64-040- Modul InfB-RS: Rechnerstrukturen Modul InfB-RS: Rechnerstrukturen ... Praktikum Klausur 3. Literaturempfehlungen 4. ... I Maschinen- und Assembler-Code und -programmierung

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    05-May-2018

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  • MIN-Fakultt

    Fachbereich Informatik

    64-040 Modul InfB-RS: Rechnerstrukturenhttps://tams.informatik.uni-hamburg.de/

    lectures/2017ws/vorlesung/rs

    Info zur Organisation

    Andreas Mder

    Universitt HamburgFakultt fr Mathematik, Informatik und NaturwissenschaftenFachbereich Informatik

    Technische Aspekte Multimodaler Systeme

    Wintersemester 2017/2018

    A. Mder 64-040 Rechnerstrukturen 1 / 28

    https://tams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/vorlesung/rshttps://tams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/vorlesung/rs

  • Info zur OrganisationModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    1. Modul InfB-RS: Rechnerstukturen

    2. OrganisatorischesVorlesungbungenTutorienPraktikumKlausur

    3. Literaturempfehlungen

    4. Software

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  • MotivationModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    ModulhandbuchDieses Modul behandelt im Rahmen der Vorlesung ein begrenztes und wohl

    ausgewhltes Theorie- und Methodenrepertoire fr die Konfigurierung, den

    Entwurf, die Realisierung und die angemessene Nutzung von Rechnern- und

    Kommunikationsnetzen sowie ihrer Basiskomponenten, u.a. unter

    Bercksichtigung technologischer, konomischer und anwendungsspezifischer

    Randbedingungen.

    . . . das Verstehen der grundlegenden Konzepte, Organisationsformen und

    Entwurfsmethoden von Rechnerarchitekturen und deren Vernetzung,

    einschlielich der Betriebssoftware . . .

    www.inf.uni-hamburg.de/de/studies/bachelor

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    https://www.inf.uni-hamburg.de/de/studies/bachelor

  • Informatik BScModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

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  • Software-System-Entwicklung BScModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

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  • Rechnerstrukturen: ThemenModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    Einfhrende Grundlagen

    I Grundbegriffe der Informationsverarbeitung:Information, Reprsentation von Information,Zahlensysteme, Codierung

    I Rechnerarithmetik:Operationen mit Zahlen, Ganzzahl- und Gleitkomma-Arithmetik

    I Konzepte der Digitaltechnik:Boolesche Algebra, Schaltnetze, Automatentheorie,synchrone und asynchone Schaltwerke,kooperierende Schaltwerke (Operationswerk, Steuerwerk)

    I Hardwarestrukturen:Register, Registerbank, Zhler, Speicher,Datenpfade, Bus-Systeme

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  • Rechnerstrukturen: Themen (cont.)Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    Rechnerarchitektur

    I von-Neumann-Rechner:Prinzipien, Architektur, Befehlssatz

    I ISA-Konzepte: CISC, RISC

    I Maschinen- und Assembler-Code und -programmierung

    I Betriebssystemebene

    I Pipelining, superskalare Architekturen, Parallelrechner

    I Speicherhierarchie:Speichertypen, virtueller Speicher, Cache-Organisation

    B Kommunikation, Schnittstellen und Peripheriegerte

    B IC-Schaltungstechnik, VLSI-Entwurf und -Fertigung

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  • Feedback erwnschtmaeder@informatik.uni-hamburg.de

    Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I Zwischenfragen: bitte Feedback bei Unklarheiten etc.!

    I Fehler und Ungenauigkeiten in den Folien und Materialienbitte melden

    I Vorschlge und Hinweise auf Tools, Lehrmaterialien etc.sind immer willkommen!

    Problem: stark unterschiedliches Vorwissen!

