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Rechnerarchitektur
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Wintersemester 2017/18

Technische Informatik
In der Vorlesung wird der Aufbau und Entwurf von Rechnern von der Gatterebene bis zur Anwendungsebene behandelt.

Nach einem einführenden Überblick über die Arbeitsweise von Rechnern (Modellierung, CPU, Speicher, Zeichendarstellung und Zahldarstellung) liegt ein Schwerpunkt der Veranstaltung auf der Vermittlung der notwendigen Grundlagen zum Schaltkreisentwurf. Dazu gehören Boolesche Funktionen und Methoden ihrer Beschreibung, wie Entscheidungsdiagramme, Boolesche Ausdrücke und Schaltkreise. Elementare Methoden der Logiksynthese (z.B. Verfahren von Quine-McCluskey) werden eingeführt und erprobt. In einem weiteren Teil des Moduls widmen sich die Studierenden der Rechnerarithmetik. Ausgehend von verschiedenen Zahlendarstellungen werden Addierer, Multiplizierer und eine ALU entworfen und deren Komplexität abgeschätzt. Darüber hinaus werden Tristate-Treiber, speichernde Elemente und Busse eingeführt. Die Studierenden nutzen die erworbenen Kenntnisse zu Entwurf und Analyse eines kleinen Rechners (ausgehend von einzelnen Komponenten).


Wichtig: Die Einteilung der Übungsgruppen erfolgt in der ersten Vorlesungswoche im Rahmen der Veranstaltung (und nicht im HisInOne). In der ersten Vorlesungswoche finden keine Übungen statt.

Sommersemester 2017

Mobiles Hardwarepraktikum Pflichtpraktikum im Bachelor-Studiengang Informatik  (4 SWS, 6 ETCS).
ESE-Praktikum SmartX - Intelligente Alltagshelfer Eines der Pflichtpraktika im Bachelorstudiengang "Embedded Systems Engineering" (4 SWS, 6 ECTS).
Seminar: Aktuelle Themen im Bereich Rechnerarchitektur Lehrinhalt: Dieses Seminar befasst sich mit verschiedenen aktuellen Themen im Bereich Rechnerarchitektur (unter anderem Hardware Security und Approximate Computing).

Die Studierenden lernen, eigenständig wissenschaftliche Literatur effektiv zu recherchieren und zu strukturieren, im Rahmen einer Ausarbeitung kurze wissenschaftliche Texte zu schreiben und die Arbeit im Vortrag zu präsentieren.

Die Prüfung besteht aus einer Seminarausarbeitung und einem Seminarvortrag. Als Studienleistung wird die aktive und regelmäßige Teilnahme an der Veranstaltung verlangt.

Einzuplanender Arbeitsaufwand laut Modulhandbuch: 120 Stunden
(4 ECTS-Punkte)


Die Vorbesprechung findet am Mittwoch, 26.04.2017 (erste Semesterwoche) von 12:00 bis 13:00 Uhr in Raum 051-00-026 statt.
Rechnerarchitektur / Computer Architecture Vorlesung 3+1 SWS, 6 ETCS

Wahlpflichtmodul im Bachelor/Master-Studiengang Informatik
Pflichtmodul im Bachelor/Master-Studiengang ESE

Wintersemester 2016/17

Technische Informatik
In der Vorlesung wird der Aufbau und Entwurf von Rechnern von der Gatterebene bis zur Anwendungsebene behandelt.

Nach einem einführenden Überblick über die Arbeitsweise von Rechnern (Modellierung, CPU, Speicher, Zeichendarstellung und Zahldarstellung) liegt ein Schwerpunkt der Veranstaltung auf der Vermittlung der notwendigen Grundlagen zum Schaltkreisentwurf. Dazu gehören Boolesche Funktionen und Methoden ihrer Beschreibung, wie Entscheidungsdiagramme, Boolesche Ausdrücke und Schaltkreise. Elementare Methoden der Logiksynthese (z.B. Verfahren von Quine-McCluskey) werden eingeführt und erprobt. In einem weiteren Teil des Moduls widmen sich die Studierenden der Rechnerarithmetik. Ausgehend von verschiedenen Zahlendarstellungen werden Addierer, Multiplizierer und eine ALU entworfen und deren Komplexität abgeschätzt. Darüber hinaus werden Tristate-Treiber, speichernde Elemente und Busse eingeführt. Die Studierenden nutzen die erworbenen Kenntnisse zu Entwurf und Analyse eines kleinen Rechners (ausgehend von einzelnen Komponenten).


Wichtig: Die Einteilung der Übungsgruppen erfolgt in der ersten Vorlesungswoche im Rahmen der Veranstaltung (und nicht im HisInOne). In der ersten Vorlesungswoche finden keine Übungen statt.
Hardware Security and Trust Die Konvergenz von IT-Systemen, Datennetzwerken und allgegenwärtigen eingebetteten Geräten in sogenannten Cyber Physical Systems hat zum Entstehen neuer Sicherheitsbedrohungen und -anforderungen im Zusammenhang mit der System-Hardware geführt. Die Manipulation von Hardware-Komponenten, die Sicherheitsfunktionen implementieren, kann die Systemintegrität beeinträchtigen, unautorisierten Zugang zu geschützten Daten ermöglichen und geistiges Eigentum (Intellectual Property) gefährden, Diese Gefährdungen zu adressieren, ist wesentlich, wenn verhindert werden soll, dass Hardware zur Schwachstelle des gesamten Systems wird. Zumindest ein Grundlagenwissen in "Hardware Security and Trust" ist daher wichtig für jeden Systemingenieur. Zu Beginn werden die (notwendigen) Grundlagen über Kryptographie, Authentifizierung, Secret Sharing, VLSI Entwurf, Test und Verifikation gelegt. Dann erfolgt eine Einführung in Hardware Security und Trust, bei der folgende Themen angesprochen werden: physical and invasive attacks, side-channel attacks, physically unclonable functions, hardware-based true random number generators, watermarking of Intellectual Property (IP) blocks, FPGA security, passive and active metering for prevention of piracy, access control, hardware Trojan detection and isolation in IP cores and integrated circuits (ICs).