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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, Dr. Robert Wille, Eleonora Schönborn

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:
  • Befehlssatz MIPS R2000 - eine Referenz mit Syntax und Kurzbeschreibung aller Befehle.
  • SPIM - ein MIPS R2000/R3000 Simulator, mit dem entsprechende Assembler-Programme laufen.
  • MARS - ein weiterer MIPS Simulator.
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
  • R. E. Bryant, Graph-Based Algorithms for Boolean Function Manipulation, IEEE Trans. Comput., 35, 677-691, 1986


 Ort & Zeit:

Vorlesung:
Mo 14:00 - 16:00 MZH 1380/1400
Do 12:00 - 14:00 GW1-HS H0070

Tutorien:

Zeit

Raum

Tutor
Mo, 8-10 Uhr MZH 1110 Lutz Frommberger
Mo, 8-10 Uhr GW1 A0150 Jannis Stoppe
Mo, 12-14 Uhr MZH 1470 Lutz Frommberger
Mo, 12-14 Uhr MZH 3150 Mohamed Bawadekji
Di, 8-10 Uhr MZH 1100 Nicole Drechsler
Di, 8-10 Uhr MZH 1380/1400 Martin Zenzes
Di, 16-18 Uhr MZH 1110 Holger Schultheis
Mi, 8-10 Uhr MZH 1450 Eleonora Schönborn
Mi, 8-10 Uhr GW1 A0150 Heinz Riener


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


Übungsblatt 01

PDF


generiert am 23.04.
Abgabe: 03.05.
Übungsblatt 02

PDF


generiert am 30.04.
Abgabe: 10.05.
Übungsblatt 03

PDF


generiert am 07.05.
Abgabe: 21.05.
Übungsblatt 04

PDF


generiert am 14.05.
Abgabe: 24.05.
Übungsblatt 05

PDF


generiert am 21.05.
Abgabe: 31.05.
Übungsblatt 06

PDF


generiert am 24.05.
Abgabe: 07.06.
Übungsblatt 07

PDF


generiert am 04.06.
Abgabe: 14.06.
Übungsblatt 08

PDF


generiert am 11.06.
Abgabe: 21.06.
Übungsblatt 09

PDF


generiert am 18.06.
Abgabe: 28.06.
Übungsblatt 10

PDF


generiert am 25.06.
Abgabe: 05.07.




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