Digitaltechnik 1

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Questions and Answers

Was ist die Hammingdistanz?

  • Die Differenz zwischen zwei Dezimalzahlen
  • Die Anzahl der Stellen, an denen zwei Binärzahlen unterschiedlich sind (correct)
  • Die Anzahl der Einsen in einer Binärzahl
  • Die Gesamtzahl der Bits einer Zahl

Die Hamminggewicht einer Zahl ist die Anzahl der Nullen in dieser Zahl.

False (B)

Was ist die Hauptfunktion von Hamming-Codes?

Fehlererkennung und -korrektur

Die binäre Logik hat nur zwei Zustände: ______

<p>0 und 1</p> Signup and view all the answers

Was wird bei der Umwandlung in das Einserkomplement durchgeführt?

<p>Die Bits werden invertiert (A)</p> Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe den richtigen Bedeutungen zu:

<p>Zustand 0 = Aus Zustand 1 = An Hamminggewicht = Anzahl der Einsen Hammingdistanz = Anzahl der Unterschiede</p> Signup and view all the answers

Die Addition von zwei negativen Zahlen ergibt immer eine positive Zahl.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Wie viele verschiedene Werte kann ein 8-Bit-Wert darstellen?

<p>256 (D)</p> Signup and view all the answers

Die Zwei-Komplement-Darstellung kann negative Zahlen darstellen.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Wie wird das Zweierkomplement dargestellt?

<p>Durch Invertierung der Bits und Addition von 1.</p> Signup and view all the answers

Das negative Einserkomplement von 0110 ist __________.

<p>1001</p> Signup and view all the answers

Nenne ein Beispiel für einen semantischen Code.

<p>ASCII-Code</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe mit ihrer Beschreibung zu:

<p>Vorzeichen = Mit dem größten Bit wird das Vorzeichen dargestellt Zweierkomplement = Dient zur Darstellung negativer Zahlen Einserkomplement = Wird durch Bit-Invertierung erzielt Überlauf = Tritt auf, wenn es bei der Addition keine korrekte Darstellung gibt</p> Signup and view all the answers

Was geschieht, wenn ein Übertrag im obersten Bit auftritt?

<p>Es wird eine spezielle Korrektur benötigt (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine Pseudotetrade?

<p>Eine Zahl, die nicht in eine normale Tetrade umgewandelt werden kann (A)</p> Signup and view all the answers

Das Einserkomplement wird nur für positive Werte verwendet.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Alle Codes können sowohl Fehler erkennen als auch korrigieren.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die Umwandlung von Binärzahlen in __________ erfolgt durch Addition und Bit-Inversion.

<p>Dezimalzahlen</p> Signup and view all the answers

Was ist der Unterschied zwischen Erkennung und Korrektur von Fehlern?

<p>Fehlererkennung bedeutet, dass ein Fehler bemerkt wird, während Fehlerkorrektur bedeutet, dass der Fehler auch behoben werden kann.</p> Signup and view all the answers

Die _____ ist das Ergebnis eines Codes, der eine gerade Anzahl von Bitfehlern erkennen kann.

<p>Parität</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe ihren Definitionen zu:

<p>Graycode = Code mit minimalem Unterschied zwischen benachbarten Zahlen Hamming-Gewicht = Anzahl der 1-Bits in einem Code Pseudotetrade = Eine Zahl, die nicht in eine Tetrade passt Paritätsbit = Zusätzliches Bit zur Fehlererkennung</p> Signup and view all the answers

Wie viele Fehler kann ein Paritätsbit erkennen?

<p>Bis zu 1 Fehler (A)</p> Signup and view all the answers

Ein Tetrade besteht immer aus acht Bits.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Art von Fehler kann eine einfache Parität nicht korrigieren?

<p>Es kann Bitfehler nicht korrigieren.</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt der Begriff 'Bandinformationen'?

<p>Informationen, die über einen primären Kommunikationskanal bereitgestellt werden. (D)</p> Signup and view all the answers

Redundanz bezeichnet die bewusste Vermeidung von mehrfacher Information.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Was kann die Interpretation von mehrdeutigen Codes erschweren?

<p>Mehrdeutigkeit</p> Signup and view all the answers

Ein Beispiel für mehrdeutige Codes ist der _______.

<p>Morsecode</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den richtigen Definitionen zu:

<p>Redundanz = Mehrfachvorhandenheit von Informationen Mehrdeutigkeit = Erschwert die Interpretation von Codes Vorzeichenlose Ganzzahlen = Einfachste Interpretation einer Bitfolge IEEE = Spezielle Art von Code</p> Signup and view all the answers

Welches ist eine Anwendung der Redundanz?

