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Die einzige Konstante im Universum ist die Veränderung.

Heraklit von Ephesus

Was es alles gibt, was ich nicht brauche. 

Aristoteles

Ego ist eine Illusion.

Marco Asam

reset the rules.

Sonnja Genia Riedl

creativity is subtraction.

Austin Kleon

Art is theft: It's not where you take things from, it's where you take them to. 

Daniel Cordera about the quote of Pablo Picasso

Bewusstsein beginnt mit Wahrnehmung.

°

When you need a function, just declare it.

Anonymous

Die Eiche wäre nicht so stark, wenn es keine Stürme gäbe.

Deutsches Sprichwort

Auch der weiteste Weg beginnt mit einem ersten Schritt.

Konfuzius

Es gibt nichts, was es nicht gibt.

Redensart

Life is like a camera -
focus on what's important
capture the good times,
develop from the negatives
and if things don't work out
take another shot.

Anonymous

Die Kopie oder Adaption ist die Höchste Form der Ehrung.

Luehrsen, Hendrik

Der Tod ist eine Lebensaufgabe.

Hildegard Willmann

Alles wirkliche Leben ist Begegnung.

Buber, Martin

Das Leben ist wie ein Fahrrad. Man muss sich vorwärtsbewegen, um das Gleichgewicht zu halten.

Einstein, Albert

Du musst selbst wissen, wo du hinwillst und auf welchem Weg du am besten dorthin kommst. Nur du kennst den Weg.

Comaneci, Nadia

Du bekommst im Leben, was zu fordern du den Mut hast.

Winfrey, Oprah

Songs sind gefährlicher als Waffen.

Bagcan, Selda

Um etwas über seine Ziele herauszufinden, muss man scheitern und von vorn beginnen.

Thomas, Valerie

Ich bin mein eigenes Experiment, mein eigenes Kunstwerk.

Madonna

In jeder möglichen Antwort sollte immer auch eine neue Frage stecken.

Szymborska, Wislawa

In deiner Brust sind deines Schicksals Sterne.

Schiller, Friedrich

 

Informatik 12

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Basisinformationen zu Informatik 12.

Inf12  
      Grundbegriffe  
      Wdh Rekursive Datenstruktur Warteschlange und Liste
      Wdh Baum als spezieller Graph 
      Wdh Graph  
      Formale Sprachen  
            Definition einer Formalen Sprache  
            Struktureller Aufbau einer Sprache (Alphabet, Terminalsymbole, Nichtterminalsymbole, leeres Wort)  
            Unterschied zwischen natürlicher Sprache und künstlicher Sprache  
            Unterschied zwischen Syntax und Semantik  
            EBNF (Erweiterte Backus-Naur-Form)  
            Syntaxdiagramme  
            Ableitungen  
            Syntaktischer Aufbau einer Sprache: Grammatik (Nichtterminale, Terminale, Regeln, Startsymbol)  
            vollständiger/ unvollständiger erkennender, (deterministischer) endlicher Automat als geeignetes Werkzeug zur Syntaxprüfung für reguläre Sprachen  
            Implementierung eines erkennenden Automaten  
      Kommunikation und Synchronisation von Prozessen  
            Protokolle zur Beschreibung der Kommunikation von Prozessen  
            Netzwerk-Topologien  
            Schichtenmodell: Internet Protokollstapel (TCP/IP-Stack)  
            Internet als Kombination von Rechnernetzen  
            Definitionen  
                  Parallele Prozesse  
                  Nebenläufige Prozesse  
                  kritischer Abschnitt  
                  Verklemmung (Deadlock)  
            Modellierung einfacher, nebenläufiger Prozesse, z.B. mithilfe eines Sequenzdiagramms; Möglichkeit der Verklemmung  
            kritischer Abschnitt: Monitorkonzept zur Lösung des Synchronisationsproblems  
            Umsetzung von Monitoren, z.B. in python  
      Funktionsweise eines Rechners/ Rechnerarchitektur  
            Aufbau eines Computersystems  
                  Prozessor (Rechenwerk, Steuerwerk)  
                  Arbeitsspeicher  
                  Ein- und Ausgabeeinheiten  
                  Hintergrundspeicher  
                  Datenbus  
                  Adressbus und Steuerbus  
            Registermaschine als Modell eines Daten verarbeitenden Systems  
                  Datenregister, Befehlsregister, Befehlszähler, Statusregister  
                  Arbeitsspeicher für Programme und Daten (von-Neumann-Architektur)  
                  Adressierung der Speicherzellen  
            Binärsystem  
            Maschinensprache  
            Zustandsübergänge der Registermaschine als Wirkung von Befehlen  
            Systemnahe Programmierung und Umsetzung aller Kontrollstrukturen (z.B. mit MiniMaschine)  
                  
