Info N (Subject) / Übungsfragen (Lesson)

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• Binärzahlen Umwandlung Dezimal - Binär Wandeln Sie die Dezimalzahl 3410 in einer Binärzahl um. 3410 : 2 = 1705 Rest: 01705 : 2 = 852 Rest: 1852 : 2 = 426 Rest: 0426 : 2 = 213 Rest: 0213 : 2 = 106 Rest: 1106 : 2 = 53 Rest: 053 : 2 = 26 Rest: 126 : 2 = 13 Rest: 013 : 2 = 6 Rest: 16 : 2 = 3 Rest: 03 : 2 = 1 Rest: 11 : 2 = 0 Rest: 1 Resultat: 110101010010
• Binärzahlen Rechnen mit Binärzahlen Addieren Sie die zwei Binärzahlen 101100101 + 10010001 und wandeln sie anschließend in eine Dezimalzahl    101100101 + 100100011 ___________     111110110 => 502
• Binärzahlen Wandeln Sie die Binärzahl 001101101011011 in eine Hexadezimalzahl um 001101101011011 = (0001 1011 0101 1011)2 =(1)10   (11)10 (5)10 (11)10 =(1B5B)16
• Kodierungsverfahren Verlustbehaftet vs. Verlustlos Was ist der Unterschied zwischen verlustlosen und verlustbehafteter Kodierung/Kompression? Verlustlos: -          Auslassung redundanter Informationen -          1 zu 1 wiederherstellbar Verlustbehaftet: -          Irrelevante Informationen werden weggelassen -          Daten nicht originalgetreu wiederherstellbar
• Von Bits und Bytes Welcher Zahlenbereich kann durch ein Zweierkomplement mit n Bits dargestellt werden? -2n-1 bis 2n-1-1 Bsp. Bei 4 Bits: -8 bis 7
• Wie lauten die Schritte von Dezimal zum Zweierkomplement? Bsp. -562(10) 1. Normalumwandeln 2. Nullen auffüllen (entweder auf Bytes oder nur eine Nul) 3. Invertieren 4. Um eins erhöhen -562= 1 0011 0011 2. 0001 0011 0011 3. 1110 1100 1100 4. 1110 1100 1110
• Was bedeutet Präfixfreiheit? Zum Beispiel bei der Huffmann-Codierung: Kein Zeichen ist gleichzeitig Präfix eines anderen Codes -> eine mit Code kodierte Folge kann eindeutig zurückgewandelt werden
• Unterschiede Massen/Arbeitspeicher Massenspeicher: - dauerhafte Speicherung - größere Speicherkapazitäten - langsamer Zugriff, da über BS verwaltet - Auslesen meistens sequentiell (bei SSD wahlfrei) Arbeitsspeicher: - unmittelbar vom Prozessor zugreifbar (schneller Zugriff) - Inhalte flüchtig - geringe Kapazität - wahlfreier Zugriff
• Nenne die Ebenen des Schichtenmodells + Vorteil/Nachteil des Modells 1. Anwendung 2. Höhere Programmiersprache 3. Betriebssystem 4. Maschinensprache 5. Mikroarchitektur 6. Physikalische Geräte Nach oben nimmt Abstraktion zu und nach unten nimmt Komplexität zu. (+)Das Modell verbirgt Komplexität des PCs und ermöglicht Kommunikation bzw. Nutzung der Schichten ohne Wissen über andere Schichten. (-) Schichten nicht immer klar trennbar, Abstraktion in eiigen Fällen langsamer Ausnahme: 3D-PC Spiele (Direkt auf Maschinensprache)
• Nenne Komponenten des Von-Neumann-Architektur + Vorteil/Nachteil des Modells CPU: Arithmetical Logical Unit und Control Unit BUS-System I/O-Unit Memory ( - )Flaschenhals (BUS-System) ( + ) Rechnerstruktur unabhängig von zu bearbeitendem Problem ( + ) Programme nicht mehr fest in HArdware implementiert ( + ) Programme und Daten in gemeinsamen Speicher
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• Welcher Baustein ist die Grundlage für alle elektronischen Rechner? Der Transistor - Bauelemetn zum Schalten elektrischrer SIgnale - Grundbaustein für alle logischen Schaltungen
• Wie kommunizieren die einzelnen Komponenten miteinander? - Kommunikation der Geräte untereinander erfolgt über BusSystem – Im PC auf Mainboard - Viele parallele Leitungen (abhängig von Busbreite), die mit hoher Geschwindigkeit Bits übertragen - Komponenten kommunizieren mit binären Befehlen in sog. Maschinensprache
• Erklären Sie umgangssprachlich die einzelnen Arbeitsphasen im Von-Neumann Rechner. 1. Befehlszeiger des Prozessors zeigt aktuelle Adresse im Arbeitsspeicher an 2. Befehlsinterpreter des Prozessors zeigt Daten aus der Adresse an 3. Rechenwerk hält Zwischenspeicher bereit bzw. Daten werden in Zwischenspeicher geladen 4. Arbeitsbereich im Rechenwerk des Prozessors nimmt ggf. Rechnung vor und Ergebnis wird im Zwischenspeicher gespeichert 5. Befehlszeiger geht zur nächsten Adresse.