    I generell: keine speziellen Voraussetzungen

    I betrifft insbesondere Rechnerstrukturen

    Geduld, wenn (am Anfang) Stoff schon bekannt

    kein Frust, wenn sehr speziell, sondern: Eigeninitiative(Fragen, Tutorium, bungsgruppen . . . )

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  • KontaktModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    Dr. Andreas Mdermaeder@informatik.uni-hamburg.de

    +49 40 42883 2502Informatikum, Haus F-317

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  • Vorlesungtams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/vorlesung/rs

    Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I Mi. 16:15-17:45 Erzwiss. H, VMP-8Fr. 12:15-13:45 Erzwiss. H, VMP-8 (4 SWS)

    I Folien (pdf) vor der Vorlesung zum Download

    I Lecture2Go: lecture2go.uni-hamburg.de/l2gos

    I diverse gute Lehrbcher Empfehlungen s.u.

    I Software: JAVA VM, C-Compiler, GNU-Toolchain

    I Informationen und Downloads auf der Webseite aktuell!

    I eingestreute Hinweise auf aktuelle Themen und Vertiefung

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  • bungentams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/vorlesung/rs/uebung

    Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I sechzehn Gruppen geplant, Details siehe STiNE/Webseite

    I 1 SWS, wchentlich

    I Beginn: nchste Woche!

    I Diskussion und Nachbereitung der Vorlesung

    I Gruppenarbeit: 2-3 Teilnehmer pro Gruppe

    I bungsaufgaben zum Vertiefen und Erarbeiten des Stoffes

    I Aufgabenbltter jeweils Mittwochs zum Download verfgbar

    I Abgabe der Lsungen: E-Mail bis nchsten Mittwoch 24:00beim Gruppenleiter

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  • bungen: ScheinkriterienModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I tams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/

    vorlesung/rs/doc/scheinkriterien.pdf

    I regelmige aktive Teilnahme

    I mindestens zweimal an der Tafel vorrechnen

    I hchstens zweimal (unentschuldigt) gefehlt

    I alle Aufgabenbltter bearbeitet

    I jeweils mindestens 30 % der Punkte pro Aufgabenblatt

    I und mindestens 50 % der Gesamtpunktzahl

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    https://tams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/vorlesung/rs/doc/scheinkriterien.pdfhttps://tams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/vorlesung/rs/doc/scheinkriterien.pdf

  • bungen: Gruppeneinteilung / -wechsel?Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I bungen beginnen in der zweiten Vorlesungswoche

    I Anmeldung und Ranking letzte Woche ber STiNE

    I derzeit insgesamt 284 Anmeldungen

    I sechzehn Gruppen 15-20 Teilnehmer

    I Wechselwnsche: bitte zur gewnschten Gruppe erscheinen, vorOrt in Warteliste eintragen

    I spterer Wechsel bei freien Pltzen nach Rcksprache mit denGruppenleitern mglich (bertragung der Punkte etc.)

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  • bungen: Gruppeneinteilung / -wechsel? (cont.)Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    Derzeitige Belegung 16.Okt.

    Mo 12 13 F-334 20 G-102 20 G-210 2013 14 F-334 19 G-102 20 G-210 814 15 F-635 10 G-210 815 16 F-635 20 G-210 20

    Di 10 11 F-334 2011 12 F-334 1912 13 F-334 2013 14 F-334 20

    Mi 8 9 F-334 209 10 F-334 20

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  • Tutorientams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/vorlesung/rs/tutorium

    Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I freiwillig, Nacharbeiten von Stoff und bungen

    I Diskussion, Fragen: mehr Zeit als in der bung

    1. ab nchster Woche, wchentlich ein Doppeltermin:Donnerstag, 18:30 20:30 Uhr, F-132

    + Live-Videostream:www.youtube.com/channel/UClOj3PauhVSeAUgC39VYMsA

    + Jabber-Gruppenchat auf dem Mafiasi-Server: mafiasi.de(Server: conference.jabber.mafiasi.de Chatraum: rstutorium)

    2. Vorbereitung auf die Klausur: PaniktutoriumTermin: kurz vor der Klausur, Ort und Zeit werden nochbekanntgegeben

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    https://tams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/vorlesung/rs/tutoriumhttp://www.youtube.com/channel/UClOj3PauhVSeAUgC39VYMsAhttps://mafiasi.de

  • Praktikumtams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/praktikum/rs

    Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I nicht fr Lehramtsstudiengnge

    I im laufenden Semester (12 Kurse) empfohlenund in der vorlesungsfreien Zeit (Februar, Mrz)

    I fnfzehn Kurse 15-18 Teilnehmer

    I Blockkurse 4 Termine zu je 3 h (1 SWS)

    I Vorbereitung unbedingt erforderlich

    I Erarbeiten und Programmieren eines einfachen Prozessors

    I Komponenten auf der Register-Transfer-Ebene

    I Zeitverhalten, Speicheransteuerung

    I Mikroprogrammierung

    I Assemblerprogrammierung

    I I/O-Operationen und Interrupts

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    https://tams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2017ws/praktikum/rs

  • Klausurwww.inf.uni-hamburg.de/studies/orga/dates/2017-wise-written-exams.html

    Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I Abschlussprfung des Moduls Rechnerstrukturen

    I Note geht in BSc-Zeugnis ein

    I insgesamt zwei Klausurtermine in den Semesterferien

    I Do. 15. Feb. 2018 9:30-11:30 ESA A,& BMi. 14. Mrz 2018 9:30-11:30 ESA A,& B

    pnktlich kommen!

    I Tipp: mglichst bereits die erste Klausur mitschreiben,ggf. Wiederholung direkt zum zweiten Termin

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    https://www.inf.uni-hamburg.de/studies/orga/dates/2017-wise-written-exams.html

  • ProbeklausurModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I Umfang und Ablauf wie echte Klausur

    I 2-stndige Klausur

    + anschlieende gemeinsame Korrektur/Besprechung

    I Termin: (vor)letzte Semesterwoche?

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  • Literatur: empfohlene LehrbcherModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    [BO15] R.E. Bryant, D.R. OHallaron:Computer systems A programmers perspective.3rd global ed., Pearson Education Ltd., 2015.ISBN 9781292101767. csapp.cs.cmu.eduRechnerarchitektur mit Schwerpunkt Software und Systeme, leider nichtganz billig. Viele C-Programme und Systemprogrammierung. Beispieleanhand Intel x86 Architektur.

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    http://csapp.cs.cmu.edu

  • Literatur: empfohlene Lehrbcher (cont.)Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    [TA14] A.S. Tanenbaum, T. Austin: Rechnerarchitektur Von der digitalen Logik zum Parallelrechner.6. Auflage, Pearson Deutschland GmbH, 2014.ISBN 9783868942385Guter berblick, klares didaktisches Konzept. Java VM, Intel x86, SPARC.Mit jeder Auflage komplett berarbeitet und aktualisiert.

    [TA13] A.S. Tanenbaum, T. Austin:Structured Computer Organization.6th edition, Pearson Education Limited, 2013.ISBN 9780273769248s.o.; die Originalausgabe

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  • Literatur: weitere LehrbcherModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    [Mu+09] T. Mller [u. a.]: Technische Informatik I Grundlagen der Informatik und Assemblerprogrammierung.3. Auflage, vdf, 2009. ISBN 9783728132550

    [Gu+10] R. Gbeli [u. a.]: Technische Informatik II Mikroprozessor-Hardware und Programmiertechniken.2. Auflage, vdf, 2010. ISBN 9783728132567

    [PH16a] D.A. Patterson, J.L. Hennessy: Computer Organizationand Design The Hardware Software Interface: ARM Edition.Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2016.ISBN 9780128017333Schnes Lehrbuch von den Entwicklern der RISC/MIPS Prozessoren.

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  • Literatur: weitere Lehrbcher (cont.)Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    [PH16b] D.A. Patterson, J.L. Hennessy: Rechnerorganisationund Rechnerentwurf Die Hardware/Software-Schnittstelle.5. Auflage, Oldenbourg, 2016. ISBN 9783110446050Die deutsche bersetzung; eine Auflage zurck.

