Grundlagen der Informatik Flashcards
Was bedeutet der Begriff Informatik?
- Kombination aus “Information” und “Automatik”
- Umfasst die automatisierte Informationsverarbeitung
Erkläre den Begriff “Algorithmus”
- Detaillierte und explizite Vorschrift
- Schrittweise Lösung einer Aufgabe
Nenne vier Eigenschaften eines Algorithmus
- Finitheit
- Ausführbarkeit
- Dynamische Finitheit
- Terminierung
Was versteht man unter “Finitheit” im Rahmen von Algorithmen?
Verfahren muss eindeutig in einem endlichen Text beschreibbar sein
Was versteht man unter “Ausführbarkeit” im Rahmen von Algorithmen?
Jeder Schritt des Verfahrens muss tatsächlich ausführbar sein
Was versteht man unter “Dynamische Finitheit” im Rahmen von Algorithmen?
Verfahren darf zu jedem Zeitpunkt nur endlich viel Speicherplatz benötigen
Was versteht man unter “Terminierung” im Rahmen von Algorithmen?
Das Verfahren darf nur endlich viele Schritte benötigen
Was versteht man unter “Moore’s Law”?
Packdungsdichte auf einem Mikroprozessor (damit die Leistung) verdoppelt sich etwa alle 18 Monate
Nenne die vier Hauptgebiete der Informatik
- Angewandte Informatik
- Technische Informatik
- Praktische Informatik
- Theoretische Informatik
Mit was beschäftigt sich die angewandte Informatik?
- Wirtschaftliche oder kommerzielle Anwendungen
- Wissenschaftliche Anwendungen
Mit was beschäftigt sich die technische Informatik?
- Mikroprozessortechnik
- Rechnerarchitektur
- Rechnerkommunikation
Mit was beschäftigt sich die praktische Informatik?
- Programmiersprachen
- Compiler
- Interperter
- Algorithmen und Datenstrukturen
- Betriebssysteme
- Datenbanken
Mit was beschäftigt sich die theoretische Informatik?
- Automatentheorie
- Formale Sprachen
- Berechenbarkeitstheorie
- Komplexitätstheorie
Wie erfolgt die Darstellung von Information und was wird dazu benötigt?
- Erfolgt durch Daten
- Man benötigt eine sogenannte “Kodierung”
Wie bezeichnet man die Extraktion von Information aus Daten?
Dekodierung
Nenne einige Beispiele, wie Informationen repräsentiert werden können
- ASCII-Code (Hexdarstellung)
- QR-Code
- Barcode
Was ist ein Bit?
- binary digit
- Kleinstmögliche Einheit der Information
- 0/1, ja/nein, an/aus
Was ist ein Nibble?
Halb-Byte (4 Bit)
Was ist ein Byte?
Zwei Nibble (8 Bit)
Was ist ein Wort?
Zwei Byte (16 Bit)
Wie werden die natürlichen Zahlen in der Informatik dargestellt?
- Vorzeichenlose Zahlen (unsigned)
- Binärdarstellung (0 bis 2^n-1)
Welche Zahlensysteme kennst du?
- Binärsystem (Basis 2)
- Hexadezimalsystem (Basis 16)
- Oktalsystem (Basis 8)
Rechne um:
(11002)₂ = ( ? )₁₀
1 * 2^4 + 1 * 2^3 + 0 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0 = 25
Beschreibe einen Algorithmus, wie man vom Dezimalsystem in andere Positionssysteme kommt
Gegeben sind:
Dezimalzahl x, Zahlensystem mit Basis n
- x / n = y Rest z
- Mache y zum neuen x. Fahre mit Schritt 1 fort, bis das neue x gleich 0 ist
- Ermittelten Reste z von unten nach oben nebeneinander schreiben erzeugen das gewünschte Ergebnis
Wie wird das Vorzeichen im Binärsystem ausgedrückt?
Durch das führende Bit.
0 -> positive Zahl
1 -> negative Zahl
Um welche Zahl handelt es sich in der Vorzeichendarstellung:
0100
+4
Um welche Zahl handelt es sich in der Vorzeichendarstellung:
1111
-7
Nenne zwei Nachteile der Vorzeichendarstellung
- Zahl 0 wird durch verschiedene Bitfolgen dargestellt (+0 und -0)
- Rechnen ist komplizierter geworden
Was versteht man unter der Zweierkomplementdarstellung?
- Das am weitesten links stehende Bit wird als Vorzeichen-Bit genutzt (Most Significant Bit)
- 0: positiv, 1: negativ
Wie bildet man aus einer Binärzahl das Zweierkomplement?
- Invertieren einzelner Bits
- Addition einer 1
1) -5 (Dez) = 0101 (Binär)
2) 0101 wird zu 1010
3) 1010 + 1 = 1011
1011 im Zweierkomplement entspricht -5 im Dezimalsystem
Wie bildet man aus einem Zweierkomplement die Dezimalzahl?
- Zweierkomplement invertieren
- Addition einer 1
1011₂ -> 0100₂
0100₂ + 0001₂ = 0101₂
0101₂ = 5 1101₂ = -5
Wie kann man das Zewierkomplement noch in eine Dezimalzahl umwandeln?
Wertigkeit beim Rechnen abziehen
1011₂ = -5₁₀
(-8 * 1) + (4 * 0) + (2 * 1) + (1 * 1) = -5₁₀
Aus welchen Komponenten besteht die Gleitpunktdarstellung?
- Vorzeichenbit V
- Mantisse M
- Exponenten E (mit einer Basiszahl b)
Wie viele Zeichen kann man mit einem Byte darstellen?
2⁸ = 256
Welche Codes verwendet man häufig, um Zeichen darzustellen?
- ASCII (American Standard Code of Information Interchange)
- EBCDIC (Extended Binary Codes Decimal Interchange Code)
Was versteht man unter der boolschen Algebra?
Eine Menge {0, 1} mit
den binären Operationen:
- Konjunktion (UND ∧)
- Disjunktion (ODER ∨)
dem unären Operator:
- Negation (NICHT ¬)
Was sagen die de-morganschen Gesetze aus?
(1)
nicht (a und b) ist äquivalent zu ((nicht a) oder (nicht b))
¬(a ∧ b) ⇔ ¬a ∨ ¬b
(2)
nicht (a oder b) ist äquivalent zu ((nicht a) und (nicht b))
¬(a ∨ b) ⇔ ¬a ∧ ¬b
Was ist eine bool’sche Funktion?
Funktion mit einer Verknüpfung von AUssagen e mit den boolschen Operatoren
f(e₁, …, eₓ) -> {0, 1}
Was versteht man unter einem Literal?
Eine bool’sche Variable oder deren Negation
Was versteht man unter einem Minterm?
Die Konjunktion von Literalen
-> Minterm nimmt meist das Minimum der boolschen Werte an (eine 0 reicht um alles 0 zu machen)
Was versteht man unter einem Maxterm?
Die Disjunktion von Literalen
-> Maxterm nimmt meist das Maximum der boolschen Werte an (eine 1 reicht um alles 1 zu machen)
Was versteht man unter einem Halbaddierer?
- Schaltnetz
- Zwei Eingänge zwei Ausgänge
- Man kann zwei einstelligeBinärzahlen addieren
