Intendierte Lernergebnisse
Die Hörerinnen und Hörer sollen:die Komponenten, Organisation und Arbeitsweise moderner Rechner verstehen (Prozessoren, Speicherhierarchie, E/A, ggf. Multiprozessoren);maschinenorientierte Programmierung (Assembler) kennenlernen und üben; das Zusammenwirken von Hardware und Software, d.h. die Hardware-Software-Schnittstelle (Compiler, Betriebssystem, Anwendungsprogramm) verstehen;die Bedeutung einer quantitativen Betrachtung von Rechnern erkennen;die Kenntnisse nutzen können, um beispielsweise Leistungsengpässe von Software identifizieren und beheben oder fundierte Beschaffungsentscheidungen treffen zu können.
Lehrmethodik
Die Vorlesung ist als Präsenz-Lehrveranstaltung geplant, unter Einhaltung der von der AAU vorgeschriebenen COVID-Regeln. Als Hybrid- bzw. Online-Angebot stehen die Vorlesungsaufzeichnungen (BBB-Präsentationen als .mp4-Videos) aus dem WS 20/21 zur Verfügung; die Inhalte im WS 22/23 sind dem gegenüber höchstens geringfügig geändert. Die Präsenz-Vorlesung wird ergänzt (bzw. ersetzt, falls pandemie-bedingt erforderlich) durch die aufgezeichneten Videos und Online-Einheiten in einem AAU Classroom (BBB) für Fragen, Diskussionen, Wiederholungen.
Inhalt/e
Die Lehrveranstaltung vermittelt wichtige technische Grundlagen, den Aufbau, die Konzepte und die Funktionsweise moderner digitaler Rechner (Einprozessorsysteme). Heutige Rechnerstrukturen werden systematisch im Kleinen (z.B. Bausteine, Datenpfad, Befehlsabarbeitung) wie im Großen (Rechneraufbau, Hardware-Software-Interaktion) dargestellt. Maschinenorientierte Programmierung ergänzt diese Darstellung. Vertieft und konkretisiert werden die Inhalte durch das begleitende Praktikum, das z.B. umfasst: Papier&Bleistift-Aufgaben, Assembler-Programmierung, ggf. Prozessor- und Cache-Simulationen, Leistungsbewertungen von Programmen.
Erwartete Vorkenntnisse
Die Grundlagen von Schaltnetzen und Schaltwerken sowie der Zahlendarstellung und Arithmetik wurden bereits in einer anderen LV behandelt (z.B. "Einführung in die Informatik").
Literatur
David A. Patterson, John L. Hennessy: Computer Organization and Design -- The Hardware/Software Interface. Elsevier - Morgan Kaufmann, 5th Edition (2014), 4th Edition (2009) oder 3rd Edition (2005). (Deutsche Übersetzung) David A. Patterson, John L. Hennessy: Rechnerorganisation und -entwurf -- Die Hardware/Software-Schnittstelle. 5. Auflage (De Gruyter 2016) oder 4. Auflage (Oldenbourg 2011) oder 3. Auflage (Elsevier/Spektrum 2005).