<p>Erhöhung der Fehlertoleranz (D)</p> Signup and view all the answers

Vorzeichenlose Ganzzahlen können nur im Binärsystem dargestellt werden.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Wie wird eine Zahl in ein anderes Zahlensystem umgewandelt?

<p>Durch wiederholte Division.</p> Signup and view all the answers

Binäre Logik lässt sich leicht in Schaltkreise übertragen.

<p>Wahr (A)</p> Signup and view all the answers

Was ergibt sich aus der Addition zweier n-Bitzahlen?

<p>Eine n-Bit + 1 Zahl</p> Signup and view all the answers

Was ist das Hamming-Gewicht von 1100101101010

<p>7 (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Hamming-Distanz?

<p>Die Hamming-Distanz zwischen zwei gleich langen Binärzahlen, ist die Anzahl der Stellen, die unterschiedlich sind.</p> Signup and view all the answers

Eine Bitfolge mit zugehöriger Bedeutung nennt man Codewort

<p>Wahr (A)</p> Signup and view all the answers

Warum sollte Mehrdeutigkeit vermieden werden?

<p>Weil die Codes schwerer interpretierbar sind (B)</p> Signup and view all the answers

Was versteht man unter Präfixcode?

<p>Das bedeutet, dass kein gültiges Codewort am Anfang eines anderen gültigen Codewortes stehen kann</p> Signup and view all the answers

Nenne ein Beispiel für Redundanz

<p>QR-Code</p> Signup and view all the answers

1234 Basis 10 zu Basis 7 Konvertieren

<p>3412 Basis 7</p> Signup and view all the answers

Konvertiere 17392648 Basis 10 zu Basis 4

<p>Ergebnis: 1002112100020</p> Signup and view all the answers

7 ist eine Pseudotetrade

<p>Falsch (B)</p> Signup and view all the answers

6 zu 4-Bit Einserkomplement

<p>0110</p> Signup and view all the answers

-6 zu 4-Bit Einserkomplement

<p>1001</p> Signup and view all the answers

4-7 in 4-Bit Einserkomplement

<p>0011 (-3)</p> Signup and view all the answers

6 zu 4-Bit Zweierkomplement

<p>0110</p> Signup and view all the answers

-6 zu 4-Bit Zweierkomplement

<p>1010</p> Signup and view all the answers

4-7 zu 4-Bit Zweierkomplement

<p>0011 (-3)</p> Signup and view all the answers

Gerade Parität Datenübertragung : 10100101 Hamming- Gewicht .. -> Paritätsbit?

<p>4 und 0</p> Signup and view all the answers

Ungerade Parität Datenübertragung : 10100101 Hamming- Gewicht .. -> Paritätsbit?

<p>4 und 1</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Codewort

Eine Folge von Bits mit einer zugehörigen Bedeutung wird als Codewort bezeichnet.

Kodierung

Ein semantisches Symbol, z. B. ein Buchstabe oder eine Zahl, kann in eine digitale Form umgewandelt werden.

Dekodierung

Eine Bitfolge wird in das ursprüngliche Symbol umgewandelt.

Hamming-Gewicht

Die Anzahl der Einsen in einer Binärzahl.

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Hamming-Distanz

Die Anzahl der Stellen, an denen sich zwei Binärzahlen unterscheiden.

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Zweierkomplement

Die Darstellung negativer Zahlen im Binärsystem, indem man alle Bits umdreht und 1 addiert.

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Integer-Konvertierung

Die Umwandlung einer Zahl vom Dezimalsystem in das Binärsystem.

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Binäre Logik

Der Einsatz von Transistoren, die entweder an oder aus sind, um die Logik von Computern zu ermöglichen.

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Bitweise Inversion

Die Zahl 1 in einer binären Zahl wird zu 0 und 0 zu 1.

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Einerkomplement

Der Einerkomplementwert einer Zahl wird berechnet, indem jede einzelne Bit-Stellung invertiert wird. Die 0 wird zu einer 1 und die 1 zu einer 0.

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Negative Zahl im Einerkomplement

Die Darstellung einer negativen Zahl im Einerkomplement wird gebildet, indem die Bits des Positivwertes invertiert werden.

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Zweierkomplement Berechnung

Invertieren und 1 addieren, ergibt das Zweierkomplement.

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Binär in Dezimal umwandeln

Die Umwandlung einer Binärzahl in eine Dezimalzahl erfolgt durch Addition der einzelnen Stellenwerte. Dabei wird jede Stelle mit 2 potenziert, wobei der Exponent der Position der Stelle entspricht.

