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Universität Bremen Universität Bremen Fachbereich 3 Informatik
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Technische Informatik 1 03-BA-700.11

Veranstalter: Prof. Dr. Rolf Drechsler, Heinz Riener

In der Lehrveranstaltung werden der prinzipielle Aufbau eines Rechners sowie die darunterliegenden Hardware-Konzepte eingeführt.

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
Links:
  • SPIM - ein MIPS R2000/R3000 Simulator, mit dem entsprechende Assembler-Programme laufen.
Literatur:
  • B. Becker, P. Molitor, Technische Informatik, Oldenbourg Wissenschafts Verlag, 2008
  • B. Becker, R. Drechsler, P. Molitor, Technische Informatik - Eine Einführung, Pearson Education Deutschland, 2005
  • A. Tanenbaum, J. Goodman, Computerarchitektur, Pearson Studium, 2001
  • D. Hoffmann, Grundlagen der Technischen Informatik, Hanser Verlag, 2007
Ergänzende Literatur:
  • H. Wuttke, K. Henke, Schaltsysteme, Pearson Studium, 2002
  • W. Stallings, Computer Organization & Architecture, Prentice Hall, 2002
  • C. Siemers, A. Sikora, Taschenbuch Digitaltechnik, Fachbuchverlag Leipzig, 2002
  • T. Beierlein, O. Hagenbruch, Taschenbuch Mikroprozessortechnik, Fachbuchverlag Leipzig, 2001
  • D. Patterson, J. Hennessy, Rechnerorganisation und -entwurf: Die Hardware/Software-Schnittstelle, Spektrum akademischer Verlag, 2005


 Ort & Zeit:

Vorlesung:
Di 14:00 - 16:00 NW1 H1 (H0020)
Do 08:00 - 10:00 NW1 H1 (H0020)

Tutorien:

Zeit

Raum

Tutor
Mo, 8-10 Uhr MZH 1460 Beate Kapturek
Mo, 14-16 Uhr MZH 1450 Frank Dylla
Di, 8-10 Uhr MZH 1100 Diedrich Wolter
Di, 18-20 Uhr MZH 1090 Heinz Riener
Mi, 8-10 Uhr MZH 1450 Mohamed Bawadekji
Do, 10-12 Uhr MZH 1450 Diedrich Wolter


[Folien (außer Übungsblätter) nur aus dem Campusnetz erreichbar]


Übungsblatt 01

PDF


generiert am 07.04.
Abgabe: 21.04.
Übungsblatt 02

PDF


generiert am 19.04.
Abgabe: 05.05.
Übungsblatt 03

PDF


generiert am 03.05.
Abgabe: 12.05.
Übungsblatt 04

PDF


generiert am 10.05.
Abgabe: 19.05.
Übungsblatt 05

PDF


generiert am 17.05.
Abgabe: 26.05.
Übungsblatt 06

PDF


generiert am 26.05.
Abgabe: 07.06.
Übungsblatt 07

PDF


generiert am 31.05.
Übungsblatt 08

PDF


generiert am 07.06.
Abgabe: 21.06.
Übungsblatt 09

PDF


generiert am 14.06.
Übungsblatt 10

PDF


generiert am 21.06.




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