Bachelor: Digital Engineering

203 - Computer Systems Fundamentals

Empfohlenes Studiensemester

2

Turnus

Sommersemester

Sprachen

Deutsch

ECTS

5

Prüfungsform

praP oder schrP oder mdlP, weitere Angaben siehe SPO und Studienplan

Lehrform und SWS

SU (2SWS), Pra (2SWS)

Gesamter Workload

150 Stunden

Präsenzzeit

30 Stunden Seminaristischer Unterricht, 30 Stunden Praktikum

Selbststudium

90 Stunden

Modulverantwortung

Prof. Dr. Martin Hobelsberger (FK07)

Weitere Lehrende

Prof. Dr. Stefan Wallentowitz (FK07), Prof. Dr.-Ing. Martin Orehek (FK07)

Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme

Grundlegendes Verständnis von Informatik, der Informationsverarbeitung und Programmierung (z.B. erworben im Modul: Computational Thinking).

Lernziele

Fach- und Methodenkompetenz

Studierende lernen die Grundlagen des Aufbaus von Rechnersystemen und die Grundlagen der Netzwerkkommunikation.

Die Studierenden

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

Überfachliche Kompetenz

  • Über Gruppenarbeiten werden kommunikative Kompetenzen gefördert.

Inhalt

  • Grundlagen der Digitaltechnik
  • Etablierte Rechnerarchitekturen (von Neumann vs. Harvard)
  • Speicherhierarchien
  • Grundlagen der Instruction Set Architecture (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. HTTP, TCP, UDP, IP, Ethernet)
  • Anwendung der Netzwerkkommunikation am Beispiel von verteilten Client-Server Anwendungen

Lehrmethoden und Lernformen

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

Verwendbarkeit des Moduls

Bachelor Digital Engineering, Bachelor Geodata Science, Wahlpflichtmodul Bachelor Informatik und Design

Literatur

  • 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
  • Weitere Literatur wird im Rahmen der aktuellen Veranstaltung bekannt gegeben.