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Modulcode: Inf-CompSys
Englische Bezeichnung: Computer Systems
Modulverantwortliche(r): Prof. Dr.-Ing. Reinhard Koch
Turnus: jedes Jahr im WS (WS15/16, WS16/17, WS17/18, WS18/19, WS19/20, WS20/21)
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)) 2F-BSc (2F-BSc Inf.)
Lehrsprache: Deutsch
Voraussetzungen:

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

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. Die Auswirkung des Designs auf die Anwendersicht wird durch die Interpretation einfacher C-Programme erklärt.

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 und CMOS Technologie, Schaltnetze, Flip-Flops, Schaltwerke, Arithmetisch Logische Einheit und Computer Arithmetik, Speicher, X86-Prozessor, Assembler, Stacks, Pipelining, Caches, Speicher, Grundlagen in C. Kursunterlagen finden sich unter https://www.mip.informatik.uni-kiel.de/en/teaching/current-semester/computersysteme

Weitere Voraussetzungen:

Prüfungsleistung:

Die Modulprüfung erfolgt schriftlich. Die Klausurnote entspricht dann der Modulnote. Zur Klausurzulassung dürfen nicht mehr als zwei Serien der Hausübungen unentschuldigt als nicht bestanden gewertet werden. Pro Serie gibt es 100 reguläre Punkte. Durch aktive Mitarbeit bei den Übungsterminen können Bonuspunkte erreicht werden, die akkumuliert uind auf die Serien verteilt werden. Eine Serie gilt als bestanden, wenn man (inklusive etwaiger Bonuspunkte) mindestens 50 Punkte erreicht.

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, 3rd Edition, 2016

Verweise:

Kommentar: