Technische Universität Ilmenau

Computer Engineering - Modultafeln of TU Ilmenau

The Modultafeln have a pure informational character. The legally binding information can be found in the corresponding Studienplan and Modulhandbuch, which are served on the pages of the course offers. Please also pay attention to this legal advice (german only). Information on place and time of the actual lectures is served in the Vorlesungsverzeichnis.

subject properties subject number 5131 - common information
subject number5131
departmentDepartment of Computer Science and Automation
ID of group2231 (Group for Computer Architecture and Embedded Systems)
subject leaderProf. Dr. Wolfgang Fengler
languageDeutsch
term Wintersemester
previous knowledge and experience

Hochschulreife

learning outcome

Fachkompetenz:

Die Studierenden verfügen über Kenntnisse und Überblickswissen zu den wesentlichen Strukturen und Funktionen von digitaler Hardware und haben ein Grundverständnis für den Aufbau und die Wirkungsweise von Funktionseinheiten von Digitalrechnern. Die Studierenden verstehen detailliert Aufbau und Funktionsweise von Prozessoren, Speichern, Ein-Ausgabe-Einheiten und Rechnern. Die Studierenden verstehen Entwicklungstendenzen der Rechnerarchitektur.

Methodenkompetenz:

Die Studierenden sind in der Lage, einfache digitale Schaltungen zu analysieren und zu synthetisieren. Sie können einfache Steuerungen sowohl mit Hilfe von diskreten Gatterschaltungen als auch mit Hilfe programmierbarer Schaltkreise erstellen. Sie sind in der Lage, Automatenmodelle zu verstehen und anzuwenden. Sie können die rechnerinterne Informationsverarbeitung modellieren und abstrakt beschreiben sowie die zugehörigen mathematischen Operationen berechnen. Die Studierenden entwerfen und analysieren einfache maschinennahe Programme.

Systemkompetenz:

Die Studierenden verstehen das grundsätzliche Zusammenspiel der Baugruppen eines Digitalrechners als System. Sie erkennen den Zusammenhang zwischen digitalen kombinatorischen und sequentiellen Schaltungen, Funktionsabläufen innerhalb von Rechnern und der Ausführung von Maschinenprogrammen anhand praktischer Übungen. Sozialkompetenz: Die Studierenden erarbeiten Problemlösungen einfacher digitaler Schaltungen, der Rechnerarchitektur und von einfachen Maschinenprogrammen in der Gruppe. Sie können von ihnen erarbeitete Lösungen gemeinsam in Übungen auf Fehler analysieren, korrigieren und bewerten.

content

1. Mathematische Grundlagen

  • Aussagen und Prädikate, Abbildungen, Mengen
  • Anwendung der BOOLEschen Algebra und der Automatentheorie auf digitale Schaltungen

2. Informationskodierung / ausführbare Operationen

  • Zahlensysteme (dual, hexadezimal)
  • Alphanumerische Kodierung (ASCII)
  • Zahlenkodierung 3. Struktur und Funktion digitaler Schaltungen
  • BOOLEsche Ausdrucksalgebra, Schaltalgebraische Ausdrücke, Normalformen
  • Funktions- und Strukturbeschreibung kombinatorischer und sequenzieller Schaltungen, programmierbare Strukturen
  • Analyse und Synthese einfacher digitaler Schaltungen
  • digitale Grundelemente der Rechnerarchitektur (Tor, Register, Bus, Zähler/Zeitgeber)

4. Rechnerorganisation

  • Kontroll- und Datenpfad
  • Steuerwerk (Befehlsdekodierung und -abarbeitung)
  • Rechenwerk (Operationen und Datenübertragung)

5. Rechnergrundarchitekturen und Prozessoren

  • Grundarchitekturen
  • Prozessorgrundstruktur und Befehlsablauf
  • Erweiterungen der Grundstruktur
  • Befehlssatzarchitektur und einfache Assemblerprogramme

