Für Bildungsgänge, die durch Vermittlung allgemeinbildender und berufsbezogener Unterrichtsinhalte zur Allgemeinen Hochschulreife führen.
Kompaktes Lehr- und Übungsbuch, das neben Faktenwissen prinzipielle Zusammenhänge zeigt und durch anschauliche Anwendungsbeispiele vertieft.
Großer Wert wird auf gut verständliche Darstellung auch von komplexen Sachverhalten gelegt. Durch methodisch ausgewogene Inhalte ist das Buch gut zum selbstständigen Lernen geeignet. Zur Vorbereitung auf Klassenarbeiten und Abschlussprüfungen stehen am Ende vieler Kapitel Prüfungs- und Vertiefungsaufgaben zur Verfügung, Lösungen auf der CD.
Inhaltliche Schwerpunkte: Systemgestaltung, Technische Informatik, strukturiertes Programmieren, Grundlagen der Entwicklung von Algorithmen, objektorientierte Analyse und objektorientiertes Design, Datenbanktechnik, Betriebssysteme, Vernetzte Systeme, Durchführung von Projektarbeiten.
Neue Inhalte in der 2. Auflage:
Schrittketten, ADU, DAU, SSD, BIOS, UEFI, REFS, Cloud, NAS, WPA2;
SQL-Abfragen über mehrere Tabellen, DB-Designer, Implementierung von Threads, Datenrettung, Datenvernichtung, B-Tree;
Versionierung mit Git, Exceptions, Java. doc, Testverfahren mit JUnit, App-Programmierung;
DNS, Netz einrichten, Powerline;
Wissenswertes zu Informatik und IT-Technik:
Musteraufgaben zur Mikrocontrollertechnik und OOP im 3-Schichtenmodell;
Mikrocontrollertechnik mit 8051-Architektur.
Berufe:
Gymnasium Sonstige, Gymnasium Technik Elektro
Quelle: Verlagstext
/ AUS DEM INHALT: / / /
Inhaltsverzeichnis:
Übersicht zu Kapitel 1 und 2 10
1 Begriffe und Gebiete der Informatik 11
1.1 Grundlagen und Bereiche der Informatik 11
1.2 Teildisziplinen der Informatik 12
1.3 Geschichtliches zur Informatik 13
1.4 Anwendungsgebiete informationsverarbeitender Technik (IT) 14
2 Digitale Informationsverarbeitung 15
2.1 Analoge, digitale und binäre Informationen 15
2.2 Vom Digitalsignal zum Binärsignal 16
2.3 Digitalisierung ohne Informationsverlust 16
2.4 Zahlensysteme 18
2.4.1 Dezimalsystem 18
2.4.2 Dualsystem 18
2.4.3 Hexadezimalsystem 19
2.5 Codierung und Code 19
2.5.1 Entscheidungsgehalt 19
2.5.2 Informationsgehalt und Redundanz 19
2.5.3 Wort- und Zifferncodierung 20
2.6 Übertragung digitaler Informationen 21
2.6.1 Übertragung von binär codierten Dezimalzahlen 21
2.6.2 Fehlererkennung und Fehlerkorrektur 21
2.6.3 Codes zur Fehlererkennung 22
2.6.4 Codes zur Fehlerkorrektur 23
2.6.4.1 BCD-Code 8-4-2-1 mit Hamming-Ergänzung zur Fehlerkorrektur 24
2.6.4.2 Fehlerkorrektur durch Blockparitätssicherung 25
Übersicht zu Kapitel 3 26
3 Digitaltechnik 27
3.1 Kombinatorische Logik 27
3.1.1 Vollständige Beschreibung 27
3.1.2 Von der Wertetabelle zur digitalen Schaltung 29
3.1.3 Die schaltalgebraische Funktionsgleichung 30
3.1.4 Vereinfachung digitaler Schaltungen 31
3.1.5 Abgeleitete Grundfunktionen 32
3.1.6 Kombinatorische Schaltnetze 33
3.1.6.1 Codeumsetzer 33
3.1.6.2 Multiplexer und Demultiplexer 34
3.1.6.3 Schaltnetz als digitaler Vergleicher 35
3.1.6.4 Schaltnetze für arithmetische Rechenoperationen 36
3.1.6.5 Realisierung komplexer Schaltnetze mit Festwertspeichern 38
3.2 Sequenzielle Logik 40
