IT Prüfung – Schnellreferenz

🔢 Zahlensystem-Konverter (Binär ↔ Dezimal ↔ Hex)

Binär (Basis 2)

Dezimal (Basis 10)

Hexadezimal (Basis 16)

Tipp: Direkt in ein Feld eingeben → andere werden automatisch berechnet

🧮 Boolescher Ausdruck → Wahrheitstabelle (interaktiv)

Boolescher Ausdruck

        Operatoren:
        UND = · * & UND AND  · 
        ODER = + | ODER OR  · 
        NICHT = ! ¬ NICHT NOT

        Variablen: A–Z (Großbuchstaben, max. 5)  · 
        Klammern: ( )
      

📊 Zahlentabelle 0–255

Dez	Binär	Hex

Hex-Buchstaben: A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15
1 Byte = 8 Bit → 256 Werte (0–255 = 00000000–11111111 = 00–FF)

💡 Umrechnungs-Tipps & Stellenwerte

Binär → Dezimal: Stellenwerte (Potenzen von 2) addieren, wo eine 1 steht.

Stelle	2⁷	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰
Wert	128	64	32	16	8	4	2	1

Beispiel: 11001010 = 128+64+8+2 = 202

Dezimal → Binär: Fortlaufend durch 2 teilen, Reste von unten nach oben lesen.

Binär ↔ Hex: Je 4 Bit = 1 Hex-Ziffer (von rechts gruppieren).

1100 1010 → C A → CA

Häufige Werte zum Merken:

1 Byte8 Bit → max. 255 (FF) → 256 Werte (0–255)

2 Byte16 Bit → max. 65.535 (FFFF)

4 Byte32 Bit → ca. 4,29 Mrd. (FFFFFFFF)

2¹⁰1024 = 1 KiB (Kibibyte)

2²⁰1.048.576 = 1 MiB

🔟 Dezimales Zahlensystem

Das Dezimalsystem ist unser tägliches Zahlensystem zur Basis 10. Es nutzt 10 Ziffern: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Basis10 (deshalb auch „Zehnersystem")

Ziffern0–9 (insgesamt 10 Symbole)

PrinzipStellenwertsystem – jede Position hat einen Faktor 10ⁿ

Stellenwerte (10⁰ – 10⁷):

Stelle	10⁷	10⁶	10⁵	10⁴	10³	10²	10¹	10⁰
Wert	10.000.000	1.000.000	100.000	10.000	1.000	100	10	1

Rechenbeispiel: Die Zahl 243 setzt sich so zusammen:

243 = (2 × 10²) + (4 × 10¹) + (3 × 10⁰)
= (2 × 100) + (4 × 10) + (3 × 1)
= 200 + 40 + 3 = 243

Weiteres Beispiel: 5.029

5.029 = (5 × 10³) + (0 × 10²) + (2 × 10¹) + (9 × 10⁰)
= 5000 + 0 + 20 + 9 = 5.029

Merke: Das gleiche Prinzip gilt für alle Zahlensysteme – nur die Basis ändert sich (Binär = 2, Hex = 16, Oktal = 8).

💿 HDD – Hard Disk Drive

Grössen3,5 Zoll (Desktop) · 2,5 Zoll (Laptop/extern)

Max. Kap.Bis 20 TByte (Ende 2021), 524 MB/s Transfer

Schnitts.IDE · SATA · SCSI · SAS

Bauteile: Magnetplatte, Schreib-/Lese-Kopf & Arm, Armelektronik, Motor für Kopfpositionierung, Drehachse, Gehäuse (luftdicht), Anschlussleiste

Drehzahlen5.400 (leise) · 7.200 (Standard) · 10.000–15.000 (Server, extra Kühlung)

Zugriffsz.4–20 ms = Suchzeit + Latenzzeit (halbe Umdrehung)

Head-Crash: Berührung Kopf/Scheibe → Datenverlust. Abstand kleiner als Haar/Staub/Rauch. Luftpolster bei hoher Drehzahl schützt.

