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FG Integrierte Kommunikationssysteme


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Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel

Fachgebietsleiter

Telefon +49 3677 / 69 2819

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INHALTE

Rechnerorganisation (BT, II, IN)

Allgemeine Informationen

Dozent Vorlesung
Dr.-Ing. Karsten Henke

Ergebnisse der Bonusklausur

Die Ergebnisse der Bonusklausur finden Sie hier.

Ziele der Veranstaltung

  • Vermittlung von fundierten Kenntnissen zu den technischen Grundlagen der Informatik als Voraussetzung für einen systematischen Zugang zu technischen Problemen der Informatik
  • Grundlagen für den Entwurf von digitalen Systemen
  • Praktische Übungen zur rechnerinternen Informationsverarbeitung, Rechnerarchitektur und -organisation
  • Bezug zu Entwurfsmethoden für Hard- und Softwaresysteme

Durchführung

  • Die Veranstaltung wird im Wintersemester angeboten
  • Stundenumfang: 2V, 2U, 0.5P
  • Hinweis
    • Die Seminaraufgaben sind vor Beginn der Übungen zu lösen, soweit sie thematisch in der Vorlesung behandelt wurden.
    • Die Übungen dienen zur Duiskussion der Lösungen und zur Vertiefung des Stoffes
  • Praktikum Zu dieser Veranstaltung gehört ein Praktikum, welches im darauffolgenden Sommersemester durchgeführt wird.
  • Abschluss

    • Schriftliche Klausur: im Prüfungszeitraum 90 Minuten
    • Zeit und Orte: siehe Vorlesungsverzeichnis
    • Erlaubte Hilfsmittel: Arbeitsblätter
    • Verboten sind: Eigene Mitschriften, Skript, Übungsblätter, Taschenrechner, Handy und Nachbars Hilfe
    • Die Prüfungsergebnisse sind über das Thoska-System abrufbar.

Inhalte der Veranstaltung

  • 1. Mathematische Grundlagen (Aussagen und Prädikate, Abbildungen, Mengenalgebra, Relationen)
  • 2. BOOLEsche Algebren
    • BOOLEsche Mengenalgebra (BMA)
    • BOOLEsche Ausdrucksalgebra (BAA)
      • Schaltalgebraische Ausdrücke / Wertfunktion
      • Wertbestimmung / Werteverlaufsgleichheit
      • Werteverlaufsgleiche Umformungen
    • Ein Java-Applet zur Demonstration der Zusammenhänge zwischen BAA und BMA
  • 3. Entwurf kombinatorischer Schaltungen
    • Funktioneller Entwurf
      • Abbildungen von Belegungsmengen / BOOLEsche Funktionen
      • Explizite Gleichungen / Normalformen (KDNF, KKNF, KNONF, KNANF)
      • Minimierung (Karnaugh)
      • EinJava-Applet zur Minimierung nach Karnaugh
    • Ein Java-Applet zur Demonstration der Zusammenhänge zwischen BAA und BMA
    • Struktureller Entwurf
      • Elementare Funktionen und Strukturen
      • Strukturbeschreibung
      • Beispiele komplexer Strukturen
      • Programmierbare Strukturen
      • EinJava-Applet zur Demonstration der Zusammenhänge zwischen ROM, PAL und PLA
  • 4. Entwurf sequentieller Automaten
    • Funktioneller Entwurf
      • Automatentabellen und -graphen
      • z- und y-Gleichungen
    • Struktureller Entwurf
      • Elementare sequentielle Funktionen und Strukturen
      • Programmierbare sequentielle Strukturen (Mikroprogrammsteuerung)
      • Digitale Rechnerstrukturen
  • 5. Rechnerorganisation
    • Detailliertes Architekturmodell (von- Neumann-Architektur)
    • Befehlsaufbau
    • Operationsarten
    • Adressierungsarten
    • Beispielarchitektur i8086
      • Transportbefehle (Datenfluss)
      • Verarbeitungsbefehle (Operationen)
      • Steuerbefehle (Befehlsfluss)
      • Zusammenfassung der Assemblerbefehle
  • 6. Informationskodierung/ ausführbare Operationen
    • Befehle
    • Daten
      • Alphanumerische Kodierung
      • BCD- Kodierung
      • Festkomma- Zahlen
      • Gleitkomma- Zahlen
      • Maschineninterne Datentypen
  • 7. Virtuelle Rechnerarchitektur
    • Beziehungen HLL <-> Maschinensprache
    • Maschineninterne Darstellung von Datentypen höherer Programmiersprachen
      • Gleitkomma
      • String
      • Array
      • Record
      • Set
      • Dynamische Datentypen ( Pointer)
    • Maschineninterne Umsetzung von Anweisungen
      • Wertzuweisung
      • Programmverzweigung

Prüfungsschwerpunkte

  • Belegungsmengen, Wertetabellen, schaltalgebraische Ausdrücke, Normalformen
  • Funktioneller und struktureller Entwurf kombinatorischer Schaltungen, Minimierung
  • Programmierbare kombinatorische Strukturen
  • Struktursynthese sequentieller Automaten, Vollständigkeit, Widerspruchsfreiheit
  • Wirkung ausgewählter Maschinenbefehle auf Register- Flag- und Speicherbelegungen
  • Operationen mit unterschiedlichen Zahlenkodierungen (BCD, Festkomma)
  • Gleitkommaformate und -kodierungsvorschriften

Arbeitsmaterialien

Vorlesung (mit Kapitelangabe in den Büchern)
Seminar
  • Seminaraufgaben Rechnerorganisation Download PDF
  • Ein Blatt mit Karnaugh-Plänen zum Üben Download PDF
  • Übungsklausur Download PDF
  • Übungsklausur Musterlösung Download PDF
  • Weihnachtsaufgabe "Adventskranzsteuerung" Download PDF
  • Tipps für die Klausur Download PDF
  • Simulation zur Weihnachtsaufgabe
Applets und andere hilfreiche Materialien