3.2.1 Flipflops als Speicherelemente für binäre Informationen 40
3.2.1.1 RS-Flipflop 40
Aufgaben zum RS-Flipflop 41
3.2.2 Vom RS-Flipflop zum D-Master-Slave-Flipflop 42
3.2.3 Ablaufkette mit RS-Flipflops 44
3.3 Programmierbare Logikbausteine 46
3.3.1 Fest verdrahtete Logikschaltungen 46
3.3.2 Digitale Universalschaltung als Grundlage programmierbarer Logikbausteine ..47
3.3.3 Logikmatrix 47
3.3.4 EEPROM und PAL im Vergleich 48
3.3.5 Vom PAL zum CPLD 48
3.3.6 Field Programmable Gate Array 49
3.3.7 Lookup-Tables zur Konfiguration der CLBs 49
3.3.8 Schaltungsdesign bei PLDs 49
3.3.9 HDL (Hardware Description Language) 50
3.3.10 Von der Idee zum IC 50
3.4 Synchrone Schaltwerke 51
3.4.1 Prinzipieller Aufbau 51
3.4.2 Zustandsübergangstabelle 51
3.4.3 Schaltwerk als programmierbare Steuerung 52
Aufgaben zu synchronen Schaltwerken 53
3.4.4 Zustandsdiagramme zur Beschreibung synchroner Schaltwerke 54
Aufgaben zu Zustandsdiagrammen 55
| Übersicht zu Kapitel 4 56
[4 Mikrocomputersysteme , &7
4.1 Prinzipieller Aufbau eines MikroControllers 57
4.2 Grundstruktur eines Mikrocontrollers 57
4.2.1 Aufbau von Speichern und Speichertypen 58
4.2.2 Speichertypen 58
4.2.3 Speicheradressierung in einem Mikrocontrollersystem 59
4.2.4 Arbeitsweise eines Mikrocontrollers 60
4.3 Musterplatine - Ein Mikrocontrollersystem im Einsatz 63
4.3.1 PORT-Anschlüsse des Controllers-Tore zur Außenwelt 63
4.4 Programmierung - Wie sag ich's meinem MikroController? 64
4.4.1 Entwurf eines Assemblerprogramms 65
4.4.2 Erste Gehversuche in C 67
4.4.3 Lauflichtvarianten in C 69
4.4.4 Timer 71
4.4.5 Interrupt-Technik 72
4.5 Analoge Signalverarbeitung und Signalerzeugung mit dem MikroController 73
4.5.1 DAU - Vom Bit zur Musik 73
4.5.2 ADU - Prinzip der schrittweisen Annäherung 74
4.6 DCF77 - Jede Sekunde zählt 75
4.6.1 Decodierung des DCF77-Signals 75
4.6.2 Sekundenzähler 76
4.6.3 Erkennen der 59Sekunde 76
4.6.4 Erfassen von Zeitinformationen 76
4.6.5 Entwicklungszyklus in einer Integrierten Entwicklungsumgebung 77
Übersicht zu Kapitel 5 78
5 Grundlagen der Programmentwicklung 79
5.1 Softwarearten 79
5.2 Programmiersprachen 80
5.2.1 Maschinensprache und Assembler 80
5.2.2 Prozedurale Programmiersprachen 81
5.2.3 Objektorientierte Sprachen 82
5.3 Grundelemente höherer Programmiersprachen 83
5.3.1 Erstellen eines Java-Konsolen-Programms 83
5.3.2 Anweisungen 84
5.3.3 Variablen 85
5.3.4 Konstanten 86
5.3.5 Ausgaben auf der Konsole 87
5.3.6 Eingaben auf der Konsole 89
5.3.7 Operatoren 90
5.3.8 Typumwandlung (Typecasting) 92
5.3.9 Verzweigungen 93
5.3.10 Schleifen 96
5.3.11 Methoden 99
5.3.12 Felder 101
5.4 Phasen der Programmentwicklung 103
5.5 Algorithmen 106
5.5.1 Sortieren durch Austauschen 106
5.5.2 Sortieren durch Einfügen 107
5.5.3 Sequenzielle Suche 108
5.5.4 Binäre Suche 108
Aufgaben zu Struktogrammen 109
5.6 Testvefahren 109
5.7 Anwenden von Exceptions 111
Übersicht zu Kapitel 6 112
16 Objektorientierte Analyse und objektorientiertes Design mit UML 113
6.1 Objektstrukturen und Klassenstrukturen 113
6.1.1 Klassendiagramm für eine Klasse 113
6.2 Lebensdauer von Objekten 114
6.2.1 Konstruktor und Destruktor 114
6.2.2 Konstruktoren mit Parametern 115
