Vorlesung Rechnerarchitektur

Görl, Harald, Prof. Dr. rer. nat.


Inhalte der Vorlesung Rechnerarchitektur

In diesem Modul erhalten die Studierenden eine grundlegende Einführung in die
Struktur und Funktionsweise von Rechnern nach den Architekturmodellen von-Neumann und Harvard.

Neben den grundlegenden Abläufen in allgemeinen Rechen- und Steuereinheiten moderner Rechensysteme werden darauf aufbauend prinzipielle Methoden der Leistungssteigerung hinsichtlich Speicherzugriff, Verbindungsstruktur, Ein-/Ausgabe und Befehlsabarbeitung vorgestellt. Wesentliche Punkte der Vorlesung umfassen:

  1. Allgemeine Architekturmodelle
  2. Architekur von Rechen-, Leit- und Steuerwerk
  3. Optimierungen
  4. Speicherarchitekturen
  5. Cacheberechnungen
  6. Branch-Prediction Architekturen
  7. Leistungsbewertung
  8. Peripherie- und Bussysteme
  9. Architekturen hochgradig leistungsfähiger Systeme
  10. Beispiele an den MIPS-, x86- und PowerPC-Architekturen

Dabei werden die Studierenden in exemplarischer Weise in typische Fragestellungen der Rechnerarchitektur wie z.B. Entwurfsziele und Beurteilungskriterien eingeführt. Im zweiten Teil werden spezielle Architekturen für moderne, sehr leistungsfähige Rechner vorgestellt. Die Vorlesung wird durch viele praktische Beispiele an verschiedenen Systemarchitekturen unterstützt.

 

Lernziele

Die Studierenden erwerben die Befähigung, einzelne Komponenten eines Rechners
zu analysieren, sowie das Zusammenspiel der Komponenten als Ganzes zu
bewerten. Dadurch werden die Studierenden in die Lage versetzt, Rechner für
konkrete Aufgabenstellungen zu spezifizieren und zu bewerten. Weiterhin erhalten sie Grundlagen, Multiprozessorsysteme und massiv parallele Systeme zu verstehen.

 

Zeit und Raum

Die Vorlesung findet an folgenden Terminen statt:

       Raum: Gebäude 35 / 1108
  Zeit: Montags von 13:15 Uhr bis 15:30 Uhr und
    Freitags von 8:30 Uhr bis 10:45 Uhr

 

 

  

datArena

Teile der Lehrveranstaltungen werden in der datArena stattfinden. Zu Beginn der Lehrveranstaltung werden Inhalte über historische IT-Architektur angeboten. Zur Veranschaulichung werden wir die Eckpfeiler, die in unserem Computermuseum, der datArena, zu bestaunen sind, im wahrsten Sinne des Wortes zum Anfassen erleben.

Daneben werden die Evolutionsstufen der Entwicklungen rund um die vorhandenen Rechnerarchitekturen durch praktische Beispiele auf diesen Rechenanlagen vorgeführt. Die Studierenden lernen dabei den praktischen Einsatz der verschiedenen Rechnergenerationen kennen und bekommen so einen Eindruck über die verschiedenen Spezialitäten der jeweiligen Rechnerarchitektur vermittelt.

Nähere Informationen zur finden Sie auch unter

der Uni-internen Homepage zur datArena.

Einen herzlichen Dank an die Macher der datArena, die teilweise in Ihrer Freizeit dieses wertvolle Museum aufbauen.

Vorlesungsbegleitende Unterlagen

Neben den elektronischen Unterlagen zur Vorlesung, die Sie auf dem Uni-internen Dokumentenserver finden, wird folgende Literatur empfohlen:

 


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