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Anzeigesprache

Rechnerorganisation

6 LP

Deutsch

#40019 / #5

Seit WS 2019/20

Fakultät IV

EN 12

Institut für Technische Informatik und Mikroelektronik

34341400 FG Architektur eingebetteter Systeme

Juurlink, Bernardus

Pohl, Angela

rorg@aes.tu-berlin.de

POS-Nummer PORD-Nummer Modultitel
14600 14474 Rechnerorganisation

Lernergebnisse

Die Studierenden sind in der Lage, programmierbare digitale Systeme in Assembler zu programmieren. Sie können beschreiben, wie ein in einer höheren Programmiersprache geschriebenes Programm in Maschinensprache übersetzt und von einem digitalen System ausgeführt wird. Ferner sind sie in der Lage, die mit der Bearbeitung der Maschinenbefehle einhergehenden logischen Abläufe in einem digitalen System auf der Registertransferebene abzuleiten und Erweiterungen zu entwickeln. Außerdem können die Studierenden die bei digitalen Systemen verwendeten Zahlendarstellungen interpretieren und arithmetischen Operationen mithilfe von zugrunde liegenden Mikroalgorithmen lösen. Sie können den grundsätzlichen Aufbau digitaler Systeme darstellen, einschließlich der Ein-/Ausgabeorganisation, der Speicherhierarchie und der elementaren Strukturprinzipien von Rechnern.

Lehrinhalte

- Grundlagen im Entwurf digitaler Systeme (kombinatorische Logik, Gatter, Wahrheitstabellen, Speicherlemente, endliche Zustandsautomaten) - Grundlegende Technologien und Komponenten einer Rechnerarchitektur - Assemblerprogrammierung: Assemblersprache, Steuerkonstrukte, Adressierungsarten - Rechnerarithmetik: Zahlendarstellungen (Stellenwertsysteme, Fest- und Gleitpunktzahlen) - Rechenleistung verstehen und beurteilen (SPEC Benchmarks, Amdahl’s Law) - Aufbau und Funktionsweise eines einfachen Von-Neumann-Rechners - Aufbau und Funktionsweise einer Mehrzyklenimplementierung - Fließbandverarbeitung (Pipelining), Pipelinekonflikte und ihre Lösungen - Speicherhierarchie, Caches, virtueller Speicher - Ein-/Ausgabetechniken (Adressierung, Synchronisation, Direktspeicherzugriff)

Modulbestandteile

Pflichtteil:

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

Lehrveranstaltungen Art Nummer Turnus Sprache SWS
Rechnerorganisation VL 0401 L 410 WS Deutsch 2
Rechnerorganisation UE 0401 L 410 WS Keine Angabe 2

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Rechnerorganisation (VL):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 4.0h 60.0h
90.0h(~3 LP)

Rechnerorganisation (UE):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 4.0h 60.0h
90.0h(~3 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 180.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 6 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

- Vorlesung zur Stoffvermittlung - begleitende wöchentliche Gruppenübungen (Tutorien, z.T. betreute Rechnerzeiten) zur Festigung und Einübung des Stoffes Werkzeug: Simulator und Assembler für einen einfachen Von-Neumann-Rechner (MIPS-Prozessor)

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Grundkenntnisse in C, wie sie im Blockkurs des Moduls "Einführung in die Programmierung" (0432 L 205) in den ersten zwei Vorlesungswochen gelehrt werden

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Keine Angabe

Abschluss des Moduls

Benotung:

benotet

Prüfungsform:

Portfolioprüfung

Sprache:

Deutsch

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Prüfungselemente

Name Punkte Kategorie Dauer/Umfang
(Ergebnisprüfung) Hausaufgabe 20 schriftlich 2 Wochen
(Punktuelle Leistungsabfrage) Multiple-Choice-Test 20 schriftlich 45 min
(Punktuelle Leistungsabfrage) Schriftlicher Test 60 schriftlich 60 min

Notenschlüssel

1.01.31.72.02.32.73.03.33.74.0
95.090.085.080.075.070.065.060.055.050.0

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

* Multiple-Choice-Test über die Grundlagen Digitaldesign und Zahlendarstellung zu Beginn des Semesters * Programmierhausaufgabe über MIPS-Assembler zur Mitte des Semesters * Schriftlicher Test über die Konzepte der zweiten Semesterhälfte am Ende des Semesters

Dauer des Moduls

Dieses Modul kann in einem Semester abgeschlossen werden.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Die Einteilung der Tutorien erfolgt über MOSES in der ersten Vorlesungswoche. Die Prüfungsanmeldung erfolgt über QISPOS. Die An- und Abmeldefristen werden in der Vorlesung, auf ISIS und den Fachgebietsseiten bekannt gegeben. Die Lehrmaterialien werden über ISIS bereitgestellt.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar
Zusätzliche Informationen:
Bereitstellung auf der ISIS-Kursseite (http://www.isis.tu-berlin.de)

Literatur

Empfohlene Literatur
Bohn, W. F.; Flik, Th. (2006): Zeichen- und Zahlendarstellungen. In: Rechenberg, P.; Pomberger, G.: Informatik-Handbuch. 4. Aufl. München: Hanser
Flik, Th. (2005): Mikroprozessortechnik und Rechnerstrukturen. 7. Aufl. Berlin: Springer
Hoffmann, R. (1993): Rechnerentwurf und Mikroprogrammierung. Oldenbourg (vergriffen). Siehe aber: Hoffmann, R.: Literatur zur LV Prozessorentwurfspraktikum, TU Darmstadt (www)
Patterson, A.P.; Hennessy, J.L. (2005): Rechnerorganisation und –entwurf, Die Hardware/ Software-Schnittstelle. 3. Aufl. München: Elsevier. ISBN: 978-3-8274-1595-0

Zugeordnete Studiengänge

Zur Zeit wird die Datenstruktur umgestellt. Aus technischen Gründen wird die Verwendung des Moduls während des Umstellungsprozesses in zwei Listen angezeigt.

Dieses Modul wird auf folgenden Modullisten verwendet:

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

Dieses Modul wird in folgenden Studiengängen verwendet:

    Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

    Sonstiges

    Die Vorlesung basiert auf: "Patterson, A.P.; Hennessy, J.L. (2005): Rechnerorganisation und -entwurf, Die Hardware/Software-Schnittstelle. 3. Aufl. München: Elsevier. ISBN: 978-3-8274-1595-0". Es wird daher sehr empfohlen, sich dieses Buch zu beschaffen.