LMRLongitudinal Magnetic Recording – waagrechte Magnetisierung

PMRPerpendicular Magnetic Recording – senkrecht, 1 Tbit/inch², Double-Layer-Medium

Spuren & Sektoren: Konzentrische Kreise (Spuren), Sektor = Kreisausschnitt, Cluster = 8 Sektoren, Zylinder = übereinander liegende Spuren

Sektor512 Byte (alt) → 4 KByte native (4Kn, seit Mitte 2014)

⚡ SSD – Solid State Drive

Massenspeicher ohne bewegliche Teile. Speichermedium = NAND-Flash.

Formate2,5 Zoll (SATA) · M.2 (SATA oder NVMe) · mSATA

NVMeNon-Volatile Memory Express – schnellstes Interface (PCIe)

Vorteile: Geräuschlos, kurze Zugriffszeit, akkuschonend (kein Motor)

Lesen: Flash-Controller liest 2–4 kByte → Pufferspeicher. Keine mechanische Positionierung → sehr schnell.

Schreiben: Block-weise organisiert (128–512 kByte). Vor Schreiben: Block vollständig löschen (Löschspannung) → dann neu schreiben. Langsame SSDs können langsamer sein als schnelle HDDs!

Feinere Halbleiterstrukturen → weniger Elektronen pro Zelle → mehr Bitfehler → weniger Schreibzyklen pro Zelle

🔀 SSHD – Hybrid

Kombination HDD + Flash-Speicher. Flash puffert Schreibzugriffe → HDD bleibt im Stromsparmodus bis Flash voll → dann Übertrag auf Magnetplatte.

AufbauFestplatte + RAM ~8 MB Puffer + Flash-Speicher + Serial-ATA-Interface

🔒 Festplatten sicher entsorgen

Sicherste Methode: Physische Zerstörung (Schreddern/Zerschneiden)

HDDPhysisch zerstören ODER Magnet (Entmagnetisierung)

SSDNUR physisch zerstören – Magnet wirkungslos bei Flash!

🔮 Zukünftige Speichermedien

PCMPhase Change Memory (IBM) – Speicher via elektrischen Widerstand. Amorph (hoch) vs. kristallin (niedrig). Schreiben: 600°C (10–20 ns) + schnell abkühlen. Lesen: niedrige Spannung.

5D QuarzUni Southampton 2016. 360 TB/Scheibe. Überdauert 13,8 Mrd. Jahre. 5 Dimensionen (x,y,z + Größe + Orientierung). Laser schreibt, Polarisationsfilter liest. Hitzestabil bis 1000°C.

🖥️ Betriebssystem – Aufgaben

Verbindet Hardware ↔ Software. Verwaltet Benutzeraufträge, Betriebsmittel, Datenbestände.

Bereich	Aufgaben
Betriebsmittel	Prozessorverwaltung, Geräteverwaltung, Speicherverwaltung
Auftrags	Auftragsverwaltung (Scheduling)
Daten	Dateikatalog, Zugriffsmethoden, Schutzmaßnahmen

📋 OS-Typen & Beispiele

OffenLäuft auf fast allen Plattformen (interoperabel): DOS, Windows, UNIX, Linux, FreeBSD, Android

ProprietärQuellcode geschlossen, ein Hersteller kontrolliert alles: macOS, iOS

WindowsSeit 20.11.1985. Versionen 3/3.1 erste Erfolge. Aktuell Windows 11.

macOSSeit 1984 auf Apple-Hardware. Basiert auf Darwin/XNU-Kernel (BSD-Derivat, NeXTSTEP). Proprietär aber offener Kernel.

LinuxSeit 1983, frei & quelloffen. Beliebt: Ubuntu, Linux Mint, Debian, Fedora, Arch Linux, FreeBSD, openWRT.

