techinf-pblk-inf-abitur2019-ht-s
Dieses Dokument ist Teil der Anfrage „Abiturklausuren Berufskolleg ITA 2018-2020“
Ministerium für
Schule und Bildung Haupttermin 2019
des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf
BERUFSKOLLEG
Berufliches Gymnasium
Zentrale Abiturprüfung 2019
Haupttermin
30.04.2019
Profil bildendes Leistungskursfach
Technische Informatik
Fachbereich Informatik
Unterlagen für die Schülerinnen und Schüler
Nur für den Dienstgebrauch! Seite 1 von 12
Ministerium für Schule und Bildung Haupttermin 2019 des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf Aufgabenstellung Beschreibung der Ausgangssituation Ein Konzern der chemischen Industrie vertreibt unter anderem Samen und Düngemittel. Die Produktionsmengen im Bereich „Alte Gemüsesorten“ sind stark angestiegen. Deshalb muss dort die IT-Infrastruktur erweitert und modernisiert werden. Die schulische Berufsausbildung findet in einer konzerneigenen Berufsschule statt, für die ein neues Gebäude in Planung ist, das sich im Hinblick auf Schule 4.0 auf dem neuesten Stand der Digitalisierung befinden soll. Aufgabe 1: Beschreibung der Ausgangssituation Die Temperatur im Serverraum der Schule soll mit einem digitalen Temperatursensor DS18S20 in Verbindung mit einem Mikrocontroller gemessen werden. Das Ergebnis der Messung soll auf einer vierstelligen 7-Segment-Anzeige angezeigt werden. Diese wird durch einen 4-DIGIT LED-Treiber mit I²C-Bus Schnittstelle vom Typ SAA1064 angesteuert. Die Zugriffsfunktionen für die Kommunikation über den I2C-Bus stehen in der Bibliothek i2c_api.h (Abbildung 1.5) zur Verfügung. Abbildung 1.1: Technologieschema - Temperaturmessung im Serverraum Nur für den Dienstgebrauch! Seite 2 von 12
Ministerium für
Schule und Bildung Haupttermin 2019
des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf
Aufgabenstellung Punkte
1.1 Zur Ausgabe von Ziffern und Zeichen auf der 7-Segment-Anzeige wird 12
eine Übersetzungstabelle benötigt.
Name des Prüflings: _______________________________________
Ziffer/Zeichen Segmente (ein=1, aus=0) HEX-Wert
DP g f e d c b a
0 0 0 1 1 1 1 1 1 0x3F
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Dezimalpunkt
Minuszeichen
Leerzeichen
Ergänzen Sie in der vorgegebenen Übersetzungstabelle, welche
Segmente ein- bzw. ausgeschaltet werden müssen, um die vorgegebenen
Ziffern und Zeichen auf einer 7-Segment-Anzeige darzustellen.
Konvertieren Sie die binäre Darstellung der Segmente in einen
hexadezimalen Wert und tragen Sie diesen Wert in die Übersetzungs-
tabelle ein.
Hinweis: Die Segmentanordnung und die Zuordnung der Bits in den
Registern des SAA1064 kann dem Material zu Aufgabe 1 entnommen
werden.
1.2 Entwickeln Sie die Funktion void WriteData(byte sub_adr, byte 8
data), die über den I²C-Bus ein Byte an die angegebene Sub-Adresse
im SAA1064 schreibt.
Hinweis: Der SAA1064 hat die Slave-Adresse 0x70. Die Auswertung, ob
der Slave ein Acknowledge gesendet hat, ist nicht notwendig.
Nur für den Dienstgebrauch! Seite 3 von 12
Ministerium für
Schule und Bildung Haupttermin 2019
des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf
Aufgabenstellung Punkte
1.3 Zur Initialisierung des SAA1064 steht die folgende Funktion zur Verfügung: 10
void saa1064_init(void)
{
WriteData(0x00, 0x7F);
delay_ms(1000);
WriteData(0x00, 0x71);
}
Ermitteln Sie, in welcher Betriebsart (static mode oder dynamic mode) der
SAA1064 läuft und mit welchem Ausgangsstrom (output current) die
Segmente der Anzeige angesteuert werden.