• Bei welcher dieser Aussagen handelt es sich um einen Vorteil des Schichtenmodells? – A: Durch die Verwendung eines Schichtenmodells wird die Ausführungsgeschwindigkeit von Softwareanwendungen erhöht. – B: Die einzelnen Schichten des Schichtenmodells sind eindeutig voneinander trennbar. – C: Falls eine Schicht ausfällt, kann eine andere Schicht ihre Aufgaben übernehmen. – D: Komplexere Abläufe lassen sich durch das Schichtenmodell verbergen D: Komplexere Abläufe lassen sich durch das Schichtenmodell verbergen
• Nennen Sie die Aufgaben eines Betriebssystems Speicherverwaltung Prozessverwaltung Dateiverwaltung Geräteverwaltung Rechteverwaltung Benutzerführung Kommunikation
• Was ist ein Prozess? Ein Programm zur Laufzeit
• Was versteht man unter Multitasking? Sehr schneller Wechsel zwischen Prozessen -> Prozessor kann immer nur einen Prozess bearbeiten
• Was versteht man unter Scheduling? - der Scheduler koordiniert die Prozessorzeit - kooperativ vs. konkurrierend
• Welche Status' können Prozesse einnehmen? Neu, Wartend, Bereit, Aktiv, Terminiert
• Was ist unter Fragmentierung zu verstehen und wie entsteht sie? Daten von auseführten Prozessen werden in den Hauptspeicher geladen mehrere Programme laufen gleichzeitig, werden geschlossen und geöffnet -> entstehung von "Lücken" im Speicherplatz, der nicht genutzt werden kann
• Unterschied Swapping/Paging + Probleme Swapping: - Prozesse werden temporär  auf Festplatte ausgelagert -> Platz für neue Prozesse !Zunehmend Lücken im Speicher (Fragmentierung), Prozess kann immer noch zu groß sein, Festplatte bremst aus! Paging: - Aufteilung des Speicherbereichs in Seiten ("Pages") - Seiten können unabhängig ausgelagert werden ! immer noch Fragmentierung !
• Definitionsansätze eies Betriebssystems Top-Down: aus sicht des Anwenders - Interface zwischen Benutzer und Hardware - verbirgt Komplexität vor dem Benutzer Bottom-Up: aus sicht des Systems - Sammlung von Programmen zur Verwaltung und Verwendung der Systemressourcen
• Klassifikation eines Betriebssystems Nenne die Kategorien 1. Einsatzbereich  a. mobil  b. PC  c. embedded 2. Anzahl der Nutzer  a. Single User  b. Multi User 3. Anzahl laufender Aufgaben  a. Single Tasking  b. Multitasking 4. Nach Betriebsart  a. Batch Processing  b. Interactive Processing  c. Real Time 5. Anzahl Prozessoren  a. Single Processor  b. Multi Processor  c. Multi System/Distributed
• Wie startet ein Rechner? Booten 1. Laden eines minimalen Basisprogrammes 2. Initialisierung und ggf. Prüfung der vorhandenen Hardware 3. Selektion des primären Festspeichers, um Starprozess des Betriebssystems anzustoßen
• Shell und GUI und WIMP ▪ Shell – Textbasierte Eingabe – Schlüsselwörter/Befehle für Aktionen – Wenig intuitiv – Nach Lernphase sehr effizient▪ GUI – Grafische Benutzerschnittstelle – Verwendung von Metaphern „Papierkorb" ▪ WIMP - WIndows -Icons -Menus -Pointing Devices
• Multitasking – Aufgaben beim Prozesswechsel Beim Prozesswechsel eines aktiven Prozesses – Entfernen von Programmcode und Daten aus dem Hauptspeicher des Prozessors – Sichern des aktuellen Zwischenergebnisses / Registerinhalts (Programmzähler, Zwischenspeicher,…) – Hereinladen des neuen Prozesses ▪ Anforderungen – Wechseln der Prozesse ohne Daten zu verlieren – Ein Prozess sollte System nicht blockieren
• Deadlock ▪ Prozesse und Ressourcen – Prozesse können Ressourcen anfordern und blockieren – Z.B. exklusiven Zugriff auf Drucker ▪ Blockierte Ressourcen können Staus verursachen: – Anderer Prozess benötigt Ressource und muss warten ▪ Mehrere blockierte Ressourcen können Deadlock verursachen
