Rechnerstrukturen LV18.003, Modul IP7, Teil 1 WS 2006-2007

Rechnerstrukturen LV18.003, Modul IP7.0 WS 2006-2007

Informatikstudium Aus: Informatik Spektrum 29.2.2006, S. 125f "Kurz gefasst: Schüler/innen und Informatik-Anfänger/innen erwarten von einem Informatik-Studium primär das Lernen von Programmieren Mathematik Hardware-Kenntnissen Damit sind sie allerdings auf viele Aspekte des Informatik-Studiums (und Anforderungen des Berufslebens) nicht gefasst....

Informatikstudium Aus: Informatik Spektrum 29.2.2006, S. 125f 50% der befragten Jungen und 68% der Mädchen gaben an über das Informatik-Studium und Berufsbild keine Informationen zu haben. Bei der Frage, wo sie sich ggf. über ein Informatik-Studium informieren würden, stand das Internet an erster Stelle, gefolgt von Lehrer/innen und Freund/innen. Aufschlussreich waren die Erwartungen der Schüler/innen an das Studium: Sie erwarteten Tiefergehendes und "möglichst alles" über den PC und seine Programmierung zu erfahren ... Die Tätigkeit von Informatiker/innen bleibt für Schüler und Schülerinnen offenbar nebulös ...

Vorlesung Der Begriff „Vorlesung“ stammt aus einer Zeit, als Bücher für Studierende noch nicht erschwinglich waren und der Dozent deshalb daraus vorlas. Bücher sind für Studierende heute erschwinglich weshalb der Vorlesung eine andere Bedeutung zukommt und zwar vermittels didaktisch aufbereiteter, anregender Präsentationen sowie aktueller und praxisnaher Beispiele die Studierenden in ihrem Lernprozess zu unterstützen.

Vorlesungsinhalte Rechnerstrukturen Teil 1: Grundlagen 1. Grundbegriffe der Informationsverarbeitung (Modul IP7.1) (Information; Repräsentation von Information; Zahlensysteme; Codierung) 2. Rechnerarithmetik (Modul IP7.2) (Operationen mit Zahlen; Ganzzahl- und Gleitkommaarithmetik) 3. Lokale und globale Konzepte der Digitaltechnik (Modul IP7.3) (Boolesche Algebra; Automatentheorie; Schaltnetze; Synchrone und Asynchrone Schaltwerke; Kooperierende Schaltwerke (Operations- werk, Steuerwerk); Datenpfade, Datentore; Bus-Systeme; Zähler; Register, Registerfiles; Speicher)

Vorlesungsinhalte Rechnerstrukturen Teil 2: Rechnerarchitektur 1. von Neumann Rechner (Modul IP7.4) (Architektur, Befehlssatz; Maschinen- und Assembler-Code; Betriebssystemebene) 2. Speicherhierarchie (Modul IP7.5) (Speichertypen; Virtueller Speicher; Cache-Organisation) 3. Pipelining (Modul IP7.6) (CISC; RISC; Superskalare Architekturen) 4. Parallele Architekturen (Modul IP7.7) 5. Kommunikation, Schnittstellen, Peripheriegeräte (Modul IP7.8)

Vorlesungsinhalte Rechnerstrukturen Teil 3: Praktikum Rechnerstrukturen Grundelemente: (Register; Bussystem; Speicheradressierung; Operationswerk (ALU); Mikroprogrammiertes Steuerwerk) Speicherhierarchie (Speichertypen; Virtueller Speicher; Cache-Organisation) Pipelining (CISC; RISC; Superskalare Architekturen) Parallele Architekturen Kommunikation, Schnittstellen und Peripheriegeräte

Lernziele Grundlagenwissen / Faktenwissen Grundkenntnisse über die Bestandteile digitaler Rechner. Es werden Eigenschaften, Entwurfs- und Optimierungstechniken der Componentware behandelt und die erforder- lichen technischen Grundlagen der Informatik vermittelt. Zusammenfassend wird ge- zeigt, wie die Componentware eines Rechners mittels mikroelektronischer Komponen- ten entwickelt und hergestellt werden kann. Methodenwissen Aufbau und Funktionsweise technischer Systeme; Analyse und Synthese technischer Systeme; Lösungsansätze am Beispiel der Architektur von Prozessoren, ausgehend von Transistoren über die Zusammenschaltung von Transistoren zu Gattern, hin zu Schaltnetzen und Schaltwerken, der Realisierung von Prozessoren bis hin zur Anwen- dung in technischen Systemen. Eigenschaften, Entwurfs- und Optimierungstechniken kombinatorischer Komponenten, Register und Speicher, Steuerwerk und Rechner- kommunikation.

