Rechnerarchitektur

Veranstalter

Prof. Dr. Claudia Linnhoff-Popien

Sprechstunde

Montag 11:00 Uhr - 12:00 Uhr
Raum G 009, Oettingenstraße 67

Hörerkreis

Bachelorstudiengänge Informatik
Studiengänge mit Nebenfach Informatik

Vorlesungstermin(e)
(Beginn:27.04.2017)

Donnerstag, 14:00 - 16:15 Uhr s.t.
Raum B 201, Geschw.-Scholl-Pl. 1

Übungsbetrieb

Carsten Hahn
Andreas Sedlmeier

Hinweise zu den Übungen siehe unten

Klausur

Die Klausur findet statt am Mittwoch, den 26.07.2017 von 19:30 - 21:30 Uhr im Hauptgebäude am Geschwister-Scholl-Platz 1. Der Einlass beginnt ab 19:15 Uhr. Die fristgerechte Anmeldung über UniWorX ist Zulassungsvoraussetzung. Die An- bzw. Abmeldung ist noch bis zum 24.07.2017, 10:00 Uhr freigeschaltet.

Nachholklausur

Informationen zur Nachholklausur werden noch bekanntgegeben.

Material zur Vorlesung

Merkblatt
Skript

Skript zweiseitig
Folien zur Vorlesung vom 01.06.2017
Folien zur Vorlesung vom 08.06.2017

Aktuelles

  • 31.07.2017: Die Klausurergebnisse wurden über UniWorX veröffentlicht. Die Klausureinsicht findet statt am Montag, den 07.08.2017 im Raum G010 in der Oettingenstraße 67. Die Einsicht findet in zwei Schichten statt:
    Nachname Uhrzeit
    A – L 10 – 11 Uhr
    M – Z 11 – 12 Uhr
  • 24.07.2017: Für die Klausur am 26.07.2017 gilt folgende Sitzordnung:
    Hörsaal (Hauptgebäude, Geschw.-Scholl.-Pl. 1) Nachnamen (nach Anfangsbuchstaben sortiert)
    A 140 A – C
    A 240 D – G
    M 218 H – Le
    B 201 Li – Ra
    Audi Max (A030) Re – Z

    Innerhalb der Hörsäle wird es feste Platznummern geben. Bitte erfragen Sie diese beim Eintritt in den Hörsaal. Studenten mit Sonderbedingungen kommen bitte trotz obiger Platzordnung zum Audi Max (A030). Der Einlass beginnt um 19:15 Uhr. Die Bearbeitungszeit beginnt um 19:30 Uhr.