      Grenzen der Berechenbarkeit  
            Laufzeit typischer Algorithmen und die damit verbundenen Grenzen der praktischen Anwendbarkeit  
            hoher Laufzeitaufwand als Schutz vor Entschlüsselung durch systematisches Ausprobieren aller Möglichkeiten (Brute-Force-Verfahren)  

      opt OOM python  
      opt Projektmanagement  

Quelle: angelehnt an: http://www.mgf-kulmbach.de/neu/images/medien/unterrichtsfaecher/Informatik - Susanne Ehmann  

 

Informationsseite Informatik:

einstieg-informatik.de  

Python-Programmierung lernen mit Übungen online:

cscircles.cemc.uwaterloo.ca/using-website-de/   

WDH


UML
Assoziation  
Aggregation  
Vererbung
Objektkarte und Klassenkarte  
Zustandsdiagramme  
Sequenzdiagramme  

Fkt
Datentypen
Tabellen und Inhalte von Zellen  
Anpassung von Zellbezügen  
Vordefinierte Funktionen  
Zuordnungen und Funktionen  
Mehrstellige Funktionen  
Verkettung von Funktionen  
WENN-Funktion  

DB
Tabellen und Schlüssel  
SQL-Abfragen  
Redundanz und Konsistenz  
Datenmodellierung  
Klassendiagramm mit Beziehungen und Kardinalitäten  
Relationales Datenbankmodell 
Integritätsbedingungen  
Join aus mehreren Tabellen  
Tabellen erweitern (Ergebniswerte)  
Aggregatfunktionen auf gruppierte Daten  
Datenmanipulation und Datenschutz  
Objekte und Klassen  
Algorithmus  
Zustände und Zustandsdiagramme  
Definition von Klassen  
Wertzuweisung  
Anlegen und Löschen von Objekten  
Implementieren von Algorithmen  
Felder  

Endliche Automaten und allgemeine Zustandsdiagramme  
Klassenbeziehungen  
Implementierung von Klassenbeziehungen  
Ober- und Unterklassen  
Polymorphe Methoden  
Felder  

Liste  
Warteschlangen und Stapel  
Rekursive Funktionen  

(Binär-)Baum  
Traversieren eines Binärbaumes  
Geordnete Binärbäume  
Implementierung eines Binärbaumes  
Einfügen eines Elementes in einen geordneten Binärbaum  

Graph  
Wege durch Graphen  
Repräsentation von Graphen  
Suche in Graphen  

Agile Softwareentwicklung 
Wasserfallmodell 
Projektphasen  
Aufwandsschätzung

Prozesskommunikation
Semaphoren (wechselseitiger Ausschluss)  

Modellierungstechniken  
Softwaremuster  
Softwarequalität  
Dokumentation von Software    

      opt OOM python  
      opt Projektmanagement  

LPplus ISB Inf12 Lernbereich 1: Formale Sprachen und Endliche Automaten (ca. 16 Std.)
 

 

