IGIS01 Flashcards
Klausur 27.8.
Was ist ein Bit? (1.1)
Die kleinstmögliche Einheit der Information
Was ist eine Bitfolge und warum benötigt man sie? (1.1)
Eine Abfolge von 0 und 1. Sie dient zur Speicherung von Informationsmengen, die größer sind als 1 Bit.
Wie manifestieren sich alle Daten und Programme auf Rechnersystemen? (1.1)
Als eine Abfolge von 0 und 1 (Bitfolgen). Nur so können sie von den technischen Komponenten (CPU oder Hauptspeicher) verarbeitet werden.
Wie viel Bit hat ein Lichtschalter? (1.1)
1 Bit
Was ist die Boole’sche Algebra? Nennen Sie die Boole’schen Operatoren. (1.1)
Eine algebraische Struktur mit den beiden Elementen 0 und 1 sowie den logischen Operatoren UND, NICHT und ODER.
Nenne und erläutere die Boole’schen Operatoren (1.1)
UND: 2-stellig; Er wertet zwei Boole’sche Werte x und y zu 1 aus, wenn beide Werte 1 sind. Anderenfalls wertet UND zu 0 aus.
ODER: 2-stellig; Er wertet zwei Boole’sche Werte x und y zu 1 aus, wenn mindestens einer der Werte 1 ist.
NICHT: 1-stellig; Er negiert den Wert x zu dem jeweils anderen. Der Wert 1 wird zu 0 ausgewertet, der Wert 0 zu 1.
Wie werden Zahlen und Buchstaben im Rechner gespeichert und verarbeitet? Nennen sie zwei verschiedene Zeichensatztabellen. (1.1)
Kodierungssysteme wie ASCII oder UTF-8 übersetzen die Zeichen in eine Bitfolge. Dann kann der Rechner damit umgehen. Bei “Berechnungen” werden diese im Binärformat durchgeführt und dann wieder in das Dezimalsystem übersetzt.
Bsp.: “S” in UTF-8 - 01010011
2 Zeichensatztabellen: ASCII, UTF-8
Was ist die sogenannte “Von-Neumann-Architektur”? Was war so bahnbrechend an ihr? (1.2)
Allgemeines Architekturkonzept zur Konstruktion von universellen Rechnern; vorgestellt von John von Neumann im Jahre 1945; die meisten Rechner heute sind „Von-Neumann-Rechner“ (Großrechenanlagen, Laptops, Spielekonsolen, Smartphones).
Die Idee, die Computer-Programme mit den zu verarbeitenden Daten in einen gemeinsamen Speicher (dem Hauptspeicher) des Rechners abzulegen. Da die Programme so ebenfalls in einem veränderbaren Speicher liegen, können somit auch die Vorschriften und Anweisungen, wie die Daten verarbeitet werden, angepasst werden, ohne die Hardware-Komponenten des Conmputersystems austauschen zu müssen. Anders als die Rechner seiner Zeit war der “Von-Neumann-Rechner” nicht zur Lösung eines speziellen Problems gedacht, sondern allgemein einsetzbar.
SPEICHER <——> BUS <——> STEUERWERK (TEIL DER CPU)
EIN-/AUSGABE <——> BUS <——> RECHENWERK (TEIL DER CPU)
Für was steht die Abkürzung CPU? (1.2)
Central Processing Unit (Hauptprozessor)
Nenne die Elemente der “Von-Neumann-Architektur” (5 Elemente) (1.2)
Speicher, Steuerwerk (Teil der CPU), Rechenwerk (Teil der CPU), Ein-/Ausgabe, Bus
Welche Rolle übernimmt das Steuerwerk in der “Von-Neumann-Architektur”? Welche Aufgaben erfüllt es hierbei (4 Nennungen) (1.2)
Rolle des Koordinators
Aufgaben:
a. Auszuführende Befehle eines Programms in der richtigen Reihenfolge aus dem Speicher in die CPU laden
b. Befehle interpretieren
c. Quelle und Ziel der zu verarbeitenden Daten mit dem Rechenwerk verschalten
d. Rechenwerk mitteilen, welche Berechnung es mit den Daten durchführen soll
Welche Rolle übernimmt das Rechenwerk in der “Von-Neumann-Architektur”?
Welche Aufgabe erfüllt es es (1 Nennung)? (1.2)
Rolle des Rechners
Aufgabe:
a. Alle Berechnungen – sie werden im Binärsystem durchgeführt; Rechenwerk verfügt über eine Menge an arithmetischen und logischen Funktionen
Welche Rolle übernimmt der Speicher in der “Von-Neumann-Architektur”? (1.2)
Wie werden Daten gespeichert?
Rolle des “Aufbewahrers”
Aufgaben:
a. Aufbewahrung der binär codierten Daten und Programme. Es gibt hierbei nur einen Speichertyp, der nicht zwischen Daten- und Programmspeicher trennt
b. Aufteilung des Speicherbereichs in Speicherzellen mit eindeutigen Adresse; Daten in den Zellen können so gezielt abgerufen werden (Lokalisieren, Auslesen und/oder Verändern).
