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1 Seite 1 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Quellen: Zum Teil aus den Unterlagen „Digitale Systeme“ Prof. Michalik, Technische Informatik II (für Bachelor) INF 1211 Vorlesung 1: Einführung, Historisches Überblick , v4 Prof. W. Adi Themen: 1.Vorlesungsinhalt und Ziele 2.Geschichtliche Entwicklung

2 Seite 2 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Vorlesungsseite: Über: IDA, Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze Technische Universität Braunschweig Hans-Sommer-Str. 66 D Braunschweig Sekretariat im 12. Etage Tel: Prof. W. Adi, 11. Etage Tel:

3 Seite 3 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) 1.Vorlesungsfolien Powerpoint, PDF 2. Übungsfolien Powerpoint, PDF 3.Vorlesungskript Als Übergang: Skript (Prof. Michalik) 4.Musterklausuren mit Lösungen 5.Klausur 2006, 2007 mit Lösung Vorlesungsunterlagen:

4 Seite 4 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Literatur: 1.Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, 2/e, Stephen Brown & Zvonko Vranesic, University of Toronto, Synthese und Analyse Digitaler Schaltungen. Mit zahlreichen Aufgaben mit Lösungen (Taschenbuch) Gerd Scarbata (Autor), Oldenbourg Verlag, 2001, ISBN-10: , ISBN-13:

5 Seite 5 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Vorlesungsziele Hardware für Rechenanlagen

6 Seite 6 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Die heutigen Personal Computer PC Personal Computer Mainboard

7 Seite 7 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Pentium Motherboard (Mainboard) CPU Central Processing Unit D-RAM I/O Slots, Busse Drucker Audio USB Tastatur Anschlusse Plattenspeicher DVD, Floppy Vorlesung TI-1 & TI-II - C-MOS Transistoren - Leitungen - Gatter, Flip-Flops - Rechenwerk, Automaten - Speicher

8 Seite 8 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Vorlesungsziele Module Sub-Einheiten Gatter & Flip-Flops Transistoren Technische Informatik I Elektronisches Systemkonzept Technische Informatik II Fabrikation, Physik

9 Seite 9 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) 1.Geschichtliche Entwicklung 2.Darstellung von Zahlen und Zeichen 3.Schaltnetze, Schaltfunktionen 4.Schaltalgebra, Realisierungen, Minimierung 5.Schaltwerke, Rückkopplungen 6.Flipflops, Speicher, Zähler 7.Arithmetische Einheiten, ALUs, Multiplizierer 9.Speicher und Adressierungstechniken 10. Grundlagen der Rechnerarchitektur 11. Moderne Digitale Bausteine 12. Moderne Entwurfsmethoden Vorlesungsihalt:

10 Seite 10 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung - Antike ca v. Chr. Der Mensch begann mit den ihm von der Natur gegebenen (Rechen ‑ )Hilfsmitteln, den Fingern. Eine Hand erlaubte ihm also, bis 5 (Quinärsystem), beide Hände bis 10 (Dezimal ‑ System) zu zählen. ca v. Chr.: Bequemer und zuverlässiger schon war das dem 5 ‑ Finger ‑ System verwandte Suan ‑ Pan ‑ Verfahren, bei dem die Perlen auf Drähten aufgefädelt waren. Bei den Römern wurde es Abakus genannt. In Hinterasien ist Suan Pan heute noch sehr stark verbreitet. 500 n. Chr.:Die Grundlage für die Entwicklung zum Rechnen. Aus Indien (daher: Hindu- ) entstandene Hindu-Arabische-Zahlensystem mit den zehn Ziffern: 0, 1,... 8, 9. Nach der Rückeroberung Spaniens aus arabischer Herrschaft (1450 n. Chr.) setzte es sich im Abendland schnell durch. Vorteile (im Verg. Z. Römischen Zahlensystem ist die - Einführung der Null: 0 - Einführung der Stellenschreibweise. Beispiel: Zahl  1= 4 0  10= 0 8  100=  1000 = 6000 Gesamtzahl= 6804

11 Seite 11 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) ca v. Chr. Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

12 Seite 12 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Sumerer, Akkader, Babylonier, Assyrer 3000 bis 400 v. Chr. Mesopotamien

