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Modulcode: Inf-CompSys
Englische Bezeichnung: Computer Systems
Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. Manfred Schimmler
Turnus: jedes Jahr im WS (WS15/16, WS16/17, WS17/18, WS18/19)
Präsenzzeiten: 4V 2Ü
ECTS: 8
Workload: 60 Std. Vorlesung, 30 Std. Präsenzübung, 150 Std. Selbststudium
Dauer: ein Semester
Modulkategorien: G (BSc Inf.) G (BSc Inf. (15)) A (BSc Winf. (15))
Lehrsprache: Deutsch

Kurzfassung:

Nach dem Kennenlernen der grundlegenden Formen der Beschreibung und der Realisierung digitaler Systeme vermittelt die Vorlesung grundlegende Prinzipien des Entwurfs moderner Rechner und deren Konsequenzen für den Anwender: Integer-Arithmetik, DLX Assembler, Stacks, Processor Architektur, Pipelining und Speicherhierarchie incl. Caches.

Lernziele:

Nach dem Absolvieren dieses Grundmoduls sollen die Studierenden in der Lage sein, einfache Digitalschaltungen zu analysieren, zu entwerfen und zu optimieren. Ferner kennen Sie das Zusammenwirken aller Bausteine eines einfachen Prozessors und wissen, welche Schaltvorgänge bei der Ausführung eines Befehls in Maschinensprache im Prozessor bewirkt werden. In methodischer Hinsicht wird das Prinzip der Abstraktion in mehreren Ebenen des Entwurfs digitaler Hardware verdeutlicht. Der Bezug zur Theoretischen Informatik wird mit der Entsprechung von Booleschen Funktionen und Schaltnetzen einerseits und endlichen Automaten und Schaltwerken andererseits hergestellt.

Weiter erlernen die Studierenden grundlegende Prinzipien der Strukturen moderner Rechner und deren Konsequenzen für den Anwender. Nach der erfolgreichen Teilnahme sollen die Studierenden den Computer also nicht mehr als "Black Box" wahrnehmen, sondern dessen Funktionsweise bis zu dem Detaillierungsgrad kennen, wie er für den optimalen Umgang mit der Ressource Rechner erforderlich ist. Dies beinhaltet praktische Übungen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen.

Überfachliche Kompetenzen zur Selbstorganisation werden vermittelt.

Lehrinhalte:

Es werden die folgenden Themen behandelt:

Zahlensysteme und Zahlendarstellung im Rechner, Grundlagen digitaler Schaltungen, MOS-Transistor, CMOS Technologie und CMOS-Gatter, Schaltnetze, Computer Arithmetik, Flip-Flops, Schaltwerke, Arithmetisch Logische Einheit, Speicher, DLX-Prozessor, Integer-Arithmetik, Assembler, Stacks, Pipelining und Caches.

Voraussetzungen:

Prüfungsleistung:

Die Modulprüfung erfolgt schriftlich. Die Klausurnote entspricht dann der Modulnote. Die Klausurzulassung wird nur erteilt, wenn zu erwarten ist, dass die Klausur auch bestanden werden kann. Daher gilt folgende Bedingung: Es müssen mindestens 50 % der Übungsaufgaben sinnvoll bearbeitet worden sein. .

Lehr- und Lernmethoden:

Verwendbarkeit:

Literatur:

K. Waldschmidt: Schaltungen der Datenverarbeitung, Teubner, Stuttgart, 1980, ISBN 3-519-06108-2

J.L. Hennessy, D.A. Patterson: Computer Architecture, a Quantitative Approach, Elsevier, Waltham, 2011, ISBN 978-0-12-383872-8

E. Leonhard: Grundlagen der Digitaltechnik, Hanser, München, 1976, ISBN 3-446-12158-7 W. Schiffmann, R. Schmitz: Technische Informatik 1, Springer, Berlin, 1993, ISBN 3-540-56815-8

R. Paul: Elektrotechnik und Elektronik für Informatiker 1 und 2, Teubner, Stuttgart, 1994, ISBN 3-519-02126-9

R.E. Bryant, D.R. O'Hallaron: Computer Systems: A Programmer's Perspective, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2003, ISBN 0-13-034074-X

Verweise:

Kommentar: