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Autor: Klaus Merkert
28.01.2012 12:29:20
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Übungen

Die Übung findet Fr 9:00h - 9:45h in 1-124 statt.

fdi-Links

Blatt 13

  1. Machen Sie einige der Experimente, z.B. 'http für Arme', auf der Python-Shell zu Sockets. Ist der Telefonvergleich korrekt, ist er hilfreich? Bleiben Fragen offen?
  2. Rufen Sie sich auf der Basis der ausgeteilten Fragen einige Stationen der Vorlesung wieder ins Gedächtnis. Notieren Sie sich eventuell auftretende Fragen.

Blatt 12

  1. Lesen Sie die Vorgaben zu Rechnernetzen im rheinland-pfälzischen Lehrplan.
  2. Lesen Sie die Beschreibung des MiniRS232-Protokolls durch (Aufgaben brauchen nicht gemacht werden) und interpretieren Sie folgendes Oszillogramm. Oszillogramm
  3. Lesen Sie im sächsischen Lehrplan die Inhalte zu Rechnernetzen (Stufe 7, WPF1 S.7, Stufe 8 LB2 S.9, 9/10 S.11 ,11/12 Gk LB1 S.12, LB8b S.16, 11/12 GK spr. LB3 S.21). Vergleichen Sie mit dem rheinland-pfälzischen Plan.

Blatt 11

  1. Machen Sie sich über den 'Murmelrechner' kundig, indem Sie die Seiten (einfach und universell) auf www.inf-schule lesen. Bedenken Sie bei Ihrer didaktischen Beurteilung den Lehrplan und das Alter der Zielgruppe.
  2. Der Murmelrechner verlegt den Programmzähler PC in das Steuerwerk. Wie müsste man den Murmelrechner verändern, wenn der PC im Operationswerk liegen soll? Gibt es ein Abstimmungsproblem zu dem Bonsai-Programm, wenn der PC im Steuerwerk bleibt.
  3. Laden Sie sich den Rechnersimulator Johnny herunter und beurteilen sie ihn - kurz - als didaktische Alternative. Sie können sich auch alternativ einen weiteren 'Modellcomputer' aussuchen und darüber berichten.

Blatt 10

  1. Bereiten Sie die Vorlesung nach, indem Sie die Seiten zur Maschinensprache und zur Architektur aufmerksam lesen und die gestellten Aufgaben bearbeiten. Notieren Sie bitte die aufgewendete Zeit. Bitte machen Sie sich - wie immer - auch Gedanken, wo Sie etwas an den Seiten gestört hat und wie Sie es verbessern würden.
  2. Arbeiten Sie die Seite zur binären Codierung ebenso durch.

Blatt 9

  1. Machen Sie sich mit dem 'Bonsai-Assembler' vertraut. Installieren Sie insbesondere DosBox und bonmini. Schreiben Sie ein Additionsprogramm. Das Multiplikationsprogramm ist nicht so einfach ohne Anleitung zu schreiben. Schreiben Sie es nur, wenn Sie es 'juckt'.
  2. Das alte Bonsai-Programm mag ja ein gewissen 'Retro-Charme' haben, für größere Projekte ist es zu langsam. Machen Sie sich mit dem Interpreter für Register-Maschinen-Assembler auf der Interpreter-Seite vertraut. Die Sache mit den Hardwaretakten können Sie vorerst überlesen. Der Compiler/Interpreter 'boni.py' hat erweiterte Möglichkeiten. Sie können ihn aber nur benutzen, wenn Sie 'ply' (Python lex/yacc) installieren. Folgen Sie dem Link und tun Sie das. Wenn die Anleitung falsch oder schlecht zu verstehen ist, so schreiben Sie mir eine Mail. Testen Sie das angegebene kleine Additionsprogramm.
  3. Versuchen Sie mit Hilfe der Seite ein Multiplikationsprogramm zu erstellen. Gerne auch mit symbolischen Variablen und relativen Sprüngen.
  4. Alternative zu letzten Aufgabe: Erstellen Sie einen 'Code-Schnipsel' zur Zuweisungsanweisung. Bitte betrachten Sie die angegebene Seite nur als Ideenlieferant, sie muss umgestaltet werden.

