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Home Lehre Lehrveranstaltungen WS 2016/2017 Rechnerstrukturen (Deutsch)

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Homepage des Kurses "Rechnerstrukturen" im WS 2016/17

Die Ergebnisse der Klausur vom 04.09.2017 sind im BOSS eingetragen.

Die Klausureisicht findet am 21.09.2017 von 13:00-14:00 im Raum E18 in der Otto-Hahn-Straße 16 statt.

 

Falls Sie Fragen haben, melden sich bitte per E-Mail bei Georg von der Brüggen.


 

Überblick

In der Vorlesung "Rechnerstrukturen" (RS) werden Hardware-Plattformen vorgestellt, mit deren Hilfe Anwendungen der Informationsverarbeitung realisiert werden können. Es werden folgende Themen behandelt:

  • Hardware-Komponenten zur Realisierung von Prozessoren
  • Darstellung von Information in Prozessoren
  • Boolesche Funktionen und deren Realisierung
  • Moore- und Mealy-Automaten
  • die Befehlsschnittstelle
  • Assemblerprogrammierung
  • exemplarische Realisierung eines Prozessors aus Hardware-Komponenten
  • die Speicherarchitektur
  • Sekundärspeicher
  • Ein-/Ausgabeorganisation
  • Anwendungen bei eingebetteten Systemen

Der Besuch dieser Vorlesung sollte für das erste Semester eingeplant werden. Nach bestandener Prüfung kann die Anmeldung zum HAPRA (wird im Sommer- und im Wintersemester angeboten) erfolgen.

Es gibt ein inpud Diskussionsforum zur Vorlesung.

 

Veranstalter

 NachnameVorname
Prof. Dr. Chen Jian-Jia
Übung M. Sc. Gabor Ulrich
Dipl.-Inf. Libuschewski Pascal
Dr. Toma Anas
Dipl.-Inf. von der Brüggen Georg

 

Zeit und Ort

RhythmusTagUhrzeitOrt
Wöchentlich Montag 16.15 - 18.00 Uhr SRG, H001
Wöchentlich Mittwoch 16.15 - 18.00 Uhr SRG, H001

Der erste Vorlesungstermin ist Montag, der 17. Oktober 2016.

Immer Mittwochs von 8.15-9.45 wird im Raum OH14, E23 ein englischsprachiges Tutorium angeboten, an dem alle Studenten und Studentinnen teilnehmen können wenn sie wollen.

Zuordnungen

StudiengangStudienphaseKategorie
Informatik Bachelor Pflichtveranstaltung
Ingenieurinformatik Bachelor Pflichtveranstaltung

 

Vorlesungsaufbau und Folien

DatumVortragenderTitelFolienAnmerkung
 17.10.16 Jian-Jia Chen Einleitung, Repräsentation von Daten  V01.pdf
 19.10.16 Jian-Jia Chen Repräsentation von Daten  V02.pdf

aktualisiert um 23:10, 19.10.2016

(Seite 43, Die Exponent ist 1000 0000)

binaryCount.java.gz

 24.10.16 Jian-Jia Chen Repräsentation von Daten
 26.10.16 Jian-Jia Chen Boolesche Funktionen und Schaltnetze V03.pdf
 31.10.16 Vorlesung entfällt
 02.11.16 Ulrich Gabor Boolesche Funktionen und Schaltnetze
 07.11.16 Jian-Jia Chen Rechner-Arithmetik V04.pdf  

aktualisiert um 09:55, 09.11.2016

(Seite 18 addiert, Seite 32/40/41 aktualisiert)

 09.11.16 Jian-Jia Chen Rechner-Arithmetik V05.pdf  
 14.11.16 Jian-Jia Chen Optimierung von Schaltnetzen
 16.11.16 Jian-Jia Chen Optimierung von Schaltnetzen
 21.11.16 Jian-Jia Chen Unvollständig definierte Funktionen, Hazards

V06.pdf

 23.11.16 Jian-Jia Chen PLAs, sequentielle Schaltungen

 

 28.11.16 Lars Hildebrand Synchrone Schaltwerke V07.pdf  

aktualisiert um 23:10, 13.12.2016

(Seite 56 aktualisiert)

