Rechnerarchitektur

Veranstalter

Prof. Dr. Claudia Linnhoff-Popien

Sprechstunde

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

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

Hörerkreis

Bachelorstudiengänge Informatik
Studiengänge mit Nebenfach Informatik

Vorlesungstermin(e)
(Beginn:28.04.2022)

Die inhaltlichen Vorlesungen finden Sie im Abschnitt "Vorlesungsaufzeichnungen"

Präsenzvorlesungen:

28.04. Organisatorisches zur Vorlesung Slot 1 14:00 - 15:15 s.t.
Slot 2 15:30 - 16:45 s.t.
19.05. Q&A Session mit Quiz Slot 1 14:00 - 15:15 s.t.
Slot 2 15:30 - 16:45 s.t.
23.06. Zusatz Vorlesung 2 Slot 1 14:00 - 15:15 s.t.
Slot 2 15:30 - 16:45 s.t.
21.07. Organisatorisches zur Klausur Slot 1 14:00 - 15:15 s.t.
Slot 2 15:30 - 16:45 s.t.

Die Präsenzvorlesungen werden nicht aufgezeichnet.

Übungsbetrieb

Die Anmeldung zu den Übungen erfolgt über Uni2Work. Hinweis: Damit Sie sich für eine Übung anmelden können, müssen Sie vorher zum Kurs angemeldet sein.

Hinweise zu den Übungen siehe unten

Organisatoren

Die Organisation der Veranstaltung wird durchgeführt von:

Michael Kölle
Robert Müller
Kyrill Schmid

Anmeldung zur Veranstaltung

Die Anmeldung zu diesem Kurs erfolgt über Uni2work

Klausur

Die Hauptklausur findet voraussichtlich am Donnerstag, den 28.07.2022 zwischen 14-21 Uhr statt.
Die fristgerechte Anmeldung über Uni2Work ist Zulassungsvoraussetzung.
Die Anmeldung und weitere Informationen zur Klausur finden Sie hier in Uni2Work.
Weitere Informationen werden hier bekannt gegeben.

Nachholklausur

Die Nachklausur findet voraussichtlich am Donnerstag, den 13.10.2022 zwischen 14-21 Uhr statt.
Die fristgerechte Anmeldung über Uni2Work ist Zulassungsvoraussetzung.
Die Anmeldung und weitere Informationen zur Klausur finden Sie hier in Uni2Work.
Weitere Informationen werden hier bekannt gegeben.

Material zur Vorlesung

Alle Materialien finden Sie auch unter Material auf Uni2Work.

Vorlesungsskript

Vorlesungsslides Orga

Vorlesungsslides SPIM

Merkblatt

Vorlesungsplan

 

Weiter Informationen:

Corona-Regelungen der LMU

Aktuelles

  • Der LMU Alumni Informatik Verein veranstaltet parallel zu unserer Präsenzvorlesung am 19.05 von 14-18 Uhr die Firmenkontaktmesse „LInK“. Eine gute Gelegenheit um vor bzw. nach dem Vorlesung-Slot ein bisschen Networking zu betreiben. Weitere Infos gibt es hier.
  • Die Folien der ersten Präsenzvorlesung stehen ab sofort zum Download zur Verfügung: Vorlesungsslides Orga. Alle Informationen finden Sie auch zusammengefasst in unserem Merkblatt. Auf unserem Vorlesungsplan finden Sie eine Übersicht der Präsenzvorlesungen, Vorlesungsmodule und Übungsblätter pro Woche.
  • Die Anmeldung zu den Übungsgruppen ist ab sofort möglich: zur Anmeldung
  • Die Anmeldung für die Präsenztermine der Vorlesung ist ab sofort freigeschaltet: zur Anmeldung. Wie zuvor beschrieben, können Sie zwischen zwei Zeitslots wählen.
  • Die Vorlesung findet dieses Semester in einem gemischten Modus statt. Die inhaltlichen Vorlesungen stehen erneut remote zur Verfügung. Zusätzlich bieten wir über das Semester hinweg an 4 Vorlesungsterminen insgesamt 8 Präsenzvorlesungen an. Die Rahmenbedingungen der LMU sehen für Präsenzveranstaltungen aktuell zwei Modi vor: entweder die Vollbesetzung des Hörsaals, Maskenpflicht und Länge der Veranstaltung von 75min oder die Besetzung des Hörsaals in Corona-Kapazität und ohne Maske. Aufgrund der hohen Hörerzahlen der Vorlesung, werden die Präsenztermine (Vorlesungen und Übungen) daher mit Maskenpflicht stattfinden. Um die genannten Rahmenbedingungen einzuhalten und einen überfüllten Hörsaal zu vermeiden, werden Präsenzvorlesungen zudem in 2 Slots (mit gleichem Inhalt) geteilt. Über das Semester finden also insgesamt 8 Präsenzvorlesungen (4 Vorlesungtermine x 2 Slots x 75min) statt. Alle Präsenztermine finden Sie im Abschnitt „Vorlesungstermine“ oder auf Uni2Work (unter Termine). Die Zuteilung bzw. die Anmeldung zu den jeweiligen Slots einer Präsenzvorlesung wird rechtzeitig bekannt gegeben.
    Slot 1 14:00 – 15:15 s.t.
    Slot 2 15:30 – 16:45 s.t.
  • Die Seite zu dieser Veranstaltung ist ab sofort online.

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.

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 in Uni2Work ist zwingend erforderlich. Die Anmeldung wird zu Semesterbeginn freigeschaltet, sie können sich über Uni2Work anmelden.

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.

 

Module Tutoriumsaufzeichnungen* Übungsblätter
Modul A, B Tutoriumsvideo 1 Übungsblatt 1
Modul C, D Tutoriumsvideo 2 Übungsblatt 2
Modul E, F Tutoriumsvideo 3 Übungsblatt 3
Modul G, H Tutoriumsvideo 4 Übungsblatt 4
Wdh. Tutoriumsvideo 5 Übungsblatt 5
Modul I, J Tutoriumsvideo 6 Übungsblatt 6
Modul K Tutoriumsvideo 7 Übungsblatt 7
Wdh. Tutoriumsvideo 8 Übungsblatt 8
Modul L Tutoriumsvideo 9 Übungsblatt 9
Modul M Tutoriumsvideo 10 Übungsblatt 10
Modul N Tutoriumsvideo 11 Übungsblatt 11
Modul O Tutoriumsvideo 12 Übungsblatt 12
Modul P, Q Tutoriumsvideo 13 Übungsblatt 13

* Tutoriumsvideos sind aus dem Vorjahr übernommen. Sie können die Nummerierung des Blattes auf der ersten Folie im Video ignorieren.

 

Klausur

  • Es werden zwei Klausuren (Klausur und Nachholklausur) angeboten.
  • Die Details werden zu gegebener Zeit 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 Ihre LMU-Card 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 und Tutorien.
    • 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.