    [SS04] W. Schiffmann, R. Schmitz: Technische Informatik 1 Grundlagen der digitalen Elektronik.5. Auflage, Springer-Verlag, 2004. ISBN 9783540404187

    [Sch05] W. Schiffmann: Technische Informatik 2 Grundlagen der Computertechnik.5. Auflage, Springer-Verlag, 2005. ISBN 9783540222712

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  • Literatur: weitere Lehrbcher (cont.)Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    [SBH11] W. Schiffmann, H. Bhring, U. Hnig:Technische Informatik 3 Grundlagen der PC-Technologie.Springer-Verlag, 2011. ISBN 9783642168116

    [SSW04] W. Schiffmann, R. Schmitz, J. Weiland:bungsbuch zur Technische Informatik 1 und 2.3. Auflage, Springer-Verlag, 2004. ISBN 9783540207931Dutzende von bungsaufgaben mit detailliert entwickelten Lsungen.

    [MH07] M.J. Murdocca, V.P. Heuring: Computer architectureand organization An integrated approach.John Wiley & Sons, 2007. ISBN 9780471733881

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  • Literatur: VertiefungModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    [HP12] J.L. Hennessy, D.A. Patterson:Computer architecture A quantitative approach.5th edition, Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2012.ISBN 9780123838728Die Bibel zum Thema Rechnerarchitektur

    [Knu05] D.E. Knuth: The Art of Computer Programming,Volume 1, Fascicle 1, MMIX A RISC Computer forthe New Millennium.Addison-Wesley Professional, 2005. ISBN 9780201853926

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  • Literatur: Vertiefung (cont.)Modul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    [Knu08] D.E. Knuth: The Art of Computer Programming,Volume 4, Fascicle 0, Introduction to CombinatorialAlgorithms and Boolean Functions.Addison-Wesley Professional, 2008. ISBN 9780321534965

    [Knu09] D.E. Knuth: The Art of Computer Programming,Volume 4, Fascicle 1, Bitwise Tricks & Techniques;Binary Decision Diagrams.Addison-Wesley Professional, 2009. ISBN 9780321580504

    [DM94] G. De Micheli: Synthesis and Optimization ofDigital Circuits. Mc Graw-Hill, 1994. ISBN 0070163332.si2.epfl.ch/~demichel/publications/mcgraw

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    http://si2.epfl.ch/~demichel/publications/mcgraw

  • Literatur: aus HamburgModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    [Lag87] K. Lagemann: Rechnerstrukturen.Springer-Verlag, 1987. ISBN 3540176187

    [Ml03] D.P. Mller: Rechnerstrukturen: Grundlagen derTechnischen Informatik.Springer-Verlag, 2003. ISBN 3540676384

    [Md11] A. Mder: Vorlesung: Rechnerarchitektur undMikrosystemtechnik. Universitt Hamburg,FB Informatik, 2011, Vorlesungsfolien.tams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2011ws/vorlesung/ram

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    https://tams.informatik.uni-hamburg.de/lectures/2011ws/vorlesung/ram

  • Literatur: AssemblerprogrammierungModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    [Hyd10] R. Hyde: The Art of Assembly Language Programming.2nd edition, No Starch Press, 2010. ISBN 9781593272074.www.plantation-productions.com/Webster/www.artofasm.com

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    http://www.plantation-productions.com/Webster/www.artofasm.com

  • SoftwareModul InfB-RS: Rechnerstukturen Organisatorisches Literaturempfehlungen Software

    I Java VM fr diverse Programmierbeispiele

    I HADES Schaltungssimulator HAmburg DEsign Systemtams.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades

    I Assembler und Tools, Debugger

    I C-Compiler

    I GNU-Toolchain empfehlenswert (32-bit): gcc, binutils, gdbI unter Windows

    I Cygwin mit Development-Tools installieren www.cygwin.comI Linux VM mit vorinstallierter Software (VirtualBox, VMware . . . )

    I Links und weitere Infos auf der Webseite zur Vorlesung

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    https://tams.informatik.uni-hamburg.de/applets/hadeshttp://www.cygwin.com

    Modul InfB-RS: RechnerstukturenOrganisatorischesVorlesungbungenTutorienPraktikumKlausur

    LiteraturempfehlungenSoftware

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