• Grundlegende Konzepte moderner Rechner wiedergeben und erläutern können
• Schaltkreismodellierung durch Boolesche Funktionen verstehen und erklären können
• Hardware-Realisierungen von arithmetischen Funktionen darstellen können
• Modellierung und Optimierungsansätze integrierter Schaltkreise umreißen können
• Rechnersysteme anhand der eingeführten Konzepte selbständig beurteilen können
• Unterschiedliche Hardware-Realisierungen unter den eingeführten Optimierungskriterien bewerten können
• In Gruppen Probleme analysieren, gemeinsam Lösungsstrategien entwickeln und präsentieren können

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I. Rechnerarchitektur

1. Rechnersichtweisen: Ebenen und Sprachen, Hierarchie, Compiler, Interpreter
2. Aufbau und Funktionsweise: Hardware, Software, Firmware, Aufbau eines von-Neumann-Rechners, Arbeitsspeicher, Speicherzelle, Arbeitsweise eines Prozessors, Speicher, I/OBusse
3. Befehlssatz: RISC, CISC, Designprinzipien
4. Pipelining
5. Speicher: Hierachie, Organisation, Caches, Hintergrundspeicher
6. Parallelität: Ausprägungen, Klassifikation von parallelen Rechnerarchitekturen, Exkurs über Verbindungsstrukturen

II. Digitale Schaltungen:

1. Schaltkreise: Technologien, Definition, Kosten, Semantik von kombinatorischen Schaltkreisen, Simulation, Teilschaltkreise, Hierarchischer Entwurf, Beispiele
2. Kodierung: Zeichen, Zahlen, Zahlensysteme, Übertragung, Fehlerkorrektur, HammingCode, Huffman-Code, Festkommadarstellungen, Zahlendarstellung durch Betrag und Vorzeichen, Einer-/Zweierkomplement-Darstellung, Gleitkommadarstellung (IEEE-754 Format)
3. Boolescher Kalkül: Funktion, Algebra, Ausdrücke, alternative Funktionsdarstellung, z.B. durch Entscheidungsdiagramme
4. Zweistufige Schaltungen: Logiksynthese, Implikanten, Primimplikanten, Minimierung, Quine/McClusky, Überdeckungsproblem
5. Integrierte Schaltungen, arithmetische Schaltungen, ALU
6. Schaltungen mit speichernden Elementen

Lehrveranstaltung(en):

• 03-IBGP-TI1 Technische Informatik 1: Rechnerarchitektur und digitale Schaltungen

KP, SL:1, PL:1, Portfolio, Klausur, Fachgespräch

• B. Becker, R. Drechsler, P. Molitor: Technische Informatik – Eine Einführung, Pearson Studium, 2005

• B. Becker, P. Molitor: Technische Informatik - Eine einführende Darstellung, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2008

• D. Hoffmann: Grundlagen der Technischen Informatik, 5. Aufl., Hanser Verlag, 2016

• A. S. Tanenbaum, T. Austin: Computerarchitektur, 6. Aufl., Pearson Studium, 2014

• D. Patterson, J. Hennessy: Computer Organization & Design - The Hardware/Software Interface, Morgan Kaufmann Publishers, 5. Auflage, 2013

• R. Drechsler, A. Fink, J.Stoppe: Computer – Wie funktionieren Smartphone, Tablet & Co.?, Springer, 2017