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Informatik X: Rechnertechnik und Rechnerorganisation / Parallelrechnerarchitektur
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Vorlesung im Wintersemester 2001/2002

Technische Grundlagen der Informatik

Prof. Dr. Arndt Bode

Bereich: Technische Informatik,
Pflichtvorlesung vor dem Vordiplom (1. Semester)
(Praktikum im 2. Semester)

Zeit und Ort: Montag, 10.15 - 11.45 Uhr, 0980
Mittwoch, 8.30 Uhr - 10.00 Uhr, 0980

Stundenzahl: 4

Beginn: 17.10.2001

Übung: Zentralübung: Donnerstag, 12.00 -13.30 Uhr, 0980

Inhalt:

Die Vorlesung behandelt diejenigen Grundlagen der Technischen Informatik, die jeder Informatiker als Voraussetzung für seine spätere Berufstätigkeit beherrschen sollte. Die Pflichtvorlesung im 1. Semester beschäftigt sich schwerpunktmässig mit maschinennaher Programmierung, Mikroprogrammierung und Schaltungsentwurf mittels VHDL. Das komplexe System Rechner wird als geschichtete abstrakte Maschine eingeführt, wobei der Schwerpunkt auf die Register-Transfer-Ebene (Mikroprogrammierung) und die Ebene der Maschinensprache gelegt wird. Die Vorlesung legt die Grundlagen für das Praktikum Technische Grundlagen der Informatik, das als Pflichtpraktikum im 2. Semester des Informatikstudiums zu absolvieren ist. Neben der abstrakten Behandlung der Komponenten der Rechnerorganisation werden in der Vorlesung jeweils auch konkrete Beispiele von Bauelementen für den Aufbau von Prozessoren (Mikroprozessoren), Speicher und Peripherie dargestellt.

  1. Von Neumanns Architekturkonzept
  2. Technische Realisierung von Rechnern: Überblicke und Beispiele
    2.1 Funktionale Schichtung bei Rechnern
    2.2 Benutzerprogrammschicht und von Neumann Schicht
    2.2.1 Allgemein
    2.2.2 Beispiele, Maschinenbefehlsebene bei Intel 80xxx-Mikroprozessoren und -Rechnern, ausführliche Einführung Intel PPRO, Pentium, 486, 386, 286, 8086, 8085
    2.3 Mikroarchitektur
    2.3.1 Allgemein
    2.3.2 Beispiele, Mikroprogrammierung der Bausteine Am29xx, Beispiel-Architektur
    2.4 Gatterschicht
    2.5 Bauelementeschicht
    2.6 Physikalische Schicht
  3. Formale Beschreibung von Rechnern mittels VHDL
  4. Schaltnetze
    4.1 Binäre Signale
    4.2 Binäre Boolesche Algebra, Schaltalgebra
    4.3 Schaltfunktionen, Schaltnetze
    4.4 Schaltfunktionen und Schaltalgebra
    4.5 Minimierung von schaltalgebraischen Ausdrücken
    4.6 Spezielle Schaltnetze
    4.7 Funktionsbündel
    4.8 Don't Care-Punkte
    4.9 Nand und Nor
    4.10 Hazards
  5. Schaltwerke
    5.1 Schaltwerke und endliche Automaten
    5.2 Nebenläufigkeit: Prozesse und Werke
    5.3 Flipflops
    5.4 Races
    5.5 Konstruktion eines synchronen Schaltwerks
    5.6 Register-Tranfer-Sprachen
    5.7 Endliche Maschinen
  6. Rechnertechnologie
    6.1 Schaltungsfamilien
    6.1.1 Schalter
    6.1.2 Kriterien für Schaltungsfamilien
    6.1.3 TTL
    6.1.4 ECL
    6.1.5 NMOS
    6.1.6 CMOS
    6.1.7 Vergleich
    6.2 Hauptspeicher
    6.2.1 Speicherprinzipien
    6.2.2 Kenngrößen von Speichern
    6.2.3 Flipflops
    6.2.4 Halbleiterspeicher
    6.3 Aufbau- und Packungstechnik
    6.3.1 Umfang von Zentraleinheiten
    6.3.2 Funktionale Schichtung und Hierarchie der Funktionseinheiten
    6.3.3 Konstruktive Hierarchie
    6.3.4 Integrierte Schaltungen
    6.3.5 Steckeinheiten
    6.3.6 Magazine, Schränke
    6.4 Rechnergestützter Entwurf von Rechnern
    6.4.1 Bedeutung des rechnergestützten Entwurfs von Rechnern
    6.4.2 Entwurf als Folge von Schichtenübergängen
    6.4.3 Bausteinentwurf
    6.4.4 Besonderes Beispiel: Integrierte Schaltung
    6.5 Trends und Grenzen
    6.5.1 Packungstechnik
    6.5.2 Geschwindigkeit

Hörerkreis:
Informatiker und Interessierte anderer Fachrichtungen vor dem Vordiplom

Voraussetzungen:
keine

Empfehlenswert für:
Pflichtvorlesung für Informatiker im 1.Semester und Voraussetzung für das Praktikum Technische Grundlagen der Informatik im 2. Semester.

Übungsschein:
nein

Skript:
-

Literatur:
wird in der Vorlesung angegeben

Sprechstunde:
nach Vereinbarung (Sekretariat Frau Brunnhuber, Raum S 1028)
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Philipp Drum
Last modified: Sun Aug 25 16:38:19 2002