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Vorzeichen im Zweierkomplement

Das Vorzeichen einer negativen Zahl wird im Zweierkomplement durch das höchstwertige Bit (MSB) dargestellt. Eine 1 im MSB stellt eine negative Zahl dar, eine 0 ein Positives.

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Übertrag beim Zweierkomplement

Bei Zahlen im Zweierkomplement wird ein Übertrag im MSB ignoriert.

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Bandinformationen

Bandinformationen beschreiben Daten oder Informationen, die außerhalb eines primären Kommunikationskanals übertragen oder bereitgestellt werden.

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Mehrdeutigkeit in Codes

Mehrdeutigkeit in Codes sollte vermieden werden, da es die Interpretation von Codewörtern erschweren kann.

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Präfixcode

Ein Präfixcode ist eine spezielle Art von Code, bei dem kein Codewort ein Präfix eines anderen Codewortes ist. Das bedeutet, dass kein Codewort am Anfang eines anderen gültigen Codewortes stehen kann.

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Redundanz

Redundanz bezeichnet die bewusste oder unbewusste Mehrfachvorhandenheit von Informationen oder Ressourcen, die zur Erhöhung der Sicherheit, Fehlertoleranz, Verlässlichkeit oder Effizienz eines Systems genutzt werden kann.

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Vorzeichenlose Ganzzahlen

Die einfachste Interpretation einer Bitfolge ist die als vorzeichenloses Integer. Für n Bits mit Werten b0, b1, ..., bn-1 können wir eine Formel angeben, um diese zu kodieren.

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Ganzzahlkonvertierung

Jede beliebige ganze Zahl zur Basis n kann in eine entsprechende ganze Zahl zur Basis m umgewandelt werden. Um eine Zahl in die Basis n umzuwandeln, wird eine wiederholte Division durch m durchgeführt.

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Vereinfachte Ganzzahlkonvertierung

Eine vereinfachte Umwandlung ist möglich, wenn die Umwandlungsbasen Potenzen voneinander sind, z. B. 16² = 256, 8² = 64 oder 2³ = 8.

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Zifferngrößer als a

Wenn die Ziffer größer als a ist, wird der Rest der Division durch a als Ziffer der resultierenden Zahl genommen. Die ganzzahlige Division durch a wird wiederholt, bis die Quotient gleich 0 ist.

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Dezimaldarstellung im Binärsystem

Die Umwandlung zwischen Dezimal- und Binärsystemen ist nicht trivial, da die Basen unterschiedlich sind und Bits verwendet werden, um Dezimalstellen darzustellen. Beispielsweise werden 3 Bits benötigt, um Werte von 0-7 darzustellen, und 4 Bits für Werte von 0-15.

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Gray-Code

Ein Zahlensystem, bei dem benachbarte Zahlen sich nur in einem Bit unterscheiden. Beispielsweise ist 0000, 0001, 0011, 0111, 1111, 1110, 1100, 1000 ein Gray-Code.

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Tetraden und Pseudotetraden

Tetraden sind Vierergruppen von Bits (z. B. 0000, 1010), die Werte von 0-15 darstellen. Pseudotetraden sind Gruppen von Bits, die keine gültigen Tetraden bilden, aber zwischen 0-9 liegen. Sie werden bei der BCD-Addition verwendet.

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BCD-Addition

Ein Verfahren zur Addition von Binärzahlen, das die Bildung von Pseudotetraden beinhaltet. Wenn die Summe einer Addition eine Pseudotetrade ergibt, muss sie manuell angepasst werden, um eine gültige Tetrade zu erhalten.

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Fehlererkennung und -korrektur

Fehlererkennungscodes können eine bestimmte Anzahl fehlerhafter Bits erkennen, während Fehlerkorrekturcodes eine höhere Anzahl fehlerhafter Bits korrigieren können. Paritätsinformationen werden hinzugefügt, um die Erkennung einzelner Fehler zu ermöglichen.

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Paritätsinformationen

Eine einfache Methode zur Fehlererkennung, bei der ein zusätzliches Paritätsbit hinzugefügt wird. Die Parität kann gerade oder ungerade sein. Das Hamming-Gewicht modulo 2 einer Datensequenz wird verwendet, um zu überprüfen, ob ein Fehler aufgetreten ist.

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Hamming-Code

Eine Methode zur Fehlererkennung, bei der jedem Datenbit ein Paritätsbit zugeordnet wird. Die Parität jedes Bits wird dann geprüft, um zu bestimmen, ob ein Fehler vorliegt.

