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


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