Rechnerstrukturen und Betriebssysteme

Rechnerstrukturen und Betriebssysteme

Studienbereich

  • Bachelor-Studienabschnitt, Pflichtfach, Empfohlenes Semester: 1. Semester

Anzahl Leistungspunkte (LP)

  • 5 (= 150 Stunden Lernzeit)

Fach

  • IT-Systeme

Modulbeauftragte

  • Dr. Daniel Versick

Verwendung des Moduls

  • Bachelor-Studiengang: Web- & Medieninformatik
  • Bachelor-Studiengang: Wirtschaftsinformatik (Wahlkatalog 2)

Lernergebnisse / Kompetenzen

  • Nach Durcharbeitung des Moduls sind die Studierenden in der Lage, einfache digitale Schaltungen zu entwerfen und zu verstehen, die die Grundlage eines jeden aktuellen Mikroprozessors bilden. Sie wissen, wie Maschinensprach-Instruktionen aktueller Prozessoren abgearbeitet werden.
  • Sie kennen die grundlegenden Begriffe, die zum Verständnis der Programmierung besonders optimierten Codes auch mit Hochsprachen und zur Fehlersuche in Maschinencode notwendig sind (z. B. Register, Registerbänke, Cache, Pipelining).
  • Die Studierenden können den Aufbau und die Organisationsprinzipien aktueller Betriebssysteme erklären.
  • Dadurch verstehen sie Einschränkungen und auftretende Fehler von Betriebssystemen.
  • Sie können damit umgehen und eigene Programme effizienter gestalten (bspw. in welchen Fällen sind Threads bzw. Prozesse zur parallelen Problembearbeitung vorteilhaft).

Inhaltsübersicht

Inhaltsübersicht

Informationen und Zahlen

Schaltalgebra bzw. Boole’sche Algebra

  • Aussagen
  • Boole’sche Ausdrücke
  • Normalformen
  • Boole’sche Funktionen
  • Minimierung Boole’scher Funktionen
  • Zusammenfassung der Umformungsregeln

Schaltnetze

  • Grundelemente digitaler Schaltungen
  • Aufbau von Schaltnetzen
  • Basisschaltnetze
  • Realisierungsformen eines Schaltnetzes

Schaltwerke

  • Rückkopplungsschleifen
  • Flipflops
  • Steuerwerke

Prozessorarchitekturen

  • Die Grundstruktur eines Mikroprozessors
  • Das Rechenwerk des Mikroprozessors
  • Das Steuerwerk des Mikroprozessors
  • Befehlsabarbeitung
  • Programmabarbeitung
  • Architekturtypen
  • Optimierungskonzepte
  • Koprozessoren
  • Multiprozessorsysteme
  • Cache-Speicher
  • Ein-/Ausgabe-Komponenten

Betriebssysteme

  • Aufgaben eines Betriebssystems
  • Prozessverwaltung
  • Hauptspeicherverwaltung
  • Dateiverwaltung
  • UNIX als Beispiel

Lehrformen/Prüfungen

Lehrformen/Prüfungen

Lehrformen

  • Die Inhalte stehen sowohl als Online-Kurs als auch als Lehrbuch zum Selbststudium zur Verfügung. Die einzelnen Konzepte werden Schritt für Schritt aufeinander aufbauend in kleinen, überschaubaren Wissensbausteinen/Kapiteln vermittelt.
  • Am Anfang und am Ende jedes Wissensbausteins können die bereits vorhandenen Fähigkeiten oder die im Wissensbaustein erworbenen Fähigkeiten anhand von Tests und Aufgaben überprüft werden.

Teilnahmevoraussetzungen

  • Formal: Keine
  • Inhaltlich: Keine

Prüfungsformen

  • Zweistündige schriftliche Präsenzklausur, die bei Nichtbestehen zweimal wiederholt werden kann. Werden alle Aufgaben richtig gelöst, dann erhält man 100 Punkte. Um die Klausur zu bestehen sind 50 Punkte notwendig.
  • Hilfsmittel: Alle handschriftlichen oder gedruckten Unterlagen.

Voraussetzungen für die Zulassung zur Präsenzklausur

  • Folgende Voraussetzungen müssen für die Zulassung zur Präsenzklausur erfüllt sein: 70% aller Tests, die zu dem jeweiligen Modul gehören, müssen in der W3L-E-Learning-Plattform bestanden werden. Jeder Test kann beliebig oft wiederholt werden. Tests werden in der W3L-E-Learning-Plattform automatisch ausgewertet. Folgende Testformen stehen zur Verfügung: Single Choice, Multiple Choice, Fill In, Zuordnungstests, Anordnungstests, Hot-Spot-Tests. Zu den Tests gibt es Tipps und Begründungen für die jeweilige Lösung.
  • Ist die vorherige Voraussetzung erfüllt, dann wird automatisch ein Online-Abschlusstest freigeschaltet (Dauer 30 Minuten). Um den Abschlusstest zu bestehen, müssen 70 von 100 Punkten erreicht werden. Ein gutes Abschneiden bei dem Online-Abschlusstest wird mit Bonuspunkten belohnt. Wird der Abschlusstest dreimal nicht bestanden, dann ist ein Gespräch mit dem Leiter des Studiengangs und dem zugehörigen Autor erforderlich.

Literatur/Kurs

Literatur/Kurs

Literatur

  • Buch: Basiswissen Rechnerstrukturen & Betriebssysteme von D. Tavangarian und D. Versick

Weiterführende Literatur

  • Oberschelp, W.; Vossen, G.: Rechneraufbau und Rechnerstrukturen, Oldenbourg-Verlag, 2006
  • Brause, R.: Betriebssysteme. Grundlagen und Konzepte, Springer, Berlin, 2008

Online-Kurs

  • Basiswissen Rechnerstrukturen & Betriebssysteme

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