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Fehlerkorrigierender Code

Ein Code, der Fehler erkennen kann, kann auch eine bestimmte Anzahl von Fehlern korrigieren, indem die fehlerhaften Bits identifiziert und korrigiert werden.

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Study Notes

Digital Codes

  • Digitalization encompasses all integer codes.
  • Unsigned integers are used.
  • Integer conversion is a process.
  • Digits greater than 'q' are considered.
  • Negative numbers are represented.
  • One's complement is a method handling negative numbers, can overflow.
  • Two's complement is another arithmetic representation for negative numbers.
  • Decimal representation is a way to express values.
  • BCD (Binary-Coded Decimal) addition is a specific way of adding numbers represented in this way.
  • Binary code rotary disc is a type of encoder.
  • Gray code is a coding system.
  • Detection and correction of errors are different tasks in coding.
  • Even/odd parity is used for error detection in bit streams

Binary Logic

  • Binary logic is easily implemented electronically.
  • Values are clearly defined; it's either 0 or 1.
  • Binary switches are used.
  • Using positive binary logic in the digital world.
  • Binary values are easily converted into electronic signals.
  • Electronic switches can be made of transistors.

Binary Numbers

  • The number of bits determines the maximum representable values; 2^n
  • 8-bit values can represent 256 distinct values (0 to 255).

Binary Counting/Addition

  • Counting and adding in binary is similar to the decimal system, with only two digits (0 and 1).
  • Addition of two n-bit numbers produces an n+1 bit number.
  • Overflow can occur in hardware operations.

Hamming Weight

  • Hamming weight represents the number of '1's in a binary number.
  • Example: 1011 has a Hamming weight of 3.

Hamming Distance

  • The Hamming distance is the number of differing bits between two binary number strings of the same length.
  • Example: For A = 1011 and B = 1101, the Hamming distance is 2.

Coding/Decoding

  • A semantic symbol can be translated into a digital form and represented by a sequence of 0s and 1s.
  • A sequence of bits with a specific meaning is known as a codeword.
  • For proper interpretation of a bitstream, the utilized encoding technique must be known.
  • Out of band (OOB) information is data exchanged outside the main communication channel.

Ambiguity

  • Ambiguity in codes should be avoided.
  • Example: Morse code, where the same combination of dots and dashes can represent different letters.

Prefix Codes

  • Prefix codes ensure that no codeword is a prefix of another.

Redundancy

  • Redundancy is a deliberate or accidental duplication of information.
  • Redundancy can improve error tolerance, reliability, and security.
  • QR codes contain redundant information to ensure complete information exchange.

Unsigned Integers

  • The simplest representation of a binary sequence is an unsigned integer.
  • The formula calculates the value of a binary string given its bits.

Integer Conversion

  • Any integer system can be converted to any other base (as long as its an integer base).
  • Repeating division by m is used.
  • Conversion is simpler when the conversion bases are powers of each other.

Digits greater than 9 (Hexadecimal)

  • Numbers like 16 (hexadecimal) use letters for digits greater than 9 (e.g., A=10, B=11).

Negative Numbers: One's Complement

  • The most significant bit (MSB) designates the number's sign. A zero indicates a positive number, and a one indicates a negative number.
  • To negate a number, invert its bits.
  • Example calculations for converting a decimal value to one's complement using a specific number of bits are presented.

Negative Numbers: Two's Complement

  • The MSB indicates the number's sign. It's the most consistent way to represent negative numbers.
  • No special case for overflow.
  • Converting to and from two's complement is shown.
  • Example calculations show converting to and from two's complement using a specific bit length are presented.

Overflow

  • Overflow in addition can happen, when the result of a sum is too large to fit in the space of the word or result length.
  • In addition, any carry over the upper bit in the result of the sum is discarded.
  • A correction or extra step is usually required when adding numbers in one's complement method.

Decimal Representation

  • Converting between decimal (base-10) and binary (base-2) involves several steps and considerations.

Pseudotetrades

  • Values 0-9 are represented as tetrades.
  • Values beyond 9 are pseudotetrades.
  • Conversions and examples are given.

BCD Addition

  • BCD addition is similar to binary addition with manual corrections to maintain the BCD properties.

Gray Code

  • Gray code is a coding system where consecutive numbers only differ by a single bit.
  • It's useful for reducing errors during transitions.

Error Detection and Correction

  • Error detecting codes identify potential errors.
  • Error correcting codes not only detect but also correct specific types of errors.

Parity

  • Parity (even or odd) is a simple method of error detection in data using bits to check.

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