Technische Universität Ilmenau

Technische Informatik - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu unseren Studiengängen. Rechtlich verbindliche Angaben zum Verlauf des Studiums entnehmen Sie bitte dem jeweiligen Studienplan (Anlage zur Studienordnung). Bitte beachten Sie diesen rechtlichen Hinweis. Angaben zum Raum und Zeitpunkt der einzelnen Lehrveranstaltungen entnehmen Sie bitte dem aktuellen Vorlesungsverzeichnis.

Fachinformationen zu Fachnummer 5131 - allgemeine Informationen
Fachnummer5131
FakultätFakultät für Informatik und Automatisierung
Fachgebietsnummer2231 (Rechnerarchitektur und eingebettete Systeme)
Fachverantwortliche(r)Prof. Dr. Wolfgang Fengler
SpracheDeutsch
TurnusWintersemester
Vorkenntnisse

Hochschulreife

Lernergebnisse

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.

Inhalt

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

 

Medienformen
  • 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)

Literatur

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).

Lehrevaluation

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:

Spezifik im Studiengang polyvalenter Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Metalltechnik 2013, Bachelor Mathematik 2013, Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013, Bachelor Werkstoffwissenschaft 2013, Bachelor Fahrzeugtechnik 2013, Bachelor Medientechnologie 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
FachnameTechnische Informatik
Prüfungsnummer2200001
Leistungspunkte4
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)75
VerpflichtungPflicht
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 90 Minuten
Details zum Abschluss
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang 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
FachnameTechnische Informatik
Prüfungsnummer2200001
Leistungspunkte4
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)86
VerpflichtungPflicht
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 90 Minuten
Details zum Abschluss
max. Teilnehmerzahl

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modul- und Fachbeschreibungen durch den Modul- oder Fachverantwortlichen finden Sie auf den Infoseiten zum Modulkatalog.