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Grundlagen digitaler Systeme (Wintersemester 2006/2007)

Dozent: Dr.-Ing. Ralf Wollowski

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

Allgemeine Information

  • Semesterwochenstunden : 4
  • ECTS : 6
  • Benotet : Ja
  • Einschreibefrist : 26.01.2007
  • Programm : IT-Systems Engineering BA
  • Lehrform :
  • Belegungsart : Pflicht

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