Prüfungsteilnehmer Prüfungsüermin Einzelprüfungsnummer Kennzahl: Frühjahr Kennwort: 2004 66113 Arbeitsplatz-Nr.: Erste Staatsprüfungfür ein Lehramt an öffentlichenSchulen PrüfungsaufgabenFach: Informatik (vertieft studiert) Einzelprüfung: Rechnerarchitektur, Datenb.oBetriebssys. Anzahl der gestelltenThemen (Aufgaben): 2 Anzahl der DruckseitendieserVorlage: 10 Bitte wenden! Frühjahr2004 Einzelprüfungsnummer : 66113 Seite:2 Thema Nr. 1 SämtlicheTeilaufgabensind zu bearbeiten! Au fgabe I : (Rechnerarch itektu r : Zahlendarstellu n g) a) VergleichenSie folgendeMethodender DarstellungnegativerZahlenbezüglich: . Vor-A.{achteile . Darstellunesbereich i) Wert und Vorzeichen ii) Zweierkomplement iii) Bereichsverschiebung b) BerechnenSie im 2er-Komplement:91r0)- 17oo). c) Wo wird Bereichsverschiebung zur Darstellungeingesetzt? d) FührenSie für 0.51roy und - 0.4375(ro) die folgendenGleitpunktoperationen durch: . Addition . Multiplikation Dabei stehenzur Verfügung . 8 bit für den Exponenten . 10 bit für die Mantisse . I bit für dasVorzeichen nächsteSeite! F'ortsetzung Frühjahr2004 Seite:3 . 66113 Einzelprüfungsnummer Aufgabe 2 : (Rechnerarchitektur: Zuverlässigkeitsbewertung) FolgendesComputersystemsei gegeben: Der Speicherbestehtaus SpeicherI und Speicher2, drebeide funktionsftihigsein müssen.Das Systemftillt aus, sobaldeine der Komponentenausgefallenist. JedeKomponente z mit Ausfallrate Ä, hat die Zuverlässigkeit RiQ) - e-^x*t.Die einzelnenKomponentenhaben die folgenden Ausfallraten: Komponente Ausfallrate Bus Speicher I Speicher2 CPU 1000 50 50 250 a) BerechnenSie die AusfallratedesGesamtsystems! b) BerechnenSie die zu erwartendeLebensdauerdes Gesamtsystems! c) Bis zu welchem Zeitpunkt ist die Zuverlässigkeitdes Gesamtsystemsgrößer als 0.99? d) Wie kann dre Zuverlässigkeitdes Gesamtsystemserhöht werden, wenn angenommenwird, dasses keine Komponentenmit kleinerer Ausfallrate gibt? Die Veränderungenam System sollen mit möglichst wenigen zusätzlichenKomponentendurchgefükt werden! FortsetzungnächsteSeite! Frühjahr2004 Seite:5 ngsnummer : 66113 Einzelprüfu Aufgabe 7: SQL - Anfragen Für den Einkauf in einer Maschinenfabrikwird folgendeDatenbankfür die Verwaltung der Bestände verwendet: LIEFERANT (Name, Firmensitz,Ansprechpartner) TEIL (Teil-Id, Bezeichnung) LIEFERUNG(Lieferant-Id,Teil-Id, Lieferdatum,Stiickzahl) Lieferant-Idin LIEFERUNGist FremdschlüsDie Primärschlüssel derRelationensindunterstrichen. zu Teil-Id in TEIL. selzu Namein LIEFERANT.Teil-Id in LIEFERUNGist Fremdschlüssel in SQL: a) FormulierenSiedie folgendenDatenbankanfragen - WelcheLieferantenhabenihren Firmensitzin Erlangen,Nümbergoder Fürth? - WelcheBezeichnungen habendie Teile,bei deneneineLieferungwenigerals 10 Stückumfasst? folgendeAnfrage: b) Wasbedeutetumgangssprachlich SELECT 1f .Narne l-f , Lieferung 1g,, Teil WHERE1f,Name = lg. Lieferant-Id ANDt. Teil-Id = 1g.Tei1-Id AND t.Bezeichung = 'Bolzen' FROü Lieferant t AND 19. SEückzahl > 1000; der geliefertenStückean! die Gesamtanzahl c) GebenSiezujederTeilebezeichnung Aufgabe8: Normalisierungeiner Relation a) Aus welchenGründenwird eineRelationnormalisiert? undwozu diesesKonzeptverwendet b) ErläutemSiedenBegriff der funktionalenAbhängigkeiten wird! einerRelationvor? GehenSiedabeiauf die erste, c) Wie gehtmanprinzipiellbei derNormalisierung zwischenihnenein! zweiteund dritteNormalformunddie Ürbergänge FortsetzungnächsteSeite! Frühjahr2004 Einzelprüfungsnummer : 66t13 Seite:6 Aufgabe9: Transaktionen ErläuternSiedie ACID -Eigenschaft einerTransaktion! WelcheMechanismen werdenverwendet,um die ACID-Eigenschaft umzusetzen? ErläutemSiekurz die AufgabendieserMechanismen! Aufgabel0: Prozesse a) Was verstehtman unter den B egriffm Programm md Prozess? b) Was ist der UnterschiedzwischenBenutzermodusund Kemel-Modus? c) Mit Hilfe von Scheduling-Strategien wird in Betriebssystemen entschieden,welcherder lauflühigen Prozesseden Prozessorzugeteiltbekommt. BeschreibenSie die Ziele und die Vorgehensweiseeiner solchenStrategiein einemheutetypischenMehrbenutzer-/lVlehrprogramm-Betriebssystemwie UND( oder Linux! Aufgabe11:Virtueller Speicher a) Wasist virtuellerSpeicher? b) SkizzierenSiedenAblauf derUmsetzungvon einervirtuellenAdressein einephys.Hauptspeicheradresse bei Seitenadressierung! c) Wie wird ein Shared-Memory-Segnent zwischenzwei Prozessen bereitgestellt? d) Wasist Seitenflattem? WelcheUrsachenführendazu,wie kannman esbeheben? - 7 Frühjahr2004 Seite:7 Einzelprüfungsnummer : 66T13 ThemaNr. 