Fragen 11
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Boolesche Logik und Logikgatter

Gymnasium 2.-3. Informatik GYM INF 3

Unter jeder Rechnung eines Computers verbergen sich WAHR und FALSCH, verknüpft durch Logikgatter. Entdecke die boolesche Algebra, die Wahrheitstabellen und wie einfache Gatter UND, ODER, NICHT Schritt für Schritt die ganze Leistung eines Prozessors aufbauen.

Lernziel · Gymnasiallehrplan

GYM INF 3 — Ergänzungsfach: Informatik.

Vorschau der Fragen

1In der booleschen Logik kann eine Variable nur zwei Werte annehmen: WAHR (1) oder FALSCH (0).
RichtigFalsch
2Eine Wahrheitstabelle listet alle möglichen Kombinationen der Eingänge auf. Wie viele Zeilen hat sie für eine logische Funktion mit 3 Variablen (A, B, C)?

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3Woraus bestehen die Logikgatter in einem modernen elektronischen Chip physisch?
Aus winzigen mechanischen Zahnrädern, mikrometergenau ins Silizium graviertAus Transistoren: winzigen, elektrisch gesteuerten SchalternAus kleinen Magneten, die zwischen Nord und Süd kippenAus Quecksilbertröpfchen, die den Strom in feinen Kanälen leiten
4Gegeben sind A = 1 und B = 0. Ordne jeden Ausdruck danach, ob er 1 oder 0 ergibt.

Kategorien:

Ergibt 1Ergibt 0

Zu ordnende Begriffe:

(NICHT A) ODER BA ODER BA UND (NICHT B)A UND BNICHT ANICHT B
5Die Schaltungen nutzen nur zwei Stufen (0 und 1) statt zehn Spannungsstufen, die direkt die Ziffern 0 bis 9 codieren würden. Warum diese Wahl?
Weil kein bekanntes Material zehn klar getrennte Spannungen erzeugen könnteNur aus historischen Gründen, ohne echten technischen Vorteil heute«Strom / kein Strom» zu trennen ist viel zuverlässiger als zehn nahe StufenWeil die Mathematiker nie eine Algebra mit zehn Werten erfinden konnten
6Ordne jedem Logikgatter sein Verhalten zu.

Paarweise zuordnen:

UND (AND)ODER (OR)NICHT (NOT)EXKLUSIVES ODER (XOR)NICHT-UND (NAND)
1, sobald ein Eingang auf 1 steht1, wenn alle Eingänge auf 1 stehen1, wenn die Eingänge verschieden sindGegenteil von UND: 0, wenn alle auf 1Kehrt um: 0 wird 1, 1 wird 0
7Es sei A = 1, B = 0 und C = 1. Welchen Wert hat der Ausdruck (A ODER B) UND (NICHT C)? (Antworte 0 oder 1)

Zahl als Antwort eingeben.

8Der Ausdruck «NICHT (A UND B)» ergibt immer dasselbe wie «(NICHT A) UND (NICHT B)».
RichtigFalsch
9Wie addiert ein Computer konkret zwei Bits (zum Beispiel 1 + 1)?
Er hat irgendwo im Innern einen kleinen elektronischen Taschenrechner eingebautEr übersetzt die Bits zuerst in Dezimalziffern und addiert dannEr verknüpft Logikgatter: Ein XOR ergibt die Summe, ein UND den ÜbertragEr zählt langsam mit seinen Schaltkreisen, wie ein Kind an den Fingern
10Wo wirkt die boolesche Logik tatsächlich? (mehrere Antworten)
In den Schaltungen (Logikgattern) im Herzen jedes ProzessorsIn den Bedingungen der Programme (WENN … UND … ODER …)In Suchfiltern (z. B. «Katzen» UND «schwarz», aber NICHT «Hunde»)Nirgends ausser in Übungen abstrakter Mathematik
11Die Zahl der Zeilen einer Wahrheitstabelle verdoppelt sich mit jeder zusätzlichen Variable. Wie viele Zeilen sind es für eine logische Funktion mit 4 Variablen?

Zahl als Antwort eingeben.

Die richtigen Antworten entdeckst du beim Spielen.