Daten & Software: Zusammenfassung – Informatik Klasse 10

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Daten und ihre Codierung

Im Computer ist alles eine Folge von Bits: Zahlen, Zeichen und Bilder. Formate und Kompression legen fest, wie diese Bits gespeichert und gedeutet werden.

2.1.1Bits & Bytes

Bit: 0 oder 1; Byte = 8 Bit
n Bit → 2ⁿ Zustände
kB = 1000 B, KiB = 1024 B
Mbit/s : 8 = MB/s

1 Byte = 8 Bit → 256 Zustände

2.1.2Das Binärsystem

Basis 2, Ziffern 0 und 1
Stellenwerte 128 … 2, 1
Subtraktions- und Divisionsverfahren
Überlauf: 255 + 1 → 0

1011₂ = 8 + 2 + 1 = 11

2.1.3Das Hexadezimalsystem

Basis 16, Ziffern 0–9, A–F
Nibble = 4 Bit = 1 Hexziffer
Präfixe 0x, 0b, # bei Farben
1 Byte = 00 bis FF

2D = 2 · 16 + 13 = 45

2.1.4ASCII & Unicode

ASCII: 0–127, 7 Bit
Steuerzeichen 0–31 und 127
Unicode: Codepoint, z. B. U+00E4
Mojibake bei falscher Tabelle

UTF-8: ASCII 1 B · ä 2 B · Emoji 4 B

2.1.5Pixel, RGB und Farbtiefe

Rastergrafik aus Pixeln
RGB: je 1 Byte, 0–255
Truecolor 24 Bit ≈ 16,7 Mio. Farben
Kantenlänge × 2 → Speicher × 4

Breite · Höhe · Farbtiefe : 8 = Byte

2.1.6Bildbearbeitung

Punktoperation: nur eigener Wert
Nachbarschaftsoperation: Filterkern 3 × 3
Clipping auf 0 … 255
Graustufen gewichtet

Invertieren: neu = 255 − alt

2.1.7Datenkompression

verlustfrei (ZIP, PNG) / verlustbehaftet (JPG)
Lauflänge: 7W3B
Wörterbuch, Huffman, präfixfrei
kann bei wenig Redundanz vergrößern

Rate = Original : komprimiert

2.1.8Dateiformate

Raster- vs. Vektorgrafik (SVG)
Signatur, Header, Nutzdaten
Metadaten (Exif, GPS)
Generationsverlust bei JPG

Signatur zählt, nicht die Endung

Immer mit Einheit und Basis

Schreibe bei jeder Zahl dazu, in welchem System sie steht, und bei jeder Datenmenge, ob Bit oder Byte gemeint ist.

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Software und Betriebssysteme

Software macht Hardware nutzbar: Das Betriebssystem verwaltet das Gerät, Anwendungen wie Office-Programme erledigen Aufgaben für dich.

2.2.1Was ist Software?

Hardware zum Anfassen, Software = Anweisungen
System-, Anwendungssoftware, Firmware
Quelltext → Maschinencode
Lizenzen: proprietär, Open Source, Freeware

Compiler vorab · Interpreter zeilenweise

2.2.2Betriebssysteme

Kernel greift als Einziger auf Hardware zu
Booten: UEFI → Kernel → Treiber → GUI
Prozess-, Speicher-, Datei-, Geräteverwaltung
eingebettete Systeme

Multitasking durch Zeitscheiben

2.2.3Office-Software

Text, Tabelle, Präsentation
Formatvorlagen trennen Inhalt und Aussehen
Formel beginnt mit =
Cloud-Office: Daten auf fremden Servern

=SUMME(B2:B5) rechnet mit Zellbezügen

2.2.4Apple-Software

iWork: Pages, Numbers, Keynote
Ökosystem und iCloud, Sync-Konflikt
proprietär (.pages) vs. offen (.odt)
Export schreibt eine neue Kopie

Original behalten, für den Empfänger exportieren

Software-Art zuerst bestimmen

Frage bei jedem Programm: Hält es das Gerät am Laufen (Systemsoftware) oder erledigt es eine Aufgabe für dich (Anwendung)?

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Die Regeln, an denen die Punkte hängen

Diese Punkte kosten in der Klassenarbeit am häufigsten Punkte — und lassen sich leicht vermeiden.

Regel 1 — Bit oder Byte

Farbtiefe und Datenrate stehen in Bit, Speicher in Byte. Am Ende durch 8 teilen nicht vergessen.

Regel 2 — Verdoppeln, nicht addieren

Jedes weitere Bit verdoppelt die Zustände. Doppelte Kantenlänge eines Bildes heißt vierfacher Speicher.

Regel 3 — Signatur statt Endung

Umbenennen ist kein Umwandeln. Das Format erkennt man an den ersten Bytes, umwandeln kann nur ein Export.

Regel 4 — Betriebssystem ist nicht Anwendung

Windows, macOS und Linux sind Systemsoftware. Word, Pages und Excel sind Anwendungen darauf.