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Grundlagen Digitaler Systeme I (Wintersemester 2002/2003)

Dozent: Dr.-Ing. Ralf Wollowski

Beschreibung

Zweck der Vorlesungen Grundlagen digitaler Systeme (GdS) I und II ist die Vermittlung einer grundlegenden Vorstellung von der Funktionsweise digitaler Systeme, insbesondere (der Hardware) von Digitalrechnern.

Das vermittelte Wissen befähigt, mit Fachleuten für digitale Systeme zusammenzuarbeiten, sowie - nach zusätzlicher Einarbeitung - kleinere Systeme zu spezifizieren und mit rechnergestützten Entwurfsmethoden zu entwerfen.

Digitale Systeme sind Anwendungen der Digitaltechnik; GdS I vermittelt deren Grundlagen:

     

  • Vorstellungswelt und Methodik der Digitaltechnik,
  • Modelle (für Aufbau und Verhalten),
  • grundlegende Schaltungsstrukturen,
  • Spezifikations-, Entwurfs- und Analysemethoden.
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Inhaltsübersicht GdS I:

     

  1. Einführung: Einordnung der Digitaltechnik, Überblick an Beispielen.
  2. Daten und Signale: Interpretation und Codierung; numerische und nichtnumerische Daten.
  3. Schaltnetze

       

    • Zuordnermodell, Parallelverarbeitung
    • Schaltalgebra und Boolesche Algebra (u.a. Axiomatik, Dualität und Komplementarität)
    • Schaltfunktionen und Schaltnetze (Darstellungsformen, Strukturformeln, Gatterschaltnetze, Kontaktschaltnetze (MOS-Technik))
    • Formeldarstellbarkeit und Realisierbarkeit: Normalformen, Basissysteme, Entwicklungssatz; Normalform-Schaltnetze (aus Decodierer, ROM, Multiplexer)
    • Unvollständige Schaltfunktionen
    • Entwurf zweistufiger Gatterschaltnetze (Boolescher Raum, Kuben; (Bündel-)Minimierung; Realisierung mit programmierbaren Logikbausteinen)
    • Transientes Verhalten, Hasards und Hasardfehler
    • Komposition von Schaltnetzen (u.a. iterative Schaltnetze)
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  4. Schaltwerke

       

    • Prinzip der sequentiellen Informationsverarbeitung; Zustandsbegriff
    • Zentrales Verhaltensmodell: der endliche Automat (Mealy-, Moore-Typ)
    • Ungetaktete (asynchrone) Schaltwerke: Übersicht
    • Getaktete (synchrone) Schaltwerke: Taktungsprinzip, Speicherglieder (Flipflops), Analyse, Synthese
    • Realisierung mit Logikbausteinen
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Voraussetzungen

Diese Veranstaltung wendet sich an Studentinnen und Studenten der Softwaresystemtechnik im ersten Semester. Es werden keine speziellen Kenntnisse vorausgesetzt; das Schulwissen genügt.

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.
  • U. Tietze, Ch. Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer, 12. Auflage, Berlin, 2002.
  • S. Wendt: Nichtphysikalische Grundlagen der Informationstechnik. Springer, 2. Auflage, Berlin, 1991.
  • S. Muroga: Logic Design and Switching Theory. Wiley-Interscience, New York, 1979.

Lern- und Lehrformen

Vorlesung mit integriertem Übungsbetrieb

Leistungserfassung

Schriftliche Prüfung: eine 90-minütige Klausur

Termine

Vorlesung:

Montag, 11:00 - 12:30

Dienstag, 11:00 - 12:30

Allgemeine Information

  • Semesterwochenstunden : 4
  • ECTS : 6
  • Benotet : Ja
  • Einschreibefrist : 01.01.1970
  • Programm : IT-Systems Engineering BA
  • Lehrform :
  • Belegungsart : Wahl

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