Grundkurs Informatik Aufgabensammlung mit Lösungen Teil 1

Aufgaben und Lösungen 1-9
1.3 Prinzipieller Aufbau von digitalen Rechenanlagen
Aufgabe 1.3.1 (T0)
Was versteht man unter EVA, HIPO, DFÜ, 4GL, ADA, CASE und KISS?
Lösung
EVA: Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe
HIPO: Hierarchical Input, Processing and Output, das englische Äquivalent zu EVA
DFÜ: Datenfernübertragung
4GL: Fourth Generation Language, Sprachen der vierten Generation (z.B. SQL)
ADA: Eine Programmiersprache, benannt nach Ada Countess of Lovelace
CASE: Computer Aided Software Engineering
KISS: Der Favorit des Autors: Keep it stupid and simple
Aufgabe 1.3.2 (T1)
Erläutern Sie kurz die typischen Unterschiede zwischen Digital-, Analog- und Hybrid-
Rechnern.
Lösung
Digitalrechner: Zahlen sind diskret mit endlicher Stellenzahl als Binärzahlen dargestellt. Die
Abarbeitung erfolgt seriell oder teilweise auch parallel Schritt für Schritt nach einem Programm,
das einen Algorithmus implementiert. Digitalrechner sind die verbreitetste Art heutiger
Rechner.
Analogrechner: Zahlenwerte werden als analoge, d.h. kontinuierliche physikalische Größen
dargestellt. In üblichen elektronischen Analogrechnern sind dies zeitlich veränderliche elektrische
Spannungen und Ströme. Die Abarbeitung erfolgt entsprechend der Schaltung, die für
jedes Problem neu konfiguriert werden muss. Anwendungsgebiete sind vor allem die Lösung
von Differentialgleichungen sowie Simulationen komplexer Systeme.
Hybridrechner: Verbindung von Digital- und Analogrechnern. Der Digitalteil dient dabei
hauptsächlich zur Eingabe und Ausgabe sowie für die Festlegung der Konfiguration der
Komponenten des Analogteils. Die Kommunikation zwischen Digitalteil und Analogteil erfolgt
über DA- und AD-Wandler.
Aufgabe 1.3.3 (M1)
Ein Rechner habe 32 Datenleitungen und 21 Adressleitungen.
a) Wie viele Bits bzw. Bytes hat ein Wort dieser Anlage?
b) Wie lautet die größte damit in direkter binärer Codierung darstellbare Zahl?
c) Wie groß ist der Adressraum, d.h. wie viele Speicherzellen sind adressierbar?
d) Wie groß ist die maximal speicherbare Datenmenge in MByte?
Lösung
a) Ein Wort dieser Anlage umfasst 32 Bits bzw. 4 Bytes. Meist bezeichnet man 16 Bit als
Wort und 32 Bit als Langwort.
b) Das größte in direkter binärer Codierung darstellbare Wort besteht aus 32 Einsen:
11111111 11111111 11111111 11111111bin = 2 32 -1 = 4 294 967 295
c) Die Anzahl der adressierbaren Speicherzellen ist 2 21 = 2∙2 10 ∙2 10 = 2097152