2 SämtlicheTeilaufgabensind zu bearbeiten! AufgabeI : Entity-Relationship-Modell ErläutemSiedie nachfolgenden KonzepteeinesER-Modells: Entität,Relationship/Beziehungstlp, Athibut, Kardinalität! Aufgabe2: RelationalesModell - ErläutemSieinformelldie Begriffe referentielleIntegrttät! Schlüsselkandidat, Primlirschlüssel, Fremdschlüssel, Aufgabe3: Normalisierung dassin einerFirma-Angewiedergegeben, Gegeben sei folgendeRelation.In ihr ist derSachverhalt stellteanProjektenarbeitenund zu Abteilungengehören. AngNr ProJNr AbtNr AngName AbtName Abtleiter ProjNameProjLeiter +711 9 7 Meiet Verkauf 007 Diver 4717 4711 7 7 Meier Verkauf 007 Towet 0815 0815 7 6 Huber Planuns 123 Towet 0815 a) WelcheProblemekönnenbei der Arbeit mit dieserTabelleauftreten? Hinweis: Achten Sie auf die Beispieldatenin der Tabelle! b) BehebenSie dieseProbleme! Wie heißt der allgemeineLösungsansatz? FortsetzungnächsteSeite! Frütrjahr2004 Einzelprüfungsnummer: 66113 Seite:8 Aufgabe 4: SQl-Anfragen Gegebensei das folgendeFlugbuchungsschema: FLIGHT ( Fl iqhtNf , Fluggesel FLfcHT fNTERVALS (FlightID, ToAirp6rt ) Af RPORT (S,irportlD, lschaf t , ...) FlightNr, FromAirport, Ort ) BOOKING ( PassengeJ,_IP, _Fl iqhtlQ, PASSENGER (PassengerfQ, Name) Dat,um) a) ZercltnenSie daszu diesenRelationengehörigeER-Diagramm! b) FormulierenSie die folgendenDatenbankanfragen in SQL: i) GebenSie all die Flugintervalle(FlightlD) aus,die der Passagier,,Müller" gebuchthat! ii) Gesuchtist die Anzahlder Buchungenje Flug (nicht Flugintervall!)! c) Was bedeutetumgangssprachlichfolgendeAnfrage: SELECT p.Name, FROM PASSENGER p, AIRPORT WHERE al. Ort , p. PassengerlD FLIGHT INTERVALS f, az = b. PassengerfD = f .FlightlD f . FromAirport f . ToAirport BOOKING b, AfRPORT ä1, b.FlightlD d2. Ort AIID AIID = aL.AirportlD AIID = a2 .AirportlD; Aufgabe 5: Transaktionen ErläuternSie die AclD-EigenschafteneinerTransaktion! FortsetzungnächsteSeite! Frühjahr2044 Seite:9 Einzelprüfungsnummer : 66113 Aufgabe6: Architekturmodelle a) ZeichnenSiedasISO/OSl-Architekturmodell! b) WelcheAufgabenhabendie einzelnenSchichten? c) GebenSieEntsprechungen derSchichtenzweibis vier sowiesiebenim lnternetan! Aufgabe7: IP Adressenund Subnetzmasken a) ErklärenSiedenAufbauvon IP Adressen! _ b) Entscheiden Siefür die IP AdressenderlinkenTabelle,ob siegültig sindodernicht.Begründen SieIhreAntwortmit einemStichwortl c) GebenSiefür die IP-Adressen mit Subnetzmasken in derrechtenTabellejeweils die Netzwerkadresse.dasSubnetzund die Hostadresse an. i ) 1 3 1 .017. 2 5 s . 8 0 v ) 0 . 1 2 7 . 4 . 1 0 0 ii) 222.222.2s6.222 v i) 190.7 .2.0 iii) 23t.200.1.1 vii) 198.12r .254.255 iv) 126.1 .0.0 viii) 255.255.255.255 i) 200.107.155.80 255.255.255.r92 255.224.4.0 ii) 150.1s0.1s0.150 iii) 200.200.200.2002ss.zss.240.0 iv) 80.80.80.80 255.0.0.0 Aufgabe8: TCP a) Beschreiben SiedenAuf- und AbbaueinerTCPVerbindung! b) ErläutemSie,wie TCP die Datenratean diejeweiligeNetzlastarpasst! bei TCP?Nenc) WelchemGrundkonzept derDatenflusssteuerung entsprichtdieseRatenanpassung nenSieein weiteresKonzeot! Aufgabe9: Ethernet a) WasverstehtmanunterderAbkürzungCSMA-CD? b) ErklärenSie,warumKollisionenentstehen können,wie sie erkanntwerdenund wie sie aufgelöst werden! FortsetzungnächsteSeite! Frühjahr2004 Einzelprüfungsnummer : 66113 Seite:10 Aufgabe I 0: Informationstheorie a) Erklären Sie die folgendenBegriffe: i. Mittlere Codewortlänge ii. Informationsgehalt iii. Entscheidungsgehalt iv. Redundanz b) CodierenSie die folgendeQuelle sowohl nachdem Verfahrenvon Shannonund Fano als auch nachder Huffman-Codieruns: fü p@i) fi 1 fi2 ß3 fr4 frg 0,36 0,20 0,1_5 0,L5 0,L4 c) BeurteilenSie,welche Codierungbesserist!