Blatt 8

  1. Lesen Sie den wikipedia-Artikel zum Stationenlernen. Notieren Sie sich einige persönliche Stichworte dazu in Ihrem Portfolio.
  2. Arbeiten Sie die Aufträge zum Registertransfer und zum automatisierten Registertranfer durch. Kritisieren und kommentieren Sie die Aufträge aus Ihrem eigenen Erleben. Was fehlt Ihnen, was würden Sie verbessern oder ergänzen wollen? Haben Sie etwas dabei gelernt, was haben Sie dabei gelernt?
  3. Selbst der 1-Bit-Bus war durch die Verwendung von Makros und die Invertierung bei Ausgang und enable-Eingang schon vergleichsweise komplex. Entwickeln Sie ein 'elektronisches Arbeitsblatt' mit einem 1-Bit-Bus, der nur drei Standardeingaben und eine Standardausgabe enthält. Bedenken Sie, dass sich die Standardeingabe über die Shift-Taste auch in den hochohmigen Zustand versetzen lässt.
  4. Lesen Sie die Lehrplananforderungen zum Thema 'Rechnerarchitektur' und ordnen Sie obige Arbeitsaufträge zum Registertransfer entsprechend ein. Formulieren Sie Lernziele, die durch die Arbeitsaufträge verfolgt werden.

Blatt 7

  1. Fragen Sie in Ihrem Verwandten- und Bekanntenkreis was das Gegenteil von "Es regnet und die Straße ist nass." ist.
  2. Arbeiten Sie die Seite zur Schirmsteuerung im Biergarten sorgfältig durch. Lösen Sie anschließend bis hin zur funktionierenden Hades-Schaltung den Entwurf des Schaltwerkes zu der alternativen Modellierung.
  3. Beweisen Sie ab + ac = a(b + c) und a + bc = (a+b)(a+c) durch Aufbau und Vergleich der Terme in Hades (Hinweis).

Blatt 6

  1. Erstellen Sie auf Ihrem Portfolio wichtige Tipps für 'Steckboard-Neulinge'.
  2. Bauen Sie den Tristate-Inverter mit Hades auf. Ein Ausgang im hochohmigen Zustand verhält sich so, als wäre er gar nicht da, dh. er beeinflusst seine Umgebung nicht. Zum Test könnte hades/models/io/IpinStdLogic1164 nützlich sein. Um Ihre Schaltung auf dem Portfolio zu dokumentieren, können Sie z.B. mit der 'Druck'-Taste einen Screenshot herstellen und in einem Grafikprogramm zuschneiden. Eine Download-Möglichkeit für Ihre Hades-Datei wäre auch nicht schlecht.
  3. Lesen Sie den Lehrprobenentwurf zur Einführung des Flipflops aufmerksam durch. Notieren Sie sich Ihre Eindrücke in Stichworten auf Ihrem Portfolio.
  4. Testen Sie mit Hades das taktzustandsgesteuerte Daten-FlipFlop und das Master-Slave-FlipFlop. Beschreiben Sie Ihre Tests auf Ihrem Portfolio.

Blatt 5

  1. Bauen Sie auf dem Steckboard ein NAND aus Feldeffekttransistoren auf.
  2. Entwickeln Sie mit Hades ein NOR aus Feldeffekttransistoren.
  3. Testen Sie Ihr NOR auf dem Steckboard.
  4. Stellen Sie mit Hades NOT, AND, OR und EXOR mit NANDs dar.
  5. Überlegen Sie sich eine Reihenfolge von einführenden Experimenten für eine 9.Klasse. Bedenken Sie dabei, dass es für die Schülerinnen und Schüler der erste Kontakt mit Digitaltechnik ist. Wenn Sie die Möglichkeit haben, so machen Sie Fotos von Ihren Schaltungen. (Material)

Blatt4

  1. Lesen Sie Logic values and glow-mode colors in Hades.
  2. Erstellen Sie in Hades eine 'Batterie' als Subdesign.
  3. Erstellen Sie auf Ihrem Portfolio ein 'elektronisches Arbeitsblatt', das mit Hilfe geschickt gewählter 'Hades-Experimente' die Repräsentation logischer Werte durch Spannungen erläutert. Bauen Sie etwa auf: Stichworte: Batterie, geschlossener Stromkreis, Schalter, hochohmiger Zustand, Logiktester, Chip TTL 74LS00 , Colibri, ...