 30.11.16 Vorlesung entfällt (Fachschaftsvollversammlung)
 05.12.16 Lars Hildebrand Synchrone Schaltwerke, Schaltwerkentwurf Speicher
 07.12.16 Lars Hildebrand Register, Taktung  

 

 12.12.16 Jian-Jia Chen Schichtenmodell, MIPS-Assemblerprogrammierung

2.1 + 2.2 (Powerpoint)

2.1 + 2.2 (PDF ohne Animationen)

aktualisiert um 14:37, 11.01.2017

(Seite 63, 67 aktualisiert)

 
 14.12.16 Jian-Jia Chen MIPS-Assemblerprogrammierung
 19.12.16 Jian-Jia Chen MIPS-Assemblerprogrammierung, Allgem. Sicht auf die Befehlsschnittstelle
 21.12.16 Jian-Jia Chen

MIPS-Assemblerprogrammierung, Allgem. Sicht auf die Befehlsschnittstelle

traphandler
 23.12.16 -
  06.01.17
Frohe Weihnachten und einen guten Rutsch ins neue Jahr!!!
 09.01.17 Jian-Jia Chen MIPS-Assemblerprogrammierung, Allgem. Sicht auf die Befehlsschnittstelle
 11.01.17 Jian-Jia Chen Mikroprogrammierte Realisierung der MIPS-Maschine

2.3 (Powerpoint)

2.3 (PDF ohne Animationen)

 16.01.17 Jian-Jia Chen Fließbandrealisierung der MIPS-Maschine
 18.01.17 Jian-Jia Chen Speicherhierarchie, Seitenadressierung, paging 2.4 (PDF ohne Animationen)
 23.01.17 Georg von der Brüggen Segmentadressierung, TLBs
 25.01.17 Jian-Jia Chen Caches, Nicht-flüchtige Hintergrundspeicher, Ein- und Ausgabe: Adressierung,  2.5 (PDF ohne Animationen)
 30.01.17 Jian-Jia Chen

Ein- und Ausgabe: Synchronisation, Programmierung

Multi-cores, multi-threading

2.6 (PDF ohne Animationen)
 01.02.17 Jian-Jia Chen Einführung in Eingebettete Systeme
 06.02.17 Georg von der Brüggen Probeklausur
 08.02.17 Georg von der Brüggen Besprechung der Probleklausur

Die Folien zu den Vorlesungen werden im Laufe des Semesters hinzugefügt. Der Vorlesungsaufbau ist vorläufig und orientiert sich am Aufbau der Vorlesung aus dem letzten Jahr. Daher besteht die Möglichkeit, dass sich dieser im Laufe des Semesters noch geringfügig ändert.

Professor Marwedel hat zu den Abschnitten 2.1-2.3 der Vorlesung (MIPS Assembler, Befehlsschnittstelle und Mikroarchitectur) Videos aufgezeichnet die sie sich im Rechnerstrukturenkanal auf YouTube ansehen können. Am einfachsten finden Sie die entsprechenden Videos zur aktuellen Vorlesung wenn Sie die entsprechenden Playlists verwenden.

ENGLISCHE TUTOREN (OH 14, RAUM E23, 08:15 - 09:45, WEDNESDAY WEEKLY)

Date  Instructor  Topics
26,10,2016  Jian-Jia Chen   V01, V02, V03 (first part)
02,11,2016  Cancelled
09,11,2016  Jian-Jia Chen  V03
16,11,2016  Jian-Jia Chen  V04
23,11,2016  Jian-Jia Chen  V05
30,11,2016  Cancelled
07,12,2016  Jian-Jia Chen  V06
14,12,2016  Georg von der Brüggen  V07
21,12,2016   2.1
11,01,2017  Jian-Jia Chen  2.2
18,01,2017  Jian-Jia Chen  2.3
25,01,2017  Jian-Jia Chen  2.4
01,02,2017  Jian-Jia Chen  2.5

 

Übungen

Es wird insgesamt 30 Übungsgruppen für Rechnerstrukturen geben, von denen 29 auf Deutsch und eine auf Englisch gehalten wird. Diese finden zu den folgenden Terminen statt:

