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Übung AFB II

Erklären, berechnen, auswerten: zehn Aufgaben, in denen du dein Wissen über Informatik und Hardware anwendest.

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Aufgabenblock — AFB II

Zehn Aufgaben zum Anwenden: Datenmengen berechnen, Programme im Prozessor verfolgen, Messreihen auswerten und Abläufe erklären — dazu eine Mix-Aufgabe über beide Abschnitte.

A1
Musik in CD-Qualität
AFB II

Ein Musikstück wird in CD-Qualität digitalisiert: Abtastrate 44 100 Hz, Bittiefe 16 Bit. Berechne Schritt für Schritt die Datenmenge (1 Byte = 8 Bit, 1 MB = 1 000 000 Byte).

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Bits pro Sekunde für einen Kanal (Mono) bit/s
  2. Bits pro Sekunde für Stereo (zwei Kanäle) bit/s
  3. Datenmenge für eine Minute Stereo MB
44 100 · 16 = 705 600 bit/s; · 2 = 1 411 200 bit/s; · 60 s = 84 672 000 bit; : 8 = 10 584 000 Byte ≈ 10,6 MB pro Minute.
Bits pro Sekunde = Abtastrate · Bittiefe.
Für die Minute: · 60, dann : 8 für Byte und : 1 000 000 für MB.
A2
Das verlorene Referat
AFB II

Erkläre, warum ein ungespeicherter Text nach einem Absturz verloren ist.

Spiele die Situation Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
    RAM = schnell und flüchtig, SSD = langsamer und dauerhaft. Deshalb gilt: regelmäßig speichern.
    Wo liegt, was gerade geöffnet ist?
    Welcher Speicher behält seinen Inhalt ohne Strom?
    A3
    RAM und SSD im Vergleich
    AFB II

    Vergleiche Arbeitsspeicher und SSD: Kreuze an, für welchen Speicher die Aussage gilt.

    Setze in jeder Zeile genau ein Kreuz. Enter setzt und löscht.
    AussageRAMSSDbeide
    verliert ohne Strom seinen Inhalt
    bewahrt Dateien und Programme dauerhaft
    ist der schnellere der beiden Speicher
    steckt im flachen M.2-Platz
    sitzt in Bänken nah an der CPU
    Kapazität wird in GB oder TB angegeben
    gehört zur Hardware
    Schreibtisch (RAM) und Aktenschrank (SSD): Beide sind Hardware und werden in Gigabyte gemessen — sie unterscheiden sich in Tempo und Dauerhaftigkeit.
    Zwei Zeilen gelten für beide.
    Was schnell mit der CPU sprechen muss, sitzt nah an ihr.
    A4
    Die Geistertaste
    AFB II

    In einer Tastenmatrix liegen vier Tasten so:

    Spalte 1Spalte 2
    Zeile 1QW
    Zeile 2AS

    Ein Spieler hält Q, W und A gleichzeitig gedrückt. Der Rechner meldet zusätzlich ein S. Deute die Beobachtung.

    Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
    Das ist Ghosting: Der Controller kennt nur Zeile und Spalte. Erst Dioden an jeder Taste (N-Key-Rollover) machen jede Kombination eindeutig.
    Verfolge den Strom: Zeile 2 → A → Spalte 1 → Q → Zeile 1 → W → Spalte 2.
    Drei Aussagen sind richtig.
    A5
    Aussagen zum Prozessor
    AFB II

    Erläutere die Arbeitsweise des Von-Neumann-Rechners: Entscheide für jede Aussage, ob sie stimmt.

    5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
    Aussage 1 von 5

    Steuerwerk holt und steuert, Rechenwerk rechnet, Befehlszähler zeigt — und alles teilt sich einen Bus.
    Welche Einheit holt, welche rechnet?
    Der Befehlszähler zählt nicht, er zeigt.
    A6
    Ein Programm verfolgen
    AFB II

    Im Speicher eines Mini-Prozessors steht:

    AdresseInhalt
    0LADE [5]
    1ADDIERE [6]
    2ADDIERE [6]
    3SPEICHERE [7]
    4STOPP
    5Daten: 9
    6Daten: 4
    7Ergebnis: —

    Der Befehlszähler startet bei 0. Ermittle Schritt für Schritt, was geschieht.

    Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
    1. Akkumulator nach dem Befehl an Adresse 0
    2. Akkumulator nach dem Befehl an Adresse 2
    3. Inhalt von Adresse 7 nach SPEICHERE
    4. Befehlszähler nach dem Ausführen von SPEICHERE
    5. Buszugriffe für die Befehle an den Adressen 0 bis 3
    Akku: 9 → 13 → 17; Adresse 7 erhält 17; der Befehlszähler zeigt danach auf 4 (STOPP). Jeder der vier Befehle braucht einen Buszugriff zum Holen und einen für die Daten: 4 · 2 = 8.
    LADE schreibt den Wert in den Akku, ADDIERE zählt dazu.
    Holen ist ein Buszugriff — der Zugriff auf die Daten ein zweiter.
    A7
    Maus auf verschiedenen Tischen
    AFB II

    Eine Maus mit 800 dpi wird auf vier Untergründen jeweils genau 2 Zoll nach rechts geschoben:

    Untergrundgemeldete Zählschritte
    Mauspad1600
    Druckerpapier1600
    Glastisch0
    Hochglanzlack360

    Werte die Messreihe aus. Wähle alle zutreffenden Schlussfolgerungen.

    Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
    Der Sensor vergleicht Bilder der Oberfläche. Ohne Schattenmuster gibt es nichts zu vergleichen — daran ändert auch eine andere dpi-Zahl nichts.
    Rechne zuerst den Sollwert aus: Weg in Zoll · dpi.
    Der Sensor braucht ein Muster, das er in zwei Bildern wiederfindet.
    A8
    Welches Teilgebiet?
    AFB II

    Ordne jedes Projekt begründet dem Teilgebiet ein, um das es im Kern geht.

    Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
    1technisch
    2praktisch
    3theoretisch
    4angewandt
    Bauteile → technisch, Programme und Datenstrukturen → praktisch, Grenzen und Schrittzahlen → theoretisch, Lösung für ein anderes Fach → angewandt.
    Frage jedes Mal: Bauteil, Programm, Beweis oder anderes Fach?
    Medizin und Stadtplanung sind andere Fächer.
    A9
    Mix: Die Smartwatch misst den Puls
    AFB II

    Eine Smartwatch misst deinen Puls und warnt bei Auffälligkeiten. Analysiere den Vorgang mit allem, was du im Kapitel gelernt hast.

    Spiele die Situation Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
      Eine Aufgabe, das ganze Kapitel: EVA, Sensor und Aktor, ADC, Daten und Information, Teilgebiete.
      Hinein = Sensor/Eingabe, heraus = Aktor/Ausgabe.
      Analog → digital übernimmt der ADC.
      A10
      Zeit zwischen zwei Bildern
      AFB II

      Ein Gaming-Monitor zeigt 144 neue Bilder pro Sekunde. Schätze ab, wie viele Millisekunden zwischen zwei Bildern liegen (eine Nachkommastelle).

      Rechne oder überlege selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
      ms
      1000 ms : 144 ≈ 6,9 ms. Bei 60 Hz sind es 16,7 ms — beides liegt weit unter den etwa 100 ms, ab denen sich etwas zäh anfühlt.
      1 s = 1000 ms.
      1000 : 144