Zahl: entspricht der Darstellung vorzeichenloser Zahlen
negative Zahl:
- Betragswert der Zahl als Dualzahl bilden (wie bisher)
- Umkehren aller n Bits (0 --> 1, 1 --> 0)
- Addition von 1
Prozessoren sehen Operationen für bestimmte Bitfolgenlängen vor. Was passiert bei einer Bereichsüberschreitung?
Setzen eines Kontrollbits
- Vorzeichenlose Zahl: Übertragsbit (carry bit)
- Vorzeichenbehaftete Zahl: Überlaufbit (overflow bit)
Welcher Zahlenbereich ist bei einer Bitfolge von n Bits darstellbar (vorzeichenlose / vorzeichenbehaftete Zahl)
vorzeichenlos: 0 bis 2^n -1
vorzeichenbehaftet: -2^(n-1) bis 2^(n-1) -1
Wie werden Festkommazahlen im Dualsystem dargestellt?
- Vorkommateil wie bisher umwandeln
- Position des Dualpunktes speichern
- Nachkommateil mit Basis (2) multiplizieren: Vorkommateil des Ergebnisses notieren (0 oder 1) und Nachkommateil wieder mit 2 multiplizieren
- auf andere Zahlensysteme übertragbar
Wie wird das 2-Komplement für Festkommazahlen gebildet?
- ähnlich wie für ganze Zahlen
- Bildung des Betrages im Dualsystem
- Umkehren jedes Bits (Invertieren)
- Addition des kleinstwertigen Bits (also letzte angegebene Nachkommastelle + 1)
Was ist BCD?
- Binary-Coded Decimals
- jede Ziffer einer Dezimalzahl wird durch 4er Bitfolge codiert (z.B. 2 --> 0010)
Was sind die Vorteile und Nachteile von BCD?
Vorteil: schnelle und einfache Umwandlung von Zahlen
Nachteile: Speicherverschwendung (4er Bitfolgen codieren 16 Zustände, obwohl nur 10 Symbole benötigt werden), ineffizientere Rechenoperationen
Aus welchen 3 Komponenten besteht ein Rechner?
- Zentraleinheit (CPU - Central Processing Unit, Prozessor)
- Ein-/Ausgabeeinheit
- Speicher
Woraus besteht die Zentraleinheit?
Steuerwerk und Operationswerk/Rechenwerk
Wodurch unterscheiden sich die Von-Neumann-Architektur und die Harvard-Rechnerarchitektur?
Von-Neumann: Befehle und Daten in einem gemeinsamen Speicher
Harvard: getrennte Speicher für Befehle und Daten (Programmspeicher schreibgeschützt, Problem: Entscheidung, wie viel Speicher für Programme und wie viel für Daten benötigt wird)
Was ist ein Programm?
Kombination von Instruktionen, die durch elektrische Schaltungen realisiert werden
Was ist die Maschinensprache?
Gesamtheit der Instruktionen einer Rechenmaschine (durch begrenzte Anzahl an Transistoren begrenzt)
