Das Modul behandelt unter anderem folgende Inhalte:
* Digitale Darstellung von Daten und Rechnerarithmetik
* Grundlagen der (analogen und digitalen) Signalübertragung, Signalbildung und Modulation inkl. deren Einsatz in Datennetzen
* „Building Blocks“ für Rechensysteme: Schaltfunktionen, Schaltwerke, Flip-Flops, Register, Addierer
* Grundlegender Aufbau und Funktionseinheiten von Rechensystemen anhand einer geeigneten Beispielarchitektur (z.B. MIMA, MIPS), auch im Hinblick auf Maschinenbefehle, Adressierung, Ein-/Ausgabe, Unterbrechungen und Systemaufrufe, Busse und Compilertechniken
* Grundlegender Blick auf Instruktionssätze: Maschinenmodelle, Adressierungsarten, Operanden und Operationen, CISC- und RISC-Architekturen
* Ansätze zur Beschleunigung der Ausführung von Instruktionen und damit verbundene Herausforderungen: Pipelines, Hazards, weitere Methoden zur Beschleunigung
* Speicherarchitektur: Datenübertragung und -speicherung innerhalb und außerhalb des Rechensystems
* Grundlagen moderner Betriebssysteme: Konzepte und Abstraktionen wie Prozesse/Threads, virtueller Speicher, Dateisysteme, Ein-und Ausgabe, Deadlocks, Virtualisierung/Cloud, Multiprozessorumgebungen,
* Grundlegende Aspekte der IT-Security
An beispielhaften Rechnerarchitekturen wird der Umgang mit systemnahen Aspekten von Computern eingeübt. In den begleitenden Übungen vertiefen die Studierenden den Stoff der Vorlesung durch die Bearbeitung von praktischen Übungs- und Programmieraufgaben, deren Lösungen in den Übungssitzungen vorgestellt und besprochen werden.
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