Hardware-Entwicklung für Software-Entwickler

Präsenzstudium: ca. 60 Std., Eigenstudium: ca. 90 Std.

Technische Informatik, Rechnerarchitektur

• Studierende beurteilen die Notwendigkeit des Einsatzes programmierbarer Hardware
• Studierende kombinieren Software- und Hardware-Komponenten und begründen den Einsatz für ein spezifisches System
• Studierende bewerten die Leistungs-Kennzahlen eines Systems
• Studierende entwickeln eigene Hardware-Komponenten zur Beschleunigung von Software
• Studierende entwickeln im Team Projekte

Die Entwicklung spezieller Hardware-Bauteile (Integrierte Schaltkreise) ist sehr komplex und aufwendig. Field Programmable Gate Arrays (FPGA) bieten eine leistungsfähige Alternative und finden zunehmend Verbreitung in Industrie-Anwendungen (z.B. Fahrassistenzsysteme, Machine Learning) und dem Maker-Umfeld. Die Entwicklung von eigenen Hardware-Komponenten zur Beschleunigung von Software-Anwendungen ist so zugänglich wie nie zuvor, insbesondere durch Bausteine die programmierbare Prozessoren und programmierbare Logik (embedded FPGA) gleichzeitig enthalten.

Im Rahmen dieses Kurses werden unter anderem folgende Themen behandelt:

• Grundlagen der Hardware-Entwicklung und Chip-Produktion
• klassische und neue Hardware-Beschreibungssprachen
• Funktion und Aufbau der Field Programmable Gate Array und deren Programmierung
• Entwicklung und Anbindung von Hardware-Beschleunigern für Software-Projekte
• Gemeinsamer Entwurf von Hardware und Software (Hardware/Software-Codesign)

Tafel, Beamer, Moodle, Demonstrationen an einem Computersystem.

• Peter Sauer, Hardware-Design mit FPGA: eine Einführung in den Schaltungsentwurf mit FPGA-Bausteinen, 2010
• Vincent Himpe, Digitale Logik selbst entwickeln: von 0 und 1 zum FPGA, 2012
• Elias Cord, FPGAs für Maker :eine praktische Einführung in programmierbare Logik, 2016
• Aktuelle Online-Quellen