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Semester 1 Flashcards

1
Q

Welche üblichen Bit-Darstellungen gibt es in speicherbasierten Systemen?

A

8-, 16-, 32- und 64 Bit

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2
Q

Was versteht man unter einem Speicherwort und ab welcher Bit-Anzahl spricht man davon?

A

Ein Speicherwort wird ab einer Bit-Anzahl von größer 8 Bit verwendet

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3
Q

Was ist der unterschied zwischen Speicheradresse und Speicherinhalt?

A

Speicheradresse: Gibt den Ort im Speicher an
Speicherinhalt: Stellt den Wert, der an dieser Stelle gespeichert ist dar

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4
Q

Welche Rolle spielen Unterfunktionen in der strukturierten Programmorganisation?

A

Unterfunktionen dienen der Programmorganisation und ermöglichen das Aufteilen von Aufgaben in Module

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5
Q

Wie wird der Speicherinhalt in digitalen Systemen dargestellt?

A

Die Darstellung erfolgt in Hexadezimal

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6
Q

Was sind Assemblerbefehle und warum sind sie im Speicher abgelegt?

A

Assemblerbefehle entsprechen Maschinenbefehle und sind im Speicher, um von der CPU ausgeführt zu werden

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7
Q

Warum erfolgt der Programmablauf in sequentieller Reihenfolge?

A

Um Anweisungen in der Reihenfolge ihres Auftretens auszuführen

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8
Q

Welche Bestandteile enthält ein Maschinenbefehl?

A

Operations-Code (Was ausgeführt wird) und einen Operanden (Womit wird die Operation durchgeführt)

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9
Q

Was ist die Rolle der Taktfrequenz bei der Ausführung von Befehlen?

A

Sie bestimmt die Zeit die für das Ausführen eines Befehls benötigt wird?

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10
Q

Was sind Interrupts und wie können sie den Programmablauf beeinflussen?

A

Sie können den Ablauf unterbrechen, meist asynchron und zu unvorhersehbaren Zeitpunkten, um auf bestimmte Ereignisse zu reagieren

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11
Q

Welche Eigenschaften zeichnen die Hochsprache C aus, und in welchen Bereichen wird sie eingesetzt?

A

C ist eine Hardwarenahe Programmiersprache
Wird meist für System- und Anwendungsprogrammierung eingesetzt
Ist die Grundlage für die Entwicklung von Unix und Windows
Basis für Systemkernel von Linux, Android und iOS

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12
Q

Was versteht man unter einer prozeduralen Programmiersprache und welche Vorteile bietet dieser Ansatz?

A

Prozedurale Programmiersprachen zerlegen Algorithmen in überschaubare Teile
Funktionen produzieren idealerweise keine Seiteneffekte und lassen RAM unverändert
Hohe Ausführungsgeschwindigkeit bei geringer Codegröße

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13
Q

Beschreibe den Kompiliervorgang in C und die Rolle des Präprozessors, des Compilers und der Linkers

A

Präprozessor erstellt neuen Quellcode
Compiler erzeugt Objectfiles pro Quellcodedatei
Linker fügt Dateien zusammen, um ein fertiges Programm zu erhalten
Locator legt die genaue Position des Maschinencodes im Speicher fest

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14
Q

Warum müssen Variablen in C immer initialisiert werden, und was passiert, wenn dies nicht geschieht?

A

Compiler erzeugt nicht automatisch den Initialisierungscode
Alte Variablen werden nicht gelöscht, somit können unerwartete Werte auftreten

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15
Q

Was ist der unterschied zwischen Einer- und Zweierkomplement

A

Einerkomplement: Negation durch Bit-Invertierung, erstes Bit ist das Vorzeichen (0 = positiv, 1 = negativ)
Zweierkomplement: Einerkomplement und addieren von 1 am ende der Binärzahl und es gibt keine seperate Darstellung für 0

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16
Q

Wie erfolgt die Umwandlung einer Dezimalzahl in IEEE754 Floating point?

A

Zahl vor und nach dem Komma in Binär umwandeln
Zahlen zusammenfügen
Komma bis zur vordersten 1 verschieben und Anzahl der Stellen = E
Charakteristik berechnen = E + 127
Schreibweise= VZ I 8 Bit CH (E+127) I Mantisse 23 Bit I

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17
Q

Was sind die Grundprinzipien eines Von Neumann-Rechners und welche Komponenten gehören dazu?

