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Rechnerstrukturen I
Organisatorisches
- Zuhörerschaft: Studierende der
Elektrotechnik im Hauptstudium
- Umfang: 4 SWS Vorlesung
Inhalte der Veranstaltung
Ziel der Veranstaltung ist die Vermittlung
von weitergehenden Kenntnissen hinsichtlich der Analyse, der Bewertung sowie des
Entwurfs von Hardware informationsverarbeitender Systeme. Diese Kenntnisse
sind nicht nur bei der Entwicklung neuer Rechnersysteme von Bedeutung, sondern
auch, für die Entwicklung effizienter Software für existierende Systeme.
Im Rahmen der Vorlesung werden zunächst
Kenntnisse über den Entwurfsraum, das heißt die Menge aller
Entwurfsentscheidungen, die bei der Entwicklung eines Rechnersystems zu
treffen sind, vermittelt. Einen ersten Schwerpunkt bildetet dann die Thematik
der Datentypen und Informationsdarstellungen. Hierbei wird insbesondere auf
die Problematik der Rechengenauigkeit und Abschneidefehler eingegangen. Die
Architektur des von Neumann Rechners bildet den Leitfaden für den darauf
folgenden Abschnitt. Hierbei werden die Funktion und der Aufbau der
Rechnerkomponenten sowie deren Zusammenwirken beschrieben. Dies umfasst die
CPU, den Speicher interne Datenwege und Ein-/Ausgabeeinheiten und deren
Zusammenwirken.
Basierend auf diesen Grundkenntnissen werden
weiterführende Techniken und Verfahren zur Leistungssteigerung besprochen, die
den zweiten Schwerpunkt der Veranstaltung bilden. Hierzu gehören
weitergehenden Speichertechniken, Pipelining-Verfahren, Branch-Prediction
Techniken und Superskalare Rechnerarchitekturen. Hierbei handelt es sich um
Techniken und Verfahren, die eine architekturelle Unterstützung für
Hochsprachen zum Ziel haben und beispielsweise die Ausführung bedingter
Anweisungen, Schleifen oder paralleler Tasks beschleunigen.
Die Vorlesung schließt mit der Analyse und
Bewertung einiger aktueller Rechnersysteme.
Grundsätzlich baut die Vorlesung auf den
Inhalten von Vorlesungen des Grundstudiums (Einführung in die Informatik und
Maschinennahes Programmieren) auf. Ergänzt wird die Vorlesung durch
weiterführende Veranstaltungen, wie Rechnerstrukturen II und Programmierung
peripherer Bauelemente.
Literatur
Patterson; Hennessy,
Rechnerorganisation und –entwurf, 3. Auflage, Elsevier
Hennessy; Patterson,
Computer
architecture – A Quantitative Approach,
Kaufmann
Patterson; Hennessy,
Computer
organization
and
design
:
the
hardware/software
interface,
Kaufmann
- Autoren wie oben
aber in umgekehrter Reihenfolge
- Inhalt wie oben,
aber Erläuterung der Grundlagen wesentlich ausführlicher
Märtin,
Rechnerarchitektur, Hanser Verlag
-
Eher HW-orientiert
-
Enthält alle wichtige Themen und stellt
diese recht anschaulich dar
-
Leider werden vielfach Spezialbegriffe
verwendet, die nicht erläutert werden und den Zugang für Einsteiger damit
erschweren
-
Ca. 500 Seiten
Malz,
Recherarchitektur, Vieweg
Tanenbaum,
Computerarchitektur, Pearson
Stallings, Computer Organization and Architecture, Prentice Hall
Van de
Goor, Computer Architecture and Design, Addison Wesley,
Furber, ARM
Rechnerarchitekturen für System-On-Chip-Design, mitp
Vorlesungsfolien und -unterlagen (Passwortgeschützt)
Weitere Unterlagen und Links
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Fachbereich Technik
