19504 V Rechnerstrukturen

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Inhalt

Im dreisemestrigen Lehrveranstaltungszyklus Rechnersysteme wird in die grundlegende Hardware- und Softwarestruktur heutiger Rechner eingeführt.

Der erste Teil "Rechnerstrukturen" behandelt in erster Linie die strukturellen Aspekte des Hardwareaufbaus. Stichworte:

• Rechnerinterne Informationsdarstellung, Fehlererkennung und -korrektur;
• Boolesche Gatter, systematischer Entwurf von Schaltnetzen;
• Codierer, Decodierer, Multiplexer, ROM, PLA;
• Addier-Schaltnetz;
• Schaltwerke, Automatendarstellung, synchrone/asynchrone Schaltwerke, Flipflops, Entwurf von Schaltwerken;
• Addierwerke, RAM, Speichersysteme, Schieberegister;
• Steuerwerke, Aufbau eines einfachen von-Neumann-Rechners, Mikroprogramierung;
• technische Realisierung: Transistoren, Entwurf und Produktion hochintegrierter Bausteine.

Zielgruppe

Voraussetzungen

Literatur

Bücher über Rechnerstrukturen

• Coy, W.: Aufbau und Arbeitsweise von Rechenanlagen, Vieweg Verlag, 1992.
• Hennessey, J.L./Patterson, D.A.: Computer Organization & Design, Morgan Kaufmann Publ., 1994.
• Oberschelp, W./Vossen, G.: Rechneraufbau und Rechnerstrukturen, Oldenbourg Verlag 1989.
• Tanenbaum, A.: Structured Computer Organization, Prentice Hall, 3. Auflage, 1990.
• Katz, R.: Contemporary Logic Design, Benjamin Cummings/Addison Wesley Publishing Company, 1993.

Weitere Literatur wird im Verlauf der Vorlesung bekannt gegeben.

Basis der Vorlesung

Diverse Kopiervorlagen gibt es im Copy-Shop KOPIERSERVICE in der Königin-Luise-Straße 39, 14195 Berlin (nähe U-Bhf Dahlem-Dorf).

So zum Beispiel Kapitel 1 aus McCluskey, E.J., Logic Design Principles, Prentice-Hall Inc., 1986. Das erste Kapitel ist als PDF-Dokument online verfügbar. Weitere Kapitel dieses Buches gibt es auf diesen Seiten der Stanford University.

Es soll hier jedoch nicht der Eindruck entstehen, daß es alle Kopiervorlagen auch im Netz gibt. So ist zum Beispiel die Grundlage für die 3. Vorlesung (Einführung in logische Gatter, Wahrheitstafeln, usw.), aus dem Buch Morton H. Lewin, Logic Design and Computer Organisation, Addison-Wesley, 1983, ISBN 0-201-04144-8, nur im Copy-Shop erhältlich.

Den Artikel über den Minimalcomputer gibt es nicht im Copyshop, sondern hier!

Es ist aber auch nicht notwendig sich die Kopien zu besorgen, denn ein Grundlagenbuch über Rechnerstrukturen (zum Beispiel das von Oberschelp und Vossen) reicht aber für den Stoff der Vorlesung vollkommen aus.

Achtung: Die Seiten 28 und 29 aus dem Buch von Lewin fehlten bis zum 10. November 2000 in der Kopiervorlage.

Script zur Vorlesung

Fabian Stehn hat eine Mitschrift (vom 5. Februar 2001) der Vorlesung gesetzt und mit Grafiken angereichert.