A

Nahezu alle Rechner funktionieren nach dem Prinzip
Es gibt ein Hauptspeicher für Programme und Daten. Programmgesteuerter Universalrechner
Komponente: RAM, Leitwerk, Rechenwerk, Ein- und Ausgabewerk

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18
Q

Funktion Leitwerk

A

Programme werden maschinen-Intern als Zahlen (Maschinenbefehle) gespeichert
Diese legen die auszuführende Operation der CPU fest
Leitwerk holt Maschinenbefehle nacheinander aus dem Speicher und interpretiert sie
Befehle werden in Steueralgorithmen umgesetzt
Leitwerk übernimmt die Steuerung der Instuktionsausführung

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19
Q

Funktion Rechenwerk

A

Holt Daten aus dem Speicher
Daten werden mittels Steueralgorithmen transformiert und im Speicher abgelegt
Realisiert logische Operatoren

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20
Q

Funktion SPeicher

A

Enthält Maschinenbefehle und zu verarbeitende Daten
Eine folge von zusammengehörenden Maschinenbefehlen nennt man Programm
Befehle und Daten sind im gleichen Adressraum

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21
Q

Funktion Ein- und Ausgabewerk

A

Verbindet Peripherie (Maus, Tastatur, etc.) mit dem Rechenwerk

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22
Q

Befehlsholphase im Leitwerk

A
  1. Speicherzugriff vom Leitwerk auf die vom PC gezeigte Adresse
  2. Befehl kommt in Befehlsregister
  3. PC um 1 erhöhen
    3.1 Besteht Befehl aus mehreren Speicherorten, setzt sich die Phase aus mehreren Speicherzugriffen zusammen
  4. Befehl wird in OR decodiert und Ablaufsteuerung zugespielt
  5. Ablaufsteuerung erzeugt Steuersignale
  6. Benötigt der Befehl Operanden, wird Adresse aus Adressregister ermittelt
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23
Q

Was ist Pipelining und wie trägt es zur Effizienzsteigerung in der Befehlsausführung bei?

A

Führt die nächste Operation aus, sobald eine abgeschlossen ist
Reduziert Leerlaufzeit und steigert Effizienz

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24
Q

Wie kann Bottleneck in einem Neumann Rechner verhindert werden und welche Rolle spielt Caching dabei?

A

Caching kann Bottlenecks reduzieren, indem schnellere Speicher genutzt werden
Schnelle Pufferspeicher (Cache) verbessern die Speicherzugriffszeiten

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25
Q

Was ist die Grundlegene Funktion eines Transistors und wie kann er Signale verstärken?

A

Ist ein elektronisches Halbleiterbauelement, das dazu dient, niedrige elektrische Spannungen oder Ströme zu steuern oder zu verstärken.
Kann als mechanischer Schalter arbeiten

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26
Q

Wie funktioniert ein Bipolartransistor auf Halbleiterebene?

A

Bipolartransistor steuert Laststrom vom Quelle zur Senke über die Spannung am Basisanschluss
P- oder n-dotiert beeinflusst die Leitfähigkeit

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27
Q

Erkläre die Funktionsweise eines MOSFETs

A

Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor
Ansteuerung über Steuerspannung bzw Steuerpotential mit dem Stromfluss von Drain nach Source gesteuert wird
Hohe Packungsdichte und geringste Herstellungskosten möglich

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28
Q

Erklärung Flashs

A

Funktionsweise wie beim Transistor
Sperren & Leiten wie elektrischer Schalter
Meist aus Silizium
Zwei kleinere Bereiche aus leitfähigem Material
Durch Isolator getrennt zwischen Source und Drain liegt das Floating Gate als Ladungsfalle
Über Control Gate wird positive o. Negative Spannung angelegt
Bei positiver Spannung entsteht Kanal zw. Source und Drain und Strom fließt

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29
Q

Was sind NAND- und NOR-Flash und welche unterschiede gibt es?

A

NOR: Parallele Verschaltung für direkten wahlfreien Zugriff
Wird für Programmspeicher von Mikrocontrollern oder BIOS verwendet
NAND: Nicht flüchtiger Speicher und eignet sich für interne, externe und tragbare Geräte

30
Q

Unterschied zwischen SLC, MLC unt TLC Flash

A

SLC: Speichert ein Bit pro Zelle (Nutzung für Server oder industrielle Anwendungen)
MLC: Speichert zwei Bit pro Zelle, dadurch höhere Speicherdichte aber langsamer (Geeignet für Massenmarkt)
TLC: Speicher drei Bit pro Zelle , Speicherzellen brauchen hohe Qualität, hohe Kapazität, geringe Lebensdauer(Kostengünstig)

31
Q

Was ist Wear-Leveling bei SSDs und warum ist es wichtig?

