Rechnerarchitektur

Organisationseinheit
Freie Universität Berlin/Mathematik und Informatik/Informatik

Bereich

Pflichtbereich

Zugangsvoraussetzungen

Keine

Qualifikationsziele

Die Studierenden kennen die grundlegenden Architekturmerkmale von Rechnersystemen und Rechner auf Assembler-Ebene und können systemnah programmieren. Sie beurteilen die Vor- und Nachteile verschiedener Mechanismen zur Ein-/Ausgabesteuerung (PIO vs. DMA, polling vs. Interrupt) und beschreiben die Interaktionen der Architekturmerkmale in Mehrkern- und Mehrprozessorsystemen und die elementaren Möglichkeiten der Beschleunigung von Rechnersystemen, bewerten diese grundlegend und nutzen sie für eigene (systemnahe) Programmierung.

Inhalte

Studierende erarbeiten sich grundlegende Rechnerarchitekturen insbesondere Harvard-/von-Neumann-Architektur, RISC/CISC Mikroarchitektur, Mikroprogrammierung und Befehlssatzarchitektur. Sie erlernen und üben den Umgang mit verschiedenen Pipelines und erarbeiten sich hier auch die Einbeziehung von Sprungvorhersage, VLIW und Superskalarität. Des Weiteren erlernen sie das Konzept der Speicherhierarchie inkl. Caches, erarbeiten sich das Konzept Virtuellen Speichers und diskutieren Speicherschutzmechanismen sowie den Umgang mit Multikern- und Multiprozessorsystemen. Zudem erlernen sie grundlegende interne Zahlendarstellungen, Rechnerarithmetik und Datenrepräsentation im Rechner und üben die Umrechnung von Daten in verschiedene Darstellungsformate. Studierende erarbeiten sich darüber hinaus Grundlagen der Assembler-Programmierung und lösen selbstständig in Kleingruppenarbeit verschiedene Aufgabenkomplexe u. a. zu Zahldarstellungen, Arithmetik und Konvertierung von Datentypen.

Lehr- und Lernformen

Aktive Teilnahme

Vorlesung
2 SWS
Teilnahme empfohlen

-

Seminar am PC
2 SWS
verpflichtete Teilnahme

Schriftliche Bearbeitung von Übungsaufgaben. Moderation einer Übung oder eines Teils davon.

Aufwand

Präsenzzeit V	30 Stunden
Vor- und Nachbereitung V	30 Stunden
Präsenzzeit SPC	30 Stunden
Vor- und Nachbereitung SPC	60 Stunden
Prüfungsvorbereitung und Prüfung	30 Stunden

Modulprüfung
Mündliche Prüfung (ca. 20 Minuten) oder Klausur (90 Minuten); die Klausur kann auch in Form einer elektronischen Prüfungsleistung (90 Minuten) durchgeführt werden.

Differenzierte Bewertung
differenzierte Bewertung

Modulsprache
Deutsch

Arbeitsaufwand (Stunden)
180

Leistungspunkte (LP)
6

Dauer des Moduls
Ein Semester

Häufigkeit des Angebots
Jedes Sommersemester

Verwendbarkeit

Bachelorstudiengang Informatik, Bachelorstudiengang Informatik für das Lehramt, Einführungs- und Orientierungsstudium, 30-Leistungspunkte-Modulangebot Informatik im Rahmen anderer Studiengänge, 60-Leistungspunkte-Modulangebot Informatik im Rahmen anderer Studiengänge, Masterstudiengang für das Lehramt an Integrierten Sekundarschulen und Gymnasien, Masterstudiengang für das Lehramt an Integrierten Sekundarschulen und Gymnasien mit dem Profil Quereinstieg 6 LP