Technische Informatik 1 (TEI1)
1. Semester
5 ECTS | 4 SWS
Continuous Assessment (CA)
Verstehe die Technik hinter dem Computer: Du lernst, wie Prozessoren, Speicher und digitale Schaltungen funktionieren, wie Computer Zahlen und Zeichen verarbeiten und wie Programme direkt mit der Hardware zusammenarbeiten. Außerdem beschäftigst du dich mit modernen Prozessoren, schnellem Speicher und der Zusammenarbeit mehrerer Rechner.
Inhalte
- Schaltungstechnische Grundlagen
- Kombinatorische Schaltnetze (Gatter, einfache Schaltungen mit Gattern)
- Boolesche Schaltalgebra (Gesetze, Minimierung), Karnaugh-Pläne
- Sequenzielle Schaltungen (Flip-Flops, Anwendungen mit Flip-Flops)
- Computerarithmetik (Zahlendarstellungen, Grundrechenarten, Realisierung in Hardware)
- Codes (Zeichencodes, fehlererkennende und fehlerkorrigierende Codes, optimale Codes)
- Adressierung und Befehlsfolgen
- Struktur der CPU (Adress- und Datenpfad, mikroprogammierte/verdrahtete Kontrolleinheit)
- RISC-Prozessoren (Eigenschaften, Registerfenster, Pipelining)
- Speicher (verschiedene Ausführungen)
- Speicherarchitektur (Lokalitätsprinzip, Cache, virtueller Speicher)
- Parallelrechner (Kommunikationsmodelle, Verbindungsnetzwerke, Metriken)
Lernziele/Kompetenzen
Die Studierenden sind in der Lage,
- kombinatorische Schaltnetze mit Hilfe von Wahrheitstabellen zu beschreiben und Boolescher Algebra zu minimieren und Schaltnetze zu synthetisieren
- zu erläutern, wie grundlegende arithmetische Operationen realisiert und bezüglich Realisierungsaufwand und Rechengeschwindigkeit zu unterscheiden
- die Funktionsweise von Registern, Speicher und Zählern zu beschreiben,
- die rechnerinterne Darstellung von Zahlen und Zeichen zu erläutern
- grundlegende Methoden der fehlererkennenden und -korrigierenden Codierung sowie optimaler Codes zu erläutern und diese in einfachen Beispielen anzuwenden
- Programmausführung auf Hardwareebene zu verstehen (CPU) und einfache Assemblerprogramme zu entwickeln
- Fortgeschrittene Rechnerkonzepte wie RISC/CISC, Speicherarchitekturen und Parallelrechner zu verstehen und resultierende Effekte bezüglich Programmausführung und Rechenzeit einzuschätzen
Literatur
- Tanenbaum: „Structured Computer Organization“, Prentice Hall
- Patterson, Hennessy: „Computer Organization & Design. The Hardware/Software Interface“, Morgan Kaufmann
- Clements: „The Principles of Computer Hardware“, Oxford University Press
- Hamacher, Vranesic, Zaky: „Computer Organization“, McGraw-Hill
Dozentinnen / Dozenten
- Prof. Dr. Jörn Fischer
- Prof. Dr. Thomas Ihme
Empfohlene Vorkenntnisse
Daten zum Modul
| Semester |
1 |
| Unterrichtssprache |
Deutsch |
|
Häufigkeit
|
Jedes Semester
|
| Kreditpunkte |
5 |
| Modulverantwortlich |
Prof. Dr. Frank Dopatka |
| Dauer |
1 Semester |
| Studienleistung |
Keine |
| Prüfungsvorleistung |
Keine |
| Prüfungsleistung |
Continuous Assessment (CA) |
Semesterwochenstunden
| Vorlesung |
2 SWS |
| Labor |
2 SWS |
| Summe |
4 SWS |
Arbeitsaufwand (work load)
| Vorlesung |
30 h |
| Labor |
30 h |
| Selbststudium |
90 h |
| Summe |
150 h |
150