T033 – Technische Informatik und Rechnerarchitektur

Modul
Technische Informatik und Rechnerarchitektur
Computer Engineering
Modulnummer
T033
Version: 3
Fakultät
FDIT: Fakultät Digitale Transformation
Niveau
Bachelor
Dauer
1 Semester
Turnus
Sommersemester
Modulverantwortliche

Dr.-Ing. habil. Robert Geise
robert.geise@htwk-leipzig.de

Dozierende

Dr.-Ing. habil. Robert Geise
robert.geise@htwk-leipzig.de

Sprache(n)

Deutsch
in "Technische Informatik und Rechnerarchitektur"

ECTS-Leistungspunkte

5.00 ECTS-Punkte

Workload

125 Stunden

Lehrveranstaltungen

5.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Übung | 2.00 SWS Praktikum)

Selbststudienzeit

50.00 Stunden

Prüfungsvorleistung(en)
Keine
Prüfungsleistung(en)

Prüfung Klausurarbeit
Modulprüfung | Prüfungsdauer: 90 Minuten | Wichtung: 100%
in "Technische Informatik und Rechnerarchitektur"

Lehr- und Lernformen

Vorlesungen, Praktika und Übungen in den Präsenzphasen sowie virtuelle
Lehrveranstaltungen mit tutorieller Begleitung in den betrieblichen Phasen

Medienform

Medientechnik der Lehrräume sowie E-Learning via OPAL

Lehrinhalte/Gliederung
  • Grundsätzliche Rechnerarchitekturen, Darstellung von Zahlen
  • Historische Rechner
  • Einführung in die Transistortechnik
  • Boolesche Algebra und Entwurf kombinatorischer Logik
  • Kombinatorische Standardschaltungen, disjunktive und konjunktive Normalform
  • KV-Diagramme und optimierte Schaltnetzsynthese
  • Speicherbausteine und FlipFlops, Schaltwerksynthese
  • Entwurf endlicher Automaten (FSM), Simulation und Testaufbau im FPGA
  • Logikschaltungssimulation und Timing-Diagramme
  • Programmierbare Logik, Hardwarebeschreibungssprachen, Beispiel einer HDL
  • Schaltnetze zur Realisierung von Grundrechenarten und Multiplexer
  • Algorithmische-logische-Einheit
  • Grundsätzlicher Aufbau einer CPU
  • Laborpraktikum, Durchführung von Versuchen und Anfertigen von Laborprotokollen
Qualifikationsziele

Die Studierenden kennen die Historie von Rechenmaschinen der Neuzeit mit wesentlichen Meilensteinen. Studierende können mit Zahlen in unterschiedlichen Darstellungen (Hexadezimal, binär und dezimal) rechnen. Studierende kennen die wesentlichen Logikgatter und deren Aufbau in unterschiedlichen Transistortechniken und können mit diesen Schaltnetze analysieren und synthetisieren. Studierende verstehen den Aufbau und die Funktion von FlipFlop- und Speicher-Schaltungen in Schaltwerken und können endliche Automaten mit FlipFlops und Logikgattern analysieren und synthetisieren. Studierende können mit den eingeführten Logik-Simulationsprogrammen und händischer Analyse eigenständig gewählte Aufgaben lösen und präsentieren und so iterativ ihren eigenen Lernfortschritt reflektieren. Studierende kennen zudem den grundsätzlichen Aufbau einer CPU und den Ablauf eines Programms und können grundsätzliche Kenngrößen wie Speicherbedarf und Komplexität eines Automaten abschätzen. Qualifikationsziel ist auch das Anwenden der bestehenden Kompetenzen auf noch unbekannte Fragestellungen sowie das Arbeiten unter Zeitdruck. Studierende sollen auch die Fähigkeit erwerben, längerfristig und sorgfältig an einer komplexeren Fragestellung zu arbeiten und Ergebnisse prägnant zu präsentieren.

Zulassungsvoraussetzung
Keine
Empfohlene Voraussetzungen
Keine Angabe
Literaturhinweise
  • Hans Liebig: Logischer Entwurf digitaler Systeme, Springer, 2005.
  • Dirk W. Hoffmann, Grundlagen der Technischen Informatik, Carl-Hanser-Verlag, ISBN 978-3446463141
  • Andre Hertwig und Rainer Brück: Entwurf digitaler Systeme. Von den Grundlagen zum Prozessorenentwurf mit FPGAs, Fachbuchverlag Leipzig, 2000
  • James O. Hamblen, Tyson S. Hall und Michael D. Furman: Rapid Prototyping of Digital Systems, Springer, 2010
  • Gerd Scarbata, Synthese und Analyse Digitaler Schaltungen: Mit zahlreichen Aufgaben mit Lösungen, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2001
Aktuelle Lehrressourcen

Logiksimulationssoftware Qucsstudio und LogiSim. Labor Technische Informatik in der Präsenzphase.

Hinweise
Keine Angabe
Verwendbarkeit

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