• Deadlock-Beseitigung – Prozessabbruch→ Einer der beteiligten Prozesse wird gestoppt – Ressourcenfreigabe → Alle Prozesse werden gezwungen ihre Ressourcen freizugeben – Rollback → Prozesse werden auf vorher gespeicherte Zustände zurückgesetzt
• Scheduling-Verfahren ▪ Rechenzeit muss sinnvoll auf Prozesse verteilt werden ▪ Hierzu kommt ein Scheduler zum Einsatz ▪ Einerseits möglichst faire Verteilung, andererseits gute Auslastung ▪ Priorisierung von Prozessen möglic
• Scheduling Verfahren kooperativ vs. konkurrierend ▪ Kooperativ (nicht präemptiv/ nicht unterbrechend)– z. B. Stapelverarbeitung – Neue Prozesse in Warteschlange einreihen – FIFO (first in, first out) – Prozess beendet freiwillig die Bearbeitung ▪ Konkurrierend (präemptiv/ unterbrechend)– z. B. interaktive Systeme – Prozesse werden abwechselnd ausgeführt und pausiert – Kurze Reaktionszeiten – Eindruck paralleler Ausführung
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• Scheduling-Verfahren Beispiele ▪ First Come First Served – Bearbeitung nach Reihenfolge des Eingangs ▪ Shortest Job First – Jobs mit geringstem Aufwand zuerst – Rechenzeit muss bekannt sein ▪ Shortest Remaining Time – Jobs die fast fertig sind, vorziehen – Restzeit der Jobs muss bekannt sein ▪ Priority Scheduling – Jobs Prioritäten vergeben und hohe Prioritäten vorziehen ▪ Round Robin – Rechenzeit nach festen Zeitscheiben gleichmäßig verteilen
• Was ist ein Thread? Prozesse können weiter in Threads aufgeteilt werden – Threads teilen sich die Daten eines Prozesses – deshalb wesentlich geringerer Aufwand beim Wechsel zwischen Threads als beim Prozesswechsel – Threads können unabhängig voneinander auf der CPU ausgeführt werden
• Virtueller Speicher Idee – Jedem Programm „virtuellen Speicher“ zuweisen • 32 Bit-Adressen ≈ 4 GB RAM – MMU (Memory Management Unit) verteilt virtuellen Speicher auf RAM und Festplatte – Fragmentierungsproblem aus Programmsicht gelöst • Tatsächliche Belegung des Speichers nicht relevant, wird automatisch verwaltet
• Virtueller Speicher - gelöste Probleme – Jedes Programm bekommt eigenen zusammenhängenden Speicherbereich – Memory Management Unit (MMU) verteilt virtuellen Speicherbereich auf verfügbaren Haupt- und Festspeicher – Programm bekommt von Verteilung nichts mit
• Swapping/Paging Unterschied Desktop/Smartphone Desktop (Windows) ▪ bei Speicherengpass Auslagerung von pages in Auslagerungsdatei (swap/page file) ▪ Keine Anwendung wird beendet ▪ Ein-/Auslagern von Seiten zeitintensiv Smartphone (Android) ▪ BS und alle Anwendungen werden permanent im internen Speicher (nichtflüchtiger FlashSpeicher gehalten ▪ Aufteilung des Speichers in Partitionen (bis zu 40) ▪ Prozessverwaltung, bei Engpässen notfalls Beenden von Anwendungen ▪ Bei Wechsel Neuladen der Anwendung
• Defragmentierung bei SSDs? ▪ Bei SSD-Platten ist Fragmentierung gewollt ▪ Wear-Leveling-Algorithmus: – Verteilt Schreibvorgänge auf die unterschiedlichen NANDFlash-Chips der SSD ▪ Gleichermaßen Verteilung der Daten über die Zellen ▪ Damit entsteht eine gewollte Fragmentierung, die aufgrund der geringen Latenz der SSD, keine Auswirkungen auf die Performance hat ▪ Defragmentierung macht hier keinen Sinn
• ISO/OSI Modell vs. TCP/IP Modell OSI: 7. Anwendung 6. Darstellung 5. Sitzung 4. Transport 3. Vermittlung 2. Sicherung 1. Bit-Übertragung TCP/IP: Anwendungsschicht (5.-7.) Transportschicht (4.) Internetschicht (3.) Netz-Zugangsschicht (1.+2.)
