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Technische Informatik 1

03-542 Technische Informatik 1 In der Lehrveranstaltung soll der prinzipielle Aufbau eines Rechners von der Hardware-Sichtweise eingeführt werden. Die wesentlichen Aspekte hierbei sind: Kenntnisse über die unterschiedlichen Ebenen und Sprachen und die daraus resultierenden Sichtweisen eines Rechners bzw. eines Systems. Hierzu werden die verwendeten Komponenten im Einzelnen besprochen und systematisch deren Zusammenhang beschrieben. Kenntnisse über digitale Schaltungen und wie auf deren Basis die zuvor eingeführten Komponenten eines Rechners umgesetzt werden können. Implementierungsabhängige Aspekte werden besprochen und Optimierungskriterien bzgl. des Schaltungsentwurfs werden vorgestellt. Dem entsprechen zwei inhaltliche Schwerpunkte: Rechnerarchitektur Rechnersichtweisen: Ebenen und Sprachen, Hierarchie, Compiler, Interpreter Aufbau und Funktionsweise: Hardware, Software, Firmware, Aufbau eines von-Neumann-Rechners, Arbeitsspeicher, Speicherzelle, Arbeitsweise eines Prozessors, Speicher, I/O Busse Befehlssatz: RISC, CISC, Designprinzipien Pipelining Speicher: Hierarchie, Organisation, Caches, Hintergrundspeicher Parallelität: Ausprägungen, Klassifikation von parallelen Rechnerarchitekturen, Exkurs über Verbindungsstrukturen Digitale Schaltungen und Rechnerorganisation: Schaltkreise: Technologien, Definition, Kosten, Semantik von kombinatorischen Schaltkreisen, Simulation, Teilschaltkreise, Hierarchischer Entwurf, Beispiele Kodierung: Zeichen, Zahlen, Zahlensysteme, Übertragung, Fehlerkorrektur, Hamming-Code, Huffman-Code, Festkommadarstellungen, Zahlendarstellung durch Betrag und Vorzeichen, Einer-/Zweierkomplement-Darstellung, Gleitkommadarstellung (IEEE-754 Format) Boolescher Kalkül: Funktion, Algebra, Ausdrücke, alternative Funktionsdarstellung, z.B. durch Entscheidungsdiagramme Zweistufige Schaltungen: Logiksynthese, Implikanten, Primimplikanten, Minimierung, Quine/McClusky, Überdeckungsproblem Integrierte Schaltungen, arithmetische Schaltungen, ALU Schaltungen mit speichernden Elementen Literatur: A. Tanenbaum: Structured Computer Organization (4th Edition), Prentice Hall International, 1999. D. Patterson, J. Hennessy: Computer Organization & Design - The Hardware/Software Interface, Morgan Kaufmann Publishers, 1994. J. Keller, W. Paul: HW-Design, Teubner, 1998 G. Hotz: Einführung in die Informatik, Teubner, 1990



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