6.2.3 Sequenzdiagramm mit Konstruktor und Destruktor 115
6.3 Sichtbarkeit (Kapselung) 116
6.3.1 Set-Operationen und Get-Operationen 116
6.4 Assoziationen 117
6.4.1 Rollennamen und gerichtete Assoziationen 117
6.4.2 Kardinalitäten 118
6.4.3 Iterationen und Selbstdelegation 119
6.4.4 Bedingte Botschaften 120
6.4.5 Komposition und Aggregation 120
6.4.6 Beispiel zu Assoziationen 122
6.5 Vererbung 123
6.5.1 Rechte beim Vererben 123
6.5.2 Überschreiben von Methoden 124
6.5.3 Konstruktoren beim Vererben 124
6.5.4 Aufgabe zu Vererbung 125
6.6 Polymorphie 126
6.6.1 Abstrakte Klassen 126
6.6.2 Zeiger-oder Referenzregel 126
6.6.3 Dynamische Polymorphie 127
6.6.4 Aufgabe zu Polymorphie 128
6.6.5 Frühe und späte Bindung 129
6.7 Modellierung statischer und dynamischer Aspekte von
objektorientierten Softwaresystemen 130
6.7.1 Verkettete Listen von Objekten 130
6.7.2 Beispiel zu verketteten Listen von Objekten 131
6.7.3 Klassenvariablen und Klassenmethoden 133
6.8 Zustandsdiagramme 135
6.8.1 Transitionen in Zustandsdiagrammen 136
6.8.2 Symbole in Zustandsdiagrammen 135
6.8.3 Beispiel und Aufgabe zu Zustandsdiagrammen 137
6.9 Beispiel für OOP-Aufgabe im Drei-Schichtenmodell 138
Übersicht zu Kapitel 7 140 |
7 Systemgestaltung 141 j
7.1 Problem und Problemlösen 141
7.2 Systeme analysieren, beurteilen und gestalten 142
7.3 Systemtechnisches Vorgehen 144
7.4 Systemgestaltung und Systemordnung 145
7.4.1 System- und Lebensphasen eines Projektes 145
7.5 Problemlösungszyklus anwenden 146
7.5.1 Informationsbeschaffung 147
7.5.2 Aufbereiten der Informationen 148
7.5.3 Zielformulierung 149
7.6 Gesund am Arbeitsplatz 151
Übersicht zu Kapitel 8 152 j
8 Durchführung einer Projektarbeit 153 !
8.1 Projektdefinition und Projektauftrag 153
8.2 Projektplanung 155
8.3 Projektdurchführung 158
8.4 Dokumentation 160
8.5 Projektabschluss 165
8.5.1 Die Präsentation 165
8.5.1.1 Präsentationstechnik 165
8.5.1.2 Planen einer Präsentation 165
8.5.2 Projektende 171
Übersicht zu Kapitel 9 172
9 Datenbanksysteme 173
9.1 Datenbanksystem-Architekturen 173
9.2 Relationale Datenbanksysteme 174
9.3 Entity-Relationship-Modell (ERM) 176
Aufgaben zum Entity-Relationship-Modell 177
9.4 Datenbankentwicklung 179
9.5 Normalisierung 180
9.6 Datenbank mit Access 184
9.6.1 Datenbank erstellen 184
9.6.2 Tabellen erstellen und Schlüssel festlegen 184
9.6.3 Speichern der Tabelle 185
9.6.4 Eingeben von Daten 185
9.6.5 Referenzielle Integrität 186
9.6.6 Aktualisierungsweitergabe, Löschweitergabe 187
9.6.7 Beziehung bearbeiten abschließen 187
9.6.8 Anlegen eines neuen Formulars 187
9.7 Die Datenbanksprache SQL 188
9.7.1 Einfache Anfragen mit SELECT 188
9.7.2 Abfragen über mehrere Tabellen 192
9.7.3 Unterabfragen (Subqueries, Sub-SELECT) 195
9.8 Entwicklung einer Datenbank mit MySQL 196
Übersicht zu Kapitel 10 200
10 Betriebssysteme 201 j
10.1 Anforderungen und Aufgaben 201
10.2 Architektur, Aufbau und Modelle 202
10.3 Dateisysteme 203
10.3.1 Massenspeicher Festplatte 203
10.3.2 Solid State Drive (SSD) 204
10.3.3 Partitionen 205
10.3.4 BIOS 206
10.3.5 Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) 207
10.3.6 File Allocation Table-Dateisystem 208
