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:12.04.2018)

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

Übungsbetrieb

Carsten Hahn
Steffen Illium

Hinweise zu den Übungen siehe unten

Klausur

Die Klausur findet statt am Mittwoch, den 11.07.2018 von 18:30 - 20:30 Uhr im Hauptgebäude am Geschwister-Scholl-Platz 1. Der Einlass beginnt ab 18:15 Uhr. Die fristgerechte Anmeldung über UniWorX ist Zulassungsvoraussetzung. Die An- bzw. Abmeldung ist noch bis zum 09.07.2018, 10:00 Uhr freigeschaltet.. Die genaue Raumzuweisung wird rechtzeitig hier bekanntgegeben.

Nachholklausur

Die Nachholklausur findet statt am Montag, den 15.10.2018 von 16:30 - 18:30 Uhr im Hauptgebäude am Geschwister-Scholl-Platz 1. Die genaue Raumzuweisung wird rechtzeitig hier bekanntgegeben. Der Einlass beginnt ab 16:15 Uhr.

Material zur Vorlesung

Merkblatt
Skript
Skript (zweiseitig)
Folien zur Vorlesung vom 17.05.2018

Aktuelles

  • 30.07.2018: Die Nachholklausur findet am Montag, den 15. Oktober 2018 von 16:30 Uhr bis 18:30 Uhr im Hauptgebäude am Geschwister-Scholl-Platz 1 statt. Die genaue Raumzuweisung wird nach Ende der An-/Abmeldefrist hier bekanntgegeben. Der Einlass beginnt ab 16:15 Uhr. Die An- bzw. Abmeldung über UniWorX ist bis 8. Oktober 2018 um 10:00 Uhr möglich. Spätere An- und Abmeldungen können nicht mehr berücksichtigt werden.
  • 16.07.2018: Die Klausurergebnisse wurden über UniWorX veröffentlicht. Die Klausureinsicht findet statt am Dienstag, den 24.07.2018 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
  • 09.07.2018: Für die Klausur am 11.07.2018 gilt folgende Sitzordnung:
    Hörsaal
    Nachnamen
    (nach Anfangsbuchstaben sortiert)
    A 140
    (Hauptgebäude, Geschw.-Scholl.-Pl. 1)
    A – Fo
    A 240
    (Hauptgebäude, Geschw.-Scholl.-Pl. 1)
    Fr – Ke
    B 201
    (Hauptgebäude, Geschw.-Scholl.-Pl. 1)
    Kh – M
    M 118
    (Hauptgebäude, Geschw.-Scholl.-Pl. 1)
    N – Sa
    M 218
    (Hauptgebäude, Geschw.-Scholl.-Pl. 1)
    Sch – T
    S 001
    (Schellingstr. 3)
    U – 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 Hörsaal B 201. Der Einlass beginnt um 18:15 Uhr. Die Bearbeitungszeit beginnt um 18:30 Uhr.

