Rechnerarchitektur. angeben, welche Bestandteile ein Von-Neumann-Rechner haben muss.

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Lioba Monica Hauer
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1 1 Rechnerarchitektur Das Fachgebiet Rechnerarchitektur beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Organisation von Rechnern. Dabei wird das Zusammenspiel der Hardware geplant und gebaut. Am Ende des Themas solltest du verstehen, wie Dateien (Texte, Bilder, Musik) gespeichert werden. wissen, welche Größenunterschiede es zwischen B, kb, MB, GB gibt. die Arbeit eines Decoders beschreiben können. angeben, welche Bestandteile ein Von-Neumann-Rechner haben muss. den Aufbau eines Hauptprozessors (CPU) erklären können. die Speichermedien (HDD, RAM) unterscheiden können. verstehen, wie die Hauptplatine (Motherboard) mit dem Bus zusammenarbeitet. den Unterschied zwischen Maschinencode und Programmcode erklären können. die Arbeitsweise eines Compilers erklären können. Abgabe: Kurs 1: Kurs 2:

2 2 Speicherung von Dateien Computer arbeiten mit dem Binärcode. Dieser Code besteht nur aus 0 (Strom fließt nicht) und 1 (Strom fließt). Alle Dateien (auch Programme) werden in Binärcode gespeichert. In der Tabelle steht wie Zahlen in Binärcode gespeichert werden: Ein Computer kann also mit drei Binärzeichen (Bits) die Zahlen von 0 bis 7 speichern. Aufgabe 1: Finde heraus, wie viele Zahlen mit 5 Bits gespeichert werden können. Zahlen bis:.. Aufgabe 2: Gib an, wie die Zahl 99 in Binärcode aussieht.. Binärcode Zahl Aufgabe 3 (Zusatz): Bestimme eine Formel für die Anzahl der Bits die benötigt werden in Abhängigkeit von der Anzahl der Stelle im Dezimalsystem. Formel:.. Die Amerikaner haben 1963 festgelegt, dass acht Bits zu einer Einheit (Byte) zusammengefasst werden. Sie taten das, weil sie meinten: 7 Bits reicht aus um alle Zeichen der englischen Sprache durchzunummerieren. 1 Bit dient als Überprüfung (falls in der Übertragung Fehler auftauchen. Aufgabe 4: Begründe, warum auch für die Symbole der deutschen Sprache 7 Bits ausreichen.

3 3 Aufgabe 5: Informiere dich über den ASCII-Code und wandle folgende Zahlen in Buchstaben um: Aufgabe 6: Schreibe deine Meinung zur Entwicklung von Unicode und zur Aufnahme von Emoji in Unicode. Aufgabe 7 (Zusatz): Informiere dich über den Big5-Code, der chinesische Schriftzeichen kodieren kann. Beschreibe, wie es möglich ist, dass Big5-Code entweder in einem oder zwei Bytes kodiert.

Eine pbm-datei ist ein schwarz-weiß Bild: Bild: Datei: P1 11 9 01010101010 01010101010 11111111111 00001100000 Aufgabe 8: Beschreibe die Bedeutung

4 4 Auch Bilder können Binär gespeichert werden. Zum Beispiel können Bilder in einzelne Felder unterteilt werden und diese Felder werden dann als Binärzahlen gespeichert. Eine pbm-datei ist ein schwarz-weiß Bild: Bild: Datei: P Aufgabe 8: Beschreibe die Bedeutung der Nullen und Einsen in der Datei. Aufgabe 9: Kopiere die Datei Bild.pbm aus dem all-ordner auf dem Desktop. Öffne sie mit IrfanView und zoome hinein. Öffne sie dann mit Notepad++. Beschreibe was die Zahlen 24 und 36 am Anfang der Datei bedeuten könnten. (Vertausch sie mal!)

5 5 Alle Farben können aus den drei Grundfarben (Rot, Grün, Blau) gemischt werden! Im RGB-Farbraum wird jede der drei Farben von 0 (nichts) bis 255 (höchster Wert) kodiert. Aufgabe 10: Öffne Paint und klicke auf Palette bearbeiten. Rechts unten siehst du die Anteile in Rot, Grün und Blau. Gib an welche Farbe ist:. Gib deine Lieblingsfarbe im RGB-Farbraum an:.. Die Farben von 0 bis 255 können in einem Byte (8 Bit) gespeichert werden. Ein einzelnes farbiges Pixel braucht also drei Byte Speicherplatz. Aufgabe 11: Das alte Videoformat SD hatte eine Auflösung von etwa Pixel pro Sekunde. Berechne wie viel Speicherplatz für eine Minute Film im RGB-Farbraum gebraucht wird. Rechnung: Byte (B) Kilobyte (kb) Megabyte (MB) Gigabyte (GB) Aufgabe 12: Rechne deine Filmminute in GB um: Aufgabe 13 (Zusatz): Informiere dich über die Pixelanzahl der höheren Auflösungen HD und Full-HD. (Hinweis: Wikipedia -> SDTV) Berechne wie viel eine Filmminute in diesen Auflösungen an Speicherplatz brauchen würde.

6 6 So viel Speicherplatz für eine einzige Filmminute in der Standard-Auflösung ist natürlich zu viel. Deshalb werden Formate erfunden, die den Speicherplatz reduzieren können. Das Format kann an der Dateiendung erkannt werden (z.b.:.pbm,.mp3). Ein Decoder ist ein Programm, das diese Formate liest und anzeigt. Zum Beispiel ist IrfanView ein Decoder für Bilder. Das Gegenteil ist ein Encoder (wie Paint), der Daten speichern kann. Aufgabe 14: Gib mindestens drei Dateiformate (nur die Endung) an, die du schon benutzt hast:. Aufgabe 15: Schreibe deine Meinung zur folgender Aussage: DVD-Player sind typische Encoder. Aufgabe 16 (Zusatz): Gib an welche Dateiformate das Produkt Sony DSX-A410BT dekodieren kann:.. Aufgabe 17 (Zusatz): Erkläre, warum es keinen DVD-Player zu kaufen gibt, der XLSX-Dateien abspielen kann.

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