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• Modul 65050 Rechnerarchitektur

Lehrveranstaltung "Computersysteme":

In diesem Modul werden grundlegende Kenntnisse vermittelt, die für das Verständnis von Mikroprozessoren und modernen Rechnersystemen erforderlich sind. Der erste Teil der Lehrveranstaltung behandelt die theoretischen und praktischen Grundlagen digitaler Schaltungen. Dazu zählen insbesondere Schaltfunktionen, einfache Schaltnetze sowie Schaltwerke. Schaltfunktionen beschreiben die logischen Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgangsgrößen eines digitalen Systems auf Basis der Booleschen Algebra. Schaltnetze bestehen ausschließlich aus logischen Verknüpfungen und weisen keinen Speicher auf, wohingegen Schaltwerke zusätzlich Zustände speichern und zeitabhängige Abläufe realisieren können.

 

Im weiteren Verlauf des Moduls wird der Aufbau von Rechnersystemen behandelt, insbesondere das Zusammenspiel zentraler Komponenten innerhalb eines Computers. Am Beispiel der RISC-V-Befehlssatzarchitektur werden exemplarisch grundlegende Konzepte von Prozessorarchitekturen vermittelt. Dabei wird auch auf ausgewählte Aspekte der Hardware-Implementierung eingegangen.

Abschließend werden die Rolle von Caches in modernen Rechnersystemen sowie grundlegende Prinzipien und Varianten ihrer Implementierung thematisiert.

 

Lehrveranstaltung "Betriebssysteme und Rechnernetze":

Der erste Teil der Lehrveranstaltung "Betriebssysteme und Rechnernetze" bietet eine Einführung in die Konzepte und Aufgaben von Betriebssystemen. Zuerst werden einige allgemeinere Konzepte zur Struktur von Rechnersystemen ausgehend von den Hardwarekomponenten eingeführt. Darauf aufbauend werden die Benutzer und Programmierschnittstellen von Betriebssystemen vorgestellt. Danach werden Dateisysteme, Prozessverwaltung und Organisation sowie die virtuelle Speicherverwaltung als wichtigste Teilbereiche von Betriebssystemen ausführlich betrachtet.

 

Der zweite Teil der Lehrveranstaltung "Betriebssysteme und Rechnernetze" gibt eine Einführung in Kommunikations- und Rechnernetze. Kommunikationsnetze sind üblicherweise in übereinander liegenden Schichten organisiert – ein in der Informatik oft verwendetes Konzept von Abstraktion und Kapselung. Anhand eines solchen Schichtenmodells werden die Aufgaben und Funktionen von Rechnernetzen zunächst etwas allgemeiner betrachtet. Danach wird eine konkrete Realisierung – das Internet - eingeführt, um die praktische Bedeutung der Konzepte zu verdeutlichen.