Klausur Technische Informatik 1 + E-Technik WS 2013/2014 Prüfer: Sutter Hilfsmittel: keine

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1 Name:. Matrikel-Nr. Anzahl der Aufgaben: 19 Maximal erreichbare Punktezahl: 60 Ergebnis: 1. Gegeben sei folgender Ausschnitt aus dem Datenblatt eines Logikbausteins: Sie sollen zwei LEDs (rot und blau) schalten, die den Ausgangspegel signalisieren. Die rote LED braucht 0,3 ma, die blaue LED benötigt für gleiche Helligkeit 9mA. Welchen der beiden Bausteine verwenden Sie und welche LED (L oder H) benutzen Sie für welchen Ausgangspegel? Warum? 2. Was versteht man unter Dotierung von Halbleitermaterial mit Akzeptoren? (Bitte ankreuzen, mehrere Antworten können richtig sein): a) Einbringung von Atomen, die ein Elektron weniger haben als das Halbleitermaterial. b) Einbringung von Atomen zur Veränderung der Leitfähigkeit von Halbleitermaterial. c) Einbringung von Störstellen in ein Halbleitermaterial. d) Einbringung von Atomen, die ein Elektron mehr haben als das Halbleitermaterial. 3. Dioden sind Halbleiterbauelemente, die Strom nur in einer Richtung durchlassen. Welche der folgenden Aussagen für Silizium-Halbleiterdioden sind korrekt? (Bitte ankreuzen, mehrere Antworten können richtig sein): a) Bei Betrieb in Sperrrichtung ist der Widerstand der Diode (unendlich). b) Bei Betrieb in Durchlassrichtung bewegen sich die Elektronen vom n-dotierten zum p- dotierten Halbleitermaterial. c) Die ladungsträgerarme Zone in der Grenzschicht entsteht durch eine Überspannung in Sperrrichtung. d) Bei Betrieb in Durchlassrichtung bewegen sich die Elektronen vom p-dotierten zum n-dotierten Halbleitermaterial. Seite 1 von 10

2 4. Welche Aussagen zu BiCMOS sind korrekt? (Bitte ankreuzen, mehrere Antworten können richtig sein): a) Kombination von Feldeffektdioden und Bipolartransistoren b) Ausgangsstufe Bipolar. c) Anwendungen z.b. im Bereich von leistungselektronischen Schaltungsteilen d) Ein- und Ausgangsstufe Bipolar, Zwischenstufe in CMOS. 5. Gegeben ist die folgende Zahl im Neunersystem: 3586,741 9 Wandeln Sie diese Zahl ins Zwölfersystem, geben Sie die Zahl auf 3 Nachkommastellen genau an. Zeigen Sie den benutzten Rechenweg. (8 Punkte) Seite 2 von 10

3 6. Gegeben ist die folgende Zahl im Achtersystem: 3576, Wandeln Sie diese Zahl ins Sechzehnersystem exakt ohne Rundungen. Zeigen Sie den benutzten Rechenweg. 7. Stellen Sie die Zahl im Dualsystem dar. Für die Wandlung Dezimal nach Dual können Sie den Taschenrechner verwenden. Verwenden Sie jeweils die minimal erforderliche Bitzahl. 7a) in Betragsdarstellung (mit Vorzeichen). 7b) im Einer-Komplement. 7c) im Zweier-Komplement. Seite 3 von 10

4 8. Geben Sie die Funktionstabelle eines Tristate-Und-Gatters an. Wofür wir Tristate- Technologie verwendet und wie ist die prinzipielle Funktionsweise? 9. Welche Aussage ist zur ISO 8859 korrekt? (Bitte ankreuzen, mehrere Antworten können richtig sein): a) Es handelt sich um eine 8-Bit Codefamilie. b) Es gibt 256 verschiedene Teilnormen. c) Die Teilnorm ISO entspricht dem ANSI-Code. d) Die ISO-8859 entspricht dem Unicode UTF-8. Seite 4 von 10

