Grundlagen der Rechnerarchitektur

Hinweis zu Corona

Liebe Studierende,

die erste Vorlesung im SoSe 2020 wird am Mittwoch, den 22.4.2020 zur gewohnten Zeit ab 16 Uhr online stattfinden. Alle weiteren Hinweise hierzu finden Sie in Stud.IP in der Veranstaltung Vorlesung Grundlagen der Rechnerarchitektur oder auf Online-Lehre.

Bis dahin bleiben Sie bitte gesund,

Jürgen Brehm

Inhalt der Vorlesung

Der Studierende lernt grundlegende Konzepte der Rechnerarchitektur kennen. Ausgangspunkt sind endliche Automaten, Ziel ist der von Neumann-Rechner und RISC. Der Studierende soll die wichtigsten Komponenten des von Neumann-Rechners und der RISC-Prozessoren verstehen und beherrschen und in der Lage sein, einfache Prozessoren fundiert auszuwählen und zu verwenden.

Die Vorlesung umfasst folgende Themen:

• Systematik
• Grundlagen Informationstheorie
• Codierung (FP, analog)
• Automaten
• HW/SW-Interface
• Maschinensprache
• Der von-Neumann-Rechner
• Performance
• Speicher
• Ausführungseinheit (EU)
• Steuereinheit (CU)
• Ein-/Ausgabe
• Microcontroller
• Grundlagen Pipelining
• Fallstudie RISC

Inhalt und Organisation der Gruppenübungen

In den 90-minütigen Übungen (ÜX) werden die Themen der Vorlesung anhand von Übungsaufgaben vertieft. Zum Ablauf der Übung ist bitte der Semesterplan in Stud.IP zu beachten.

Sie haben die Möglichkeit sich selbstständig ab 22.04.2020 18:00 Uhr über die Stud.IP-Gruppen der Übungsveranstaltung im Reiter Teilnehmer in eine der 16 angebotenen Übungsgruppen einzutragen.

Die Übungen werden über das universitätsintern angebotene BigBlueButton (BBB) durchgeführt. Bitte beachten Sie dazu unsere Informationen zur Online-Lehre.

Durch den Übungsbetrieb ist es möglich auf freiwilliger Basis 5% der Klausurpunkte als Bonus zu erreichen, welcher auch zum Bestehen helfen kann. Diese Testatklausur findet (auf digitalem Wege, siehe Abschnitt unten) am 08.07.2020 um 16:00 Uhr statt der Vorlesung statt.

Am 22.07.2020 (statt der Vorlesung) wird ein Repetitorium (Rep) angeboten. In dieser Veranstaltung werden alte Klausuraufgaben vorgerechnet und weitere Aufgaben zur Vertiefung vorgestellt. Das Repetitorium wird wie die Vorlesung auch über Twitch gestreamt. Bitte beachten Sie dazu unsere Informationen zur Online-Lehre.

Desweiteren wird es eine separate Fragestunde über Twitch einige Tage vor der Klausur geben. Termin wird im Laufe des Semesters in der Stud.IP-Veranstaltung verkündet.

Testatklausur

Da es uns durch Covid-19 nicht möglich ist die Testatklausur in gewohnter Form anzubieten, wird die Testatklausur digital stattfinden. Dazu folgende allgemeine Informationen zum Ablauf und zur Bewertung.

Grundlegend

• Die Testatklausur findet am 08. Juli 2020 um 16:00 Uhr während der Vorlesungszeit statt.
• Jedem Studierendem wird eine zufällig ausgewählte Testatklausur zur Bearbeitung zugewiesen (siehe dazu im Punkt "Konkreter Ablauf").
• Die Abgabe der Lösungen erfolgt über den Upload in der Gruppenübungsveranstaltung im Stud.IP.
• Es gibt wie gewöhnlich eine Bearbeitungszeit von 30 Minuten für die Bearbeitung der Testatklausur. Sie haben anschließend 15 Minuten Zeit, die Testatklausur zu fotografieren, einzuscannen (wenn Papier) oder als PDF zu speichern (wenn Tablet) und hochzuladen. Es gibt für den Upload gegebenenfalls eine Toleranz von weiteren 15 Minuten (siehe dazu im Punkt Bewertung). Auf einen Tablet angefertigte Lösungen werden bei der Korrektur auch akzeptiert.
• Der Upload Ihrer Lösungen wird ab 17:00 Uhr nicht mehr möglich sein und es wird ausschließlich das korrigiert, das über Stud.IP zu diesem Zeitpunkt hochgeladen wurde.
• Da wir es so oder so nicht kontrollieren können, sind sämtliche Hilfsmittel für diese Testatklausur erlaubt. Natürlich müssen Sie Ihre Klausur alleine schreiben und dürfen während der Bearbeitungszeit niemanden kontaktieren.
• Die Testatklausur beinhaltet Themen aus den Übungsblättern 1 bis 7. Sie haben das Übungsblatt 7.5 als Vorbereitung für die Testatklausur.
• Seien Sie sich sicher, dass Sie in der Gruppenübungsveranstaltung (Stud.IP-Name "Übung: Gruppenübungen zu Grundlagen der Rechnerarchitektur") eingetragen sind, damit Sie an der Testatklausur teilnehmen können.

