Technische Informatik 2 - Digitaltechnik

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Kürzel

TI2

Modulnummer

141300

Leistungspunkte (Credits)

5 CP

Workload

150 Stunden

Semesterwochenstunden

4 SWS

Turnus

jedes Sommersemester

Unterrichtssprache

Deutsch

Aktuelle Informationen wie Vorlesungstermine, Räume oder aktuelle Dozent*innen und Übungsleiter*innen

 

Lehrveranstaltungen

  • Digitaltechnik – Vorlesung (2 SWS)
  • Digitaltechnik – Übung (2 SWS)

Modulbeauftragte/r, aktuelle Dozent*innen und Übungsleiter*innen
Empfohlene Vorkenntnisse
Inhalte des Moduls Mathematik 1 – Grundlagen. Vorausgesetzt wird ein generelles Interesse an technischen Systemen, die Fähigkeit zu strukturieren, algorithmischen Denken sowie die Fähigkeit zum Erfassen von komplexen Abhängigkeiten und Interaktionsmustern.
Teilnahmevoraussetzungen
keine
Lernziele (Lerning Outcomes)
Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls

  • haben die Studierenden umfassende Kenntnisse in den folgenden Bereichen erworben: Boolesche Algebra, Struktur und Funktionalität digitaler Grund-schaltungen, Kostenoptimierung digitaler Funktionsgruppen, Techniken zur taktsynchronen Verarbeitung von Daten, Kodierung und Verarbeitung von Daten, Struktur und Funktionalität solcher Grundfunktionalitäten, die insbesondere zentrale Bestandteile in Mikroprozessorarchitekturen und deren Umgebung sind
  • verstehen die Studierenden die schaltungstechnischen Möglichkeiten und Grenzen moderner CMOS-Logikstrukturen, die als Richtlinien für den Wissenstransfair dienen
  • können die Studierenden die aktuellen Entwicklungstrends in einer sich rasant entwickelnden digitalen Anwendungswelt besser verstehen und analysieren
  • sind die Stu­die­ren­den in der Lage, zu­künf­ti­ge Ent­wick­lun­gen in den In­te­gra­ti­ons­tech­no­lo­gi­en und damit in der Di­git­al­tech­nik selbst be­züg­lich ihrer Mög­lich­kei­ten und Gren­zen ein­zu­schät­zen

Inhalt
Die Lehrveranstaltung gibt einen systematischen Überblick über die folgenden Themengebiete:

  • Historischer Rückblick und Motivation
  • Boolesche Algebra, minimale Schaltungen auf Basis von NAND und NOR
  • Gatterlaufzeiten, Timing-Analyse, kritischer Pfad
  • Zahlensysteme, Zahlenkodierungen, Fehlererkennung und Korrektur, Fest- und Fließkommadarstellungen
  • Rechenschaltungen, arithmetisch logische Einheit (ALU),
  • Flankendetektoren, bi-, mono- und astabile Schaltungen, transparente und nicht-transparente Flip-Flops (FF)
  • Frequenzteiler, Zahler (asynchron, synchron), Automaten, Schieberegister
  • Speicher: S-RAM, D-RAM, ROM, … (Aufbau und Organisationsformen)
  • taktsynchrone Techniken zur Datenverarbeitung
  • ALU in Umgebungen zur Mikroprogrammierung
  • Konzepte zur serielle Datenübertragung
  • Grundlagenidee von A/D- und D/A-Wandlern
  • Konzept: skalierbare Standard-Logik-Zellen, CMOS-Logik
  • Übersicht: Logikanalyse, Tools zur Logikanalyse, HDL Entwurfssprachen
  • Mooresches Gesetz

Lernformen
Vorlesung (als Folien und Tafelvortrag) und Übungen, bei denen die vorgestellten Konzepte und Techniken praktisch umgesetzt werden, teilweise mit Rechnerübungen.
Prüfungsformen
Schriftliche Modulabschlussprüfung über 120 Minuten
Vorraussetzung für die Vergabe von Kreditpunkten
Bestandene Modulabschlussprüfung und erfolgreiche Teilnahme an den Übungen
Empfohlene Literatur

  1. P. Peter: „Digitaltechnik I. Grundlagen, Entwurf, Schaltungen“, Hüthig Verlag
  2. F. Klaus: „Digitaltechnik Lehr- und Übungsbuch für Elektrotechniker und Informatiker“,
    Vieweg Verlag
  3. J. Becker und HM. Lipp: „Grundlagen der Digitaltechnik“, Oldenbourg Verlag