Vorlesung: Technische Informatik
Die wichtigsten Informationen zur Grundlagenvorlesung „Technische Informatik" sind im Folgenden kurz zusammengefasst:
- Studiengänge: AIW, CI, ET, GES, IIW, LUM, MECH
- Umfang: 3 SWS Vorlesung, 1 SWS Hörsaalübung (6 ECTS)
- Prüfung: schriftlich
- Zeitraum: Wintersemester
- Veranstaltungsort: Gebäude H, Audimax 1
Inhalt (Kommentiertes Vorlesungsverzeichnis)
1. Einführung
- Grundlagen der Digitaltechnik
- Analog versus Digital
- Gatter und Flipflops
- Aspekte der Digitaltechnik
- Integrierte Schaltkreise
- Digitale Systeme
- Time-to-Market
2. Zahlensysteme und Codierung
- Zahlensysteme
- Rechnerinterne Zahlenformate
- Arithmetische Operationen im Dualsystem
- Zahlen- und Zeichencodes
- Fehlererkennende und -korrigierende Codes
- Codes zur seriellen Datenübertragung
- Binäre Vorsätze für Zweierpotenzen
3. Digitale Schaltungstechnik
- Logische Signale und Gatter
- Logikfamilien
- CMOS-Logik
- CMOS-Schaltungstechnik: Elektrisches Verhalten
- CMOS-Schaltungen für Ein- und Ausgänge
- Bipolare Logik und TTL-Schaltungstechnik
- CMOS-Logikfamilien
- CMOS/TTL-Schnittstelle
4. Schaltnetze (Grundlagen)
- Boolesche Algebra
- Analyse kombinatorischer Schaltungen
- Synthese kombinatorischer Schaltungen
- Minimierungsverfahren
- Störimpulse bei digitalen Schaltungen
5. Schaltnetze (Anwendungen)
- Standards zur Dokumentation
- Zeitverhalten digitaler Schaltungen
- Decodierer und Codierer
- Tri-State-Logikgatter und Busse
- Multiplexer und Demultiplexer
- Präfix-Logik und Paritätsschaltungen
- Komparatoren
- Addierer und Subtrahierer
- Multiplizierer
- Barrel Shifter
- Arithmetisch-Logische Einheit (ALU)
6. Schaltwerke (Grundlagen)
- Zustandsbegriff und Taktsignal
- Bistabile Speicherelemente
- Asynchrone Speicherelemente
- Synchrone taktzustandsgesteuerte Speicherelemente
- Synchrone taktflankengesteuerte Speicherelemente
- Übersicht: Latches und Flipflops
- Analyse von Schaltwerken
- Klassisches Design von Schaltwerken
- Design von Schaltwerken mit Zustandsübergangsgraphen
- Design von Schaltwerken mit VHDL
- Hierarchische Schaltwerkstrukturen
7. Schaltwerke (Anwendungen)
- Standards zur Dokumentation
- Latches und Flipflops
- Zähler
- Schieberegister
- Iterative Schaltnetze versus Schaltwerke
- Design-Methodik für synchrone Systeme
- Problematik bei synchronen Designs
8. Speicher, PLDs, CPLDs und FPGAs
- ROM, SRAM, DRAM, SDRAM
- Programmable Logic Devices (PLDs)
- Complex Programmable Logic Devices (CPLDs)
- Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs)
9. Mikroprozessortechnik (Grundlagen)
- Historisches
- Von-Neumann-Architektur
- Komponenten eines Mikroprozessorsystems
Literatur
- S. Voigt, Skript zur Vorlesung „Technische Informatik"
- J. Wakerly, Digital Design: Principles and Practices, 4. Auflage, 2010, Pearson Prentice Hall, ISBN: 978-0-13-613987-4
- D. Hoffmann, Grundlagen der Technischen Informatik, 2. Auflage, 2010, Carl Hanser Verlag, ISBN: 978-3-446-42150-9
Vorlesungsunterlagen
- Skript zur Vorlesung (9 Kapitel, 495 Abbildungen, 688 Folien, 350 Seiten)
- Hörsaalübung (12 Übungsblätter inkl. Musterlösungen, 159 Folien, 83 Seiten)
- Quizfragen (44 Fragen inkl. Musterlösungen, 89 Folien, 47 Seiten)
Hinweis: Alle aktuellen Unterlagen zur Vorlesung wie z.B. Skript, Aufgabenblätter
(inkl. Musterlösungen), Quizfragen (inkl. Musterlösungen), Musterklausuren sowie Prüfungsergebnisse sind im „e-learning"-Portal (Stud.IP) zum Download bereitgestellt!