5 10. Gegeben sind die beiden folgenden positiven Oktalzahlen A und B. Wandeln Sie die beiden Zahlen nach BCD und addieren A und B mit BCD-Arithmetik. Stellen Sie das Ergebnis als BCD-Zahl dar. Der Rechenweg soll erkennbar sein. (4 Punkte) A: B: Stellen Sie die Dezimalzahl 3,5 als einfach genaue Gleitkommazahl gemäß IEEE754 dar. Es gilt das folgende Schema: v e 1 e 2 e 8 m 1 m 2 m 23 v: Vorzeichen (0:positiv, 1:negativ) e: Exponent e = e 1 e 2 e 8 m: Mantisse m = m 1 m 2 m 23 aus normierter dualer Gleitkommadarstellung 1. m k...m k+n *2 E m: nur fraktioneller Anteil der Mantisse der dualen Gleitkommadarstellung e = E+127 Seite 5 von 10

6 12. Berechnen Sie die Differenz der beiden Dezimalzahlen A=101 und B=120 (d.h. 101 minus 120) mit Hilfe von Komplementarithmetik mit dualer Byte-Darstellung. Geben Sie das Ergebnis als betragsmäßige Dualzahl mit Vorzeichen an. Zeigen Sie jeweils den Rechenweg, für die Wandlung Dezimal nach Dual können Sie den Taschenrechner verwenden. (6 Punkte) 12a) Lösen Sie die Aufgabe unter Verwendung des Einer-Komplements. 12b) Lösen Sie die Aufgabe unter Verwendung des Zweier-Komplements. 13. Woran würde man bei einer Operation wie in Aufgabe 12) erkennen, dass es zu einem Überlauf gekommen ist? Seite 6 von 10

7 14. Nennen Sie die 4 Komponenten einer von-neumann-architektur und beschreiben kurz deren Funktion. 15. Aus welchen Komponenten der von-neumann-architektur besteht typischerweise eine Zentraleinheit (CPU)? (1 Punkt) 16. Unter dem Transportmedium eines Computers versteht man (Bitte ankreuzen, mehrere Antworten können richtig sein): a) Implementierung von Bussen zur Umsetzung von indirekter Kommunikation. b) Implementierung von Bussen zur Umsetzung von direkter Kommunikation. c) Adressbus, Steuerbus und Datenbus. d) Steuerbus, Adressbus und Superbus. Seite 7 von 10

8 17. Gegeben ist der Modellprozessor gemäß Anlage mit den folgenden Daten und Programm (alle angegeben Zahlenwerte sind Dezimalzahlen): 0: 13 1: 15 2: 6 3: 8 4: 1 5: LDA #2 6: STA 4 7: ADD (1) 8: BRC #2 9: ADD #1 10: JMP 6 Laden Sie den Wert 5 in den Instruktionszähler und machen dann 10 Programmschritte. Welche oktalen Werte befinden sich nach diesen 10 Schritten im Akkumulator, im Instruktionsregister, im Datenregister und im Instruktionszähler? Der Programmablauf für die 10 Schritte muss erkennbar sein. (4 Punkte) Schritt Seite 8 von 10

9 18. Gegeben ist der Modellprozessor gemäß Anlage. Skizzieren Sie die Schaltung für den Instruktionsdecoder zur Generierung eines Signals für den Befehl ADD (n) 19. Bauen Sie den mit m 1 angesteuerten Multiplexer aus dem Modellprozessor in der Anlage nur unter Zuhilfenahme von Und-Gattern, Oder-Gattern und Invertern. (4 Punkte) Der obere Datenbus (der mit m1=0 durchgeschaltet wird) beinhaltet die Signale D01, D02, D03 und D04, der untere Datenbus (der mit m1=1 durchgeschaltet wird) beinhaltet die Signale D11, D12, D13 und D14. Die Ausgangssignale sind entsprechend DY1, DY2, DY3 und DY4. Skizieren Sie das erforderliche Schaltnetz mit beschriften Sie die Signale mit den zugehörigen Signalnamen. Seite 9 von 10

10 Anlage zu den Aufgaben 17 bis 19 Befehlsliste zum Modellprozessor: Struktur des Modellprozessors: Seite 10 von 10