Modulbeschreibung

Modul: Rechnerarchitektur

Lehrveranstaltungen:

TitelTypSWSZeitraum
RechnerarchitekturVorlesung2Wintersemester
RechnerarchitekturGruppenübung1Wintersemester
RechnerarchitekturProjekt-/problembasierte Lehrveranstaltung2Wintersemester

Modulverantwortlich:

Prof. Heiko Falk

Zulassungsvoraussetzungen:

Keine

Empfohlene Vorkenntnisse:

Modul "Technische Informatik"

Modulziele / angestrebte Lernergebnisse:

Fachkompetenz

Wissen

In diesem Modul werden fortgeschrittene Konzepte der Rechnerarchitektur vorgestellt. Am Anfang steht ein breiter Überblick über mögliche Programmiermodelle, wie sie für Universalrechner aber auch für spezielle Maschinen (z.B. Signalprozessoren) entwickelt wurden. Anschließend werden prinzipielle Aspekte der Mikroarchitektur von Prozessoren behandelt. Der Schwerpunkt liegt hierbei insbesondere auf dem sogenannten Pipelining und den in diesem Zusammenhang angewandten Methoden zur Beschleunigung der Befehlsausführung. Die Studierenden lernen Mechanismen zum dynamischen Scheduling, zur Sprungvorhersage, zu superskalaren Architekturen und zu Speicher-Hierarchien kennen.

Fertigkeiten

Die Studierenden sind in der Lage, den Aufbau eines Prozessors zu erklären. Sie kennen die verschiedenen Architekturprinzipien und Programmiermodelle. Die Studierenden untersuchen verschiedene Strukturen von Pipeline-Architekturen und sind in der Lage, deren Konzepte zu erklären und im Hinblick auf Kriterien wie Performance und Energieeffizienz zu analysieren. Sie bewerten unterschiedliche Speicherarchitekturen, kennen parallele Rechnerarchitekturen und können zwischen Befehls- und Datenparallelität unterscheiden.

Personale Kompetenzen

Sozialkompetenz

Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, ähnliche Aufgaben alleine oder in einer Gruppe zu bearbeiten und die Resultate geeignet zu präsentieren.

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, sich Teilbereiche des Fachgebietes anhand von Fachliteratur selbständig zu erarbeiten, das erworbene Wissen zusammenzufassen, zu präsentieren und es mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen zu verknüpfen.

Leistungspunkte Modul:

6 LP

Studienleistung:

Klausur

Arbeitsaufwand in Stunden:

Eigenstudium: 110, Präsenzstudium: 70


Lehrveranstaltung: Rechnerarchitektur

Dozent:

Heiko Falk

Sprache:

Deutsch & Englisch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

  • Einführung
  • Grundlagen von VHDL
  • Programmiermodelle
  • Realisierung elementarer Datentypen
  • Dynamisches Scheduling
  • Sprungvorhersage
  • Superskalare Maschinen
  • Speicher-Hierarchien

Die Gruppenübungen vertiefen die Vorlesungsinhalte durch Bearbeiten und Besprechen von Übungsblättern und dienen somit zur Klausur-Vorbereitung. Der praktische Umgang mit Fragestellungen aus der Rechnerarchitektur wird in der FPGA-basierten PBL zur Rechnerarchitektur vermittelt, deren Teilnahme verpflichtend ist.

Literatur:

  • D. Patterson, J. Hennessy. Rechnerorganisation und -entwurf. Elsevier, 2005.
  • A. Tanenbaum, J. Goodman. Computerarchitektur. Pearson, 2001.