Analysieren Sie die Funktion, indem Sie angeben, was auf der
7-Segment-Anzeige dargestellt wird.
1.4 Der angeschlossene Sensor liefert Werte im Bereich von -50 °C bis +50 °C 20
mit einer Auflösung von 0,5 °C. Die aktuelle Temperatur wird der Funktion
in der Integer-Variablen iTemp10 übergeben. Der Wert der Temperatur
wird dabei mit 10 multipliziert, um die Verwendung von Fließkommazahlen
zu vermeiden.
iTemp10 Anzeige
Dig1 Dig2 Dig3 Dig4
-500 - 5 0. 0
-15 - 1. 5
-5 - 0. 5
0 0. 0
5 0. 5
15 1. 5
500 5 0. 0
Abbildung 1.2: Zusammenhang Variablenwert und Anzeigewert
Entwickeln Sie die Funktion void DisplayTemp(int iTemp10),
welche die aktuelle Temperatur einschließlich Vorzeichen und
Dezimalpunkt rechtsbündig auf der 7-Segment-Anzeige ausgibt. Die
Funktion byte ZifferTo7Seg(byte Ziffer) zur Umwandlung der
Ziffern in die 7-Segment-Darstellung kann als bekannt vorausgesetzt und
verwendet werden.
Hinweis: Bei negativen Temperaturen soll auf Digit 1 ein Minuszeichen
angezeigt werden. Führende Nullen sollen bei der Ausgabe durch
Leerzeichen ersetzt werden, es sei denn, die Temperatur liegt zwischen
-1 °C und 1 °C (siehe Abbildung 1.2).
Nur für den Dienstgebrauch! Seite 4 von 12
Ministerium für Schule und Bildung Haupttermin 2019 des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf Material zu Aufgabe 1: S start condition A1, A0 programmable address bits P stop condition SC, SB, SA subaddress bits A slave acknowledge C0 to C6 control bits X don’t care Subaddressing: The bits SC, SB and SA form a pointer and determine to which register the data byte following the instruction byte will be written. All other bytes will then be stored in the registers with consecutive subaddresses. This feature is called Auto-Increment (AI) of the subaddress and enables a quick initialization by the master. Abbildung 1.3: SAA1064 I²C-Bus Protocol Nur für den Dienstgebrauch! Seite 5 von 12
Ministerium für
Schule und Bildung Haupttermin 2019
des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf
Segment DP g f e d c b a
digit X Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
Abbildung 1.4: Segmentanordnung und Zuordnung der Bits in den Registern
Zugriffsfunktionen zur Kommunikation über den I2C-Bus
Die Bibliothek i2c_api.h beinhaltet die in der Abbildung 1.5 angegebenen Funktionen.
Diese Funktionen müssen per #include Anweisung in den Code eingebunden werden und
sind unabhängig vom jeweiligen Unterrichtssystem zu verwenden.
Funktionsname Beschreibung
i2c_start() initialisiert den Bus, Startbedingung
i2c_stop() deaktiviert den Bus, Stoppbedingung
überträgt ein Byte (value) an den I²C-Client und liefert eine 0
int i2c_write( unsigned zurück, wenn das Byte vom Client empfangen wurde
char value) (Acknowledge); es wird eine 1 zurückgeliefert, wenn das Byte
vom Client nicht empfangen wurde (Not-Acknowledge).
unsigned char i2c_read() empfängt ein Byte vom I²C-Client und liefert dieses zurück.
wait_10ms( unsigned int
wartet für value * 10 Millisekunden
value)
m_ack() sendet das Master-Acknowledge
m_n_ack() sendet das Master-Not-Acknowledge
Abbildung 1.5: Bibliotheksfunktionen zur Ansteuerung des I²C-Bus
Nur für den Dienstgebrauch! Seite 6 von 12
Ministerium für
Schule und Bildung Haupttermin 2019
des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf
Aufgabe 2:
Beschreibung der Ausgangssituation
Das neue Schulgebäude soll ein viergeschossiger Bau werden.
