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Vorlesung Rechnerstrukturen
Raum: Phil A
Zeit: Di und Do 10:00 - 12:00 (4 SWS)(4 Leistungspunkte)
Veranstalter: Jianwei Zhang

Lernziele Dieses Modul behandelt im Rahmen der Vorlesung ein begrenztes und wohl ausgewähltes Theorie- und Methodenrepertoire für die Konfigurierung, den Entwurf, die Realisierung un die angemessene Nutzung von Rechnern- und Komunikationsnetzen sowie ihrer Basiskomponenten, u.a. unter Berücksichtigung technologischer, ökonomischer un anwendungsspezifischer Randbedingungen. Der Vorlesungsstoff der Lehreinheit Rechnerstrukturen wird in Übungen durch Beispiele ergänzt, um das Verstehen der grundlegenden Konzepte, Organisationsformen und Entwurfsmethoden von Rechnerarchitekturen und deren Vernetzung , einschließlich der Betriebssoftware, durch die eigenständige Beschäftigung mit den Inhalten besser zu verankern. Darüber hinaus wird das technische Grundvertändnis für Rechnerstrukturen durch ein technisches Praktikumexemplarisch vertieft, welches auf dem Prinzip "learning by doing" aufbaut, und den Studierenden die praktische Handhabung von Komponenten für Rechnerarchitekturen ermöglicht. Übergeordnete Lernziele des Moduls sind:
  • Verstehen der grundlegenden Konzepte, Organisationsformen udn Entwurfsmethoden von Rechnerstrukturen und deren Vernetzung einschießlich der Betriebssoftware.
  • Verstehen der Prinzipien der technischen Realisierung von Rechner-und Kommunikationshardware
  • Kennenlernen von Methoden zur formalen Beschreibung, Modellierung und Bewertung von Rechen- und Kommunikationssystemen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen
Inhalt Grundlagen
  • Grundbegriffe der Informationsverarbeitung:Information, Repräsentation von Information, Zahlensysteme, Codierung
  • Rechneraarithmetik: Operationen mit Zahlen, Ganzzahl- und Gleitkomma-Arithmetik
  • Lokale und globale Konzepte der Digitaltechni: Boolesche Algebra, Automatentheorie, Schaltnetze, synchrone und asynchone Schaltwerke, kooperierende Schaltwerke (Operationswerk, Steuerwek), Datenpfade, Datentore, Bus-Systeme, Zähler, Register, Registerfiles, Zähler, Speicher
Rechnerarchitektur
  • von-Neumann-Rechner: Architektur, Befehlssatz, Maschinen- und Assembler-Code, Betriebssystemebene
  • Speicherhierarchie: Speichertypen, virtueller Speicher, Cache-Organisation
  • Pipelining:CISC, RISC, superskalare Architekturen
  • Parallele Architekturen
  • Kommunikation, Schnittstellen udn Peripheriegeräte
Praktikum Rechnerstrukturen (Blockveranstaltung)
  • Grundelemente: Register, Bussystem, Speicheransteuerung, Operationswerk (ALU), Mikroprogrammiertes Steuerwerk
  • Speicherhierarchie: Speichertypen, virtueller Speicher, Cache-Organisation
  • Pipelining: CISC, RISC, superskalare Architekturen
  • Parallele Architekturen
  • Kommunikation, Schnittstellen und Peripheriegeräte
Stell. im Studienplan Bachelor / Grundstudium; Modul IP7
Vorraussetzungen keine Empfohlen: Grundlagenveranstaltungen in Mathematik und Physik
Vorgehen Vorlesung.
Literatur
  • Bryant, R.E., D.O'Hillaron,Computer Systems, Pearson Education Inc. New Jersey, 2003
  • Dal Chin M., Rechnerarchitektur, B.G. Teubner Verlag, 1996
  • Giloi, E.K., Rechnerarchitektur, Springer Verlag, 1999
  • Hennessy J.L., D.A. Patteron, Computer Architecture: A Quantitative Approach, 3rd Edition, Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2004
  • Heuring V.P., H.F. Jordan, Computer Systems Design and Architecture, 2nd Edition, Pearson Prentice Hall 2004
  • Möller, D.P.F., Rechnerstrukturen, Springer Verlag 2003
  • Schiffmann, W., R.Schmitz , Technische Informatik 1, Springer Verlag 2001
  • Schiffmann, W., R. Schmitz, Technische Informatik 2, Springer Verlag 2002
  • Schildt, G.H., D. Kahn, C. Kregel, C. Moerz, Einführung in die Technische Informatik, Springer 2005
Periodizität: jährlich zum WS
Folien zur Vorlesung 10.01.2006:
Allgemeine Informationen und Einführung in die Rechnerarchitektur
2 Folien pro Seite
12.01.2006:
Instruction Set Architecture
2 Folien pro Seite
17.01.2006:
Assembler-Programmierung I
2 Folien pro Seite
19.01.2006:
Assembler-Programmierung II
2 Folien pro Seite
24.01.2006:
Computerarchitektur
2 Folien pro Seite
26.01.2006:
Computerarchitektur/Speicher
2 Folien pro Seite
31.01.2006:
Speicherhierarchie
2 Folien pro Seite
Begleitmaterial zu Termin 07: 02.02.2006:
Speicherhierarchie Forts.
2 Folien pro Seite
07.02.2006:
Speicherhierarchie Abschluss, I/O: Ein- und Ausgabe
2 Folien pro Seite
09.02.2006:
Ausnahmebehandlungen und Prozesse
2 Folien pro Seite
Übungen
Periodizität jährlich zum WS
Eignung Geeignet für Nebenfachstudierende
Verwendbarkeit Studienabschnitt: 1 Referenzsemester: 3
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Impressum
09.01.2006
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