Lernziele Transferkompetenz Anwenden der Methoden der technisch orientierten Informatik in der Analyse und Syn- these technischer Systeme, wie z. B. Mobilkommunikation, Automobil- und Flugzeug- bau, Roboter, Fertigungslinien etc. Gemeinsam ist diesen, dass durch die Anforderun- gen des zu realisierenden technischen Systems auf abstrakter Ebene von Entwurfs- sichten Randbedingungen für dessen Implementierung zu gewährleisten sind, dass Reaktionen in vorgegebenen zeitlichen Abfolgen umgesetzt werden müssen, dass ein Regel enges Zusammenspiel von Software- und Hardwarekomponenten gewährleistet werden muss Normativ bewertende Kompetenz Aufbau eines präskriptiven und evaluativen Urteilsvermögens im Kontext Rechnerstruk- turen, um Rechnerarchitekturen zu analysieren, die Komponenten von Rechnern zu verstehen und diese sowohl zu entwerfen als auch zu optimieren sowie qualifiziert über Hardware zu diskutieren.

Lernziele Schlüsselqualifikationen Kooperations- und Teamfähigkeit in den Präsenzübungen Steigerung der Problemlösungskompetenz Abstraktionsvermögen und Modellierungsfähigkeiten Kreatives Problemlösen bei der exemplarischen Anwendung von Entwurfsmethoden Kennen lernen des Aufbaus und der Funktionsweise von technischen Systemen sowie Befähigung ­zur Analyse und Synthese von technischen Systemen im Zusammenspiel von Software- und Hardwarekomponenten

Lernmethodik Präsenz Lernmaterial Vorlesung durch Dozenten Übungen in Kleingruppen durch Assistenten und HiWis Lernmaterial Lehrbücher & vorlesungsspezifisches Material Ergänzend zu den Lehrbüchern wird vorlesungsspezifisches Material verwendet, welches Texte zusätzlich zu den empfohlenen Lehrbüchern enthält. Multiple Choice Damit erworbenes Wissen getestet werden kann, werden „Multiple Choice Fragen“ zu den jeweiligen Lernabschnitten zur Verfügung gestellt.

Lernmethodik Interaktion „Tell me and I forget, teach me and I remember, involve me and I learn.“ (Benjamin Franklin) Teamarbeiten und Coaching (Sprechstunde und Online-Forum) Zur Betreuung der Teamarbeiten stehen Assistenten zur Verfügung, welche einerseits Sprechstunden anbieten und andererseits via ein Online-Diskussions-Forum Fragen beantworten und sich an den fachlichen Diskussionen beteiligen. Coaching beim studentischen Vierkampf: Abschreiben Abheften Auswendig lernen Vergessen

Lernmethodik Interaktion „Tell me and I forget, teach me and I remember, involve me and I learn.“ (Benjamin Franklin) Praktikum Im Rahmen eines fallbasierten Praktikum entwickeln die Lernenden eine analytische Sichtweise auf den Stoff und erhalten die Möglichkeit ihre Betrachtungsweisen innerhalb der Gruppen auszutauschen und damit ihr eigenes Verständnis zu einem bestimmten Thema zu erweitern. Zur Betreuung des fallbasierten Praktikum stehen erfahrene Assistenten und HiWis zur Verfügung welche Fragen beantworten und sich an den fachlichen Diskussionen beteiligen.

Literatur Teil 1 1. Grundbegriffe der Informationsverarbeitung (Information; Repräsentation von Information; Zahlensysteme; Codierung) B. Becker, R. Drechsler, P. Molitor Technische Informatik Pearson Studium, München J. Blieberger, G.-H. Schmidt, U. Schmid, S. Stöckler Informatik Springer Verlag, Heidelberg O. Mildenberger Informationstechnik Kompakt Vieweg Verlag, Wiesbaden K.-U. Witt Elemente des Rechneraufbaus Hanser Verlag, München

Literatur Teil 1 2. Rechnerarithmetik (Operationen mit Zahlen; Ganzzahl- und Gleitkomma-Arithmetik) B. Becker, R. Drechsler, P. Molitor Technische Informatik Pearson Studium, München J. Blieberger, G.-H. Schmidt, U. Schmid, S. Stöckler Informatik Springer Verlag Heidelberg   J. L. Hennessy, D. A. Patterson Rechnerarchitektur Vieweg Verlag, Wiesbaden J. Keller, W. J. Paul Hardware Design G. Teubner, Stuttgart A. S. Tannenbaum Structured Computer Organization Pearson, Prentice Hall  

Literatur Teil 1 3. Lokale und globale Konzepte der Digitaltechnik (Boolesche Algebra; Automatentheorie; Schaltnetze; Synchrone und asynchrone Schaltwerke; Kooperierende Schaltwerke (Operationswerk, Steuerwerk); Daten- pfade, Datentore; Bus-Systeme; Zähler; Register, Registerfiles; Zähler; Speicher) N. Balabanian, B. Carlson Digital Logic Design Principles John Wiley & Sons, New York L. Borucki Digitaltechnik B. G. Teubner Verlag, Stuttgart M. M. Mano, C. R. Kime Logic and Computer Design Fundamentals Prentice Hall V.P. Heuring, H.F. Jordan Computer Systems Design and Architectures Pearson Prentice Hall A. S. Tannenbaum Structured Computer Organization Pearson, Prentice Hall