Im Erdgeschoss befindet sich der Serverraum mit folgender Ausstattung:
- 1 Anmeldeserver (Domänencontroller mit DNS- und DHCP-Diensten),
- 1 Fileserver,
- 1 Proxyserver,
- 1 Lizenzserver,
- 1 Backupserver,
- 1 Router zum Internet.
Im ersten, zweiten und dritten Obergeschoss sollen jeweils zwei Computerräume mit
folgender Ausstattung eingerichtet werden:
- 25 Schülerarbeitsplätze, 1 Lehrerarbeitsplatz,
- 1 digitales Whiteboard mit LAN-Anschluss,
- 2 Netzwerkdrucker,
- 5 weitere Netzwerkanschlüsse mit Zugang zum Schulnetz.
Jedem Computerraum soll ein eigenes Subnetz zugewiesen werden.
Aufgabenstellung Punkte
2.1 Entwerfen Sie für das Schulnetz eine geeignete Struktur für ein 22
modernes, zukunftsorientiertes Netzwerk.
Gleichartige Geräte (siehe Abbildung 2.2) können gruppiert dargestellt
werden.
Erläutern Sie Ihren Entwurf im Hinblick auf die ausgewählten
Netzwerkgeräte, die Übertragungsmedien und die Anbindung an das
Internet.
2.2 Entwickeln Sie ein IPv4-Adresskonzept für den Serverraum und die 20
Computerräume.
Berücksichtigen Sie folgende Rahmenbedingungen:
- Zur besseren Übersicht soll aus den IP-Adressen der Geräte sowohl
die Etage als auch der jeweilige Computerraum ableitbar sein.
- Unabhängig vom jeweiligen Computerraum sollen Lehrerrechner,
Schülerarbeitsplätze, Drucker und sonstige Anschlüsse immer dem
gleichen Adressvergabeschema folgen.
Für spätere Erweiterungen ist ein nichtverwendetes Subnetz zu
reservieren. Der hierzu vorgesehene Adressbereich ist entsprechend zu
kennzeichnen.
Dokumentieren Sie ihre Ergebnisse mit allen relevanten Informationen.
Für die IP-Adressen in den einzelnen Subnetzen benutzen Sie eine
Tabelle gemäß Abbildung 2.1, wobei gleichartige Netzwerkgeräte
zusammengefasst werden können.
Nur für den Dienstgebrauch! Seite 7 von 12
Ministerium für
Schule und Bildung Haupttermin 2019
des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf
Etage
Netzwerk-
und Subnetz-ID IP-Adresse Broadcastadresse
komponente
Raum
Abbildung 2.1: IP-Adresskonzept
2.3 Allen Geräten mit Ausnahme der Server soll die jeweilige 8
Netzwerkkonfiguration automatisch zugewiesen werden.
Beschreiben Sie den Dienst und den Ablauf der Kommunikation zwischen
Client und Server, die hierzu erforderlich sind.
Obwohl der Server und der Dienst korrekt konfiguriert sind, erhalten die
Clients eine falsche IP-Adresse aus dem Netz 169.254.0.0.
Stellen Sie eine mögliche Ursache hierfür dar, wenn davon auszugehen
ist, dass der Dienst läuft und das Netz physikalisch funktioniert, und
beschreiben Sie eine Lösungsmöglichkeit.
Material zu Aufgabe 2
Abbildung 2.2: Symbole für die Erstellung des Netzwerkplans
Nur für den Dienstgebrauch! Seite 8 von 12
Ministerium für
Schule und Bildung Haupttermin 2019
des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf
Aufgabe 3:
Beschreibung der Ausgangssituation
Der Konzern besteht aus zwei Teilbereichen. Die Daten werden in zwei Datenbanken
vorgehalten.
Der Unternehmensbereich Vertrieb nutzt eine veraltete Datenbank, die dringend überarbeitet
werden muss.
Für den Unternehmensbereich Produktion, wurde die Datenbank vor geraumer Zeit als
relationale Datenbank mit SQL-Schnittstelle von einem externen IT-Unternehmen erstellt und
funktioniert seitdem problemlos. Hier sollen lediglich Wartungsaufgaben durchgeführt
werden.