🧠 Betriebsarten (Hauptspeicherkonzept)

Real ModeAdresse fix, keine Änderung möglich. → DOS

Protected ModeFrames gegen Überschreiben geschützt (mehrere Programme). → Alle modernen OS

Virtual ModeFrames teilweise auf HDD ausgelagert (Paging = Pagefile.sys). Mehr RAM verfügbar. → Alle modernen OS

Dimension	Varianten
Prozessoren	Einprozessor · Mehrprozessor
Programme	Einprogramm · Mehrprogramm
Verbindung	Online · Offline
Entfernung	Lokal · Remote

💻 Programmiersprachen

OOObjektorientiert: Java, C++, VisualBasic, Smalltalk, C#

KIWissensbasiert (Expertensysteme): PROLOG, LISP

ScriptGrafische Oberflächen: JavaScript, TCL, REXX, CLIST, Ruby, Python

MarkupBeschreibungssprachen (Tags): SGML, HTML, WML, XML

📂 MBR – Master Boot Record

Erster Sektor eines Speichermediums. Enthält:

Partitionstabelle – Aufteilung des Datenträgers
Bootloader (Master Boot Code) – Schnittstelle BIOS ↔ Bootsektor

BIOS startet → Bootloader lädt Partitionstabelle → lädt Bootsektor → Betriebssystem

MBR-Partitionen: Max. 4 primäre ODER 3 primäre + 1 erweiterte (mit beliebig vielen logischen). Alle 32-Bit-OS.

Signatur55 AA (letzten 2 Bytes des MBR)

Boot-Flag80 = bootbare Partition

🗂️ GPT – GUID Partition Table

Globally Unique Identifier. Für UEFI-BIOS-PCs.

ESPEFI System Partition – Pflicht, automatisch erstellt

MSRMicrosoft Reserved Partition – Pflicht

LimitBis 128 primäre Partitionen. Keine erweiterten Partitionen.

OS	Lesen	Schreiben	Booten
Win XP 32	✗	✗	✗
Win Vista 64	✓	✓	✓
Win 7 64	✓	✓	✓
Win 10 64	✓	✓	✓
Linux 64	✓	✓	✓

📐 Alignment / Misalignment

Offset = Adresse, an der eine Partition beginnt.

Alte Systeme (XP) starten Partition bei Blockadresse 63. Neue HDDs/SSDs nutzen 4K-Sektoren → Überlappung = Misalignment (Ausrichtungsfehler) → bremst Festplatte.

Tool zur Korrektur: GParted (Partitionierer)

🏗️ Von-Neumann-Architektur

Ein Rechner besteht aus:

Steuerwerk

Rechenwerk

Speicherwerk (RAM)

Ein-/Ausgabewerk

Programm = Kette logischer Binärentscheidungen, seriell abgearbeitet. Programm & Daten im gleichen Arbeitsspeicher.

NorthbridgeVerbindung zu RAM + schnelle Steckkarten (GPU, PCIe)

SouthbridgeLangsamere Interfaces: USB, LAN, Sound, SATA, PCI

🔀 Harvard-Architektur

Getrennter Speicher für Daten und Programme. Programm und Daten können gleichzeitig aus dem Speicher gelesen werden.

Die Northbridge ist direkt im Prozessor integriert (im Gegensatz zu Von Neumann).

	Von Neumann	Harvard
Speicher	Gemeinsam	Getrennt
Lesen	Seriell	Parallel
Northbridge	Extern	Im CPU

🔧 CISC – Complex Instruction Set Computer

Komplexe Befehle → grosse Vielfalt in einem Befehlssatz → vereinfachte Programmierung. Kleiner Registersatz, Steuereinheit mit Mikrocode-Speicher.

Beispiel: Ältere Intel x86-Prozessoren

Moderne Prozessoren enthalten oft RISC-Elemente intern.

⚡ RISC – Reduced Instruction Set Computer

Wenige, einfache Befehle → höhere Ausführungsgeschwindigkeit, bessere Pipeline-Auslastung. Grosser Registersatz, hartverdrahtete Steuereinheit, getrennte Befehls-/Datencache.

Beispiele: ARM, MIPS → Mobilgeräte, IoT, Eingebettete Systeme

🚀 Vektor-Prozessoren

Ein Steuerwerk nutzt mehrere Ganzzahl-Rechenwerke (mehrfaches Pipelining). Obwohl noch Von-Neumann-Prinzip, sehr leistungsfähig.

