Themenübersicht Technische Grundlagen der Informatik

Dr. Thomas Wolff

 

1

Zahlen und Zeichen

1.0 Alphabete und Codes
1.1 Codierung natürlicher Zahlen, Konvertierung
1.2 Binäre Arithmetik
1.3 Rechnen mit fester Stellenzahl
1.4 Ganze Zahlen
1.5 Gleitkommazahlen
 

2

Boolesche Funktionen

2.0 Aussagenlogik
2.1 Boolesche Algebra
2.2 Aussagenalgebra
2.3 Mengenalgebra
2.4 Schaltalgebra
2.5 Optimierung von Schaltfunktionen
 

3

Arithmetische Schaltungen

3.0 Additionsschema
3.1 Addition in einer Stelle: Halbaddierer, Volladdierer
3.2 N-bit-Addierwerk, Schaltverzögerung
3.3 Multiplexer
3.4 Kombiniertes Addier-/Subtrahierwerk
3.5 Übertragsbeschleunigung: CLA-Addierer
3.6 Conditional-Sum-Addierer
 

4

Automatische Schaltungen

4.0 Automat
4.1 Speicher für 1 Bit: RS-Flipflop
4.1½ Versuch, damit einen Automaten zu bauen
4.2 D-Latch
4.2½ Versuch, damit einen Automaten zu bauen
4.3 Taktsynchronisiertes Flipflop
4.3½ Addierautomat
4.4 Konstruktion synchroner Automaten
4.5 Schieberegister
4.6 Asynchrone Zähler
 

5

Rechnerarchitektur

5.0 Allgemeines Rechnermodell
5.0.1 Von-Neumann-Prinzipien
5.1 Programmiermodell eines Prozessors (Intel)
5.2 Assemblerprogrammierung I: Einführung Intel 8086
5.2.1 Hello world / Moin moin
5.3 Befehlssatz eines Prozessors (Intel)
5.3.1 Befehlsgruppen
5.3.2 Befehlsoperanden: Operandenlängen
5.3.3 Befehlsoperanden: Adressierungsmodi
5.4 Stack
5.5 Assemblerprogrammierung II: Zahlenausgabe
5.6 Interrupts
5.6.1 Quellen
Extern (Hardware), Intern (Fehler), Programm (explizit)
5.6.2 Verarbeitung durch den Prozessor
5.6.3 (Programmierung)
5.7 Simultaner Speicherzugriff
5.7.1 DMA
5.7.2 Shared Memory / NUMA
5.7.3 Grafikspeicher
5.8 Klassifizierungen von Rechner-/Prozessorarchitekturen
5.8.1 Speicherarchitekturen
Harvard / Princeton (von Neumann)
5.8.2 Register-Architekturen / Programmiermodelle
Stack / Akkumulator / RISC / CISC
5.8.3 Parallelarchitekturen
SISD, SIMD, MISD, MIMD
5.8.4 Steuerwerk-Architektur: Mikroprogrammierung
5.9 Virtueller Speicher
5.9.1 Probleme beim realen Speicherzugriff
5.9.2 Virtueller Adressraum
5.9.3 Realisierung: MMU
5.10 Entwicklung von Leistungsmerkmalen
5.11 Beschleunigung des Speicherzugriffs
5.11.1 Speicher-Technologie
5.11.2 Speicher-Zugriffs-Tricks
5.11.3 Speicherorganisation
5.11.4 Cache
5.12 Beschleunigung des Festplatten-Zugriffs
5.13 Beschleunigung des Prozessors
 

5+

Praktische Assembler-Programmierung

5+.1 Parameterübergabemechanismen
5+.2 Ausgabefunktionen (hexadezimal, dezimal)
5+.3 Grafikprogrammierung (VGA)
5+.4 Linienzeichnungsalgorithmen
 

9

Verschiedenes / Exkurse

9.0 Elektronischer Aufbau von Logikgattern
9.1 Speicherbausteine: SRAM, DRAM
9.2 (Digital-/Analog-Wandlung)