EBR an der Technische Hochschule Köln

Karteikarten und Zusammenfassungen für EBR an der Technische Hochschule Köln

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Beschreibe den sogenannten „Bus".

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Wie werden negative ganze Zahlen im Dualsystem dargestellt? Und wieviele Ziffern sind bei n Bit darstellbar?

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Was ist das 2er Komplement? Wie wird damit subtrahiert?
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Wie rechnet man von Dual- ins Dezimalsystem? Und wie von Dezimal- ins Dualsystem?

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Wie ist es möglich Texte auf Rechnern darzustellen?

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Was wird zur Datenverarbeitung mit dem Computer benötigt?

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Erläutere die Rechnerarchitektur von Neumann
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Was ist der Unterschied zwischen analoge und digitale Daten?

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Wie werden Brüche im Dualsystem dargestellt?

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Erläutere die Unterschiede zwischen Hardware und Software.
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EBR

Beschreibe den sogenannten „Bus".
»verbindet Komponenten der von Neumann Architektur
»besteht aus 3 Teilen (Datenbus, Adressbus, Steuerbus)
Datenbus dient zum Transport von Daten, über den Adressbus wird übertragen welche Komponenten und welche Speicherplätze angesprochen werden, Steuerbus sorgt für die Koorddination (Mittels des Steuerbuses wird z.B. festgelegt ob aus dem Speicher gelesen oder in den Speicher geschrieben wird)

EBR

Wie werden negative ganze Zahlen im Dualsystem dargestellt? Und wieviele Ziffern sind bei n Bit darstellbar?
Negative Zahlen werden mit Hilfe des 2er-Komplements dargestellt:
=> mit n Bit: -B^(n-1) <= Wert <= B^(n-1)-1 darstellbar
Darstellungen:
-128 <=> 10000000
-127 <=> 10000001
-2 <=> 11111110
-1 <=> 11111111
127 <=> 01111111

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Was ist das 2er Komplement? Wie wird damit subtrahiert?
Das 2er Komplement ist die Differenz zur nächstgrößeren 2er Potenz.
Bsp.: 1111-1011
1.Bildung des 2er Komplements:
»1er Komplement: Alle Ziffern werden inventiert: 1011 => 0100
»Addiere 1 auf das 1er Komplement: => 0101
2.Addition des 2er Komplements: => 1111+0101 = [1]0100
(Die führende Ziffer gibt an ob das Ergebnis positiv [1] oder negativ [0] ist)
(3.)Ist das Ergebnis negativ so muss erneut das 2er Komplement gebildet werden:
Bsp.: 4-5 => 100+011=[0]111 => 1er Komplement: 000, 2er Komplement: 001 => Ergebnis: [0]001 = -1

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Wie rechnet man von Dual- ins Dezimalsystem? Und wie von Dezimal- ins Dualsystem?
1.Multiplikationsmethode:
Beispiel: 10111 ins Dezimalsystem:
1*2 = 2
(2+0)*2 = 4
(4+1)*2 = 10
(10+1)*2 = 22
22+1 = 23 <= Ergebnis
2.Divisionsmethode:
Beispiel: 18 ins Dualsystem:
18/2 = 9 Rest: 0
9/2 = 4 Rest: 1
4/2 = 2 Rest: 0
2/2 = 1 Rest: 0
1/2 = 0 Rest: 1
=> Ergebnis: 10010

EBR

Wie ist es möglich Texte auf Rechnern darzustellen?
Zur Darstellung von Texten (eine Folge von Zeichen) wird jedes Zeichen als Zahl dargestellt. Um diesen Zeichen eine Binärzahl zuzuordnen wird eine Zuordnungstabelle verwendet. Dort ist der gesamte Zeichenvorrat(Zeichensatz, Zeichencode) dargestellt. Der meist verwendete Zeichensatz ist der sogenannte ASCII.
WICHTIG: Dieser muss für die Kompatibilität genormt sein, damit die Texte auf einem PC mit anderem Betriebssystem oder Prozessor lesbar sind.

EBR

Was wird zur Datenverarbeitung mit dem Computer benötigt?
»Ein/Ausgabe der Daten
»„Verarbeitung" der Daten (Berechnungen, Konvertierung,...)
»Speichern der Daten (Zwischenergebnisse, Resultate,...)