Evaluation (Studentische Veranstaltungsbewertung)
- Wintersemester 2010/11 (pdf-Download)
- Wintersemester 2011/12 (pdf-Download)
- Wintersemester 2012/13 (pdf-Download)
Vorlesungsaufzeichnung (vollständiger Zugriff mit TUHH-Account)
- Motivation, Organisatorisches & Literatur
- Kapitel 1: Einführung in die Technische Informatik
- 1.1 Grundlagen der Digitaltechnik
- 1.2 Analog versus Digital
2. Vorlesung (18.10.2012) |
- 1. Kapitel: Einführung in die Technische Informatik
- 1.3 Gatter und Flipflops
- 1.4 Aspekte der Digitaltechnik
- 1.5 Integrierte Schaltkreise
- 1.6 Digitale Systeme
- 1.7 Time-to-Market
- 2. Kapitel: Zahlendarstellung & Codierung
- 2.1 Zahlensysteme
3. Vorlesung (23.10.2012) |
- 2. Kapitel: Zahlendarstellung & Codierung
- 2.1 Zahlensysteme (Forts.)
- 2.2 Rechnerinterne Zahlenformate
- 2.3 Arithmetische Operationen im Dualsystem
4. Vorlesung (25.10.2012) |
- 2. Kapitel: Zahlendarstellung & Codierung
- 2.4 Zahlen- und Zeichencodes
- 2.5 Fehlererkennende und -korrigierende Codes
- 2.6 Codes zur seriellen Datenübertragung
- 2.7 Binäre Vorsätze für Zweierpotenzen
- 2. Kapitel: Zahlendarstellung & Codierung
- Zusammenfassung
6. Vorlesung (01.11.2012) |
- 3. Kapitel: Digitale Schaltungstechnik
- 3.1 Logische Signale und Gatter
- 3.2 Logikfamilien
- 3.3 CMOS-Logik
- 3.4 CMOS-Schaltungstechnik: Elektrisches Verhalten
7. Vorlesung (06.11.2012) |
- 3. Kapitel (Digitale Schaltungstechnik)
- 3.4 CMOS-Schaltungstechnik: Elektrisches Verhalten
8. Vorlesung (08.11.2012) |
- 3. Kapitel (Digitale Schaltungstechnik)
- 3.4 CMOS-Schaltungstechnik: Elektrisches Verhalten (Forts.)
- 3.5 CMOS-Schaltungen für Ein- und Ausgänge
9. Vorlesung (13.11.2012) |
- 3. Kapitel (Digitale Schaltungstechnik)
- 3.5 CMOS-Schaltungen für Ein- und Ausgänge (Forts.)
- 3.6 Bipolare Logik und TTL-Schaltungstechnik
10. Vorlesung (15.11.2012) |
- 3. Kapitel (Digitale Schaltungstechnik)
- 3.6 Bipolare Logik und TTL-Schaltungstechnik (Forts.)
- 3.7 CMOS-Logikfamilien
- 3.8 CMOS/TTL-Schnittstelle
- Zusammenfassung
11. Vorlesung (22.11.2012) |
- 4. Kapitel: Schaltnetze (Grundlagen)
- 4.1 Boolesche Algebra
- 4.2 Analyse kombinatorischer Schaltungen
12. Vorlesung (27.11.2012) |
- Kapitel 4: Schaltnetze (Grundlagen)
- 4.3 Synthese kombinatorischer Schaltungen
- 4.4 Minimierungsverfahren
13. Vorlesung (29.11.2012) |
- 4. Kapitel: Schaltnetze (Grundlagen)
- 4.4 Minimierungsverfahren (Forts.)