Wer Lust hat, eine andere freie und Plattform-unabhängige Digitalsimulator-Alternative zu testen, kann das gerne alternativ tun. Die Aufgaben sind dann sinngemäß anzupassen.

Blatt 3

  1. Lösen Sie mit Hilfe der Python-Shell (z.B. ergibt chr(int('01000001',2)) 'A') die Aufgabe auf www.inf-schule.de .
  2. Testen Sie auf der Python-Shell die Operatoren /, // und %.
  3. Schreiben Sie eine Python-Funktion int2bin(n), die die Dual-Darstellung einer natürlichen Zahl als String zurückgibt.
  4. Schreiben Sie eine Python-Funktion bin2int(b), die zu dem String b mit der Dual-Darstellung einer Zahl die Zahl als int zurückgibt.
  5. Informieren Sie sich über Unterrichtsprinzipien und geben Sie einige nach Ihrer persönlichen Wichtung an.

Blatt 2

  1. Erweitern Sie Ihre HTML-Kenntnisse und installieren Sie eine einfache Menüstruktur z.B. wie auf dieser Seite angegeben.
  2. Lesen Sie aufmerksam die Seite 'Grundbegriffe der Informatik' von Prof. Schaback. Sie finden den Link auf der Seite Vorlesung 1.
  3. Überlegen Sie sich, welche Definition von 'Bit' Sie Schülerinnen und Schülern eine 9.Klasse geben wollen. Schreiben Sie die Definition in Ihr 'Portfolio'.
  4. freiwillige Zusatzaufgabe: Schreiben Sie mit Java den String 'böse 100 €' in eine Datei. Untersuchen Sie die Datei mit einem Hex-Editor. Schicken Sie mir die Datei.

Blatt 1

  1. Installieren Sie Python auf Ihrem Laptop. Testen Sie auf der Shell 
    >>> a = [1,2,3]
>>> b = a
>>> b[2] = 7
>>> b[1] = 'otto'
>>> a
[1, 'otto', 7]
>>> a = [1,2,3]
>>> c = a[:]                # Python Slices
>>> c[1] = 'xx'
>>> a
[1, 2, 3]
>>> c
[1, 'xx', 3]
>>>
  2. Geben Sie die Lehrplananforderungen zur binären Darstellung von Daten in den gymnasialen Lehrplänen zum Grundfach und zum Wahlfach wieder (ev. einfach den passenden Abschnitt kopieren oder ausdrucken). Warum enthält der Leistungskursplan keinen entsprechenden Abschnitt?
  3. Informieren Sie sich über Unicode und utf8.
  4. Machen Sie auf der Python-Shell Experimente zu utf8, z.B. 
    >>> chr(8707)                    # wie kommt man auf die Unicode-Nummer des Existenzquantors?
'∃'
>>> bytes(chr(8707))             # versuchte Umwandlung in eine Folge von Bytes
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#15>", line 1, in <module>
    bytes(chr(8707))
TypeError: string argument without an encoding
>>> bytes(chr(8707),'utf8')      # Umwandlung nur sinnvoll mit Encoding
b'\xe2\x88\x83'
>>> bf = bytes(chr(8707),'utf8')
>>> bf
b'\xe2\x88\x83'                  # spezielle Darstellung eine Bytestrings
>>> bin(bf[0])                   # Umwandlung in Binärstring
'0b11100010'
>>> b1 = bin(bf[0])[2:]          # Slice ab Zeichen 2
>>> b1
'11100010'
>>> b2 = bin(bf[1])[2:]
>>> b3 = bin(bf[2])[2:]
>>> b = [b1,b2,b3]
>>> b
['11100010', '10001000', '10000011']
>>> s = '0010'+'001000'+'000011' # warum gerade diese Bits auswählen?
>>> s
'0010001000000011'
>>> n = int(s,2)
>>> n
8707
>>> 
>>> bytes('böse','utf8')
b'b\xc3\xb6se'                   # wie gibt Python Bytefolgen aus?
>>> bytes('böse','iso8859-1')
b'b\xf6se'                       # welche Unicodenummer hat das ö? utf8-Darstellung des ö?
    Haben Sie weitere Ideen, Fragen, ...?

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