Grundlagen: Lektüre

Aufgrund der im Unterricht verteilten Lektüre (ausführlichere Version ist hier zu finden) können Sie folgende Fragen beantworten:

Fragen

Kapitel 1: Ebenen

  1. Stellen Sie sich vor, Sie erklären Ihrer Grossmutter, was ein Transistor ist. Auf welcher Ebene des Computers befinden wir uns dann?
  2. Wenn Sie Instagram öffnen – auf welcher Ebene des Computers arbeiten Sie gerade?
  3. Warum müssen Sie sich beim Programmieren einer App normalerweise keine Gedanken darüber machen, ob der Benutzer ein iPhone oder ein Samsung-Handy hat?
  4. Was macht ein Compiler? (Tipp: Er ist sozusagen ein Übersetzer)
  5. Ordnen Sie diese drei Begriffe von «ganz unten» nach «ganz oben»: Betriebssystem, Elektronik, Anwendungen

Kapitel 2: Computerkategorien

  1. Sie haben 50 Dollar in der Tasche. Welche Art von Computer könnten Sie sich damit ungefähr leisten?
  2. In Ihrer Skijahreskarte steckt ein winziger Computer. Wie nennt man diese Kategorie?
  3. Ein Supercomputer kostet etwa 100 Millionen Dollar. Könnten Sie sich theoretisch 20 Smartphones für den gleichen Preis kaufen? Rechnen Sie!
  4. Wo werden Mikrocontroller überall verbaut? Nennen Sie zwei Beispiele aus der Lektüre.
  5. Wenn eine Bank Millionen von Zahlungen verarbeitet – benutzt sie dafür eher einen PC oder einen Grossrechner?

Kapitel 3: Hauptplatine

  1. Die Hauptplatine hat auch einen englischen Namen, der an Mütter erinnert. Wie lautet er?
  2. Stellen Sie sich die Northbridge und Southbridge als zwei Brücken vor: Über welche Brücke fahren die «Schnellzüge» (schnelle Komponenten)?
  3. Wofür steht die Abkürzung BIOS?
  4. Was passiert als Allererstes, wenn Sie den Power-Knopf an Ihrem Computer drücken?
  5. Von welchem Datenträger startet der Computer normalerweise sein Betriebssystem?

Kapitel 4: Prozessor

  1. Ein moderner Prozessor hat mehrere «Kerne». Was bedeutet das für Sie, wenn Sie gleichzeitig Musik hören und eine Hausarbeit schreiben?
  2. Die Taktfrequenz wird in Hertz gemessen. Was bedeutet «Hertz» eigentlich in einfachen Worten?
  3. Nennen Sie zwei mathematische Operationen, die ein Prozessor ausführen kann.
  4. Was ist ein SoC und in welchem Gerät finden Sie es wahrscheinlich gerade in Ihrer Hosentasche?
  5. Früher brauchte man für Grafik einen separaten Chip. Wo versteckt sich diese Funktion heute oft?

Kapitel 5: Grafikkarte
  1. Nennen Sie die drei Hauptaufgaben einer Grafikkarte.
  2. Was ist speziell an einer Grafikkarte – hat sie auch einen eigenen Prozessor und Speicher, oder teilt sie sich alles mit dem Hauptprozessor?
  3. Was bedeutet «3D-Raytracing»? (Tipp: Es hat mit Lichtstrahlen zu tun)
  4. Frühe Grafikkarten konnten nur eine Sache selbständig in Pixelgrafik umwandeln. Was war das?
  5. Kryptowährungen wie Bitcoin werden «geschürft» (Mining). Welche Computerkomponente wird dafür heute oft verwendet – und warum ist das etwas überraschend?

Kapitel 6: Speicher

  1. Ihr Computer hat 16 GB RAM. Sie ziehen den Stecker. Was passiert mit den Daten im RAM?
  2. Warum ist eine SSD robuster als eine HDD? (Tipp: Denken Sie an bewegliche Teile)
  3. Eine HDD funktioniert ähnlich wie ein altes Musikgerät. Welches?
  4. Nennen Sie zwei Nachteile von SSDs im Vergleich zu HDDs.
  5. Warum wird nicht einfach der ganze Computer mit superschnellem Speicher ausgestattet?

