Grundlagen digitaler Systeme (Wintersemester 2006/2007)

Dozent: Dr.-Ing. Ralf Wollowski

Allgemeine Information

• Semesterwochenstunden: 4
• ECTS: 6
• Benotet: Ja
• Einschreibefrist: 26.01.2007
• Lehrform:
• Belegungsart: Pflichtmodul

Studiengänge

• IT-Systems Engineering BA

Beschreibung

Grundlagen digitaler Systeme vermittelt die Grundkonzepte der Digitaltechnik und führt über diese in die Architektur von Digitalrechnern ein.

Inhaltsübersicht:

• Einführung: Einordnung der Digitaltechnik

• Daten und Signale
• Interpretation und Codierung
• Numerische und nichtnumerische Daten

• Schaltnetze
• Zuordnermodell, Parallelverarbeitung
• Schaltalgebra und Boolesche Algebra
• Schaltfunktionen und Schaltnetze, Realisierung (MOS-Technik)
• Formeldarstellbarkeit und Realisierbarkeit (Normalform-Schaltnetze)
• Unvollständige Schaltfunktionen
• Entwurf zweistufiger Gatterschaltnetze
• Transientes Verhalten, Hasards
• Komposition von Schaltnetzen (u.a. iterative Schaltnetze)

• Schaltwerke
• Prinzip der sequentiellen Informationsverarbeitung; Zustandsbegriff
• Zentrales Verhaltensmodell: der endliche Automat (Mealy-, Moore-Typ)
• Ungetaktete (asynchrone) und getaktete (synchrone) Schaltwerke

• Elementare Systembausteine

• Getaktete Steuerkreise
• Allgemeines Steuerkreismodell
• Realisierung mit konventionellem und mikroprogrammiertem Steuerwerk

• Sequentielle Programmabwickler für eine von Neumann-Architektur
• Prinzipielle Abwicklerstruktur und -arbeitsweise
• Mikroprogrammierte Abwickler:
• Prozessor als mikroprogrammierter Steuerkreis
• Assembler-Programmierung und Maschinencode
• Bus (Klassifikation, Systembus-Protokolle)
• Speicher (Hierarchie, Arbeitsspeicher, Cache)
• Ausblick

Voraussetzungen

Die Veranstaltung wendet sich an Studentinnen und Studenten im ersten Semester.

Literatur

K. Steinbuch und W. Rupprecht: Nachrichtentechnik. Band III: Nachrichtenverarbeitung von S. Wendt. Springer, Berlin, 1982.

H. M. Lipp: Grundlagen der Digitaltechnik. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 4. Auflage, München, 2002.

S. Wendt: Nichtphysikalische Grundlagen der Informationstechnik. Springer, 2. Auflage, Berlin, 1991.

H. Bähring: Mikrorechner-Technik. Band I: Mikroprozessoren und Digitale Signalprozessoren. Springer, 3. Auflage, 2002.

U. Tietze, Ch. Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer, 12. Auflage, Berlin, 2002.

J. Neuschwander: Struktur und Programmierung eines Mikroprozessorsystems. Oldenburg, München, 1988.

J. Hennessy, D. Patterson: Computer Architecture. Morgan Kaufmann Publishers, 3. Auflage, 2003.

M. Mano, Ch. Kime: Logic and Computer Design Fundamentals. Prentice Hall, 2001.

P. Tabeling: Softwaresysteme und ihre Modellierung. Springer, Berlin, 2005.

Lern- und Lehrformen

Vorlesung mit begleitendem Übungsbetrieb

Leistungserfassung

Schriftliche Prüfung am Ende des Semester (eine 90-minütige Klausur)

Termine

• Vorlesung:
• Donnerstag, 9:15 - 10:45 Uhr
• Freitag, 9:15 - 10:45 Uhr
• Besprechung der Übungsaufgaben:
• Freitag ab 11:30 Uhr in HS 2

Zurück