Aufgabe Vorschlag AB - Aufgabe 1 · Abitur Hessen Datenverarbeitung GK 2022

Thema: Tabellenkalkulation: Formeln und Funktionen · Aus der Prüfung GK (2022)

Aufgabenstellung

1 Tabellenkalkulation – Visualisierung der Arbeitsweise von Parity-Bits bei Festplatten

Die HD Storage GmbH möchte in Schulen gezielt geeignete Bewerber für Ausbildungsplätze ansprechen. Hierzu soll die Arbeitsweise von Festplattensystemen visualisiert werden, die erhöhte Datensicherheit durch die Verwendung von Parity-Verfahren ermöglichen.

Für eine Simulation sollen Sie einen Prototypen in einer Tabellenkalkulation entwickeln. Hierzu stellt Ihnen die HD Storage GmbH grundlegende Sachinformationen und ein Lastenheft zur Verfügung (Material 1). Zusätzlich erhalten Sie Muster/Vorschläge der HD Storage GmbH zur Gestaltung des Prototypen (Material 2).

Material 1: Sachinformation und Lastenheft Parity HD Storage GmbH

Sachinformation: Viele Rechner nutzen zur Steigerung der Datensicherheit eine verteilte Datenspeicherung über mehrere Festplatten. Aus den Daten wird hierzu eine Zusatzinformation, das Parity Bit, generiert und separat gespeichert. Sollte eine der Datenplatten ausfallen, kann aus den noch funktionierenden Daten-Platten und dem Parity-Bit die verlorene Bit-Information rekonstruiert werden.

Anzahl Einsen im Datenteil · Parity-Variante EVEN · Parity-Variante ODD

gerade (0, 2, 4,...) · 0 · 1

ungerade (1, 3, 5,...) · 1 · 0

Beispiele mit 4 Bit im Datenteil und dem daraus erzeugten Parity-Bit:

Bsp. 1: Daten: 1 0 1 0 → Anzahl der Einsen = 2, also gerade → EVEN-Parity liefert: 0; ODD-Parity liefert: 1

Bsp. 2: Daten: 0 0 0 1 → Anzahl der Einsen = 1, also ungerade → EVEN-Parity liefert: 1; ODD-Parity liefert: 0

Lastenheft 1.0 Anforderungen allgemein: Es wird ein Festplattensystem simuliert, das mit insgesamt vier Festplatten arbeitet. Die Daten werden beim Speichern gleichmäßig bitweise auf die drei Datenplatten diskA, diskB und diskC verteilt. Aus jeweils einem Bit aller drei Datenplatten wird eine Parity-Information erzeugt und als Parity-Bit auf der vierten Platte, der Parity-diskD gespeichert. Sollte eine der drei Datenplatten ausfallen, kann aus den beiden noch funktionierenden Datenplatten und dem Parity-Bit die fehlende Bit-Information rekonstruiert werden.

Material 2: Screenshots (Gestaltungsmuster)

1.1

Entwickeln Sie aus den Informationen in Material 1 das Tabellenblatt gemäß den Anforderungen zur Funktionalität 1.1. Erstellen Sie hierzu geeignete Formeln. Bestimmen Sie so die Parity-Information. [30 BE]

Hinweis: Das Tabellenblatt ist in „Ermitteln“ umzubenennen.

Geben Sie hier Ihre Vorgehensweise, die verwendeten Formeln (z. B. für EVEN-Parity, ODD-Parity und die Umschaltung per Steuerelement) sowie ggf. VBA-Makrocode oder benutzerdefinierte Funktionen an:

1.2

Entwickeln Sie ein neues Tabellenblatt „Rekonstruieren“ und richten Sie es so ein, dass die Sachinformationen und die Anforderungen zur Funktionalität 1.2 aus Material 1 umgesetzt werden. Berechnen Sie so die verlorene Bit-Information. [20 BE]

Geben Sie hier Ihre Vorgehensweise, die Formel zur Rekonstruktion des verlorenen Datenbits unter Berücksichtigung der Parity-Variante sowie die Steuerelemente an:

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag AB - Aufgabe 1 · Abitur Hessen Datenverarbeitung GK 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

1.1 Entwickeln Sie aus den Informationen in Material 1 das Tabellenblatt gemäß den Anforderungen zur Funktionalität 1.1. Erstellen Sie hierzu geeignete Formeln. Bestimmen Sie so die Parity-Information.

Lösung: Tabellenblatt „Ermitteln“: - Bitkombinationen (4 BE): Vollständige Abbildung aller 8 Kombinationen für diskA, diskB, diskC (000 bis 111). - Parity EVEN (10 BE): Formel z. B. `=REST(SUMME(A7:C7); 2)` oder `=WENN(ISTGERADE(SUMME(A7:C7)); 0; 1)`. - ODD-Parity (6 BE): Formel bzw. Funktion zur Invertierung, z. B. `=1 - E7` oder `=WENN(E7=0; 1; 0)`. - Parity über Steuerelement (10 BE): Umschaltung zwischen EVEN und ODD (z. B. Dropdown/Gültigkeitsprüfung oder Button/Makro/WENN-Abfrage) zur dynamischen Anzeige in Spalte H.

1.2 Entwickeln Sie ein neues Tabellenblatt „Rekonstruieren“ und richten Sie es so ein, dass die Sachinformationen und die Anforderungen zur Funktionalität 1.2 aus Material 1 umgesetzt werden. Berechnen Sie so die verlorene Bit-Information.

Lösung: Tabellenblatt „Rekonstruieren“: - Steuerelemente (10 BE): Auswahl der Parity-Variante (even/odd), Eingabe des Parity-Bits sowie Eingabe der Bit-Werte der beiden verbliebenen Festplatten (diskA, diskB). - Rekonstruktionsformel (10 BE): Berechnung des verlorenen Datenbits für die ausgefallene Festplatte (Lost Disk), z. B. unter EVEN-Parity: `=REST(SUMME(diskA; diskB; ParityBit); 2)` bzw. unter Berücksichtigung der gewählten Variante: `=WENN(Variante="even"; REST(diskA + diskB + ParityBit; 2); 1 - REST(diskA + diskB + ParityBit; 2))`.

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