Information im Computer

Erkläre mit eigenen Worten, warum Computer das Binärsystem statt unserer zehn Ziffern verwenden. Nimm als Hilfe die Vorstellung eines Lichtschalters, der nur aus- oder eingeschaltet sein kann, und die Millionen winziger Schalter in einem Prozessor.

Richtig oder falsch? Begründe jede Antwort: (a) Ein Bit kann nur $0$ oder $1$ sein; (b) ein Byte besteht aus $10$ Bits; (c) Computer arbeiten binär, weil ihre Schaltkreise nur zwei Zustände unterscheiden; (d) nach der Schulkonvention sind $1\ \text{KB}$ gleich $1000$ Bytes.

Erkläre, warum ein Computer nicht direkt Buchstaben, Farben oder Töne speichert, sondern Nullen und Einsen: Was haben die Transistoren in seinen Schaltkreisen mit einem Lichtschalter gemeinsam und welchen Vorteil hat es, nur mit zwei möglichen Zuständen zu arbeiten?

Die Abbildung zeigt acht Felder, die zusammen ein Byte bilden: Sieben haben ihren Wert schon und das letzte ist mit einem Fragezeichen verdeckt, wie im Schema dargestellt.

Welche zwei Werte könnte das verdeckte Feld verbergen? Wie viele Bits bilden ein Byte? Schreibe ein selbst erfundenes Byte mit seinen acht Ziffern auf und erkläre, was jedes Feld darstellt.

In dem Code, den Computer für Texte verwenden, belegt jeder Buchstabe $1$ Byte. Berechne, wie viele Bytes das Wort „HOLA“ (spanisch für „Hallo“) belegt und wie viele Bits das insgesamt sind, und erkläre deine Rechnung.

Ein Bit ist wie eine Glühbirne, die nur aus ($0$) oder an ($1$) sein kann. Wie viele „Glühbirnen“ braucht man für ein Byte? Zeichne in dein Heft acht Glühbirnen, die das Byte $01100001$ darstellen, und erkläre, was jede bedeutet.

Du kannst es auf Papier machen und ein Foto deiner Antwort schicken.

Ordne jede Einheit ihrer Definition zu: (a) Bit, (b) Byte, (c) Kilobyte, (d) Gigabyte. Definitionen: 1. Gruppe von $8$ Bits; 2. die kleinste Informationseinheit, eine $0$ oder eine $1$; 3. nach der Schulkonvention $1024$ Megabyte; 4. nach der Schulkonvention $1024$ Bytes.

Ordne diese Einheiten von der kleinsten zur größten: Megabyte, Bit, Gigabyte, Byte, Terabyte, Kilobyte. Erkläre anschließend mithilfe der Schulkonvention $1\ \text{KB} = 1024\ \text{Bytes}$, in welchem Verhältnis jede Einheit zur nächsten in der Liste steht.

Die Abbildung zeigt die Treppe der Informationseinheiten: Jede Stufe erreicht man durch Multiplizieren, aber die letzte Stufe hat ihren Namen verloren, wie im Schema dargestellt.

Welche Einheit fehlt auf der letzten Stufe? Schreibe die vollständige Kette der Umrechnungen vom Bit bis zu dieser Einheit nach der Schulkonvention auf ($1\ \text{KB} = 1024\ \text{Bytes}$ und ebenso beim Aufsteigen zu jeder größeren Einheit) und erkläre mit eigenen Worten, warum der Sprung von Bit zu Byte anders ist als die übrigen.

Berechne mit der Schulkonvention $1\ \text{KB} = 1024\ \text{Bytes}$ und schreibe die Rechnungen auf: (a) wie viele Bytes sind $3\ \text{KB}$; (b) wie viele Kilobyte sind $2\ \text{MB}$; (c) wie viele Bits sind $4$ Bytes.

Ein Handyfoto belegt $4\ \text{MB}$. Berechne mit der Schulkonvention ($1\ \text{GB} = 1024\ \text{MB}$), wie viele Fotos in $1\ \text{GB}$ und wie viele in $64\ \text{GB}$ passen, und erkläre, warum in der Praxis etwas weniger Fotos hineinpassen als berechnet.

Eine Textseite ohne Bilder belegt etwa $2\ \text{KB}$. Berechne mit der Schulkonvention, wie viele Seiten in $1\ \text{MB}$ passen, und beantworte mit Begründung: Was belegt mehr, ein Roman mit $300$ Seiten oder ein einziges Foto mit $4\ \text{MB}$?