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • entwickeln formale Sprachen zu Beispielen aus dem Alltag (z. B. Autokennzeichen, E-Mail-Adressen oder Gleitkommazahlen), um ein Verständnis für die Notwendigkeit von klaren Regeln bei der Definition dieser Sprachen zu gewinnen und damit Mehrdeutigkeiten, wie sie in natürlichen Sprachen vorkommen, zu vermeiden.
  • definieren formale Sprachen durch Grammatiken und verwenden zur Darstellung der Produktionsregeln insbesondere die Erweiterte Backus-Naur-Form (EBNF) und Syntaxdiagramme.
  • entwerfen zur formalen Beschreibung von regulären Sprachen endliche erkennende Automaten.
  • implementieren mithilfe einer objektorientierten Programmiersprache fachgerecht deterministische endliche Automaten und nutzen diese zur automatisierten Überprüfung der Zugehörigkeit von Wörtern zu einer regulären Sprache.
  • erläutern an selbst gewählten Beispielen, dass es Sprachen gibt, die nicht regulär sind, und erkennen daran, dass es weitere Sprachkategorien in der Informatik gibt. Damit wird den Schülerinnen und Schülern bewusst, dass für die automatisierte Verarbeitung von nicht regulären Sprachen, wie z. B. höheren Programmiersprachen, das Modell des endlichen Automaten nicht ausreicht und weitere Modellkonzepte notwendig sind.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Formale Sprache als Menge von Zeichenketten über einem Alphabet: Zeichen, Zeichenvorrat (Alphabet), Wort (Zeichenkette), Syntax, Semantik
  • Grammatik: Terminal, Nichtterminal, Produktionsregel, Startsymbol
  • Notation formaler Sprachen: Syntaxdiagramm und Erweiterte Backus-Naur-Form (EBNF)
  • Ableitung eines Wortes einer formalen Sprache als Folge von Regelanwendungen, Ableitungsbaum
  • erkennender endlicher Automat: Zustandsmenge, Eingabealphabet, Zustandsübergang, Startzustand, Endzustand, Fangzustand (Fehlerzustand); reguläre Sprache
  • Fachbegriffe: formale Sprache, Alphabet, Grammatik, Terminal, Nichtterminal, Produktionsregel, Startsymbol, Syntaxdiagramm, reguläre Sprache, Ableitung, Ableitungsbaum, Erweiterte Backus-Naur-Form (EBNF), erkennender endlicher Automat, deterministischer endlicher Automat, Eingabealphabet, Startzustand, Endzustand, Fangzustand (Fehlerzustand), Zustandsübergang, Syntax, Semantik
 

LPplus ISB Inf12 Lernbereich 2: Kommunikation von Prozessen (ca. 7 Std.)
 

 

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • strukturieren Kommunikationsvorgänge durch Aufteilung in geeignete, aufeinander aufbauende Schichten und erhalten so auch ein grundlegendes Verständnis für die Bedeutung von Protokollen bei der Prozesskommunikation.
  • sind aufgrund ihrer Kenntnisse der wesentlichen Prinzipien elektronischer Kommunikation in Netzwerken in der Lage, einfache Fehleranalysen bei Kommunikationsstörungen in Netzwerken (z. B. Nichterreichbarkeit eines Servers aufgrund falscher Adressierung) durchzuführen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Kommunikation zwischen Prozessen, Protokolle zur Beschreibung dieser Kommunikation, Schichtenmodell
  • Rechnernetz, Client-Server-Modell, Adressierung (MAC-Adresse, IP-Adresse, Port)
  • Fachbegriffe: Prozess, Protokoll, Schichtenmodell, Client-Server-Modell, MAC-Adresse, IP-Adresse, Port
 

LPplus ISB Inf12 Lernbereich 3: Modellierung nebenläufiger Prozesse (ca. 13 Std.)
 

 

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • analysieren und bewerten nebenläufige Prozesse im Hinblick auf ihren grundsätzlichen Ablauf und auf die Nutzung gemeinsamer Ressourcen; sie erkennen dabei insbesondere, dass der gemeinsame Zugriff auf Ressourcen durch Synchronisation geregelt werden muss.
  • untersuchen anhand entsprechender Petrinetze Modelle nebenläufiger Prozesse hinsichtlich Konflikt- und Verklemmungssituationen und lösen diese in einfachen Fällen durch geeignete Modifikationen.
  • modellieren mithilfe von Petrinetzen typische nebenläufige Szenarien (z. B. Geschäftsabläufe, Lagerverwaltung mit mehreren Lieferanten, Steuerung von Roboteranlagen, Verkehrsregelung an Straßenkreuzungen). Dadurch gewinnen sie ein vertieftes Verständnis dafür, dass derartige reale Vorgänge – beispielsweise aus Effizienzgründen – möglichst in parallel ablaufende Prozesse zerlegt werden, die aber insbesondere bei Nutzung gemeinsamer Ressourcen koordiniert werden müssen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Prozess, Nebenläufigkeit, Synchronisation, Verklemmung
  • Petrinetz (Stellen-Transitions-Netz) zur Analyse und Modellierung einfacher nebenläufiger Systeme bzw. Vorgänge: Stelle, Transition, Marke, Kapazität
  • Klassische Probleme der Prozesssynchronisation: Erzeuger-Verbraucher-Problem, Leser-Schreiber-Problem
  • Fachbegriffe: nebenläufige Prozesse, Synchronisation, Verklemmung, Erzeuger-Verbraucher-Problem, Leser-Schreiber-Problem, Petrinetz (Stellen-Transitions-Netz), Stelle, Transition, Marke, Kapazität
 

LPplus ISB Inf12 Lernbereich 4: Funktionsweise eines Rechners (ca. 17 Std.)
 

