3.3.1.3 Rechner und Netze |
3.3.1.3 Rechner und Netze
Die Schülerinnen und Schüler lernen die logischen Gatter als Grundbausteine kennen, mit der digitale Logik realisiert werden
kann. Ausgehend von logischen Gattern und deren Wahrheitstafeln werden mehrere Gatter zu immer komplexeren Bausteinen (Halbaddierer,
Volladdierer, Mehrbitaddierer) kombiniert. So erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie sich prinzipiell beliebig komplexe
Schaltnetze aus den Basisgattern kombinieren lassen. Bistabile Bauteile als Bitspeicher stellen die Grundlage der Datenspeicherung in
Chips/Rechnern dar.
Ebenso wie Basisgatter zu komplexeren Bauteilen kombiniert werden, lassen sich auch ganze Rechner zu Netzwerken zusammenschalten. Das
Grundproblem des Datentransports über mehrere Knoten (Routing) wird in einer geeigneten Simulationsumgebung nachgestellt und in
verschiedenen Szenarien simuliert. Mechanismen wie Subnetting oder die Namensauflösung per Domain Name System geben Einblick in die
Funktionsweise des Internets.
Die Schülerinnen und Schüler können
(1)
die Wahrheitstafeln von einfachen Schaltnetzen ermitteln
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BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_IK_9_02_02_02, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_IK_9_02_02_01, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_IK_9_03_01_01
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(2)
Schaltnetze in einer geeigneten Simulationsumgebung entwerfen und untersuchen
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BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_12_07
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(3)
erläutern, wie die logischen Gatter AND, OR, NOT, NAND, NOR und XOR
aus gegebenen Basisgattern (zum Beispiel NAND) kombiniert werden können
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BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_IK_9_02_02_02, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_IK_9_02_02_01, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_IK_9_03_01_01
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(4)
zu einer gegebenen Wahrheitstafel (mehrere Eingänge) ein Schaltnetz entwerfen
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BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_11_03
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(5)
Aufbau und Funktion von Halbaddierer und Volladdierer beschreiben und daraus einen Mehrbitaddierer erstellen
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(6)
Aufbau und Funktion eines bistabilen Bauteils (zum Beispiel Latch, Flipflop) beschreiben
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(7)
Schemata beschreiben, mit denen eine Unterscheidung von Adressen in Netzwerken nach lokal/global möglich ist (zum Beispiel
Subnetzmaske in IP-Netzen, Vorwahl im Telefonnetz, Länderkennung bei Postanschrift)
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(8)
das Problem des Routings zwischen Netzen erläutern und in einer geeigneten Simulationsumgebung ein Routingszenario
durchführen
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(9)
das Prinzip der Namensauflösung von globalen Domainnamen erklären und in einer geeigneten
Simulationsumgebung ein Namensauflösungsszenario durchführen
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