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Perfekt – ich habe dir ein allgemeines Arbeitsblatt zu Zahlensystemen, ASCII/Unicode und UTF-8 vorbereitet. Es ist ähnlich aufgebaut wie das vorige (für dein WYSIWYG), mit Lernzielen nach Bloom, Schritt-für-Schritt-Anleitungen, Beispielen und Aufgaben.

Arbeitsblatt: Binär, Hexadezimal, ASCII, Unicode & UTF-8

Lernziele (Bloom):

  • Sie erklären den Unterschied zwischen Binär-, Dezimal- und Hexadezimalsystem. (K2)

  • Sie wandeln Zahlen zwischen den Zahlensystemen um. (K3)

  • Sie bestimmen ASCII- und Unicode-Werte von Zeichen. (K2/K3)

  • Sie analysieren die UTF-8-Codierung eines Unicode-Zeichens. (K4)

1) Zahlensysteme – Überblick

  • Dezimal: Basis 10 (Ziffern 0–9).

  • Binär: Basis 2 (Ziffern 0 und 1).

  • Hexadezimal: Basis 16 (Ziffern 0–9 und A–F).

👉 Computer arbeiten intern binär. Hex wird genutzt, um Binär kompakt darzustellen.

2) Schritt-für-Schritt: Umwandlungen

A) Von Dezimal nach Binär

  1. Teile die Zahl durch 2.

  2. Notiere den Rest (0 oder 1).

  3. Wiederhole mit dem ganzzahligen Ergebnis.

  4. Lies die Reste von unten nach oben.

Beispiel: 13₁₀
13 ÷ 2 = 6 Rest 1
6 ÷ 2 = 3 Rest 0
3 ÷ 2 = 1 Rest 1
1 ÷ 2 = 0 Rest 1
→ 1101₂

B) Von Binär nach Dezimal

  1. Schreibe die Ziffern auf.

  2. Jede Stelle entspricht 2^n.

  3. Summiere.

Beispiel: 1011₂ = 1·2³ + 0·2² + 1·2¹ + 1·2⁰ = 11₁₀

C) Von Binär nach Hex

  • Fasse 4 Bits (=1 Nibble) zusammen.

  • Wandle jede Vierergruppe direkt in eine Hex-Ziffer um.

Beispiel: 10101111₂ = AF₁₆

3) ASCII und Unicode

  • ASCII: historischer Standard (0–127), z. B.
    A = 65, a = 97, ! = 33.

  • Unicode: erweitert, deckt praktisch alle Zeichen ab.
    Schreibweise: U+0041 = A, U+1F642 = 🙂.

👉 ASCII ist eine Teilmenge von Unicode.

4) UTF-8-Codierung

  • UTF-8 ist die häufigste Kodierung für Unicode-Zeichen.

  • Zeichen im Bereich U+0000 – U+007F brauchen 1 Byte (ASCII-kompatibel).

  • Höhere Bereiche brauchen 2–4 Bytes.

Beispiele:

  • A (U+0041) → 41

  • € (U+20AC) → E2 82 AC

  • 🙂 (U+1F642) → F0 9F 99 82

5) Aufgaben

A) Binär ↔ Dezimal

  1. 19₁₀ → ?₂

  2. 255₁₀ → ?₂

  3. 1001₂ → ?₁₀

  4. 111111₂ → ?₁₀

B) Binär ↔ Hex

  1. 1010 1101₂ = ?₁₆

  2. 7F₁₆ = ?₂

  3. 2A₁₆ = ?₂

C) ASCII & Unicode

  1. Bestimmen Sie die Codepunkte: B, z, @.

  2. Wandeln Sie U+03A9 (Ω) in Dezimal um.

D) UTF-8 Codierung

  1. Bestimmen Sie die UTF-8 Bytes für:

    • A

    • ß

    • €

    • 你

    • 🙂

  2. Welche Zeichen sind ASCII-kompatibel, welche nicht?

6) Reflexionsfragen

  • Warum braucht man neben ASCII auch Unicode?

  • Weshalb ist UTF-8 heute der Standard im Web?