Rechnerarchitektur

Veranstalter

Prof. Dr. Claudia Linnhoff-Popien

Sprechstunde

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

Bei Fragen zur Vorlesung, Übung und organisatorischen Anliegen wenden Sie sich bitte an den Tutor der Ihnen zugeordneten Übungsgruppe.

Hörerkreis

Bachelorstudiengänge Informatik
Studiengänge mit Nebenfach Informatik

Vorlesungstermin(e)
(Beginn:15.04.2021)

  • Die Vorlesung wird im SoSe 21 als Videoaufzeichnung über die Website zur Verfügung gestellt.
  • Die Einführungsveranstaltung findet live statt am Donnerstag, den 15.04 von 14:00 - 16:15 Uhr s.t.
  • Zoom-Zugangsdaten
    werden via E-Mail im Vorfeld an alle Teilnehmer verschickt

Übungsbetrieb

Bei Fragen zur Vorlesung, Übung und organisatorischen Anliegen wenden Sie sich bitte an den Tutor der Ihnen zugeordneten Übungsgruppe.

 

Hinweise zu den Übungen siehe unten

Organisatoren

Sollten Sie Fragen oder Probleme haben, die Sie nicht mit Ihrem Übungsleiter klären konnten, so wenden Sie sich an rechnerarchitektur@mobile.ifi.lmu.de und hängen den E-Mail Verkehr mit ihrem Übungsleiter an.

Die Organisation der Veranstaltung wird durchgeführt von:

Kyrill Schmid
Robert Müller
Michael Kölle

Anmeldung zur Veranstaltung

Zu diesem Kurs ist die Anmeldung in Uni2work bis 22.04.2021 notwendig!

Klausur

Die Klausur wird am 15.07.21 in Präsenz stattfinden. Der Beginn und weitere Informationen zum genauen Ablauf, werden im Vorfeld über uni2work bekannt gegeben. Beachten Sie bitte auch die Regelungen zum Infektionsschutz, sowie das Rahmenhygienekonzept, da die Klausur in Präsenz stattfindet. Mit der Anmeldung zur Klausur bestätigen Sie dass Sie beide Dokumente gelesen haben:

1. Rahmenhygienekonzept
2. Regelungen zum Infektionsschutz

Die Klausureinsicht findet am 23.07.21 von 10 - 12 Uhr in der Oettingenstr. 67 im Raum B001 statt. Bitte melden Sie sich dafür im Vorfeld mittels Mail an rechnerarchitektur@mobile.ifi.lmu.de.

Nachholklausur

Die Nachklausur wird am 07.10.21 in Präsenz stattfinden. Der Beginn und weitere Informationen zum genauen Ablauf, werden im Vorfeld über Uni2Work bekannt gegeben. Beachten Sie bitte auch die Regelungen zum Infektionsschutz, sowie das Rahmenhygienekonzept, da die Klausur in Präsenz stattfindet. Mit der Anmeldung zur Klausur bestätigen Sie dass Sie beide Dokumente gelesen haben:

1. Rahmenhygienekonzept
2. Regelungen zum Infektionsschutz

Die Nachklausur-Einsicht findet am 15.10.21 von 10 - 12 Uhr in der Oettingenstr. 67 im Raum TBA statt. Bitte melden Sie sich dafür im Vorfeld mittels Mail an rechnerarchitektur@mobile.ifi.lmu.de.