 MontagDienstagMittwochDonnerstagFreitag
UhrzeitGruppeRaumGruppeRaum GruppeRaum 
8-10 Gruppe 6 SRG1 / 3.012
Gruppe 11 SRG1 / 3.013
10-12 Gruppe 5 SRG1 / 3.012 Gruppe 20 SRG1 / 3.012
Gruppe 21 SRG1 / 3.013 Gruppe 12 SRG1 / 3.013
Gruppe 25 OH 12 / 1.054 Gruppe 18 OH 12 / 1.055
Gruppe 13 OH 12 / 1.055 Gruppe 31 (Englisch) OH 16 / E 18
12-14 Gruppe 3 SRG1 / 3.012 Gruppe 8 SRG1 / 3.012
Gruppe 22 SRG1 / 3.013 Gruppe 24 SRG1 / 3.013
Gruppe 17 OH 12 / 1.054 Gruppe 10 OH 12 / 1.054
Gruppe 29 OH 12 / 1.055 Gruppe 28 OH 12 / 1.055
Gruppe 26 OH 12 / 3.031
14-16 Gruppe 4 SRG1 / 3.012 Gruppe 7 SRG1 / 3.012
Gruppe 2 OH 12 / 1.054 Gruppe 23 SRG1 / 3.013
Gruppe 30 OH 12 / 1.055 Gruppe 9 OH 12 / 1.054
Gruppe 14 OH 12 / 1.056 Gruppe 27 OH 12 / 1.056
Gruppe 19 OH 12 / 2.063 Gruppe 16 OH 12 / 2.063 
Gruppe 15 OH 12 / 3.031 Gruppe 1 OH 12 / 3.031
16-18 RS Vorlesung RS Vorlesung

Die Übungsgruppenzeiten sind c.t. (cum tempore), das heisst, die Übungsgruppen beginnen um Viertel nach. Die geplante Zeit ist 90 Minuten. Bsp: Die Übungsgruppen Montags 10-12 gehen von 10:15 bis 11:45.

Die Anmeldungen zu den deutschsprachigen Übungen erfolgt in über das ASSESS-Web-Interface. Wir werden die Anmeldung in der ersten Semesterwoche freischalten. Falls Ihr nicht bereits einen Account habt (von einer anderen Lehrveranstaltung oder aus einem vorigen Semester) müsst Ihr dort einen neuen Account anlegen und die daraufhin erhaltene eMail durch Klicken auf den darin enthaltenen Link bestätigen. Bis einschließlich Mittwoch den 26.10.2016 um 20:00 müsst Ihr dann dort eure Wunschtermine anhand von Prioritäten auswählen. Gebt dazu bitte für mindestens 17 der 29 Übungsgruppen mit Prioritäten an. Dies klingt im ersten Moment nach viel, da wir aber für einige Termine 6 parallele Übungsgruppen haben heißt dies, dass man im Endeffekt 4 der 7 möglichen Termine auswählen muss. Ihr könnt euch dabei in "Cliquen" von bis zu drei Studenten zusammen finden, die dann in der gleichen Übungsgruppe landen. Dazu muss eines der Cliquenmitglieder die Clique bei der Anmeldung anlegen und die ID und das Passwort der Clique an den / die anderen Teilnehmer weiter geben.  Die Verteilung in die Übungsgruppen erfolgt anhand der Prioritäten, der Anmeldezeitpunkt spielt keine Rolle.

Die Anmeldung zur englisch sprachigen Übungsgruppe erfolgt per E-Mail direkt an Georg von der Brüggen. Grundsätzlich steht diese allen Studierenden offen, richtet sich aber insbesondere an Studierende, bei denen Deutsch nicht die Muttersprache ist.

Schülerstudenten und Schülerstudentinnen wenden sich bitte ebenfalls per Email an Georg von der Brüggen.

Falls es Probleme bei den Übungen, mit den zugeteilten Übungsterminen etc. gibt wendet Sie sich bitter per Email an Georg von der Brüggen. Geben Sie dabei bitte Ihre Matrikelnummer und Ihre aktuelle Übungsgruppe an. Für allgemeine Fragen zum Übungsbetrieb (also Fragen, die offensichtlich nicht nur Sie persönlich oder einen sehr kleinen Kreis an Personen betreffen) bietet es sich an, diese Fragen im Inpud-Forum zu stellen.