  • 20.07.2017: Ein 13. Übungsblatt steht zum Download bereit. Dieses dient der Vorbereitung auf die Klausur und wird nicht besprochen.
  • 13.07.2017: Am Montag, den 24. Juli 2017 findet von 14.00 – 16.00 Uhr c.t. ein Sondertutorium im Hörsaal S 001 (Schellingstr. 3) für alle Studenten statt, an dem eingereichte Fragen zum Stoff beantwortet werden. Ihre Fragen können Sie als Lösung zum aktuellen Übungsblatts 12 via UniWorX einreichen. Nähere Informationen finden Sie in der Aufgabe 62 (H) auf dem Übungsblatt 12.
  • 13.07.2017: Das Übungsblatt 12 steht zum Download bereit.
  • 12.07.2017: UniWorX steht wieder zur Verfügung. Dementsprechend müssen die Abgaben für Übungsblatt 10 nicht mehr per E-Mail geschehen (sondern sollten über UniWorX erfolgen). Es wäre hilfreich, wenn Sie sicherstellen, dass Ihre Abgabe auch in UniWorX vorliegt, denn wir werden die Abgaben, die uns fristgerecht per Mail erreicht haben mit denen in UniWorX zusammenführen.
  • 11.07.2017: Da UniWorX weiterhin nicht erreichbar ist und nicht mit Sicherheit gesagt werden kann, wann dies wieder der Fall sein wird, bitten wir alle Studierenden (auch jene, die ihre Lösungen bereits über UniWorX eingereicht hatten) ihre Lösungen der H-Aufgaben des 10. Übungsblattes an folgende E-Mail-Adresse zu senden: uebung@mobile.ifi.lmu.de
    Die Abgabefrist ist Mittwoch, der 12.07.2017, 10:00 Uhr.
    Sorgen Sie bitte dafür, dass Ihre Abgabe zuordenbar ist (z.B. durch Angabe Ihrer Matrikelnummer).
  • 10.07.2017: Da UniWorX gerade nicht erreichbar ist, wird die Abgabefrist der H-Aufgaben von Übungsblatt 10 auf Mittwoch, den 12.07.2017, 10:00 Uhr verlängert (in der Annahme, dass UniWorX in Kürze wieder zur Verfügung steht). Dies hat zur Folge, dass in den heutigen Tutorien die Lösungen der H-Aufgaben von Blatt 10 nicht präsentiert werden können. Diese Lösungen werden für die betreffenden Tutorien in der kommenden Woche nachgereicht.
  • 06.07.2017: Das Übungsblatt 11 steht zum Download bereit.
  • 29.06.2017: Das Übungsblatt 10 steht zum Download bereit.
  • 22.06.2017: Das Übungsblatt 09 steht zum Download bereit.
  • 20.06.2017: Achtung: Bitte beachten Sie die Klausuranmeldung über UniWorX, die ab heute freigeschaltet ist. Die An- bzw. Abmeldung ist bis 24. Juli 2017 um 10:00 Uhr möglich. Spätere An- und Abmeldungen können nicht mehr berücksichtigt werden. Nähere Informationen finden sich hier.
  • 14.06.2017: Das Übungsblatt 08 steht zum Download bereit.
  • 08.06.2017: Das Übungsblatt 07 steht zum Download bereit.
  • 08.06.2017: Die Folien zur heutigen Vorlesung stehen zum Download bereit.
  • 01.06.2017: Das Übungsblatt 06 steht zum Download bereit.
  • 01.06.2017: Die heutige Vorlesung behandelt die Assembler-Programmierung unter SPIM. Die Folien hierzu stehen nun zum Download bereit.
  • 24.05.2017: Das Übungsblatt 05 steht zum Download bereit.
  • 18.05.2017: Das Übungsblatt 04 steht zum Download bereit.
  • 11.05.2017: Das Übungsblatt 03 steht zum Download bereit.
  • 04.05.2017: Das Übungsblatt 02 steht zum Download bereit.
  • 27.04.2017: Das Übungsblatt 01 steht zum Download bereit.
  • 26.04.2017: Klausurtermin und Merkblatt wurden auf der Webseite veröffentlicht.
  • 24.04.2017: Die Tutorien starten in der 2. Vorlesungswoche, also am 02.05.2017.
  • 18.04.2017: Das Skript steht zum Download bereit.
  • 21.02.2017: Die Anmeldung zur Vorlesung Rechnerarchitektur bzw. zu den Übungsgruppen wird über UniWorX ab dem 01.03.17 10 Uhr möglich sein. Die Namen der Tutoren für die einzelnen Übungstermine werden noch bekanntgegeben.
  • 21.02.2017: Willkommen auf der Webseite der Vorlesung Rechnerarchitektur im Sommersemester 2017.

Inhalt der Vorlesung

Dieses Modul gibt eine Einführung in die technischen Grundlagen der Informatik und der Architektur von Rechnern. In der Vorlesung werden u.a. die Darstellung von Informationen im Rechner, klassische Komponenten eines Computers, Arithmetik in Computern, logischer Entwurf von Computern, Schaltwerke, Darstellung von Speicherinhalten, primäre und sekundäre Speicher, Ein- und Ausgabe sowie Pipelining eingeführt.