Informationen zu Teil 1 im WWW Vorlesungsbegleitendes Material zu Rechnerstrukturen Teil 1 ist in Stine oder auf der AB TIS Homepage http://www.informatik.uni-hamburg.de/TIS W 2006/2007 18.003 Rechnerstrukturen (RS) zu finden. Lösungen zu den Übungen zur Vorlesung Rechnerstrukturen Teil 1 sind ebenfalls auf der AB TIS Homepage veröffentlicht Es ist beabsichtigt zur Vorlesung Rechnerstrukturen Teil 1 unter Stine ein Forum einzurichten. Näheres hierzu auf de AB TIS Homepage

Scheinkriterien Übungsschein setzt erfolgreiche Teilnahme an den Übungen Teil 1 und Teil 2 zur Vorlesung Rechnerstrukturen (Teil 1 und Teil 2) voraus, erfolgreiche Teilnahme bedeutet es müssen mindestens 50% der Punkte aus Teil 1 und mindestens 50% der Punkte aus Teil 2 erreicht werden Zulassung zur RS Klausur setzt erfolgreiche Teilnahme an den Übungen Teil 1 und Teil 2 zur Vorlesung Rechnerstrukturen (Teil 1 und Teil 2) voraus, Erfolgreiche Teilnahme am RS Praktikum

RS Klausur 1. Termin Donnerstag, 22.2.2007 9:00 -12:00 Uhr ErzW

Termine Übungsgruppen regelmäßig alle 14 Tage, d.h. 25.10.06, 08.11.06, 22.11.06, 06.12.06, 20.12.06, 17.01.07, 31.01.07 Gruppe A.1: Mittwoch 8:00-10:00, F-534, Beginn 25.10.06 Herr K..Himstedt . Gruppe A.2: Mittwoch 10:00-12:00, C-101, Beginn 25.10.06 Herr K. Himstedt Gruppe A.3: Mittwoch 12:00-14:00, F-534, Beginn 25.10.06 Herr S. Hess Gruppe A.4: Mittwoch 14:00-16:00, F-534, Beginn 25.10.06 Herr S. Hess Gruppe A.4: Mittwoch 16:00-18:00, F-534, Beginn 25.10.06 Herr S. Hess

Termine Übungsgruppen regelmäßig alle 14 Tage, d.h. 1.11.06, 15.11.06, 29.11.06, 13.12.06, 10.01.07, 24.01.07, 7.02.07 Gruppe B.1: Mittwoch 12:00-14:00, F-534, Beginn 01.11.06 Frau B. Koch Gruppe B.2: Mittwoch 14:00-16:00, F-334, Beginn 01.11.06 Herr S. Heckmüller

Informationen zu den Übungen Teil 1 im WWW http://www.informatik.uni-hamburg.de/TIS  WS 2006/2007  18.004 Übung zu 18.003 (RS1 Übung)  # Übungen  # Musterlösungen

Termine Praktikum Gruppe 1: Dienstag 13:00-16:00, C-005, Beginn 28.11.06 regelmäßig jede Woche, d.h. 28.11.06, 05.12.06, 12.12.06, 19.12.06 Herr B. Schütz, Herr M. Grove Gruppe 2: Mittwoch 9:00-12:00, C-005, Beginn 29.10.06 regelmäßig jede Woche, d.h. 29.11.06, 06.12.06, 13.12.06, 20.12.06 Herr B. Schütz, Herr M. Grove Gruppe 3: Freitag 9:00-14:00, C-005, Beginn 01.12.06 regelmäßig jede Woche, d.h. 01.12.06, 08.12.06, 15.12.06, 22.12.06 Herr B. Schütz, Herr M. Grove

Termine Praktikum Gruppe 4: Dienstag 13:00-16:00, C-005, Beginn 09.01.07 regelmäßig jede Woche, d.h. 09.01.07, 16.01.07, 23.01.07, 30.01.07 Herr B. Schütz, Herr M. Grove Gruppe 5: Mittwoch 9:00-12:00, C-005, Beginn 10.01.07 regelmäßig jede Woche, d.h. 10.01.07, 17.01.07, 24.01.07, 31.01.07 Herr B. Schütz, Herr M. Grove Gruppe 6: Mittwoch 13:00-16:00, C-005, Beginn 10.01.07 Gruppe 7: Freitag 9:00-14:00, C-005, Beginn 12.01.07 regelmäßig jede Woche, d.h. 12.01.07, 19.01.07, 26.01.07, 02.02.07 Herr B. Schütz, Herr M. Grove

Informationen zum Praktikum in WWW http://tams-www/publications/onlineDoc/index.php?content=01- lehre#prakRech