EBR

Erläutere die Rechnerarchitektur von Neumann
»Programme werden als Daten gespeichert
Rechnerkomponenten:
»Ein-/Ausgabe-Werk: Datentransfer
»Speicher: Aufnahme von Daten und Programmen
»CPU (central processing unit): Prozessor, führt Befehle aus
»Steuerwerk: Koordination der anderen Einheiten

EBR

Was ist der Unterschied zwischen analoge und digitale Daten?
Analoge Daten: können innerhalb eines Bereichs alle reelen Zahlen annehmen (z.B. el. Spannung oder el. Strom)
Digitale Daten: können nur Werte aus einer vorgegebenen Menge annehmen (z.B. Kontostand oder Telefonnummern)

EBR

Erläutere die Charakteristika von Programmen.
»Verarbeitungsvorschrift für Daten
»bestehen aus einer Folge von Befehlen
»Die Menge von Befehlen ist festgelegt durch das Design der CPU

EBR

Wie werden Brüche im Dualsystem dargestellt?
Beispiel: 14,75 in Dual:
»14,75 = 1110,1100
»Normaldarstellung: 1,..*2^n (1,Mantisse * 2^ Exponent)
»1,11011*(2^110)
»gespeichert werden nur Mantisse und Exponent
»Mantisse: 11011, Exponent: 110

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Erläutere die Unterschiede zwischen Hardware und Software.
Hardware ("hart", greifbar) <=> Software ("weich", nicht greifbar)
Software => alle lauffähigen Programme/Programmsysteme (z.B. Datenbanksysteme oder Textverarbeitungsprogramme)
Hardware => alle technischen Bestandteile eines Rechnersystems (z.B. Grafikkarte oder CPU)

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Erläutere die historische Entwicklung der IT und das Ziel der Entwicklung der Rechnerarchitektur.
ca. 5000 v.Chr. => Mensch beginnt zu zählen
4.Jh.v.Chr. => Aristoteles begründet Wissenschaft der Logik (deus ex machina)
3.Jh.v.Chr. - 1000 n.Chr. => Römische Zahlen, Additionsverfahren
ca. 500 => hindu-arabische Zahlensystem (setzt sich erst ca. 1150 durch), Neu: Ziffer 0, Stellenschreibweise
1642 => Blaise Pascal baut eine mech. Additionsmaschine
ca. 1680-1700 => Leibniz baut Rechenmaschine für 4 Grundrechenarten und führt das Dualsystem ein
ca. 1833 => Babbage baut „Difference Engine" und plant „Analytical Engine" (Vorläufer heutiger Rechner)
ca. 1847 => Boole begründet „Algebra der Logik" (Boolesche Algebra)
ca. 1936 => Zuse beginnt Bau der Z1 (erste programmierbare vollautomatische Rechenmaschine), Turing begründet Theorie der end. Automaten
ca. 1940 => Turing knackt die Verschlüsselung der Engima (Entwicklung Colossus, er trug so vermutlich zur Verkürzung des 2.Wks bei)
ca. 1948 => Neumann veröffentlicht Fundamentalprinzipien (noch immer Grundlage heutiger Rechner)
»Rechnerkomponenten: CPU, Speicher, Steuerwerk, E/A-Werk
»Programm als Kette von Anweisungen und log. Entscheidungen und enthält bedingte Befehle und Verzweigungen
»Programmspeicherung
Entwicklung der Bauelemente/-technologien:
ca. 1946-1958 => Röhrentechnik (Glühkatode)
seit ca. 1955 => Transistortechnik (Halbleitertransistoren)
seit ca. 1965 => integrierte Schaltungen (LSI)
seit ca. 1972 => hochintegrierte Schaltungen (VLSI)
seit ca. 1977 => Erste „Heimcomputer" (Apple II)
seit ca. 1980 => Starke Verbreitung von Heim-/Bürocomputern, IBM-PC
seit ca. 1995 => noch stärke Miniaturisierung der Bauteile
Ziel der Entwickulung:
Von Babbages „Difference Engine" (Lösung eines speziellen Problems) zu einem „Universalrechner" (Lösung versch. Aufgaben, „frei programmierbar")


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