Verantwortlich: Prof.-Dr.-Ing. Thilo Pionteck

Die Vorlesung gibt eine Einführung in den prinzipiellen Aufbau und die Wirkungsweise von digitalen Rechnern. Zunächst wird hierzu auf Basis der Booleschen Algebra in logische Gatter und deren prinzipielle technologische Realisierung eingeführt. Darauf aufbauend werden wichtige Schaltnetze wie Addierer, Multiplizierer oder Multiplexer behandelt, sowie nach Einführung von Flipflops als grundlegende Speicherelemente wichtige Schaltwerke wie Schieberegister oder serielle arithmetische Einheiten. Anschließend werden Automaten und mikroprogrammierbare Steuerwerke zur Ansteuerung von Schaltwerken diskutiert. Aus diesen Komponenten werden dann der Aufbau und die Funktion eines von-Neumann-Rechners abgeleitet und grundlegende Prozessorarchitekturen vorgestellt. Ein weiterer Schwerpunkt stellt die Anbindung von Ein-/Ausgabeeinheiten an den Prozessorkern dar. Als konkretes reales Beispiel dient der Mikrocontroller ATmega und dessen Programmierung in Assembler. Dabei werden in heutigen Prozessoren übliche Techniken wie Adressierungsarten, Unterprogrammaufrufe oder Interrupts allgemein und exemplarisch behandelt.  

Inhalte:

• Informationskodierung
• Boolesche Algebra
• Schaltnetze
• Arithmetische Einheiten
• Speicherelemente
• Mealy- und Moore-Automaten
• Mikroprogrammierbare Steuerwerke
• Aufbau einfacher Rechenkerne
• Maschinenbefehle und Adressierungsarten
• Interrupts
• Fallbeispiel: MIPS-Prozessor

Die Inhalte werden sowohl anhand theoretischer Übungsaufgaben als auch praktischer Laborversuche (WiSe) vertieft.

Übung, Praktikum: Dr.-Ing. Gerald Krell