  • Repräsentation als Bits: (Zahlen, Texte, Bilder, Audio, Video, Programme)
  • Speicherung von Daten
  • Transfer von Daten, Fehlererkennung und -korrektur
  • Boolesche Algebra
  • Verarbeitung von Daten: Schaltungsentwurf, Schaltnetzwerke
  • Zahlendarstellung und -arithmetik
  • Schaltfunktionen, Schaltnetze, Schaltwerke
  • Von-Neumann-Modell
  • Maschinenmodell
  • Maschinen- und Assemblerprogrammierung

Die Vorlesung richtet sich an Studierende der Informatik im 2. Semester. Das die-informatiker.net-Team bietet unter http://www.die-informatiker.net ein Forum zur Vorlesung Rechnerarchitekturen an, in dem über vorlesungsbezogene Inhalte und Übungsblätter diskutiert werden kann.

Übungen

Eine Anmeldung zu den Übungen und Übungsgruppen ist zwingend erforderlich und über das elektronische Abgabesystem UniWorX ab 01.03.2017 10 Uhr möglich (Vorlesung: Rechnerarchitektur). Zur Registrierung bei UniWorX ist ein Account am CIP-Pool des Instituts für Informatik (kennung@cip.ifi.lmu.de) nötig. Wie man an eine solche Kennung kommt steht hier.
Bitte beachten Sie, dass die Anmeldung zur Vorlesung und zu den einzelnen Übungsgruppen in zwei getrennten Schritten durchzuführen ist.
Bei konkreten Fragen oder Problemen bei der Anmeldung bzw. zum Übungsbetrieb wenden Sie sich bitte an den Übungsleiter Carsten Hahn.

Folgende Übungsgruppen stehen zur Verfügung (sortiert nach Startzeit):

Gruppe Zeit Raum Tutor
1 Mo. 12:00 bis 14:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 101 Sebastian Zielinski
2 Mo. 14:00 bis 16:00 c.t Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 101 Sebastian Zielinski
9 Mo. 14:00 bis 16:00 c.t Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 001 Anke Pellhammer
3 Mo. 16:00 bis 18:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 101 Korbinian Staudacher
5 Mo. 16:00 bis 18:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 001 Elisabeth Krahmer
4 Mi. 10:00 bis 12:00 c.t. Amalienstr. 73A - 211 Carsten Hahn
10 Mi. 12:00 bis 14:00 c.t. Amalienstr. 73A - 211 Daniel Bauersachs
6 Mi. 14:00 bis 16:00 c.t. Amalienstr. 73A - 211 Ludwig Lützgendorf
7 Fr. 10:00 bis 12:00 c.t. Theresienstr. 39 - B 132 Aaron Söhnen
8 Fr. 12:00 bis 14:00 c.t. Theresienstr. 39 - B 132 Michael Kölle

Übungsmaterial

An dieser Stelle wird jeweils zu Beginn jeder Woche das aktuelle Übungsblatt zum Download bereit gestellt. Beachten Sie bitte auch die Merkblätter. Die Abgabe der Übungsblätter ist freiwillig. Der Klausurbonus kann nur für die Klausur und die Nachholklausur angerechnet werden (siehe Merkblatt). Der Bonus kann nicht auf Klausuren nachfolgender Semester angerechnet werden!
Hinweis:
Es werden lediglich Abgaben in den Formaten .pdf, .jpg, .txt akzeptiert! Abgaben in anderen Formaten (Microsoft Word,...) werden nicht akzeptiert! Abgaben nach der auf dem jeweiligen Übungsblatt vermerkten Abgabefrist werden nicht akzeptiert.

