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Technische Informatik 1: Rechnerarchitektur - Winter 2020/21

Veranstaltung für den Studiengang B.Sc. Informatik, 1. Semester

Ziele

Die Stu­die­ren­den ken­nen Zu­sam­men­hän­ge und haben De­tail­kennt­nis­se be­züg­lich der Kom­po­nen­ten und der Funk­ti­ons­wei­se mo­der­ner Com­pu­ter­sys­te­me. Dies schließt neben dem Pro­zes­sor auch das Spei­cher­sys­tem und die Schnitt­stel­len zu wei­te­ren Sys­tem­kom­po­nen­ten ein. Auf der Basis die­ser Kennt­nis­se sind die Stu­die­ren­den in der Lage Com­pu­ter­sys­te­me und deren Kom­po­nen­ten be­züg­lich ver­schie­de­ner Me­tri­ken, wie z.B. En­er­gie­ver­brauch, Re­chen­leis­tung, Spei­cher­per­for­mance etc. auf deren Eig­nung für eine be­stimm­te Auf­ga­be zu be­wer­ten. Wei­ter­hin haben die Teil­neh­mer die­ser Ver­an­stal­tung die grund­sätz­li­che Ar­beits­wei­se und den prin­zi­pi­el­len Auf­bau von Pro­zes­so­ren auf der Ebene der Mi­kro­ar­chi­tek­tur ver­stan­den und sind in der Lage, den Ein­fluss von Ar­chi­tek­tur­merk­ma­len, wie z.B. Pipe­lining oder Out-of-Or­der-Exe­cu­ti­on, auf die Be­fehls­aus­füh­rung zu ana­ly­sie­ren. (Quelle)

Inhalt

Die Ver­an­stal­tung Rech­ner­ar­chi­tek­tur be­fasst sich mit dem Auf­bau und der Funk­ti­on mo­der­ner Pro­zes­so­ren und Com­pu­ter­sys­te­me. Aus­ge­hend von grund­le­gen­den Com­pu­ter­struk­tu­ren wie der Von-Neu­mann- und der Har­vard-Ar­chi­tek­tur wer­den der Auf­bau, die Klas­si­fi­zie­rung und die tech­ni­sche Rea­li­sie­rung von Rech­ner­sys­te­men dar­ge­stellt. Hier­bei wird die Pro­gram­mie­rung auf As­sem­ble­re­be­ne sowie die Ver­ar­bei­tung von Pro­gram­men durch einen Pro­zes­sor er­läu­tert. Dar­auf auf­bau­end fol­gen Me­tho­den zu Leis­tungs­be­wer­tung von Pro­zes­so­ren auf der Basis von stan­dar­di­sier­ten Bench­marks und ver­schie­de­ne Me­tri­ken, um die Er­geb­nis­se ein­ord­nen zu kön­nen. Der in­halt­li­che Schwer­punkt der Vor­le­sung stellt die tief­ge­hen­de Ana­ly­se der Mi­kro­ar­chi­tek­tu­re­be­ne eines Pro­zes­sors dar, wobei so­wohl der Da­ten­pfad als auch das Steu­er­werk im Rah­men der Vor­le­sung schritt­wei­se ent­wi­ckelt und er­läu­tert wer­den. Auf der Basis des in der Vor­le­sung vor­ge­stell­ten Pro­zes­sors wer­den dann mo­der­ne Ver­fah­ren zur Leis­tungs­stei­ge­rung und deren Ein­satz­ge­bie­te vor­ge­stellt. Neben dem ei­gent­li­chen Pro­zes­sor wird auch das Spei­cher­sys­tem mo­der­ner Com­pu­ter und ver­schie­de­ne Schnitt­stel­len zu in­ter­nen und ex­ter­nen Kom­po­nen­ten des Com­pu­ter­sys­tems be­han­delt. Alle The­men wer­den mit ak­tu­el­len Bei­spie­len aus ver­schie­de­nen Be­rei­chen der Tech­nik er­läu­tert, so dass neben dem im De­tail vor­ge­stell­ten Bei­spiel­pro­zes­sor mit MIPS Ar­chi­tek­tur auch mo­der­ne Hoch­leis­tungs­pro­zes­so­ren mit x86-64 ISA, Pro­zes­so­ren für ein­ge­bet­te­te Sys­te­me auf Basis der ARM-Ar­chi­tek­tur, ex­trem en­er­gie­spa­ren­de Pro­zes­so­ren auf Basis des MSP430, wie sie zum Bei­spiel in IoT-Ge­rä­ten zum Ein­satz kom­men, und an­wen­dungs­spe­zi­fi­sche Spe­zi­al­pro­zes­so­ren auf Basis der Ten­si­li­ca Xten­sa Platt­form vor­ge­stellt wer­den. (Quelle)

Organisation

Moodle Kurs

Dozent:
Sprache: Deutsch

Ansprechpartner in der Fakultät für Mathematik:
Modulhandbuch B.Sc. Inf
Vorlesung (2 SWS): Online als Video, zusätzlich wöchentliche Fragestunde.
Übung (2 SWS): Gruppen werden zentral vom CCS koordiniert, Termine folgen.
Vorlesungszeit: 2. November 2020 bis 12. Februar 2021.
  • Weihnachtsferien: 23. Dezember 2020 bis 6. Januar 2021
Prüfung: schriftlich, Termin folgt.
ECTS: 5 CP