Konkreter Ablauf

• Bringen Sie so früh wie möglich in Erfahrung, welche zufällig zugeordnete ErgebnisPIN Sie haben. Drücken Sie dazu in der Gruppenübungsveranstaltung auf den Reiter "ErgebnisPINs".
• Es wird spätestens um 15:50 Uhr eine Liste "ABC-Liste" im Dateien-Reiter der Gruppenübungsveranstaltung hochgeladen. Suchen Sie dort ihre ErgebnisPIN und merken Sie sich den dazugehörigen Buchstaben A, B oder C.
• Um 16:00 Uhr werden zwei Ordner im Dateien-Reiter für Sie sichtbar: TESTATKLAUSUREN und ABGABE, die um 17:00 nicht mehr verfügbar sein werden.
• Im Ordner TESTATKLAUSUREN liegen drei Testatklausuren mit den Buchstaben A bis C benannt. Sie bearbeiten nur die Testatklausur entsprechend der zuvor hochgeladenen "ABC-Liste" und die anderen beiden Testatklausuren bearbeiten Sie nicht!
• Nach Bearbeitung der Aufgaben (nach 30 Minuten) fotografieren, scannen Sie Ihre Lösungen oder speichern sie als PDF (wenn ein Tablet genutzt wird) und laden Sie in den Ordner ABGABE im Stud.IP. Im Idealfall verpacken Sie alle einzelnen Dateien in eine PDF-Datei oder in ein ZIP-Archiv. Einzelne Dateien sind prinzipiell möglich, aber zusammengefasste Dateien sind wünschenswert.
• Falls Sie in Stud.IP nach der Lizenz des Hochgeladenen gefragt werden, klicken Sie bitte auf "Selbst verfasste Werke".
• Am Ende sollten Sie eine Meldung erhalten, dass eine/mehrere Datei(en) mit entsprechendem Namen hochgeladen wurde(n). Damit ist die Testatklausur für Sie abgeschlossen.

Bewertung

• Sie erhalten einen Bonus von 5% der Klausurpunkte bei der Klausur, wenn sie mind. 50% der Testatklausurpunkte erreicht haben, andernfalls erhalten Sie keinen Bonus.
• Der geplante Ablauf besagt: 30 Minuten Bearbeitungszeit (bis 16:30) und 15 Minuten Uploadzeit (bis 16:45). Wir als Fachgebiet werden live während der Testatklausur testen, ob es zu technischen Komplikationen kommt. Ist dies nicht der Fall, behalten wir uns vor, bei Abgaben nach insgesamt 45 Minuten gegebenenfalls Punkte abzuziehen.
• Ein Upload nach insgesamt 60 Minuten (also ab 17:00) wird nicht mehr möglich sein.
• Abgaben über andere Kanäle als den Fileupload in den oben beschriebenen Ordner (sei es per Mail, Stud.IP-Nachrichten usw.) werden nicht beachtet und nicht gewertet.
• Mehrfachuploads sind möglich, wobei ausschließlich der neueste Upload bewertet wird. Allein deswegen bietet sich der Upload im ZIP-Format an, damit Sie selbst sicher sein können, gesammelt das zu Bewertende abzugeben.
• Seien Sie sich sicher, dass Sie die korrekte Testatklausur (laut ABC-Liste) und keine andere Testatklausur bearbeiten. Sollten Sie die falsche Testatklausur bearbeiten, wird Ihre Abgabe mit null Punkten bewertet.
• Achten Sie darauf auf jedes beschriebene Lösungsblatt ihren Namen und ihre Matrikelnummer zu schreiben (dies lässt sich heute sogar schon vorbereiten). Ist es uns nicht möglich, aus welchen Gründen auch immer, das Lösungsblatt eindeutig zuzuordnen, weil kein Name oder keine Matrikelnummer erkennbar ist, wird diese Datei mit null Punkten gewertet.
• Achten Sie auch darauf, dass jedes beschriebene Lösungsblatt gut zu lesen ist und schreiben Sie so sauber wie möglich. Dateien, die nicht lesbar sind, werden mit null Punkten gewertet.

Probieren Sie bitte deutlich vorher ihr Setup aus und testen Sie, ob die Qualität des Fotos/Scans ausreicht. Testen Sie auch den Weg des Uploads inklusive des Verpackens in ein ZIP-Archiv oder eine PDF-Datei. Dazu habe ich einen temporären Ordner „TESTSENKE“ in der Gruppenübungsveranstaltung angelegt, in den Sie Beliebiges hochladen können, um zu sehen, wie der Ablauf ist. Die Zeit vom Lösungsblatt bis zum fertigen Upload sollten Sie in Ihrem eigenen Interesse lieber nicht unterschätzen.

Semesterplan

v.Z = Verschiedene Zeiten, siehe Stud.IP-Gruppenübungsveranstaltung

Es finden 16 Übungsgruppen pro Übungszyklus (ÜX, Do bis Mi) statt, wovon jeder Student nur eine besuchen muss. Das bedeutet, dass wir die gleiche Übung mehrfach pro Woche halten um eine kleinere Gruppengröße zu erreichen.

Vorkenntnisse

• Grundlagen digitaler Systeme (notwendig)
• Programmieren (notwendig)

Evaluation

• SS23 • Vorlesung • Jürgen Brehm • Evaluation (PDF) • Bewertung: 2.3
• SS23 • Gruppenübungen • Jürgen Brehm • Evaluation (PDF) • Bewertung: 1.7
• SS19 • Vorlesung • Jürgen Brehm • Evaluation (PDF) • Bewertung: 1.7
• SS19 • Gruppenübungen • Jürgen Brehm • Evaluation (PDF) • Bewertung: 1.9

Anmeldung und weitere Infos

Für diese Veranstaltung ist eine Online-Anmeldung über Stud.IP erforderlich. Bitte registrieren Sie sich (falls noch nicht geschehen) für Stud.IP und tragen Sie sich dort in die entsprechende Veranstaltung ein.

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