A

Ist eine Technik bei der der SSD-Controller Schreibzugriffe gleichmäßig verteilt, um die Lebensdauer der Speicherzellen auszugleichen

32
Q

Erklärung Strukturgrößen

A

Kleinsten Strukturen sind Gates (10nM) mit 40 Atomlagen
Physikalische Grenze liegt bei ca. 2nM
Je kleiner Strukturbreiten, desto größer technische Probleme und Herstellungskosten

33
Q

Effekte der Strukturgröße

A

Packungsdichte der Transistoren steigt quadratisch mit fallender Strukturgröße
Betriebsspannung fällt mit fallender Struktugröße
Maximaler Takt steigt mit „“
Verlustleistung pro Gatter und Schaltvorgang fällt mit „“

34
Q

Was ist Energieeffizienz

A

Bezeichnet ein möglichst gutes Verhältnis zwischen aufgenommener elektrischer Leistung und der aktuell erbrachten Rechenleistung
Gründe: Betriebszeit, Kühlaufwand, Betriebskosten für Strom

35
Q

Leistungsaufnahme

A

Statische Verlustleistung Ps
Dynamische Verlustleistung Pd = fCU^2
F = Arbeitsfrequenz
C = Gesamtkapazität
U = Betriebsspannung
Pges = Ps + Pd = Ps + fCU^2

36
Q

Wie kann die Leistungsaufnahme verringert werden?

A

U absenken
C vermindern
F absenken

37
Q

Erkläre die Netztopologien:

A

Stern: Komm. Über zentralen knoten, einfache Netzstruktur, kostenintensiv, bei Ausfall fällt alles aus
Ring: Nachrichten werden durchgereicht, bei Ausfall ohne Überbrückung fällt alles aus, Erweiterung nur durch Unterbrechung des System
Bus: Direkte Verbindung zwischen zwei Teilnehmern, aber immer nur eine Verbindung, leicht erweiterbar, Zugriff auf gemeinsame Leitung, somit hohe Last

38
Q

Erkläre das Bussystem

A

Ein System zur Datenübertragung zwischen mehreren Teilnehmern über einen gemeinsamen Übertragungsweg
Teilnehmer sind nicht an der Übertragung zwischen anderen Teilnehmern beteiligt

39
Q

Was ist Parallele Datenübertragung im Bus-System?

A

Daten werden über mehrere Leitungen gleichzeitig übertragen
Busbreite wird in Bit bestimmt
Extraleitung für den Takt wird genutzt

40
Q

Was ist serielle Datenübertragung im Bussystem?

A

Daten werden Bit für Bit hintereinander über eine Leitung gesendet
Hier wird eine zeitliche Synchronisation notwendig

41
Q

Unterschied Kanalvermittlung und Paketvermittlung

A

Kanalvermittlung: Eine Leitung pro Gespräch
Paketvermittlung: Pakete werden übertragen, parallele Nutzung von Leitung für viele Gespräche

42
Q

Was ist das Internet?

A

Ein Time-Sharing-System mit Sternstruktur
Ist wie ein distributed Network, alle sich darin befindenden Geräte haben alle Funktionen

43
Q

Aufbau WLAN

A

Einfachste Form von WLAN ist ad-hoc
AP werden als Schnittstelle zwischen drahtlosen Netzen eingesetzt

44
Q

Wozu werden Access Points eingesetzt?

A

Dienen als Schnittstelle zwischen drahtlosen und drahtgebundenen Netzen
Können Als Repeater arbeiten, indem sie Pakete zwischen Teilnehmern weiterleiten, die nicht in Reichweite sind
Ist mehr als ein AP vorhanden -> Extended Service Set
Abdeckbereich von AP wird Zelle genannt

45
Q

Was ist Roaming?

A

Die Möglichkeit, dass drahtlose Stationen sich von einer Zelle in eine andere Bewegen, ohne dass es zu einer Unterbrechung der Verbindung kommt

46
Q

Welche Störsicherheit gibt es bei WLAN?

A

Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
Hier wird in regelmäßigen Abständen die Frequenz im Hopping Plan geändert -> Muss sender und Empfänger bekannt sein
Wird auf schlechtere Frequenz gewechselt, bleibt Verbindung gestört, bis auf bessere Frequenz gewechselt wird

47
Q

Was ist WEP?

A

Für Nachricht wird eine Prüfsumme mit QC-32 Verfahren berechnet und Integrity Check Value generiert
WEP Schlüssel und Initialisierungsvektor und RC4 Algorithmus wird Schlüsselstrom erzeugt
Klartext und Schlüsselstrom mit XOR verknüpfen

48
Q

Was ist WPA?