Kapitel 7: Netzwerkkarte

  1. Die Übertragungsrate einer Netzwerkkarte wird in einer ungewöhnlichen Einheit gemessen. Welche ist es – und was ist daran «ungewöhnlich»?
  2. Wo befindet sich die Netzwerkkarte bei den meisten modernen Computern?
  3. Wofür steht die Abkürzung LAN?
  4. Ein Server könnte mit mehreren Netzwerkkarten ausgerüstet werden. Warum macht das Sinn?
  5. In welchen verschiedenen Formen gibt es drahtlose Netzwerkkarten? Nennen Sie zwei aus der Lektüre.

Kapitel 1: Ebenen – Lösungen

  1. Auf der Ebene der Elektronik (bzw. «Strom, Metall und Plastik»)
  2. Auf der Ebene der Anwendungen
  3. Weil das Betriebssystem sich um die Hardware kümmert. Apps werden in höheren Programmiersprachen geschrieben und sind nicht an bestimmte Hardware gebunden.
  4. Ein Compiler übersetzt Programmcode in Maschinencode, damit der Prozessor das Programm ausführen kann.
  5. Von unten nach oben: Elektronik → Betriebssystem → Anwendungen

Kapitel 2: Computerkategorien – Lösungen

  1. Ein mobiler Computer / Smartphone / Spielkonsole (ca. 50 USD)
  2. Wegwerfcomputer (RFID-Tags)
  3. Nein! 100’000’000 ÷ 50 = 2’000’000 Smartphones (zwei Millionen!)
  4. Uhren, Autos, Geräte (zwei davon nennen)
  5. Einen Grossrechner (Mainframe)

Kapitel 3: Hauptplatine – Lösungen

  1. Motherboard (oder Mainboard)
  2. Über die Northbridge (dort sind Prozessor, RAM und schnelle Grafikkarten verbunden)
  3. Basic Input and Output System
  4. Das BIOS wird aktiv – es erkennt die Hardware und startet dann das Betriebssystem
  5. Von einer eingebauten Festplatte (kann aber auch CD/DVD oder USB-Stick sein)

Kapitel 4: Prozessor – Lösungen

  1. Mehrere Kerne bedeuten, dass der Prozessor mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen kann – die Musik läuft ungestört weiter, während Sie tippen.
  2. Hertz bedeutet «pro Sekunde» (also wie viele Berechnungen pro Sekunde)
  3. Vergleichen, Addieren, Multiplizieren, Bits verschieben (zwei davon nennen)
  4. SoC = System on a Chip – ein Ein-Chip-System, das z.B. im Smartphone/Mobiltelefon steckt
  5. Direkt im Prozessor (als integrierte Grafikeinheit)

Kapitel 5: Grafikkarte – Lösungen

    • Erzeugen einer Pixelgrafik aus einer anderen Darstellungsform
    • Speichern des Bildschirminhalts
    • Steuerung des Bildschirms
  1. Ja, die Grafikkarte hat einen eigenen Prozessor UND eigenen Arbeitsspeicher
  2. Eine fotorealistische Berechnung basierend auf der Rückverfolgung von Lichtstrahlen
  3. Text
  4. Die Grafikkarte – überraschend, weil sie eigentlich für Bilder gedacht ist, aber sehr gut für aufwändige Berechnungen geeignet ist (auch für neuronale Netze)

Kapitel 6: Speicher – Lösungen

  1. Die Daten gehen verloren – RAM ist flüchtiger Speicher
  2. Eine SSD hat keine beweglichen Teile (im Gegensatz zur HDD mit drehenden Platten und beweglichem Arm)
  3. Einem Plattenspieler
    • SSDs sind teurer
    • SSDs gibt es nicht in so grossen Speicherkapazitäten wie HDDs
  4. Weil schneller Speicher viel teurer ist als langsamer Speicher

Kapitel 7: Netzwerkkarte – Lösungen

  1. Mbps oder Gbps (Megabit/Gigabit pro Sekunde) – ungewöhnlich, weil sonst meist in Byte gemessen wird, hier aber in Bit
  2. Direkt auf dem Mainboard integriert
  3. Local Area Network (wird in der Lektüre erwähnt, aber nicht ausgeschrieben – akzeptieren Sie auch «lokales Netzwerk»)
  4. Um mehr Netzwerkverbindungen gleichzeitig zu ermöglichen / für mehr Kapazität / Redundanz
    • Als Steckkarte für PCs/Server
    • In kleineren Ausführungen für Notebooks
    • Als USB-Stecker im Miniformat
      (zwei davon nennen)