Aufgabenstellung Punkte
3.1 In Abbildung 3.1 finden Sie einen Ausschnitt aus der aktuellen 12
Vertriebsdatenbank.
Beim Schreiben der Rechnung wird von jedem Produkt ein kleines
Produktbild mit ausgedruckt.
Erläutern Sie, welche SQL-konformen Datentypen sich zur Speicherung
der jeweiligen Attribute eignen.
3.2 Die Tabelle „BestellungAlt“ (siehe Abbildung 3.1) befindet sich nicht in der 8
optimalen Form.
Entwerfen Sie unter Einhaltung der Normalisierungsregeln schrittweise
eine optimierte Tabellenstruktur.
3.3 Der Konzern möchte ein neues Datenbankmodell entwickeln, das an die 15
neuen Erfordernisse angepasst ist.
Entwickeln Sie ein redundanzfreies Entity-Relationship-Modell (ERM),
das den folgenden Anforderungen genügt. Achten Sie dabei auf die
Angabe von Primärschlüsseln, Attributen und Kardinalitäten und eventuell
vorhandene Generalisierungen oder Spezialisierungen.
- Zwei Arten von Kundschaft werden unterschieden:
Privatkundschaft und Firmen. Privatkundschaft hat einen
Mehrwertsteuersatz („MwSt.“), wohingegen Firmen einen festen
Rabatt erhalten.
- Die Kundschaft hat eine eindeutige Kundennummer, einen Namen,
sowie Straße, Hausnummer, Postleitzahl (PLZ) und Ort.
- Jede Bestellung wird von genau einem Kunden aufgegeben und
hat eine eindeutige Bestellnummer und ein Datum.
- Jede Bestellung wird von einer oder mehreren angestellten
Personen eingepackt, die eine eindeutige ID und eine Arbeitszeit
haben.
- Jede Bestellung besteht aus einem oder mehreren Produkten, die
jeweils eine eindeutige ID besitzen.
Nur für den Dienstgebrauch! Seite 9 von 12
Ministerium für
Schule und Bildung Haupttermin 2019
des Landes Nordrhein-Westfalen PbLK Technische Informatik-Inf
3.4 Die Datenbank der Produktionsabteilung finden Sie in Form eines 10
Tabellenschemas in den Abbildungen 3.2, 3.3 und 3.4.
Damit auch Nichtinformatiker problemlos mit der Datenbank arbeiten
können, sollen Sie diverse Eingabemasken erstellen, die auf Knopfdruck
Datenbankabfragen ausführen.
Entwerfen Sie jeweils genau eine SQL-Anweisung für die folgenden
Abfragen:
- Für welche Produkte ist Dünger auf Basis von Stickstoff nötig?
Geben Sie die Produktnamen aus und benennen Sie die
Ergebnisspalte in „Stickstoffprodukte“ um.
- Listen Sie alle Aufzuchtarten auf und ergänzen Sie - falls
vorhanden - den nötigen Dünger. Geben Sie AufzuchtID, die
Wassermenge, den Lieblingsstandort und ggf. die Basis des
Düngers aus.
- Geben Sie ausschließlich den Namen des schwersten Produktes
ohne die Masse aus.
3.5 Im Laufe Ihrer Tätigkeit wird es notwendig, Änderungen an den 5
Produktionsdaten (siehe Abbildungen 3.2, 3.3 und 3.4) vorzunehmen.
Erstellen Sie jeweils genau eine SQL-Anweisung für die folgenden
Aufträge:
- Fügen Sie den neuen Dünger mit der Basis „Kompost“ hinzu, der
gewässerverträglich ist. Setzen Sie dabei die DüngerID manuell auf
eine Nummer größer als die bisher größte ID.
- Der Einsatz von Stickstoff wurde verboten. Löschen Sie aus der
Tabelle Düngemittel alle stickstoffbasierten Dünger.
Nur für den Dienstgebrauch! Seite 10 von 12