Welche Rolle übernimmt die Ein-/Ausgabe in einem “Von-Neumann-Rechner”?
Welche Aufgaben erfüllt sie hierbei? (3 Nennungen) (1.2)
Rolle der Schnittstelle
Aufgabe:
a. Ein- und Ausgabe von Daten und Programmen
b. Kommunikation mit dem Anwender (z. B. über Bildschirm, Tastatur und Maus)
c. Kommunikation mit anderen Systemen (z. B. über Systemschnittstelle, Datennetze)
Welche Rolle übernimmt der Bus in einem “Von-Neumann-Rechner”?
Welche Aufgaben erfüllt er? (2 Nennungen) (1.2)
Rolle der internen Kommunikation
Aufgaben:
a. Ein von allen Komponenten genutztes Datenübertragungssystem, dass der Kommunikation zwischen den Bestandteilen dient.
b. Bereitstellung der Daten und Programme; (deshalb bestimmt die Geschwindigkeit des Bus die Geschwindigkeit des Rechners maßgeblich mit)
Beschreibe den Ablauf einer Berechnung in einem “Von-Neumann-Rechner”? (1.2)
- Aufeinanderfolgende Befehle eines Programmes werden im Speicher in aufeinanderfolgenden Speicherzellen gespeichert.
- Start eines Programms: Das Steuerwerk veranlasst das Laden des ersten Befehls in das Rechenwerk
- Ausführen des Befehls
- Zurück zu 1.
Was ist ein verteiltes Softwaresystem? Nennen Sie ein Beispiel für etwas, das über ein solches System funktioniert? (1.3)
Es ist ein Softwaresystem, dass nur im Zusammenspiel mehrerer, über ein Kommunikationsnetz verbundener Rechner eingesetzt werden kann.
Beispiel: Online-Shop (Kunden-Rechner verbunden mit Firmen-Rechner)
Nenne die Bestandteile eines minimalen verteilten Systems (5 Nennungen) (1.3)
Server, Client, Kommunikationsnetz, Nachricht, Vereinbarung über die Struktur der zu sendenden Daten
Was ist ein Server? (1.3)
Ein Rechner, der Funktionen anbietet, die von anderen Rechnern über ein Kommunikationsnetz aufgerufen werden können. Die angebotenen Funktionen heißen auch Services (Dienste).
Ein Server ist nicht durch seine Hardware definiert, sondern durch seine Funktion. Ein Handy kann ein Server sein.
Bsp.: Server von Suchmaschinen bieten die Suche von Informationen im Internet an.
Was ist ein Client? (1.3)
Rechner, die von Servern angebotene Dienste in Anspruch nehmen.
Bsp.: Ein Rechner, der etwas über einen Netzwerk-Drucker ausdrucken lässt.
Was ist ein Kommunikationsnetz? Welche Komponenten hat ein Kommunikationsnetz (3 Nennungen)? (1.3)
Infrastruktur, über die Rechner Nachrichten austauschen können.
Komponenten:
a. Physikalischen Komponenten zur Datenübertragung (z. B. Kabel, elektromagnetische Wellen oder optische Signale)
b. Technische Komponenten zur Datenvermittlung (z. B. Router, Switches, Repeater und Bridges)
c. Netzwerkschnittstellen, um Rechner mit einem Kommunikationsnetz zu verbinden (z. B. Ethernet-Anschluss, Bluetooth-Chip) –> Netzwerkschnittstellen sind häufig eigentlich auch technische Komponenten)
Was ist eine Nachricht im Kontext der industriellen Softwaretechnik? (1.3)
Eine logisch zusammenhängende Information, die zu einem Zeitpunkt von einer Anwendung verschickt wird.
Was ist ein Datenpaket? (1.3)
Transportbehältnis für Nachrichten durch das Kommunikationsnetz (bei DSL-Anschluss: 1452 Byte pro Paket)
Was sind Netzwerkarchitekturen und Protokolle im Kontext der industriellen Softwaretechnik? Welche Hauptprotokolle (Referenzmodelle) kennen Sie (2 Nennungen)?
Netzwerkarchitekturen: In einer Kaskade verschiedener Schichten werden Nachrichten in jeweils für den Übertragungskanal passende Pakete codiert und empfangene Pakete decodiert und zu einer Nachricht zusammengesetzt.
Protokoll: Die Funktionen, die für das Codieren und Decodieren von Nachrichten in einer Schicht eingesetzt werden
TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol
OSI Open Systems Interconnection
- ein ISO genormtes 7-Schichtenmodell; benötigtes Hilfsmittel um eine offene Kommunikation zwischen verschiedenen Netzwerkgeräten unterschiedlicher Hersteller zu ermöglichen; die sieben Ebenen bauen aufeinander auf und jede Einzelne kann unabhängig von den Anderen benutzt werden; Unterteilung in zwei Hauptgruppen möglich (Transportsystem (1-4), Anwendungssystem (5-7)).