A

WPA verschlüsselt basierend auf dem WLAN Passwort

49
Q

Sicherheitsmaßnahmen für die Praxis

A

WPA3 oder WPA2 verwendetn
Möglichst langen kryptischen Key nutzen
Standardpasswort vom Router ändern
Deaktivieren von Fernkonfiguration

50
Q

Was ist CRC

A

Verfahren zur Erkennung von Übertragungsfehler
Berechnung einfügen

51
Q

Flash Speichern

A

Speichern: 1-Zustand -> Hohe positive Spannung (10V)

52
Q

Flash Lesen

A

Lesen: Liegt 0 oder 1 Zustand vor? -> kleine positive Spannung (3,3V) 0: Strom fließt, 1 kein Strom, Kanal bleibt geschlossen, da negativ geladenes Floating Gate Spannung entgegenwirkt

53
Q

Flash Löschen

A

Löschen: Hohe negative Spannung anlegen, Ladung im Floating Gate wird abgeführt, Kanal zwischen Source und Drain öffnet wieder

54
Q

Flash Löschen beim Nachlesen

A

Löschen beim Nachlesen: Große positive Spannung (12V) an Drain anlegen um Elektronen abzusaugen, exaktes Gegenteil zum Schreibvorgang

55
Q

Was ist Mobile Computing

A

Befasst sich mit Fragen der Komm. Von mobilen Endgeräten und mobilen Benutzern

56
Q

Vergleich Mobile Geräte und Stationäre Geräte

A

Mobile Geräte sind ressourcenärmer
Mobile Geräte sollten leicht und klein sien
Einschränkung bei Ein und Ausgabe
Endlicher Energievorrat
Weniger Leistung
Etc.

57
Q

Eigenschaften Mobile Computing

A

Geräteklassen
Ressourcen
Sicherheitsaspekte
Sensoren
Kameras

58
Q

Welche Sensoren hat ein Smartphone

A

Kamera, Mikro, GPS, Lichtsensor, Näherungssensor, Beschleunigung, Barometer, etc.

59
Q

Was sind Sensoren?

A

Elektronische Bauteile, oft in Kombination mit mechanischen Komponenten zur Erfassung bestimmter physikalischer Eigenschaften und größen

60
Q

Was messen Sensoren?

A

Wärme, Licht, Kraft, Schall, Temp., Entfernung, Bewegung, Helligkeit, Feuchtigkeit etc.

61
Q

Grenzen von Sensoren

A

Nur partielle Modellierung der Umwelt durch Sensordaten möglich
Verwendung von verschiedenen Sensoren
Modell der Umwelt ist nur eine Abstraktion

62
Q

Zugriff auf Sensoren

A

Erfolgt über OS oder App
Os übernimmt Verwaltung für Ressource Sensor
OS liefert App Sensordaten

63
Q

Unterschied Nativ, Web App und hybride App

A

Nativ: Nur für ein OS
Web: Speziell für HTML5 Webseite
Hybrid: Als native App mit der der Browser gestartet wird

64
Q

Was ist GNSS

A

Global Navigation Satellite Systems
Ermöglichen globale Ermittlung einer Position
Umsetzung: GPS, GLONASS, Galileo

65
Q

Kommunikationsausrichtung

A

Passives System, vom Satelliten zum Empfänger
Zur Komm. Über Standort, andere Funksysteme nötig
GNSS-Empfang nur bei Sichtverbindung mit Satellit

66
Q

Funktion RFID

A

Radio frequency identification
Einsatz: Türschlösser, Skipass, Tresor, etc.

67
Q

Eigenschaften RFID-Systeme

A

Kontaktloser Datentransfer
Senden auf Abruf
Elektronische Identifikation
Komponenten: Transponder, Lesegerät

Transponder sendet Radiowellen, welche vom Transponder reflektiert werden. Auslesen gibt Informationen, die im Tag gespeichert sind. Lesegerät überträgt Rohdaten

68
Q

Erklärung NFC

A

Near-Field-Communication
Kombination aus Smartcard und RFID
Bezahlsystem in Kundenkarten und Bankautomaten
Sicherheit durch geringe Reichweite und Verschlüsselung

69
Q

Ziele von Bluetooth

A

Kabellose Komm. Über kurze Strecke
Einheitliches Protokoll, Audio-Streaming
Geringe Kosten, geringer Stromverbrauch
Zuverlässigkeit und Sicherheit bei Übertragung

70
Q

Erklärung Bluetooth

A

Während Übertragung springen beide Geräte bis 1.600 Mal pro Sekunde innerhalb der Kanäle, um Störungen durch WLAN zu kompensieren
Vorherige Kopplung für Synchronisation notwendig

mobsysinf (1 decks)

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