Computer Systems Fundamentals (MUC.DAI)

30 Präsenzstunden Vorlesung, 30 Präsenzstunden Praktikum, 45 Stunden Vor-/Nachbereitung des Praktikums, 45 Stunden Nachbereitung der Vorlesung und Prüfungsvorbereitung

Elektrotechnik, Computational Thinking

Studierende lernen die Grundlagen des Aufbaus von Rechnersystemen und die Grundlagen der Netzwerkkommunikation. Im konkreten werden folgende Ziele adressiert:

• Studierende können eine digitale Schaltung erklären und einordnen.
• Sie verstehen und erkennen die Unterschiede möglicher Varianten des Rechneraufbaus.
• Studierende können Software auf Basis einer mittels Datenblätter beschriebenen HW Architektur entwickeln.
• Studierende beschreiben die verschiedenen Layer bei der Netzwerkkommunikation (ISO/OSI).
• Studierende analysieren unterschiedliche Technologien für die Netzwerkkommunikation.
• Studierende entwickeln verteilte Client-Server Anwendungen.

• Grundlagen der Digitaltechnik
• Etablierte Rechnerarchitekturen (von Neumann vs. Harvard)
• Speicherhierarchien
• Grundlagen der Instruction Set Architectur (ISA) am Beispiel unterschiedlicher Plattformen (z.B. RISC-V, ARM)
• Einführung verbreiteter SoC Komponenten und deren Ansteuerung (z.B. Memory Mapped IO, GPIO, UART)
• ISO/OSI Modell mit etablierten Technologien (z.B. Ethernet, IP, UDP, TCP, HTTP, MQTT, CoAP, REST)
• Grundlagen der Netzwerkkommunikation (z.B. WiFi, ZigBee, LoRA, Ethernet)
• Anwendung der Netzwerkkommunikation am Beispiel von verteilten Client-Server Anwendungen

Tafel, Folien, Beamer, Lehr-/Lernvideos, Gastvorträge

• Hoffmann D. W. : Grundlagen der Technischen Informatik, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
• Nisan N., Schocken S.: The elements of computing systems: building a modern computer from first principles, 1. MIT Press pbk. ed. Cambridge, Mass.: MIT Press.
• Bryant R. E., O’Hallaron D. R.: Computer systems: a programmer’s perspective, Third edition. Boston Columbus Hoboken Indianapolis New York San Francisco Cape Town: Pearson.
• Patterson D. A., Hennessy J. L.: Computer organization and design: the hardware/software interface, RISC-V edition, Cambridge, Massachusetts: Morgan Kaufmann Publishers.
• Kurose J. F., Ross K. W.: Computernetzwerke: Der Top-Down Ansatz, Pearson Studium
• Tanenbaum A. S.: Computernetze, Pearson Studium
• Badach A., Hoffmann E.: Technik der IP-Netze: Internet-Kommunikation in Theorie und Einsatz, München: Hanser
• aktuelle Literatur aus dem Internet