Rechnerarchitektur
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Seit dem Wintersemester 2022/23 wird diese Veranstaltung grundsätzlich wieder in Präzenz und ohne Aufzeichnung stattfinden. An wenigen Terminen werden wir für den Vorlesungsteil ggf. auf die unten beschriebene virtuelle Form zurückgreifen.
Im Zuge der Covid-19-Beschränkungen sind wir dazu übergegangen, diese Vorlesung und das dazugehörige Proseminar bis auf Weiteres über die Streaming-Plattform Twitch zu übertragen. Bitte erstellen Sie sich dort ein Pseudonym (eine Nutzerkennung) um an der Diskussion im Chat teilnehmen zu können. Dieses Pseudonym wird nicht mit Ihrer Identität in Systemen der Universität Innsbruck verknüpft.
Syllabus aus dem Wintersemester 2021/22
Wir aktualisieren den Vorlesungsplan zu Beginn des kommenden Wintersemesters.
| 06.10.21 | 01 | Einführung |
| 13.10.21 | 02 | Kombinatorische Logik 1 |
| 20.10.21 | 03 | Kombinatorische Logik 2 |
| 27.10.21 | 04 | Sequenzielle Logik 1 |
| 03.11.21 | 05 | Sequenzielle Logik 2 |
| 10.11.21 | 06 | Arithmetik 1 |
| 17.11.21 | 07 | Arithmetik 2 |
| 24.11.21 | 08 | Befehlssatzarchitektur 1 (ARM 32, “Spickzettel”) |
| 01.12.21 | 09 | Befehlssatzarchitektur 2 (ARM 32) |
| (Mariä Empfängnis) | ||
| 15.12.21 | 10 | Ein-/Ausgabe |
| (Weihnachtsferien) | ||
| 12.01.22 | 11 | Prozessorarchitekturen |
| 19.01.22 | 12 | Speicher |
| 26.01.22 | 13 | Leistung |
| 02.02.22 | Klausur (1. Termin) |
Videos
Insgesamt 66 kurze Videos mit einer Gesamtspielzeit von gut sechs Stunden erläutern zentrale Aspekte der Vorlesung und sind hier einzeln verlinkt. Update 2023: Wir vermeiden YouTube’s Tracking und Werbung. Alle Videos sind jetzt in einem MOOC auf einer nicht kommerziellen Plattform der Uni Graz zu finden.
Kapitel 1: Einführung
Kapitel 2: Kombinatorische Logik
- Video 1: Analoge und digitale Signale
- Video 2: Digitale Darstellung von Daten
- Video 3: Binäre Darstellung
- Video 4: Boolesche Algebra
- Video 5: Boolesche Axiome und Sätze
- Video 6: Schaltfunktionen (treffender: Boolesche Funktionen)
- Video 7: Schaltungsaufbau (treffender: Vom Booleschen Ausdruck zur Schaltung)
- Video 8: Vergleich von Schaltungsvarianten
- Video 9: Kanonische Normalformen
- Video 10: Karnaugh-Veitch-Diagramme
- Video 11: Dekodierer und Kodierer
- Video 12: Multiplexer und Demultiplexer
- Video 13: OTP-Logikanordnungen
Kapitel 3: Sequenzielle Logik
- Video 1: Rückkopplung
- Video 2: RS-Flipflop
- Video 3: Taktgesteuerte Flipflops
- Video 4: Register aus D-Flipflops
- Video 5: Zähler aus JK-Flipflops
- Video 6: Zustandsautomat
- Video 7: Entwurf synchroner Schaltwerke I
- Video 8: Entwurf synchroner Schaltwerke II
Kapitel 4: Arithmetik
- Video 1: Addieren von Binärzahlen
- Video 2: Negative Ganzzahlen im Zweierkomplement
- Video 3: Logik für die Addition
- Video 4: Addierwerke
- Video 5: Kombiniertes Addier-/Subtrahierwerk
- Video 6: Arithmetisch-logische Einheit
- Video 7: Multiplikation positiver Binärzahlen
- Video 8: Feldmultiplizierer
- Video 9: Division mit “Restoring”
- Video 10: Rationale und reelle Zahlen
- Video 11: Gleitkommazahlen
Kapitel 5: Befehlssatzarchitektur (ARM 32)
- Video 1: Vom Dividierwerk zum Mikroprozessor
- Video 2: ARM-Registersatz und Flags
- Video 3: Speichermodell, Endianness und Alignment
- Video 4: Allgemeines ARM-Instruktionsformat
- Video 5: Barrel-Shifter und Immediate-Werte
- Video 6: Sprünge und Bedingungen
- Video 7: Speicherzugriff
- Video 8: ARM-Adressierungsarten
- Video 9: ARM-Instruktionskodierung
- Video 10: Division in Assembler
- Video 11: Stapelorganisation
- Video 12: Aufrufkonventionen
Kapitel 6: Prozessorarchitekturen
- Video 1: Klassifikation von Prozessorarchitekturen
- Video 2: CISC am Beispiel der x86-Architektur
- Video 3: Gleitkommaeinheit
- Video 4: Datenparallele Architekturen am Beispiel einer GPU
Kapitel 7: Ein-/Ausgabe
- Video 1: Resistive Berührungsmessung
- Video 2: Projiziert-kapazitive Berührungsmessung
- Video 3: Ansteuerung von E/A-Bausteinen
- Video 4: Speicherdirektzugriff (DMA)
- Video 5: Unterbrechungsanforderung (IRQ)
Kapitel 8: Speicher
- Video 1: Speicherhierarchie
- Video 2: Dynamisches RAM
- Video 3: Flash-Speicher
- Video 4: Besonderheiten bei NAND-Flash
- Video 5: Speicherarchitekturen für Mehrprozessorsysteme
Kapitel 9: Leistung
- Video 1: Leistungsmessung
- Video 2: Methodische Schwierigkeiten
- Video 3: Beschleunigung des Speicherzugriffs durch Caches
- Video 4: Cache-Architekturen
- Video 5: Pipelining
Sie dürfen die Vidoes für nicht kommerzielle Zwecke weiterverwenden, wenn Sie die Quelle angeben.
Folien aus dem Vorjahr
Die im Wintersemester 2021/22 verwendeten Foliensätze verlinken wir hier. Bitte benutzen Sie stets den neuesten Foliensatz zur Prüfungsvorbereitung.
- Kapitel 1: Einführung
- Kapitel 2: Kombinatorische Logik 1, Kombinatorische Logik 2
- Kapitel 3: Sequenzielle Logik 1, Sequenzielle Logik 2
- Kapitel 4: Arithmetik 1, Arithmetik 2
- Kapitel 5: Befehlssatzarchitektur 1 (ARM 32), Befehlssatzarchitektur 2 (ARM 32)
- Kapitel 6: Prozessorarchitekturen
- Kapitel 7: Ein-/Ausgabe
- Kapitel 8: Speicher
- Kapitel 9: Leistung
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Feedback
Unser virtuelles Format wurde für den österreichischen Staatspreis für exzellente Lehre Ars Docendi 2021 nominiert. Auf der verlinkten Seite finden Sie weitere Erläuterungen zum didaktischen Konzept.
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