14. Vorlesung (04.12.2012) |
- Kapitel 4: Schaltnetze (Grundlagen)
- 4.5 Störimpulse bei digitalen Schaltungen
- Kapitel 5: Schaltnetze (Anwendungen)
- 5.1 Standards zur Dokumentation
15. Vorlesung (06.12.2012) |
- 5. Kapitel: Schaltnetze (Anwendungen)
- 5.1 Standards zur Dokumentation (Forts.)
- 5.2 Zeitverhalten digitaler Schaltungen
- 5.3 Decodierer und Codierer
- 5.4 Tri-State-Logikgatter und Bussysteme
- 5.5 Multiplexer und Demultiplexer
16. Vorlesung (11.12.2012) |
- 5. Schaltnetze (Anwendungen)
- 5.6 Präfix-Logik, und Paritätsschaltungen
- 5.7 Komparatoren
17. Vorlesung (13.12.2012) |
- 5. Kapitel: Schaltnetze (Anwendungen)
- 5.8 Addierer und Subtrahierer
- 5.9 Multiplizierer
- 5.10 Barrel-Shifter
- 5.11 Arithmetisch-Logische Einheit (ALU)
- 6. Kapitel: Schaltwerke (Grundlagen)
- 6.1 Zustandsbegriff und Taktsignal
- 6.2 Bistabile Speicherelemente
- 6.3 Asynchrone Speicherelemente
18. Vorlesung (18.12.2012) |
- 6. Kapitel: Schaltwerke (Grundlagen)
- 6.3 Asynchrone Speicherelemente (Forts.)
- 6.4 Synchrone taktzustandsgesteuerte Speicherelemente
19. Vorlesung (20.12.2012) |
- 6. Kapitel: Schaltwerke (Grundlagen)
- 6.5 Synchrone taktflankengesteuerte Speicherelemente
- 6.6 Übersicht: Latches und Flipflops
- 6.7 Analyse von Schaltwerken
20. Vorlesung (08.01.2013) |
- Evaluierung der Lehrveranstaltung
- 6. Kapitel: Schaltwerke (Grundlagen)
- Wiederholung: 6.7 Analyse von Schaltwerken
21. Vorlesung (10.01.2013) |
- 6. Kapitel: Schaltwerke (Grundlagen)
- 6.8 Klassisches Design von Schaltwerken
- 6.9 Design von Schaltwerken mit Zustandsübergangsgraphen
22. Vorlesung (15.01.2013) |
- 6. Kapitel: Schaltwerke (Grundlagen)
- 6.9 Design von Schaltwerken mit Zustandsübergangsgraphen (Forts.)
- 6.10 Design von Schaltwerken mit VHDL
23. Vorlesung (17.01.2013) |
- 6. Kapitel: Schaltwerke (Grundlagen)
- 6.10 Design von Schaltwerken mit VHDL (Forts.)
- 6.11 Hierarchische Schaltwerkstrukturen
- 7. Kapitel: Schaltwerke (Anwendungen)
- 7.1 Standards zur Dokumentation
- 7.2 Latches und Flipflops
- 7.3 Zähler
- 7.4 Schieberegister
24. Vorlesung (22.01.2013) |
- 7. Kapitel: Schaltwerke (Anwendungen)
- Wiederholung: 7.4 Schieberegister
- 7.5 Iterative Schaltnetze versus Schaltwerke
- 7.6 Design-Methodik für synchrone Systeme
- 7.7 Problematik bei synchronen Designs
25. Vorlesung (24.01.2013) |
- 7. Kapitel: Schaltwerke (Anwendungen)
- Wiederholung: 7.7 Problematik bei synchronen Designs
- 8. Kapitel: Speicher, PLDs, CPLDs & FPGAs
- 8.1 Speicher
- 8.2 Programmable Logic Devices (PLDs)
26. Vorlesung (31.01.2013) |
- 8. Kapitel: Speicher, PLDs, CPLDs & FPGAs
- 8.2 Programmable Logic Devices (PLDs) (Forts.)
- 8.3 Complex Programmable Logic Devices (CPLDs)
- 8.4 Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs)
- Besprechung der Ergebnisse zur Lehrevaluation
- 9. Kapitel: Mikroprozessortechnik (Grundlagen)
- 9.1 Historisches
- 9.2 Von-Neumann-Architektur
- 9.3 Komponenten eines Mikroprozessors