 

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben, orientiert am Von-Neumann-Modell, den schematischen Aufbau sowie die grundsätzliche Funktionsweise eines Computersystems und erläutern die Bedeutung des Von-Neumann-Modells in diesem Kontext.
  • stellen natürliche Zahlen im Binär- und Hexadezimalsystem dar und führen entsprechende Umrechnungen durch. Sie bauen damit ein Grundverständnis auf, wie Informationen in einem Speicher abgelegt und wie verschiedene hardwarenahe Repräsentationen (z. B. die MAC-Adresse oder die RGB-Darstellung von Farben) interpretiert werden können.
  • setzen mithilfe einer Registermaschinensimulation auf Assemblerebene einfache Algorithmen um, die grundlegende Kontrollstrukturen enthalten, und testen diese Programme. Sie erhalten so ein Verständnis dafür, wie Programme, die mit höheren Programmiersprachen verfasst sind, auf maschinennaher Ebene repräsentiert werden.
  • erläutern, z. B. unter Betrachtung der aktuellen Speicherbelegung, die prinzipielle Abarbeitung von Programmen bei einer Registermaschine. Sie vertiefen dabei ihr Verständnis über die grundsätzliche Funktionsweise eines Rechners.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Von-Neumann-Modell als grundlegendes Modell für moderne Rechner: Prozessor (Rechenwerk, Steuerwerk), Speicher (u. a. Abgrenzung Arbeits- versus Permanentspeicher), Ein- und Ausgabeeinheit, Bussystem
  • Binär- bzw. Hexadezimalsystem als Grundlage der Codierung von Information in einem Speicher: Bit, Byte, Binär- bzw. Hexadezimalcodierung natürlicher Zahlen, Stellenwertsystem
  • einfaches Modell einer (auf der Von-Neumann-Architektur basierenden) Registermaschine: Akkumulator, Befehlsregister, Befehlszähler, Statusregister, Befehlszyklus
  • algorithmische Grundbausteine auf Assemblerebene: Sequenz, ein- und zweiseitig bedingte Anweisung, Wiederholungen
  • Fachbegriffe: Binärsystem, Hexadezimalsystem, Bit, Byte, Von-Neumann-Modell, Prozessor, Speicher, Ein- und Ausgabeeinheit, Bussystem, Registermaschine, Akkumulator, Befehlsregister, Befehlszähler, Statusregister, Befehlszyklus
 

LPplus ISB Inf12 Lernbereich 5: Praktische Grenzen der Berechenbarkeit (ca. 10 Std.)
 

 

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • bewerten durch einfache Abschätzungen mithilfe von Zeitmessungen und Zählverfahren (z. B. Zählen der Aufrufe bei rekursiven Algorithmen, Zählen der zeitkritischen Anweisungen) den Laufzeitaufwand überschaubarer Algorithmen. Dadurch wird deutlich, dass unterschiedliche Algorithmen zur Lösung eines Problems dieses unterschiedlich schnell lösen.
  • begründen mithilfe geeigneter Beispiele (insbesondere Brute-Force-Verfahren zur Entschlüsselung unbekannter Passwörter), dass die Sicherheit moderner Verschlüsselung auf den praktischen Grenzen der Berechenbarkeit beruht. Damit wird bei den Schülerinnen und Schülern das Bewusstsein geschärft, dass ein hoher Laufzeitaufwand ein zentrales Kriterium für den Schutz vor Entschlüsselung ist.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Laufzeitaufwand von Algorithmen (linear, exponentiell, quadratisch als Beispiel für polynomiales Laufzeitverhalten, logarithmisch), Best-Case, Average-Case, Worst-Case
  • Brute-Force-Verfahren
  • Fachbegriffe: Laufzeitverhalten, Brute-Force-Verfahren, Best-Case, Average-Case, Worst-Case

LP ISB Inf12 G8 - Überblick    

  •  Kommunikation mit dem Rechner (formale Sprachen)
  •  Kommunikation und Synchronisation von Prozessen - Rechnernetze
  •  Funktionsweise eines Rechners
  •  Grenzen der Berechenbarkeit
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