• Signalübertragung berechnen 1. Latenz, Durchsatz, Größe der Anfrage, Größe der Dateien 2. Einheiten angleichen ( Achtung Bits und Bytes) 3. ((Anfrage*(Anzahl der Dateien)+Dateien)/Durchsatz)+Latenz*(Anzahl der Dateienx2) 4. Dauer: Errechnete Bitgröße / Durchsatz + Latenz
• OSI-Modell Aufgaben der Schichten ▪ Anwendungsschicht – Schnittstelle für Programme – sendet Nachrichten ▪ Transportschicht – Teilt Nachricht in einzelne Datenpakete auf – beschreibt eine Verbindung zwischen Ports der Anwendungen ▪ Internetschicht – kapselt die TCP-Pakete in IP-Pakete – fügt IP-Header mit Ziel-IP und Absender-IP benötigt ▪ Zugangsschicht – Fügt Pakete in Rahmen ein – Fügt MAC Adresse der Hardware an und versendet Nachricht (z.B. über Ethernet)
• Signalübertragung - Faktoren der Dienstgüte Latenz: Zeit die eine (leere) NAchicht braucht, um vom Sende rzum Empfänger zugelangen Datentransferrate oder Bitrate: Theoretische Obergrenze des Durchsatzes Durchsatz: Tatsächliche Geschwindigkeit der Datenübertragung Zuverlässigkeit: Stabilität der Verbindung
• Datenübertragung Nenne Medien der Datenübertragung Kabelgebunden: Kupferkabel, Leistungskabel (Gigabit LAN), Glasfaserkabel Funkbasiert: WLAN, Mobilfunk, Bluetooth. Near Field Communication
• Netzarten (+Reihenfolge) PAN - Personal Area Network LAN - Local Area Network MAN - Metropolitan Area Network WAN - Wide Area Network GAN - Global Area Network (Internet)
• Topologie von Kommunikationsnetzen LAN Bereich: Bus-, RIng und sternförmige Netze WAN-Bereich: unregelmäßige Vermaschung und Gitter
• Switch ▪ Switch ist Verteiler innerhalb eines Netzwerkes ▪ Alle Geräte im Netzwerk per Ethernetkabel an Switch angeschlossen ▪ Kommunikation: – Switch nimmt eingehende Daten entgegen – Prüft physikalische Empfängeradresse – Leitet die Daten entsprechend weiter ▪ Switch von angeschlossenen Geräten unbemerkt
• NAT-Tabelle Was steht drin? "Ausgedachter" Quell-Port des Routers  Quell-IP des Nutzers Ursprünglicher Quell-Port des Nutzers
• Struktur eines Links und eines Bildes in HTML eingebettet <a href="ziel-url">Name des Links</a> <img src="bild-url" alt="Text" />
• Eigenschaften BLOCK und INLINE Elemente CSS block:  - unterbricht den FLuss, neue Zeie - Breite = äußeres Element, Höhe= Höhe des Inhalts - manuelle Festsetzung der Größe möglich inline: - Inhalte reihen sich aneinander - Breite und Höhe bestimmt durch den Inhalt - manuelle Festsetzung wird nicht beachtet
• Vorteile von CSS - Trennung von Inhalt und Layout - Berücksichtigung verschiedener Ausgabegeräte --> Responsive Design
• Verwendungsmöglichkeiten CSS -Embedded CSS: eigener Abschnitt im Kopf einer HTML Datei durch style - tag - Inline CSS: Direkt im HTML-Code durch style Attribut - External CSS: Auslagerung in separate Datei mit link - Tag
• Klassen vs. ID (CSS) ID: - eindeutige Bezeichnung  über : id = "..." ( im CSS: #...) --> darf nur einmal vorkommen - Verwendung bei eindeutigen Seitenelementen Klasse - kann beliebig häufig verwendet werden (HTML: class = "..." im CSS: .class {...} - Angabe mehrerer Klassen möglich - Verwendung : Styles mehrfach im Dokument verwenden

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