Blatt Downloadlink Programme und Dateien
Übungsblatt 1 Download
Übungsblatt 2 Download
Übungsblatt 3 Download
Übungsblatt 4 Download
Übungsblatt 5 Download
Übungsblatt 6 Download simple.s
Übungsblatt 7 Download factorial.s
simple-counter.s
Übungsblatt 8 Download
Übungsblatt 9 Download
Übungsblatt 10 Download
Übungsblatt 11 Download
Übungsblatt 12 Download Erklärung Hamming Codes
Übungsblatt 13 Download

Klausur

  • Es werden zwei Klausuren angeboten.
  • Für beide Klausuren gilt:
    • Es findet jeweils eine obligatorische Klausuranmeldung statt.
    • Melden Sie sich nur dann zur entsprechenden Klausur an, wenn Sie diese auch sicher mitschreiben wollen! Beachten Sie dazu auch die Hinweise zu den Bonuspunkten auf dem Merkblatt. Sie können sich bis zum Ende der Anmeldefrist jederzeit von einer Klausur auch wieder abmelden.
    • Bei Nichterscheinen trotz Anmeldung erfolgt ein Eintrag in den Transkripts of Records mit dem Ergebnis mit dem Ergebnis "durchgefallen".
    • Anmeldungen nach dem letzten Anmeldetermin werden nicht akzeptiert!
    • Nicht angemeldete Studierende können nicht an der Klausur teilnehmen!
    • Zur Klausur sind keinerlei Hilfsmittel erlaubt. Eine Ausnahme stellt ein Fremdwörterbuch dar.
    • Bringen Sie Ihren Studentenausweis und einen amtlichen Lichtbildausweis mit zur Klausur. Personen, die sich in der Klausur nicht ausweisen können dürfen nicht an der Klausur teilnehmen.
    • Der Prüfungsstoff beinhaltet Ihre Vorlesungsmitschriften, das Vorlesungsskript, etwaige Vorlesungsfolien sowie alle Aufgaben der Übungsblätter.
    • Die Klausurergebnisse werden Ihnen an Ihre CIP-Pool Email-Adresse (<kennung>@cip.ifi.lmu.de) bzw. an die von ihnen in Uniworx hinterlegte Kontakt-Email-Adresse übermittelt!

Programme und Hilfsmittel

Hier einige Programme und Hilfsmittel zur Assembler-Programmierung mit SPIM:

  • Das deutschsprachige SPIM-Tutorial von Reinhard Nitzsche sei hier sehr zu empfehlen! Es stellt eine sehr gute Einführung mit eigenen Übungen dar und deckt im Wesentlichen den gesamten Stoff zur SPIM Programmierung ab, der hier in der Vorlesung behandelt wird. Es steht hier zum Download bereit.
  • Die aktuellste Version des MIPS Simulators (QtSpim) für alle gängigen Plattformen finden Sie hier. Bitte nutzen Sie nach Möglichkeit den QtSpim Simulator.
  • Im CIP-Pool ist zudem die grafische Oberfläche Xspim installiert. Sie können diese über das Kommando xspim starten.
  • MARS (MIPS Assembler and Runtime Simulator) ist eine Java-basierte Entwicklungsumgebung und eignet sich ebenfalls zur Programmierung von SPIM.

Da die oben genannten Programme nicht an unserem Lehrstuhl entwickelt wurden, gilt leider:
Der Lehrstuhl kann keinen Support leisten!

Literatur

Als Begleitliteratur werden die folgenden Bücher empfohlen (siehe auch das Einführungskapitel des Skriptes):

      • "Rechnerarchitektur: Von der digitalen Logik zum Parallelrechner", Andrew S. Tanenbaum, Todd Austin, 6. Auflage (ISBN: 978-3-86894-238-5)
      • "Computer Organization and Architecture: Designing for Performance", William Stallings, Pearson Education, 8th Edition (ISBN-10: 0135064171, ISBN-13: 978-0135064177)
      • "Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface" von David A. Patterson and John L. Hennessy, Morgan Kaufmann, 4th Edition   (ISBN-10: 0123744938, ISBN-13: 978-0123744937)

Darüber hinaus werden in der Vorlesung speziell für jedes Kapitel zusätzliche Literaturhinweise bekannt gegeben.