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Lehre

Mitglieder des Lehrstuhls Informatik 12 (eingebettete Systeme) beteiligen sich v.a. an der Ausbildung in Technischer Informatik. Die folgenden Lehrveranstaltungen werden mehr oder weniger regelmäßig angeboten:

Vorlesungen/Übungen

In dieser Vorlesung werden fortgeschrittene Konzepte der Rechnerarchitektur vorgestellt. Am Anfang steht ein breiter Überblick über mögliche Programmiermodelle, wie sie für Universalrechner und spezielle Maschinen (z.B. Signalprozessoren) entwickelt wurden. Anschließend werden prinzipielle Aspekte der Mikroarchitektur von Prozessoren behandelt. Dabei werden sowohl fortgeschrittene Techniken der Fließbandverarbeitung wie auch der Realisierung von elementaren Datentypoperationen behandelt. In der zweiten Hälfte des Kurses werden Rechensysteme mit mehr als einem Prozessor bzw. mehreren Recheneinheiten betrachtet. Ausgehend von der nebenläufigen Verarbeitung mit Hilfe von sogenannten Threads werden Architekturen mit unterschiedlichem Kopplungsgrad zwischen den Berechnungs- und den verwendeten Speichereinheiten vorgestellt, wie z.B. Multi-Core-Systeme, Multiprozessoren und Cluster-Rechner. Damit liegt in der zweiten Hälfte des Kurses ein Schwergewicht bei verschiedenen Formen der Parallelverarbeitung.

Das Schwergewicht dieser Vorlesung sind eingebettete Systeme. Dies sind eingebettete Systeme, in denen die Informationsverarbeitung in größere Systeme eingebettet sind, beispielsweise in ein Fahrzeug oder ein Gerät der Konsumelektronik. Eingebettete Systeme stellen besonders große Anforderungen an die Verlässlichkeit und sind in der Regel effizient in Bezug auf Größe, Kosten und Energieverbrauch zu realisieren. Die Vorlesung behandelt Spezifikationssprachen für eingebettete Systeme, Hardware eingebetteter Systeme, Standardsoftware für eingebettete Systeme, Hardware/Software-Codesign, Abbildung auf Prozesse, spezielle Compilertechniken für eingebettete Prozessoren, Realzeit-Scheduling, Validierung sowie Einführungen in die Regelungstheorie, die digitale Signalverarbeitung und maschinelles Sehen. Die Vorlesung wird in verkürzter Form auf englisch unter der Bezeichnung "Introduction to Embedded Systems" angeboten. Für Studierende, die nach der DPO 2001 studieren, ist eine Wahlpflichtveranstaltung und  Teil des Schwerpunkts "Eingebettete Systeme", für die übrigen Angewandeten Informatiker eines Wahlpflichtveranstaltung und für die übrigen ("Kern-") Informatiker eine Spezialvorlesung. Die Vorlesung wird auch Studierenden der Elektrotechnik und der Informationstechnik empfohlen. In den Übungen zur Vorlesung wird mit dem StateMate-Werkzeug zur Spezifikation hierarchischer Automaten sowie mit Lego MindStorm-Robotern gearbeitet.

Die Vorlesung Eingebettete Systeme wird im Wintersemester 2017/18 auf Englisch angeboten. Die Klausur wird jeodch weiterhin auf Deutsch sein.

Diese Veranstaltung ist ab dem WS 2001/2002 für das erste Studiensemester von Informatikstudierenden vorgesehen. Die Vorlesung deckt die folgenden Inhalte ab: Boolesche Algebra, Gatterschaltungen, Elementare Rechnerdatentyen, Von-Neumann-Rechner, Assemblerprogrammierung, Mikoprogrammierung, Fließbänder, Speicherverwaltung, Ein-/Ausgabeorganisation. Die Vorlesung folgt teilweise dem Buch Hennessy/Patterson: Computer Organization - The hardware/software interface, Morgan Kaufmann.

In dieser Veranstaltung werden CAD-Techniken und -Werkzeuge zum Entwurf eingebetteter Systeme vorgestellt. Folgende Themen gehören zu den Inhalten: Spezifikation von Hardware, Simulation von Hardware, Hardware/Software-Codesign, Verhaltenssynthese, binary decision diagrams (BDDs), Platzierung und Verdrahtung von eingebetteten Komponenten. Das Vorlesung folgt teilweise dem Buch P. Marwedel: Synthese und Simulation von VLSI-Systemen, Hanser-Verlag, 1993. Für Studierende, die nach der DPO 2000 studieren, ist die Vorlesung Teil des Schwerpunkts "Eingebettete Systeme", für die übrigen Angewandten Informatiker eines Wahlpflichtveranstaltung und für die übrigen Informatiker eine Spezialvorlesung. Die Vorlesung wird auch Studierenden der Elektrotechnik und der Informationstechnik empfohlen. Zu allen Vorlesungen kann über die Web-Seite des Lehrstuhls Begleitmaterial bezogen werden.

Die Vorlesung gehört zum Vertiefungsmodul „Eingebettete und verteilte Systeme“ im Masterstudiengang. Sie vermittelt wichtige Grundlagen im Bereich Echtzeitsysteme, wie zum Beispiel die Abschätzung der Worst Case Execution Time, Scheduling und Schedulability Tests für Echtzeit Task Sets auf Single- und Molticore-Systemen und Echtzeitkommunikation. Die Vorlesung wird in der Regel im Sommersemester angeboten und auf Englisch gehalten.

 

Praktikum

Das für die meisten Informatik-Studierenden obligatorische Hardware-Praktikum ist Teil des Lehrstuhls.

Seminare

In unregelmäßiger Folge werden Seminarthemen aus dem Bereich der Technischen Informatik angeboten. Zu den Themen gehören beispielsweise: Optische Übertragungstechnik, Fortgeschrittene Themen aus der Rechnerarchitektur, Werkzeuge für den Mikroelektronik-Entwurf, Chipkarte. (Übersicht)

Projektgruppen

Von Mitgliedern des LS 12 werden regelmäßig Projektgruppen aus der Technischen Informatik angeboten: Themen der letzten Semester sind beispielsweise: Entwurf eines Staubsaugerroboters mit Schmutzerkennung, Entwurf eines Speicherhierarchie-Profilers mit Hilfe von FPGAs, Entwurf des Brettspiels RoboRally mit Hilfe autonom agierender Roboter, Entwurf eines zweibeinigen Legoroboters, und andere Themen. (Übersicht)

Diplom-, Bachelor- & Masterarbeiten

Es sind ständig Diplom-, Bachelor- und Masterarbeiten zu vergeben. Diese stammen u.a. aus dem Bereich der Compilertechniken für eingebettete Prozessoren, aus dem Bereich des SFB 876 und aus dem Bereich der Fehlertoleranz. Vereinzelt werden auch Themen in Kooperation mit Lehrstühlen der Elektrotechnik und mit der Industrie angeboten.