6. Speicher

  • Speicherschalkreise als ROM, sRAM und dRAM
  • Speicherbaugruppen

7. Ein-Ausgabe

  • Parallele digitale E/A
  • Serielle digitale E/A
  • periphere Zähler-Zeitgeber-Baugruppen
  • Analoge E/A

8. Fortgeschrittene Prinzipien der Rechnerarchitektur

  • Entwicklung der Prozessorarchitektur
  • Entwicklung der Speicherarchitektur
  • Parallele Architekturen

 

media of instruction
  • Vorlesung mit Tafel/Auflicht-Presenter und Powerpoint-Präsentation,
  • eLearnig-Angebote im Internet,
  • Arbeitsblätter und Aufgabensammlung für Vorlesung und Übung (Online und Copyshop),
  • Lehrbuch (auf Ilmedia verfügbar)

Ergänzend: Webseiten (Materialsammlung und weiterführende Infos)

literature / references

Primär: Eigenes Material (Online und Copyshop) sowie empfohlene Lehrbücher:

  • Wuttke, H.-D.; Henke, K: Schaltsysteme - Eine automatenorientierte Einführung, Verlag: Pearson Studium, 2003
  • W. Fengler und O. Fengler: Grundlagen der Rechnerarchitektur. Ilmenau 2016. ilmedia.
  • Hoffmann, D.W.: Grundlagen der Technischen Informatik, Hanser- Verlag, 2007
  • Märtin, C.: Einführung in die Rechnerarchitektur - Prozessoren und Systeme. ISBN 3-446-22242-1, Hanser 2003.
  • Flik, T.: Mikroprozessortechnik. ISBN 3-540-42042-8, Springer 2001

Ergänzend: Webseiten (Materialsammlung und weiterführende Infos)

  • http://www.tu-ilmenau.de/?r-tira
  • https://www.tu-ilmenau.de/iks/lehre/bachelor-studiengaenge/

(dort auch gelegentlich aktualisierte Literaturhinweise und Online-Quellen).

evaluation of teaching

Pflichtevaluation:

Freiwillige Evaluation:

WS 2008/09 (Vorlesung, Übung)

WS 2009/10 (Vorlesung, Übung)

WS 2010/11 (Vorlesung, Übung)

WS 2011/12 (Vorlesung, Übung)

WS 2012/13 (Übung)

WS 2013/14 (Übung)

WS 2014/15 (Übung, Fach)

WS 2015/16 (Übung)

WS 2015/16 (Fach)

SS 2016 (Fach)

WS 2016/17 (Fach, Seminar)

SS 2017 (Fach)

WS 2017/18 (Seminar, Fach, Übung)

Hospitation:

Details in major polyvalenter Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Metalltechnik 2013, Bachelor Mathematik 2013, Bachelor Werkstoffwissenschaft 2013, Bachelor Fahrzeugtechnik 2013, Bachelor Medientechnologie 2013, Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013, Bachelor Maschinenbau 2013, Bachelor Optische Systemtechnik/Optronik 2013, polyvalenter Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Elektrotechnik 2013, Bachelor Wirtschaftsinformatik 2013, Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2013, Bachelor Mechatronik 2013, Bachelor Wirtschaftsinformatik 2015, Diplom Elektrotechnik und Informationstechnik 2017
subject nameComputer Engineering
examination number2200001
credit points4
on-campus program (h)45
self-study (h)75
Obligationobligatory
examwritten examination performance, 90 minutes
details of the certificate
maximum number of participants
Details in major Bachelor Fahrzeugtechnik 2008, Bachelor Mechatronik 2008, Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2008, Bachelor Optronik 2008, Bachelor Maschinenbau 2008, Bachelor Medientechnologie 2008, Bachelor Werkstoffwissenschaft 2009, Bachelor Werkstoffwissenschaft 2011
subject nameComputer Engineering
examination number2200001
credit points4
on-campus program (h)34
self-study (h)86
Obligationobligatory
examwritten examination performance, 90 minutes
details of the certificate
maximum number of participants