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diff informatik CartoonDurch den Kurs soll zur Entmystifizierung von Technik, speziell der Computertechnik beigetragen werden, die für den Laien oft kaum noch verständlich ist. Für die Teilnehmer soll ersichtlich werden, dass diese Technik – in bescheidenem Rahmen – durch sie selbst "machbar" ist. Die Thematik ist mit der Verbindung zu technischen Elementen fächerübergreifend. Vorkenntnisse werden nicht erwartet; allerdings sollten die Teilnehmer offen sein für mathematisch-logische und technische Fragestellungen, die insbesondere in der Digitaltechnik von Bedeutung sind.
Zur Entwicklung digitaler Schaltungen wird im Unterricht weitestgehend am Computer gearbeitet. Das Programmsystem LogiSim stellt ein Lehrsystem für die Grundlagen der Digitaltechnik dar, welches auch dem Nicht-Techniker ohne Lötkolben den einfachen Aufbau und die Simulation logischer Schaltungen ermöglicht. Mit den Themenbereichen "Simulation" und "Computerunterstützter Entwurf (CAD)" werden zugleich zwei wichtige Einsatzbereiche des Computers berührt.

Im zweiten Jahr werden die im ersten Jahr bereitgestellten Grundlagen zum Aufbau eines kleinen programmgesteuerten Rechners kombiniert; allgegenwärtige Begriffe wie RAM und CPU werden auf der Basis von LogiSim begreifbar und anschaulich gemacht. Zusätzlich werden auch die Von-Neumann-Architektur und das Prinzip der Registermaschine als Grundlage aller universellen Rechner behandelt und in praktischen Übungen vertieft. Die Programmierung solcher Maschinen kann – je nach Interessen der Kursteilnehmer – mehr oder weniger umfangreich gestaltet werden.

IKGCPU gross

Ein abschließender Abschnitt behandelt entweder Beispiele aus dem Bereich der Steuerung technischer Modelle mit Hilfe von Interfaces und entsprechender Software oder Computersimulationen und die praktische Überprüfung der Simulationsergebnisse an der Realität . Die Modellierung und Simulation einfacher Systeme soll auf die Vorerfahrungen und Interessen der Kursteilnehmer zurückgreifen.

diff informatik robot

Technische Informatik

EDV-Einsatz in Modellbildung und Simulation

Stufe Thema und Inhalt Leit.-/Beifach

 8.1

 Schaltnetze
Modelle der Booleschen Algebra

  • Logisch Verknüpfung von Aussagen, Wahrheitstafeln
  • KV-Diagramme
  • Gatterbausteine
  • Einfache Schaltungen mit Gatterbausteinen

Einfache Digitale Schaltnetze

  • Codier- und Decodierschaltungen
  • Rechenschaltungen Addition/Subtraktion
  • Komplexere Rechenschaltungen mit positiven und negativen Zahlen
 If/M

 8.2

 Schaltwerke
Komplexere digitale Schaltnetze

  • Schaltnetze mit Rückkopplung
  • FlipFlop-Typen

Sequentielle Digitalschaltungen

  • Schieberegister und serielle Datenübertragung
  • Serienaddier-/subtrahierwerke
  • Zählschaltungen
 If/M

Methodik

  • Aufbau und Test von Schaltungen am Computer (LogiSim) in Gruppen
  • Möglichkeit zur Erstellung von Facharbeiten auf der hauseigenen Computeranlage
  • Skript (ca. 50 S.) mit inhaltlichen Grundlagen und Aufgaben
Stufe Thema und Inhalt Leit.-/Beifach  


 9.1

9.2

Entwicklung und Programmierung eines programmgesteuerten Rechners

  • Prinzip einer CPU: Rechen-, Speicher- und Steuerwerk
  • Daten-, Steuer- und Adressbus
  • Von-Neumann-Prinzip
  • Aufbau der Einheiten eines einfachen Rechners mit LogiSim
If/M

 9.2

Steuerung einfacher Modelle

  • Betriebserkundung
  • Bau und Steuerung technischer Modelle mit LEGO Mindstorms
If/M

Methodik

  • Aufbau und Simulation eines Rechners mit LogiSim in Gruppen
  • Programmierung des simulierten Rechners
  • Bau einfacher Roboter und grafische Programmierung

Link zu LogiSim

 

 


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