Scheinkriterien (update)

1. Es werden zwei Klausuren geschrieben. Eine wird in der ersten Semesterhälfte, die andere in der zweiten Semesterhälfte geschrieben. In der ersten Klausur sind mindestens 40% der Punkte zu erreichen und in der 2. Klausur 50%.
2. Es müssen mindestens 60% der maximal erreichbaren Punktezahl aller Übungszettel vor der jeweiligen Klausur erreicht werden, um die Klausur schreiben zu dürfen.
3. Bis auf einen Übungszettel müssen alle Übungszettel bearbeitet werden.
4. Übungen dürfen in Dreiergruppen angefertigt werden.
5. Jede(r) Student(in) muss zwei Aufgaben im Tutorium vorrechnen. Eine Aufgabe in der ersten Semesterhälfte, die zweite Aufgabe in der zweiten Semesterhälfte.
6. Die Klausuren werden benotet. Für einen benoteten Schein zählt der Durchschnitt der beiden Klausuren als Note.

Klausurtermine

1. Klausur

8. Dezember 2000

1. Nachklausur

12. Januar 2001

2. Klausur

16. Februar 2001

2. Nachklausur

6. April 2001

Klausurdaten

2. Klausur

Der Hörsaal im ZIB steht diesmal nicht zur Verfügung. Deshalb haben wir den Hörsaal in der Mathematik und SR005 in der Informatik bekommen. Folgende Aufteilung ist vorgesehen:

Wo	Wer
Hörsaal Mathematik	Tutorien von Sarah
Hörsaal Informatik	Turorien von Sven, Mohammad und "Längerschreiber"
Seminarraum 005	Turorien von Enver

Die "Längerschreiber" bitte Bescheinigung mitbringen. Leider sind alle oben genannten Räume nach 12 Uhr belegt. Deshalb gehen wir nach 12 Uhr zusammen in den Seminarraum SR046.

Die Klausur dauert 120 Minuten, startet pünktlich um 10:00 Uhr und endet pünktlich um 12:00 Uhr.

Bitte Personalausweis mitbringen!

Klausurergebnisse

1. Klausur

Die Tabelle der Klausurergebnisse ist nach der Matrikelnummer sortiert. Wenn keine Matrikelnummer auf der Klausur angegeben war, dann taucht das Ergebnis natürlich nicht in der List auf. Außerdem ist die Klausur dann auch nicht im Sekreteriat einsehbar. In diesem Fall bitte bei mir (Alexander Gloye) in Raum 163 vorbeikommen.

Die Klausuren sind ab dem 8.1.2001 im Sekreteriat (Raum 168) einsehbar. Der "Meckertermin" findet am 10.1.2001 in der Teeküche 1.OG um 10:00 statt. Wenn keiner kommt gehen wir auch gleich wieder!

Die Nachklausur findet am 12.1.2001 um 12:00 (s.t.) in Raum SR005 statt und dauert 120 Minuten, also bis 14:00 (s.t.). Taschenrechner sind nicht erlaubt! Ein Lineal/Geodreieck sollte mitgebracht werden. An der Nachklausur darf nur teilnehmen, wer an der 1. Klausur teilgenommen und diese nicht bestanden hat oder ein Attest vorgelegt hat. Es geht in der Nachklausur nurnoch um bestanden (Note 4) oder nicht bestanden (Note 5). Andere Noten werden nicht vergeben (Ausnahme: Attest).

1. Nachklausur

Von 31 Teilnehmern bzw. Teilnehmerinnen haben 10 die Klausur bestanden. Zum Bestehen der Klausur waren 60% der Punkte (54 von 90 Punkten) zu erreichen. Die Liste mit den Matrikelnummern der bestandenen Nachklausuren enthält nur genaue Angaben über die Punkte, wenn diese für die Note relevant waren, d.h. wenn ein Attest vorlag und damit eine bessere Note als 4 möglich war.

Die Klausuren sind im Sekreteriat einsehbar.

2. Klausur

Die Tabelle der Klausurergebnisse ist nach der Matrikelnummer sortiert. Wenn die eigene Matrikelnummer nicht auf der Liste vorhanden ist, obwohl die Klausur mitgeschrieben wurde, dann bitte bei mir (Alexander Gloye) in Raum 163 vorbeikommen.

Die Klausuren sind ab dem 15. März 2001 (Donnerstag) im Sekreteriat (Raum 160) einsehbar. Der "Meckertermin" findet am 22. März 2001 (Donnerstag) in der Teeküche 1.OG um 10:00 statt.