Material zur Vorlesung

Skript

SPIM Vorlesungsfolien

Vorlesungsplan

Merkblatt

Aktuelles

  • Die Nachklausur findet am 07.10.21 14-17 Uhr in Präsenz statt. Die Anmeldung erfolgt über Uni2Work (freigeschaltet ab dem 02.08.21 – 12 Uhr).
  • Die Klausureinsicht findet am 23.07.21 von 10 – 12 Uhr in der Oettingenstr. 67 im Raum B001 statt. Bitte melden Sie sich dafür im Vorfeld mittels Mail an rechnerarchitektur@mobile.ifi.lmu.de.
  • Hinweise zur Darstellung der Punkte auf Uni2Work: Es gibt momentan keine Möglichkeit Wahlaufgaben auf Uni2Work anzulegen, deshalb wird in der Punkteübersicht fälschlicherweise 132 Punkte angezeigt (da hier 9a un 9b beide mit rein zählen). Ihr Ergebnis wurde aber korrekt auf Basis von der höchsten von Ihnen erreichten Punktzahl in 9a und 9b und der Gesamtpunktzahl von 120 Punkten berechnet!
  • Die Noten der Hauptklausur sind nun einsehbar auf Uni2Work
  • Die Raumzuteilung für die Klausur ist nun final! Bitte prüfen Sie daher nochmal, ob sich Ihre Raumzuteilung geändert hat! Sie können Ihren Raum in uni2work einsehen!
  • Die Zugangsdaten für das Sondertutorium am 12. Juli von 18:00 bis 20:00 Uhr finden Sie in uni2work im Bereich Material.
  • Eine Nachholklausur planen wir für das Ende der Semesterferien. Sobald wir den genauen Termin wissen wird dieser über die Website bekannt gegeben.
  • Die Anmeldung zur Klausur wird ab Montag, 14. Juni 2021 ab 12:00 Uhr über uni2work möglich sein. Sie können sich selbständig für einen Raum zur gewünschten Zeit eintragen, allerdings sind die Kapazitäten für beide Gruppen begrenzt so dass im Zweifelsfall nach dem Prinzip First-Come-First-Serve entschieden wird.  Da es sich um eine Präsenzveranstaltung handelt, bitten wir Sie auch unbedingt die Regelungen zum Infektionsschutz, sowie das Rahmenhygienekonzept, die Sie im Bereich Material in uni2work finden zu beachten. Mit der Anmeldung zur Klausur bestätigen Sie, dass Sie beide Dokumente gelesen haben.
  • Die Klausur wird am 15.07.21 zwischen 15 Uhr und 21 Uhr in Präsenz stattfinden. Es wird zwei Gruppen geben wobei Gruppe A zwischen 15 Uhr bis 18 Uhr und Gruppe B zwischen 18 Uhr bis 21 Uhr schreiben wird. Die Bearbeitungszeit beträgt 120 Minuten.
  • Die Klausur wird am 15.07.21 stattfinden. Die Klausur ist als Präsenz Klausur geplant. Der Beginn und weitere Informationen zum genauen Ablauf, werden im Vorfeld hier bekannt gegeben.
  • Link zum Digitale Welt Magazin vom Kaminabend QC-Praktikum: https://digitaleweltmagazin.de/magazin/dw_02_21/
  • Google-Paper zum QC-Vortrag von Markus Hoffmann:
  • Hinweis zu Blatt 3, Aufgabe 3. Dort steht: Verwenden Sie ausschließlich Bausteine der in Aufgabe 14) dargestellten Typen 0 bis 3. Es müsste korrekt heißen: Verwenden Sie ausschließlich Bausteine der unten dargestellten Typen 0 bis 3
  • Die Seite zu dieser Veranstaltung ist ab sofort online.

FAQ

  • Wie erhalte ich Zugang zu den online Übungen?
    Für die Übungen kommt das Videokonferenz Tool Zoom zum Einsatz.
    Um einer Videokonferenz beizutreten empfiehlt es sich, zunächst unter
    https://lmu-munich.zoom.us/
    auf “Sign in” zu klicken. Dort kann man sich mit dem LMU-Benutzernamen oder der Campus-Kennung anmelden.
    Danach kann man erneut unter
    https://lmu-munich.zoom.us/
    auf “Join” klicken, um einer Videokonferenz unter Angabe einer Meeting-ID (und ggf. eines Passworts) beizutreten.
    Die Einwahldaten für Ihre spezifische Übung werden Ihnen rechtzeitig per E-Mail durch Ihren Tutor mitgeteilt (dies setzt eine Anmeldung zum Kurs und zu einer Übungsgruppe über Uni2work voraus).
    Der Beitritt wurde erfolgreich im Chrome/Chromium Browser getestet. Es steht aber auch ein spezieller Zoom-Client zur Verfügung.
    Es ist auch eine Einwahl per Telefon unter folgenden Nummern möglich:
    +49 30 5679 5800 Deutschland
    +49 695 050 2596 Deutschland
    +49 69 7104 9922 Deutschland
    Bei technischen Problemen können Sie sich per E-Mail an it-servicedesk@lmu.de wenden.

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
  • Einführung in Quanten Computing

Vorlesungsaufzeichnungen

Die Vorlesungsaufzeichnungen werden gesammelt in der LMUCast-Playlist Vorlesungsaufzeichnungen zum Ansehen bereitgestellt.
Im Folgenden finden Sie die Aufzeichnungen zu den Modulen nocheinmal separat verlinkt.

