Modulcode:	Inf-CompSys
Englische Bezeichnung:	Computer Systems
Modulverantwortliche(r):	Prof. Dr. Reinhard von Hanxleden
Turnus:	jedes Jahr im WS (WS15/16 WS16/17 WS17/18 WS18/19 WS19/20 WS20/21 WS21/22 WS22/23 WS23/24 WS24/25)
Präsenzzeiten:	4V 2Ü
ECTS:	8
Workload:	60 Std. Vorlesung, 30 Std. Präsenzübung, 150 Std. Selbststudium
Dauer:	ein Semester
Modulkategorien:	BSc-Inf-G (BSc Inf (21)) 2F-BSc-Inf (2F-BSc Inf (21)) BSc-WInf-WP-Inf (BSc WInf (21)) G (BSc Inf (15)) 2F-BSc (2F-BSc Inf) A (BSc WInf (15)) G (BSc Inf)
Lehrsprache:	Deutsch
Voraussetzungen:

Kurzfassung:

Nach dem Kennenlernen der grundlegenden Formen der Beschreibung und der Realisierung digitaler Systeme vermittelt die Vorlesung grundlegende Prinzipien des Entwurfs moderner Rechner und deren Konsequenzen für den Anwender

Lernziele:

Nach dem Absolvieren dieses Grundmoduls sollen die Studierenden in der Lage sein, einfache Digitalschaltungen zu analysieren, zu entwerfen und zu optimieren. Ferner kennen Sie das Zusammenwirken aller Bausteine eines einfachen Prozessors und wissen, welche Schaltvorgänge bei der Ausführung eines Befehls in Maschinensprache im Prozessor bewirkt werden.

In methodischer Hinsicht wird das Prinzip der Abstraktion in mehreren Ebenen des Entwurfs digitaler Hardware verdeutlicht. Der Bezug zur Theoretischen Informatik wird mit der Entsprechung von Booleschen Funktionen und Schaltnetzen einerseits und endlichen Automaten und Schaltwerken andererseits hergestellt.

Weiter erlernen die Studierenden grundlegende Prinzipien der Strukturen moderner Rechner und deren Konsequenzen für den Anwender. Nach der erfolgreichen Teilnahme sollen die Studierenden den Computer also nicht mehr als "Black Box" wahrnehmen, sondern dessen Funktionsweise bis zu dem Detaillierungsgrad kennen, wie er für den optimalen Umgang mit der Ressource Rechner erforderlich ist. Dies beinhaltet praktische Übungen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen.

Überfachliche Kompetenzen zur Selbstorganisation werden vermittelt.

Lehrinhalte:

Es werden die folgenden Themen behandelt: Zahlensysteme und Zahlendarstellung im Rechner, Grundlagen digitaler Schaltungen und CMOS Technologie, Schaltnetze, Flip-Flops, Schaltwerke, Arithmetisch Logische Einheit und Computer Arithmetik, Speicher, DLX-Prozessor und Assembler, Stacks, Pipelining, Speicher.

Weitere Voraussetzungen:

Die Kurs-Unterlagen zu Computersysteme werden in moodle unter https://elearn.informatik.uni-kiel.de verwaltet. Bitte melden Sie sich mit Ihrer stu-Kennung und Passwort beim Kurs Computersysteme an. Dort können Sie sich auch in die Übungsgruppen eintragen. Die Übungen erfolgen in Präsenz-Gruppen ab dem 26.10. Es wird der Chat mattermost: https://wetalk.informatik.uni-kiel.de/compsys-ws2122 mit allen wichtigen Informationen zu Organisation und Inhalt von Vorlesung und Übung bereitgestellt. Dort können Sie auch Fragen stellen und sich untereinander austauschen. Bitte melden Sie sich dort mit Ihrer stu-kennung an.

Prüfungsleistung:

Die Prüfung erfolgt schriftlich mit 120 Minuten Dauer. Für die Prüfungszulassung ist eine Anmeldung in der Studierenden-Datenbank der Informatik erforderlich. Neu-Studierende müssen sich zunächst in der StudiDB registrieren, erhalten dann einen Zugang zur Datenbank und müssen sich dort für alle belegten Module registrieren. Eine genaue Anleitung findet sich unter https://www.inf.uni-kiel.de/de/studium/pruefungen/studidb/. Die Modulprüfung wird am Ende des Semesters (zum 1. und 2. Prüfungszeitraum) durchgeführt. Die Klausurnote entspricht der Modulnote. Für die Klausurzulassung ist die erfolgreiche Bearbeitung von wöchentlichen Hausaufgaben und Online-Quizzen notwendig. Die genauen Modalitäten der Prüfungszulassung über Quizze und Hausaufgaben sind in moodle beschrieben.

Lehr- und Lernmethoden:

Aufgrund der Coronaeinschränkungen wird die Vorlesung online über Lernmedien erfolgen. Es werden jede Woche interaktive Videos des Stoffes bereitgestellt, und am Montag der Folgewoche wird ein zoom-Meeting angeboten, bei dem der Stoff besprochen wird. Dazu benötigen Sie eine entsprechende Rechneraustattung: Rechner oder Laptop, Kamera und Headset. Eine Vorbesprechung wird bereits am Freitag, den 22.10. um 12.15 und danach ab dem 25.10. immer Montags um 10.15 auf zoom angeboten: zoom: https://uni-kiel.zoom.us/j/65381446294?pwd=eVhNNkhVaUFWQVk3WUtqcXQ0QzMwdz09 Meeting-ID: 653 8144 6294 Kenncode: CompSys

Verwendbarkeit:

Literatur:

Skript und Vorlesungsfolien werden während der Vorlesung zur Verfügung gestellt. Bei Online-Lehre werden Videos des Stoffes bereit gestellt. Weitere Literatur: K. Waldschmidt: Schaltungen der Datenverarbeitung, Teubner, Stuttgart, 1980, ISBN 3-519-06108-2

J.L. Hennessy, D.A. Patterson: Computer Architecture, a Quantitative Approach, Elsevier, Waltham, 2011, ISBN 978-0-12-383872-8

E. Leonhard: Grundlagen der Digitaltechnik, Hanser, München, 1976, ISBN 3-446-12158-7 W. Schiffmann, R. Schmitz: Technische Informatik 1, Springer, Berlin, 1993, ISBN 3-540-56815-8

R. Paul: Elektrotechnik und Elektronik für Informatiker 1 und 2, Teubner, Stuttgart, 1994, ISBN 3-519-02126-9

R.E. Bryant, D.R. O'Hallaron: Computer Systems: A Programmer's Perspective, Prentice Hall, 3rd Edition, 2016

Verweise:

Kommentar:

WICHTIG: Aufgrund der Coronaeinschränkungen wird die Vorlesung online über Lernmedien erfolgen. Dazu benötigen Sie eine entsprechende Rechneraustattung: Rechner oder Laptop, Kamera und Headset. Kontaktperson für organisatorische Fragen zu dieser Veranstaltung ist die bei den Übungen zuerst genannte Person. Fragen zur Registrierung in moodle beantwortet Vasco Grossmann mailto:vgr@informatik.uni-kiel.de