Technische Informatik II (für Bachelor) INF 1211 Vorlesung 1: Einführung, Historisches Überblick 07.04.2008 , v4 Prof. W. Adi Themen: Vorlesungsinhalt und Ziele Geschichtliche Entwicklung Quellen: Zum Teil aus den Unterlagen „Digitale Systeme“ Prof. Michalik,

Vorlesungsseite: Über: http://www.ida.ing.tu-bs.de IDA, Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze Technische Universität Braunschweig Hans-Sommer-Str. 66 D-38106 Braunschweig Sekretariat im 12. Etage Tel: 0531 391 2734 Prof. W. Adi, 11. Etage Tel: 0531 391 5298 Email: w.adi@tu-bs.de Vorlesungsseite: Über: http://www.ida.ing.tu-bs.de

Vorlesungsunterlagen: Vorlesungsfolien Powerpoint, PDF Übungsfolien Powerpoint, PDF Vorlesungskript Als Übergang: Skript (Prof. Michalik) Musterklausuren mit Lösungen Klausur 2006, 2007 mit Lösung

Literatur: Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, 2/e, Stephen Brown & Zvonko Vranesic, University of Toronto, 2005 2. Synthese und Analyse Digitaler Schaltungen. Mit zahlreichen Aufgaben mit Lösungen (Taschenbuch) Gerd Scarbata (Autor), Oldenbourg Verlag, 2001, ISBN-10: 3486258141, ISBN-13: 978-3486258141

Vorlesungsziele Hardware für Rechenanlagen

Die heutigen Personal Computer PC Personal Computer Mainboard

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

Vorlesungsziele Technische Informatik II Technische Informatik I Gatter & Flip-Flops Transistoren Module Sub-Einheiten Elektronisches Systemkonzept Fabrikation, Physik

Vorlesungsihalt: Geschichtliche Entwicklung Darstellung von Zahlen und Zeichen Schaltnetze, Schaltfunktionen Schaltalgebra, Realisierungen, Minimierung Schaltwerke, Rückkopplungen Flipflops, Speicher, Zähler Arithmetische Einheiten, ALUs, Multiplizierer Speicher und Adressierungstechniken Grundlagen der Rechnerarchitektur Moderne Digitale Bausteine Moderne Entwurfsmethoden

Geschichtliche Entwicklung - Antike ca. 5000 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. 1100 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 6804 4  1 = 4 0  10 = 0 8  100 = 800 6  1000 = 6000 Gesamtzahl = 6804

ca. 5000 v. Chr. Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

Sumerer, Akkader, Babylonier, Assyrer 3000 bis 400 v. Chr. Mesopotamien

Sumerer und Altägypten Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

Sumerer und Altägypten 36000 3600 600 60 10 6 4 2 1 1 36000 =(60²x10) 3600 =60x60=60² 600 =(60x10) 60 =(6x10) Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

Sumerer und Altägypten 682= 600 60 10 1 Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

6er System von Babylon 60 120 180 360 6 1 5 2 3 4 Quelle: Vortrag Dr. F. Richi

. . 6er System von Babylon Hexagon Geometry 1 6 R 2 R 5 3 4 Genau 6 Radius teilen den Umfang!

Archaische Schrifttafel aus Mesopotamien (ca. 3000 v. Chr.)

Archaische Schrifttafel aus Mesopotamien (ca. 3000 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

Geschichtliche Entwicklung - Neuzeit ca. 5000 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. 1100 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 6804 4  1 = 4 0  10 = 0 8  100 = 800 6  1000 = 6000 Gesamtzahl = 6804 Geschichtliche Entwicklung - Neuzeit

Europa Mathematik und Zahlensystem (Geschichtliche Entwicklung) China Athen Spanien Sumerer Bagdad Babylon Alexandria Indien

Geschichtliche Entwicklung

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Geschichtliche Entwicklung Moderne Entwicklung

Geschichtliche Entwicklung Moderne Entwicklung

Geschichtliche Entwicklung Rechner der 1. Generation

Geschichtliche Entwicklung Rechner der 2. Generation

Geschichtliche Entwicklung Rechner der 3. Generation

Geschichtliche Entwicklung Rechner der 4. Generation

Geschichtliche Entwicklung Rechner der 5. Generation Mikrocomputer

Geschichtliche Entwicklung Rechenfähigkeit “Moore’s Law”: Number of transistors/chip doubles every 1.5-2 years achieved through miniaturization Heute ca. 60 nm 45 nm Technology Scaling Better Performance/Cost Investment Market Growth

Geschichtliche Entwicklung

Heute Rechner in allen Lebensbereiche fast Ausnahmslos zu finden E-Text E- Learning E- Identifikation . E- Musik E- Intelligenz …