Organisation Aufzeichnung: Organisation
Modul Link zur Aufzeichnung
Modul A Aufzeichnung: Modul A
Modul B Aufzeichnung: Modul B
Modul C Aufzeichnung: Modul C
Modul D Aufzeichnung: Modul D
Modul E Aufzeichnung: Modul E
Modul F Aufzeichnung: Modul F
Modul G Aufzeichnung: Modul G
Modul H Aufzeichnung: Modul H
Modul I Aufzeichnung: Modul I
Modul J Aufzeichnung: Modul J
Modul K Aufzeichnung: Modul K
Modul L Aufzeichnung: Modul L
Modul M Aufzeichnung: Modul M
Modul N Aufzeichnung: Modul N 1
Aufzeichnung: Modul N 2
Modul O Aufzeichnung: Modul O 1
Aufzeichnung: Modul O 2
Aufzeichnung: Modul O 3
Modul P Aufzeichnung: Modul P
Modul Q Aufzeichnung: Modul Q

 

Übungen

Eine Anmeldung zu den Übungen und Übungsgruppen ist zwingend erforderlich und über das elektronische Abgabesystem Uni2Work und wird in der Woche vor Vorlesungsbeginn möglich sein.

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 rechnerarchitektur@mobile.ifi.lmu.de.

Die konkret zur Verfügung stehenden Übungsgruppen finden Sie in Uni2Work.

 

Übungsmaterial

An dieser Stelle werden die aktuellen Tutorien- sowie Übungsblätter zu den jeweiligen Vorlesungsmodulen 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.

Module Materiallinks
Module A,B Tutoriumsblatt 1
Übungsblatt 1
Tutorienvideo #1
Tutorienvideo #2
Module C,D Tutoriumsblatt 2
Übungsblatt 2
Tutorienvideo #1
Tutorienvideo #2
Module E,F Tutoriumsblatt 3
Übungsblatt 3
Tutorienvideo #1
Tutorienvideo #2
Module G,H Tutoriumsblatt 4
Übungsblatt 4
Tutorienvideo
Wiederholungsblatt

(Module D,F,H)

Tutoriumsblatt 5
Übungsblatt 5
Tutorienvideo
Module I, J Tutoriumsblatt 6
Übungsblatt 6
Tutorienvideo
Modul K Tutoriumsblatt 7
Übungsblatt 7
Tutorienvideosimple.s
simple-counter.s
binarytodecimal.s
Wiederholung Tutoriumsblatt 8

Übungsblatt 8

Tutorienvideo

Modul L Tutoriumsblatt 9
Übungsblatt 9
Tutorienvideo
Modul M Tutoriumsblatt 10
Übungsblatt 10
Tutorienvideo
Modul N Tutoriumsblatt 11
Übungsblatt 11
Tutorienvideo
Modul O Tutoriumsblatt 12
Übungsblatt 12
Tutorienvideo
Wdh. Tutorium 13

Übungsblatt 13
Tutorienvideo

-

 

Klausur

  • Es werden zwei Klausuren (Klausur und Nachholklausur) angeboten.
  • Die Details werden zu gegebener Zeit unter dem Punkt Aktuelles bekannt gegeben.
  • Für beide Klausuren gilt:
    • Es findet eine obligatorische Klausuranmeldung statt. Wenn Sie nur an der zweiten Klausur (Nachholklausur) teilnehmen möchten, müssen Sie sich nicht für die erste Klausur anmelden.
    • Achtung: Ein Nichterscheinen bei vorliegender Anmeldung führt zu einem "durchgefallen" in den Transkripts of Records, siehe hier.
    • Anmeldungen nach dem letzten Anmeldetermin werden nicht akzeptiert!
    • Nicht angemeldete Studierende können nicht an der jeweiligen Klausur teilnehmen!
    • Zur Klausur sind keinerlei Hilfsmittel außer Fremdwörterbüchern erlaubt!
    • 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. Es werden diesbezüglich keine Ausnahmen gemacht!
    • Der Prüfungsstoff beinhaltet Ihre Vorlesungsmitschriften, das Vorlesungsskript, etwaige Vorlesungsfolien sowie alle Aufgaben der Übungsblätter.
    • Für die Klausur wird die Kenntnis der Programmiersprache Java vorausgesetzt (die Kenntnis von C ist nicht notwendig)!
    • Die Klausurergebnisse werden über Uni2Work veröffentlicht.

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.
  • MARS (MIPS Assembler and Runtime Simulator) ist eine Java-basierte Entwicklungsumgebung und eignet sich zur Programmierung von SPIM.
  • Die aktuellste Version des MIPS Simulators (QtSpim) für alle gängigen Plattformen finden Sie hier.
  • Im CIP-Pool ist zudem die grafische Oberfläche Xspim installiert. Sie können diese über das Kommando xspim starten.

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)
  • Dr. Quantum erklärt das Doppel-Spalt-Experiment
    http://www.youtube.com/watch?v=ip8cmyitHss

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