Die Nachklausur findet am 6. April 2001 (Freitag) um 13:00 (s.t.) im Horsaal des ZIB statt und dauert 120 Minuten, also bis 15:00 (s.t.). Die Teilnahmebedingungen sind die Gleichen wie bei der 1. Klausur. Bitte den Personalausweis nicht vergessen.

Weite Informationen demnächst.

2. Nachklausur

Bestanden haben die Studenten mit den Matrikelnummern:

3577339
3617157
3581691
3508395
3577929
3580239
3579498

Übungen

Die "Übungszettel" gibt es immer Freitags nach der Vorlesung über diese Seite. Der letzte Abgabetermin der Übungen ist immer 10 Tage später am Montag um 10 Uhr.

• Übung 1
• Übung 2
• Übung 3
• Übung 4
• Übung 5
• Übung 6
• Übung 7
• Übung 8
• Übung 9
• Übung 10
• Übung 11
• Übung 12
• Übung 13

Tutoren

Tutor	E-Mail
Enver Haase	ehaase@inf.fu-berlin.de
Sven Schaust	schaust@inf.fu-berlin.de
Sarah Renkl	renkl@inf.fu-berlin.de
Mohammad Al-Saad	saad@inf.fu-berlin.de

Termine und Raumnummern der Tutorien

Termin	Raum	Tutor(in)
Montag 14 - 16	SR 051	Sarah
Montag 14 - 16	SR 053	Sven
Dienstag 8 - 10	SR 051	Sven
Mittwoch 14 - 16	SR 046	Mohammad
Donnerstag 12 - 14	SR 044	Sarah
Donnerstag 14 - 16	SR 051	Enver
Donnerstag 14 - 16	SR 053	Mohammad

Mailingliste

Es existiert eine Mailingliste für diese Veranstaltung. Sie müssen sich selbst in diese Liste eintragen, um die Mails zu erhalten.

Simulationssoftware

Außerdem gibt es ein umfangreiches Java Programm mit dem Namen HADES zur Simulation von digitalen Schaltungen. Es kann auch 'komplexe' Hardware, zum Beispiel ein serielles Terminal, simulieren. Leider ist es kein Applet, so dass man es nicht vom Browser aus starten kann. Aber: Es gibt eine lokale Installation von HADES.

Zum Starten unter Windows auf [Start].[Ausführen] klicken und dort
   \\DOSIS\htdocs\lehre\WS00\19504-V\hades
eingeben. Wenn das Programm nicht startet, sondern eine Fehlermeldung in der DOS-Box erscheint, dann bitte eine Mail an mich (mit genauer Beschreibung und Lösungsvorschlag ;-) ). Bei den SUN-Solaris- und den öffentlichen GNU/Linux-Rechnern wird HADES durch die Eingabe von
   /import/htdocs/lehre/WS00/19504-V/hades.sh
in einer Shell gestartet. Dies ist aber in der Regel sehr langsam, da der Standard-Java-Interpreter zwar nicht der Beste ist, aber überall installiert ist. Wer lust hat, kann das Script ja verbessern und mir zuschicken.

Eine Einführung in das Programm gibt es lokal als Postscript-Datei. Weitere Information, Beispiele usw., gibt es beim Hersteller.

Beispielrechner (oder Übung 13)

Die Implementierung des Beispielrechners (mit Ein/Ausgabe-Gerät) wurde von Fabian Stehn sowie Georg Wittenburg in der Vorlesung vorgestellt und von Georg Wittenburg in TKGate (kostenlos per Download erhältlich) "programmiert".

Zu den Dateien:

• minicomp.v: der Computer selbst
• minicomp.mem: der ROM Inhalt, ein einfaches Hello World
• minicomp.ps: der Computer nochmal zum Ausdrucken

Die Lösung von Fabian Stehn konnte leider nicht in der Vorlesung gezeigt werden, da die verwendete Software nicht frei verfügbar ist.