3.1.1
Die Maturandinnen und Maturanden können die Architektur eines Computers und die Funktionsweise seiner Hauptkomponenten beschreiben.
Von-Neumann-Architektur, Fetch-Decode-Execute-Zyklus und Little Man Computer (LMC)
Dieses Unterrichtsmaterial vermittelt die Grundlagen der Computerarchitektur anhand des Von-Neumann-Modells und des Fetch-Decode-Execute-Zyklus. Anhand praktischer Aufgaben mit einem LMC-Simulator (Little Man Computer) lernen die Lernenden zudem, einfache Programme in Assembler nachzuvollziehen und zu schreiben.
Computersysteme: Hardware, Software und Architektur
Dieses Unterrichtsmaterial vermittelt grundlegende Konzepte von Computersystemen, einschliesslich der Unterscheidung zwischen Hardware und Software sowie der Aufgaben von Betriebssystemen. Zudem wird die klassische Von-Neumann-Architektur und das Zusammenspiel der Systemkomponenten detailliert erläutert.
Konzept Computerarchitektur
Der Text erklärt die Grundlagen der Von-Neumann-Architektur, den Aufbau eines Computers mit CPU und RAM sowie den Von-Neumann-Zyklus (fetch-execute-cycle). Er beschreibt zudem, wie grundlegende Befehle und logische Operationen auf dieser Hardware ausgeführt werden.
Photodioden: Wie Computer Licht sehen
Dieses Unterrichtsmaterial erklärt detailliert die Funktionsweise, den photoelektrischen Effekt und die Anwendungen von Photodioden als Schnittstelle zwischen Licht und elektronischen Systemen. Es enthält theoretische Erklärungen, Vergleiche mit anderen Sensoren sowie ein vereinfachtes Arduino-Codebeispiel.
Repetitionsmaterial zu Hardware, Logikgatter und Von-Neumann-Architektur
Dieses Unterrichtsmaterial dient der Repetition von Informatiksystemen. Es deckt Themen wie das EVA-Prinzip, Logikgatter, Addierer sowie grundlegende Konzepte der Von-Neumann-Architektur und des Binärsystems ab.
Abstraktion und Implementierung durch modularen Systemaufbau
Dieses Unterrichtsmaterial führt in die Konzepte der Abstraktion, Implementierung und modularer Systeme ein. Anhand praktischer Metaphern wie Landkarten und dem Bau eines einfachen Rechners wird gelernt, wie man komplexe Systeme durch Divide and Conquer handhabbar macht.
Logische Schaltungen: Halb- und Volladdierer
Dieses Unterrichtsmaterial erklärt anhand einer intuitiven Annäherung den Aufbau von Halb- und Volladdierern im Binärsystem. Die Lernenden erfahren, wie logische Schaltungen für die binäre Addition funktionieren und wie diese zu einem Multibit-Addierer zusammengeschaltet werden.
Logikgates und Boolesche Logik im Computer
Dieses Unterrichtsmaterial führt in die grundlegenden Logikgates (und, oder, nicht) ein, die als Bausteine für Computer dienen. Die Lernenden lernen, Wahrheitstabellen zu verstehen und aus einfachen logischen Schaltungen abzuleiten, um schliesslich einen Addierer zu bauen.
Hardware-Komponenten eines Desktopcomputers
Dieses Unterrichtsmaterial behandelt die sechs wichtigsten Komponenten eines Desktopcomputers (Mainboard, CPU, RAM, Massenspeicher, Grafikkarte und Netzteil) mitsamt ihrer Kernfunktionen und Kenngrössen. Es ist praxisnah aufgebaut und enthält Verweise auf Erklärvideos zur Veranschaulichung der Hardware.
Funktionsweise und Programmierung von Infrarot-Sensoren beim Maqueen-Roboter
Dieses Material erklärt die Funktionsweise von Infrarot-Lichtsensoren am Beispiel des Roboters Maqueen und zeigt deren digitale Signalverarbeitung mithilfe des micro:bit. Es verbindet physikalische Grundlagen von Halbleitern und Fototransistoren mit praktischen Python-Codeausschnitten.
Konzept Hardware
Der Text erklärt die grundlegenden Komponenten eines Computersystems wie CPU und Speicher sowie Peripheriegeräte und veranschaulicht das Konzept mithilfe einer biologischen Analogie. Er dient als kurze Einführung in die physischen Bestandteile von Informatiksystemen.
EVA-Prinzip und analoge versus digitale Signale
Dieses Unterrichtsmaterial führt grundlegend in das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) anhand eines Logik-Boards ein und erklärt den Unterschied zwischen analogen und digitalen Signalen sowie deren Eigenschaften.