Rechnerorganisation

Der Kurs zum Entwurf digitaler Systeme beginnt mit den Grundlagen der kombinativen Logik, den Gattern, Wahrheitstabellen, Speicherlementen und endlichen Zustandsautomaten und setzt sich fort mit den grundlegenden Technologien und Komponenten einer (sicheren) Rechnerarchitektur. Außerdem wird die Assemblerprogrammierung behandelt, einschließlich Assemblersprache, Steuerkonstrukten und der Vielfalt an Adressierungsarten. In der Rechnerarithmetik geht es um Zahlendarstellungen in Stellenwertsystemen sowie Fest- und Gleitpunktzahlen. Dazu kommt, wie man Rechenleistung versteht und beurteilt, etwa anhand von SPEC Benchmarks und dem Amdahl’s Law. Weiterhin wird der Aufbau und die Funktionsweise eines einfachen Von-Neumann-Rechners erläutert, ebenso wie die Funktionsweise einer Mehrzyklusimplementierung. Die Fließbandverarbeitung, das Pipelining, Pipelinekonflikte und deren Lösungen werden ebenso thematisiert wie Speicherhierarchie, Caches und virtueller Speicher. Abgerundet wird der Inhalt durch Ein-/Ausgabetechniken mit Adressierung, Synchronisation und Direktspeicherzugriff.