10.3.7 Fragmentierung 209
10.3.8 NTFS 209
10.3.9 EXT 210
10.3.10 ReFS (Resilient File System) 211
10.3.11 Zugriffsrechte 212
10.4 Prozesse 213
10.4.1 Mehrprozessbetrieb 213
10.4.2 Thread 214
10.4.2.1 Wirkungsweise 214
10.4.2.2 Threads in Java 215
10.4.2.3 Prozessmodell 216
10.4.3 Scheduling 216
10.4.4 Verklemmung 219
10.5 Speicherkonzepte 222
10.5.1 Speicherarten 222
10.5.2 Hauptspeicher 222
10.5.3 Speicherverwaltung 222
10.5.3.1 Direkte Speicherverwaltung 222
10.5.3.2 Swapping 223
10.5.3.3 Virtueller Speicher 223
10.5.3.4 Segmentorientierter Speicher 224
10.5.3.5 Seitenorientierter Speicher 226
10.6 Datensicherung 229
10.6.1 Sicherungsmedien 229
10.6.2 Datenverlust 230
10.6.3 Datenvernichtung 230
10.6.4 Sicherungsverfahren 231
10.6.5 Sicherungsstrategien 232
10.6.6 Backup in vernetzter Umgebung 234
10.6.7 Cloud 235
10.6.8 Network Attached Storage 236
10.6.9 RAID-Systeme 237
10.6.10 B-Trees 239
Übersicht zu Kapitel 11 240
11 Vernetzte Systeme 241
11.1 Technische und gesellschaftliche Bedeutung 241
11.2 Netzformen und Topologien 242
11.3 Übertragungsmedien 243
11.4 Strukturierte Verkabelung 246
11.5 Aktive Netzkomponenten 247
11.6 Logische Topologien, Zugriffsverfahren 250
11.7 OSI-7-Schichtenmodell 251
11.8 Ethernet 253
11.9 IP-Adressen 256
11.10 Routing in IP-Netzen 260
Übersicht zu Kapitel 12 262
' 12 Internet und Datenschutz 263
12.1 Internet 263
12.2 Technik des Internets 264
12.3 Internet-Zugänge 267
12.4 Internet-Dienste 268
12.5 Datenschutz 269
| Übersicht zu Kapitel 13 272
: 13 Wahlthemen 273
13.1 Einführung in die Kryptografie und Kryptoanalyse 273
13.1.1 Einfache Verschlüsselungsverfahren 273
13.1.2 Komplexe Verschlüsselungsverfahren 275
13.1.3 Elektronische und digitale Signaturen 278
13.1.4 Sicherheit im Wireless LAN (WLAN) 279
13.2 Internet über Stromkabel, Powerline 281
Übersicht zu Kapitel 14 282
14 Aus Theorie und Praxis 283
14.1 Wissenswertes zur theoretischen Informatik 283
14.1.1 Turingmaschine 283
14.1.2 Können Maschinen denken? 283
14.2 Wissenswertes zur IT-Technik 284
14.3 Arbeiten mit Eclipse 285
14.3.1 Ein Projekt mit Eclipse anlegen 285
14.3.2 Erstellen einer Java-Klasse mit Eclipse 286
14.3.3 Dokumentation mit Javadoc 287
14.3.4 Versionsverwaltung mit Git 288
14.4 Programmieren mit C# 289
14.5 Programmieren in Visual C# 290
14.6 DB-Designer 291
14.7 Operatoren in C 292
14.8 Kontrollstrukturen in C 293
14.9 Netzwerktechnik 294
14.9.1 Messen im LAN 294
14.9.2 Netzwerkbefehle 295
14.9.3 Netzwerk planen und einrichten 296
14.10 Apps 297
14.10.1 Anwendungen für mobile Geräte 297
14.10.2 Mobile Betriebssysteme 297
14.10.3 Die Entwicklungsumgebung installieren 298
14.10.4 Beispiel einer Rechner-App 300
14.10.4.1 Gestaltung der Oberfläche 300
14.10.4.2 Der Quellcode zur App 301
14.11 7-Bit-ASCII-Code/DIN 66003-Code 302
14.12 Code page für Latinl (1252) 303
14.13 Vorsätze, Größen und Einheiten der IT-Technik 304
15 Atmel-Mikrocontroller (S305 - 317) nicht im Buch - nur auf CD
Anhang 318
Literaturverzeichnis 318
Verzeichnis der Firmen- und Dienststellen 318
Softwareverzeichnis 319
CD-Inhalte 319
Lösungen der Aufgaben auf der CD 320
Sachwortverzeichnis 321