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