Die Übungsblätter werden immer Mittwochs nach der Rechnerstrukturen Vorlesung hier online gestellt. Die bearbeiteten Aufgaben müssen bis zum darauf folgenden Mittwoch um 16 Uhr abgegeben werden. Dabei sind Abgaben in Gruppen von bis zu drei Personen möglich. Die Lösungen sind bei der Abgabe mit Name, Matrikelnummer (bei Gruppenabgaben Name und Matrikelnummer aller 2 bzw. 3 Gruppenmitglieder) und Nummer der Übungsgruppe zu versehen und in die mit der Übungsgruppennummer markierten Briefkästen in der Otto-Hahn-Strasse 12 einzuwerfen. Die Besprechung der Aufgaben erfolgt in den Übungsgruppen der nachfolgenden Woche.

Bei den Übungsblättern wird für jede Aufgabe die erreichbare Punktzahl jeweils neben der Aufgabenstellung notiert sein. Auf jedem Übungsblatt werden (in der Regel) 16 Punkte zu erreichen sein. Insgesamt wird es 12 Übungsblätter geben. Diese werden in drei Blöcke mit jeweils 4 Übungsblättern aufgeteilt, d.h. Block A enthält die Blätter 1-4, Block B die Blätter 5-8 und Block C die Blätter 9-12. Um die Zulassung zur Klausur bzw. die Studienleistung nach BPO zu erhalten müssen in jedem Block mindestens 30 Punkte (von 64 möglichen) erreicht werden. Zur Vorbereitung der Klausur wird die Teilnahme an den Übungen dringend empfohlen.

Zur Bearbeitung der Übungen zum zweiten Teil der Vorlesung ist die Nutzung von MARS und RaVi nötig.

Block Übungsblatt Exercise Sheets (English)
A

Blatt 1

Blatt 2

Blatt 3

Blatt 4

Exercise Sheet 1

Exercise Sheet 2

Exercise Sheet 3

Exercise Sheet 4

B

Blatt 5

Blatt 6

Blatt 7

Blatt 8

Exercise Sheet 5

Exercise Sheet 6

Exercise Sheet 7

Exercise Sheet 8

C

Blatt 9

Blatt 10

Blatt 11

Blatt 12

Exercise Sheet 9

Exercise Sheet 10

Exercise Sheet 11

Exercise Sheet 12

Weiter Details zum Übungsbetrieb werden in der ersten Vorlesung am 17.10.2016 und hier bekannt gegeben.

Skript und Literatur

Die Vorlesung orientiert sich an dem gleichnamigen Skriptum in zwei Teilen:

  • Teil 1 (Autoren: G. Fink, T. Jansen, H. Krumm, K. Echtle, W. Banzhaf)
  • Teil 2 (Autor: P. Marwedel)

Im zweiten Teil der Vorlesung kann ergänzend zum Skriptum das Buch J. Hennessy, D. Patterson: Computer organization and design: The hardware/software interface benutzt werden. Der Volltext ist nur über einen TU-Dortmund Internetzugang oder über VPN abrufbar, außerdem ist das Buch auch über die Bibliothek ausleihbar.

 

Klausur / Prüfung

Für die Teilnahme an der Klausur sind die Studienleistungen aus diesem oder aus den letzten beiden Semestern Vorraussetzung. Wer also im letzten Sommer- oder Wintersemester die Klausurzulassung bereits erworben hat ist dieses Jahr automatisch wieder zur Klausur zugelassen. Zur Auffrischung des Wissens wird eine Teilnahme an den Übungen trotzdem dringend empfohlen. Die Klausurtermine im Wintersemester 2016/2017 sind in der Klausurtermin-Übersicht der Fakultät für das WS 2016 zu finden. Der Wiederholungstermin für die Klausur Rechnerstrukturen wird am Ende des Sommersemesters stattfinden, siehe Klausurtermin-Übersicht der Fakultät für das SS 2017.

Bei Bestehen der Klausur werden 8 Leistungspunkte vergeben. Bei Fragen, bitte im Sekretariat anfragen. Die Anmeldung zur Klausur erfolgt für Informatik-Bachelor-Studenten über das BOSS-System (für Fragen zum BOSS-System ist die Prüfungsverwaltung zuständig). Physik-Studenten müssen sich im Dekanat Physik für die Prüfung anmelden. Alle anderen müssen sich bei ihrem jeweiligen Ansprechpartner im Prüfungsamt persönlich anmelden. Für Lehramtsstudenten ist dies Frau Wiemers.