Beispiel: Cray-Superrechner, Pentium (nutzt Technik ebenfalls)

🔲 Mehrprozessor-Technologie

Asymm.Ein Master-CPU steuert, verteilt auf spezialisierte CPUs (z.B. CPU1=OS, CPU2=DB, CPU3=Web)

Symmetr.Aufgaben gleichmäßig auf alle CPUs verteilt. Gleicher Speicherzugriff. Programme müssen modular programmiert sein.

☁️ Formen der Virtualisierung

1. ServerPhysischer Server → mehrere isolierte VMs. Häufigste Form.

2. DesktopDesktop virtualisiert → Zugriff von verschiedenen Geräten übers Netzwerk.

3. NetzwerkNetzwerkressourcen (Bandbreite, Switches) → virtuelles Netz, unabhängig von physischer Infrastruktur.

4. SpeicherPhysische Speicher → ein einziger Speicherpool.

5. AnwendungApp läuft auf Server, wird aber lokal präsentiert.

6. DatenDaten aus verschiedenen Quellen aggregiert → Zugriff ohne Kenntnis von Ort/Format.

✅ Vorteile der Virtualisierung

1. Ressourceneffizienz

2. Kostenreduktion

3. Skalierbarkeit

4. Isolation & Sicherheit

5. Hochverfügbarkeit

6. Testen & Entwickeln

7. Legacy-Anwendungen

8. Cloud Computing

Ressourceneffizienz: Mehrere VMs auf einem Host, jede mit eigenem OS/Apps.

Kosten: Weniger Hardware → weniger Strom, weniger Kühlung.

Isolation: Kompromittierte VM beeinflusst andere nicht.

Cloud: Virtualisierung ist die Grundlage für Cloud-Dienste.

🔣 Boolesche Hauptverknüpfungen

Die booleschen Hauptverknüpfungen sind die Logikbausteine. Es gibt drei Grundoperationen:

UND (Konjunktion)

ODER (Disjunktion)

NICHT (Negation)

E1	E2	UND (·)	ODER (+)	NICHT E1 (E̅1)
0	0	0	0	1
0	1	0	1	1
1	0	0	1	0
1	1	1	1	0

UNDAusgang = 1, wenn alle Eingänge 1 sind

ODERAusgang = 1, wenn mindestens ein Eingang 1 ist

NICHTAusgang = Invertierung des Eingangs (0→1, 1→0)

Normen für Schaltsymbole:
• IEC 60617-12 (europäisch) – International Electrotechnical Commission
• IEEE/ANSI 91-1984 (amerikanisch)

📐 Darstellungsformen – Schaltalgebra

Neben der Wahrheitstabelle haben sich weitere Darstellungsformen durchgesetzt, um eine Schaltfunktion bzw. booleschen Ausdruck zu beschreiben. Verwendet in der Schaltalgebra.

UNDAls Multiplikation dargestellt: E1 · E2

ODERAls Addition dargestellt: E1 + E2

NICHTQuerstrich über Signal/Variable: E̅1

Beispiel-Gleichungen einer Schaltung:

Schaltung 1 (UND vor ODER):
(E1 · E2) + E3 = A1

Schaltung 2 (ODER vor UND):
(E1 + E2) · E3 = A1

Merke: Klammern bestimmen die Reihenfolge – wie in der Mathematik wird innerhalb der Klammer zuerst gerechnet.

📋 Wahrheitstabelle der booleschen Hauptverknüpfungen

Die logischen Grundfunktionen lassen sich am deutlichsten in einer sogenannten Wahrheitstabelle darstellen.

Wahrheitstabellen beinhalten alle Kombinationen der Eingangssignale mit dem dazugehörigen Ausgangssignal.

UND (Konjunktion)

E1	E2	A1
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

ODER (Disjunktion)

E1	E2	A1
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

NICHT (Negation)

E1	A1
0	1
1	0