Module Import 04IN1003 - Foundations of computer architectures

Status: Published
Workload6 ECTS = 180 hrs
Credits, Weight6 ECTS, (n.s.)
Language of Instruction German or English
Semester (n.s.)
Duration1 Sem.
M/E Elective
Courses
Course No. Type Name MA/EL Workload Credits Contact Hours Selfstudy Group Size
04IN1003-1 Lecture Foundations of computer architectures MA 3 ECTS = 90 hrs 3 ECTS 3 hrs/week = 45 hrs 45 hrs 160
04IN1003-2 Exercise Foundations of computer architectures MA 3 ECTS = 90 hrs 3 ECTS 1 hrs/week = 15 hrs 75 hrs 40
Learning Outcomes

Die Studierenden verfügen über ein Grundverständnis für die Funktionsweise eines Einprozessor-Rechners. Sie kennen dessen grundlegende Struktur, wissen wie ein Befehl interpretiert wird, und kennen einige Optimierungstechniken. Sie haben damit die grundlegende Fähigkeit zur Leistungsanalyse von Rechnern erworben und sind in der Lage, die Elemente des Rechners zu entwerfen, kleinere Assemblerprogramme zu schreiben und die wesentlichen Funktionen eines Betriebssystems zu verstehen. Die Vielfalt der Rechnerarchitektur kann eingeschätzt werden.

Content

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04IN1003-1 - Foundations of computer architectures
  1. Einführung: Grundbegriffe; Performance; Meilensteine der Rechnerarchitektur; Trends

  2. Binäre Arithmetik: Logische Operationen; Addition, Subtraktion und negative Zahlen; Logische Bausteine und Minimierung; Multiplikation; Division; Gleitkommazahlen; Gleitkommaarithmetik

  3. MIPS Assembler: Arithmetik, Register und Speicherzugriff; Darstellung von Instruktionen; Logische Operationen; Branches und Jumps; Prozeduren; 32-Bit-Konstanten und Adressierung; Synchronisation; Exceptions; Pseudoinstruktionen, Direktiven und Makros

  4. Prozessor: Datenpfad; Control; Pipelining; Data-Hazards; Control-Hazards; Multiple-Issue (Superskalarität)

  5. Speicher: Speicherhierarchie; Cache-Grundlagen; Verbessern der Cache-Performance; Virtueller Speicher; RAM und ROM

  6. Ein-Ausgabe: Parallele und Serielle Busse; Zugriff auf IO-Geräte; Parallelität und IO: Raid-Systeme

Teaching Methods

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Prerequisites

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Examination Methods

Klausur

Voraussetzung für die Vergabe von Leistungspunkten ist die qualifizierte Teilnahme an den Übungen sowie die Bearbeitung der Übungsaufgaben. Es müssen mindestens 50% der Punkte erreicht werden, um zur Klausur zugelassen zu werden.

Credit Requirements

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References

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04IN1003-1 - Foundations of computer architectures

David A. Patterson und John L. Hennessy, Computer Organization and Design: The Hardware / Software Interface, Fourth Edition, Morgan Kaufman, 2012

John L. Hennessy und David A. Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach, Fifth Edition, Morgan Kaufman, 2012

Andrew S. Tanenbaum, Structured Computer Organization, Fifth Edition, Pearson Prentice Hall, 2006

Responsible / Organizational Unit
Frey, Johannes / Institute for Computer Science
Additional Information

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04IN1003-1 - Foundations of computer architectures

Übungen mit dem SPIM-MIPS-Simulator

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Apr 24, 2018 by Frey, Johannes
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Nov 4, 2017 by Frey, Johannes