  • 05.07.2018: Das Übungsblatt 13 steht zum Download bereit. Dieses dient der Vorbereitung auf die Klausur und wird nicht besprochen.
  • 28.06.2018: Am Montag, den 9. Juli 2018 findet von 14.00 – 16.00 Uhr c.t. ein Sondertutorium im Hörsaal S 002 (Schellingstr. 3) für alle Studenten statt, an dem eingereichte Fragen zum Stoff beantwortet werden. Ihre Fragen können Sie via UniWorX, ähnlich zur Einreichung der Übungsblattlösungen, unter dem Punkt „Nachgefragt“ einreichen. Nähere Informationen finden Sie in der Aufgabe 58 (H) auf dem Übungsblatt 12.
  • 28.06.2018: Das Übungsblatt 12 steht zum Download bereit.
  • 23.06.2018: Bitte beachten sie: Ein überarbeitetes Übungsblatt 11 steht zum Download bereit.
  • 22.06.2018: Das Skript steht in einer aktualisierten Version zur Verfügung. Insbesondere Teil IV Quantencomputing wurde überarbeitet.
  • 21.06.2018: Das Video zum Doppelspaltexperiment, das in der Vorlesung hätte gezeigt werden sollen, ist unter folgendem Link Verfügbar: https://www.youtube.com/watch?v=ip8cmyitHss
  • 21.06.2018: Das Übungsblatt 11 steht zum Download bereit.
  • 14.06.2018: Das Übungsblatt 10 steht zum Download bereit.
  • 12.06.2018: Achtung: Bitte beachten Sie die Klausuranmeldung über UniWorX, die ab heute freigeschaltet ist. Die An- bzw. Abmeldung ist bis 9. Juli 2018 um 10:00 Uhr möglich. Spätere An- und Abmeldungen können nicht mehr berücksichtigt werden. Nähere Informationen finden sich hier.
  • 07.06.2018: Das Übungsblatt 09 steht zum Download bereit.
  • 31.05.2018: Das Übungsblatt 08 steht zum Download bereit.
  • 29.05.2018: Aufgrund sehr geringer Nachfrage wird der Übungstermin der Gruppe 9 (Mo. 14:00 bis 16:00 c.t Uhr) gestrichen. Dies gilt ab sofort.
  • 24.05.2018: Da die Darstellung von Gleitkommazahlen noch nicht in der Vorlesung behandelt wurde, sollen die Aufgabenteile 33 b) und 34 e) des 7. Übungsblattes nicht bearbeitet werden (sie werden dementsprechend auch nicht korrigiert/bewertet).
  • 24.05.2018: Das Übungsblatt 07 steht zum Download bereit.
  • 17.05.2018: Das Übungsblatt 06 steht zum Download bereit.
  • 16.05.2018: Die Folien zur morgigen Vorlesung stehen zum Download bereit.
  • 15.05.2018: Die Vorlesung diese Woche (Do, den 17. Mai 2018) behandelt die Assembler-Programmierung unter SPIM. Dabei werden über das Skript hinausgehende Folien zum Einsatz kommen. Diese werden am Tag vor der Vorlesung auf der Webseite veröffentlicht.
  • 10.05.2018: Das Übungsblatt 05 steht zum Download bereit.
  • 03.05.2018: Das Übungsblatt 04 steht zum Download bereit.
  • 26.04.2018: Das Übungsblatt 03 steht zum Download bereit.
  • 23.04.2018: Der Veranstaltungsraum der 13. Übungsgruppe wurde von Edmund-Rumpler-Strasse 9 – A 181 zu Theresienstr. 41 C 111 geändert. Die Tutorien finden ab morgen, den 24. April 2018 im neuen Raum statt.
  • 20.04.2018: Es wurden zwei weitere Übungstermine eingerichtet. Diese finden jeweils montags 18:00 bis 20:00 Uhr c.t. und dienstags 16:00 bis 18:00 Uhr c.t. statt und werden ab dem 23. April 2018 angeboten.  Die Anmeldung zu den Gruppen erfolgt über UniWorX und ist ab Freitag, den 20. April 2018 16:00 Uhr möglich.
  • 19.04.2018: Das Übungsblatt 02 steht zum Download bereit.
  • 12.04.2018: Das Übungsblatt 01 steht zum Download bereit.
  • 11.04.2018: Das aktualisierte Skript zur Vorlesung und das Merkblatt stehen zum Download bereit.
  • 10.04.2018: Die Zuordnung der Tutoren zu den Übungen wurde bekanntgegeben.
  • 28.02.2018: Die Tutorien starten in der 2. Vorlesungswoche, also am 16.04.2018.
  • 28.02.2018: Die Anmeldung zur Vorlesung Rechnerarchitektur bzw. zu den Übungsgruppen wird über UniWorX ab dem 01.03.2018 12 Uhr möglich sein. Die Namen der Tutoren für die einzelnen Übungstermine werden noch bekanntgegeben.
  • 09.02.2018: Willkommen auf der Webseite der Vorlesung Rechnerarchitektur im Sommersemester 2018

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 01.03.2018 12 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 Daniel Bauersachs
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 Edmund-Rumpler-Strasse 13 - B 112 Lisa Pertl
3 Mo. 16:00 bis 18:00 c.t. Edmund-Rumpler-Strasse 13 - B 112 Daniëlle Schuman
5 Mo. 16:00 bis 18:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 101 Ludger Deffaa
12 Mo. 18:00 bis 20:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 109 Ludger Deffaa
13 Di. 16:00 bis 18:00 c.t. Edmund-Rumpler-Strasse 9 - A 181
Theresienstr. 41 - C 111
Aaron Söhnen
4 Mi. 10:00 bis 12:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 101 Aaron Söhnen
10 Mi. 12:00 bis 14:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 101 Emma Munisamy
6 Mi. 14:00 bis 16:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 101 Carsten Hahn
7 Fr. 10:00 bis 12:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 101 Timo Fischer
11 Fr. 10:00 bis 12:00 c.t. Oettingenstr. 67 - G U109 Steffen Illium
8 Fr. 12:00 bis 14:00 c.t. Geschw.-Scholl-Pl. 1 - M 101 Florian Schepp

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
 Übungsblatt 8  Download
 Übungsblatt 9  Download
 Übungsblatt 10  Download
 Übungsblatt 11  Download
 Übungsblatt 12  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.