13 Seite 13 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Sumerer und Altägypten Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

14 Seite 14 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) =(60²x10) 3600 =60x60=60² 600 =(60x10) 60 =(6x10) Sumerer und Altägypten Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

15 Seite 15 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) 682= Sumerer und Altägypten Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

16 Seite 16 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

17 Seite 17 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) er System von Babylon Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

18 Seite 18 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) R. R 1 R 2 R R 3 4 R 5 R 6. R R R R R R R Hexagon Geometry Genau 6 Radius teilen den Umfang! 6er System von Babylon

19 Seite 19 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Archaische Schrifttafel aus Mesopotamien (ca v. Chr.)

20 Seite 20 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Archaische Schrifttafel aus Mesopotamien (ca v. Chr.) Die in Proto- Keilschrift verfasste Tafel gehört zu den ältesten Schriftzeugnissen der Welt und enthält Berechnungen der zur Herstellung unterschiedlicher Getreide-Produkte (z.B. vers. Sorten Bier) erforderlichen Ausgangssubstanzen. Für die Rechnung wurde auf dieser Tafel 5 verschiedene, gegensstandsspezifische Zahlenzeichensysteme verwendet. Für zählbare Getreideprodukte ein Bisexagesimalsystem, für Bierkrüge ein Sexagesimalsystem und zur Kennzeichnung der Getreidemengen in den herzustellenden Produkten. Für Gerstenschrot und für Malz 3 verschiedene Varianten eines Hohlmasssystems. Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

21 Seite 21 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) ca v. Chr. Der Mensch begann mit den ihm von der Natur gegebenen (Rechen ‑ )Hilfsmitteln, den Fingern. Eine Hand erlaubte ihm also, bis 5 (Quinärsystem), beide Hände bis 10 (Dezimal ‑ System) zu zählen. ca v. Chr.: Bequemer und zuverlässiger schon war das dem 5 ‑ Finger ‑ System verwandte Suan ‑ Pan ‑ Verfahren, bei dem die Perlen auf Drähten aufgefädelt waren. Bei den Römern wurde es Abakus genannt. In Hinterasien ist Suan Pan heute noch sehr stark verbreitet. 500 n. Chr.: (1450 n. Chr.) Die Grundlage für die Entwicklung zum Rechnen. Aus Indien (daher: Hindu- ) entstandene Hindu-Arabische-Zahlensystem mit den zehn Ziffern: 0, 1,... 8, 9. Nach der Rückeroberung Spaniens aus arabischer Herrschaft (1450 n. Chr.) setzte es sich im Abendland schnell durch. Vorteile (im Verg. Z. Römischen Zahlensystem ist die - Einführung der Null: 0 - Einführung der Stellenschreibweise. Beispiel: Zahl  1= 4 0  10= 0 8  100=  1000 = 6000 Gesamtzahl= 6804 Geschichtliche Entwicklung - Neuzeit

22 Seite 22 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Mathematik und Zahlensystem (Geschichtliche Entwicklung) Indien Bagdad Spanien Athen Babylon China Alexandria Sumerer Europa

23 Seite 23 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung

24 Seite 24 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung

25 Seite 25 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung

26 Seite 26 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung Moderne Entwicklung

27 Seite 27 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung Moderne Entwicklung

28 Seite 28 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung Rechner der 1. Generation

29 Seite 29 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung Rechner der 2. Generation

30 Seite 30 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung Rechner der 3. Generation

31 Seite 31 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung Rechner der 4. Generation

32 Seite 32 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung Rechner der 5. Generation Mikrocomputer

33 Seite 33 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) “Moore’s Law”: doubles Number of transistors/chip doubles every years – achieved through miniaturization Technology Scaling Investment Better Performance/Cost Market Growth Geschichtliche Entwicklung Rechenfähigkeit Heute ca. 60 nm 45 nm

34 Seite 34 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Geschichtliche Entwicklung

35 Seite 35 IDA, Technische Universität BraunschweigTechnische Informatik II (INF 1211) Heute Rechner in allen Lebensbereiche fast Ausnahmslos zu finden E-Text E- Learning E- Identifikation. E- Musik E- Intelligenz …


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