Systems on Programmable Chips
Bachelor Technische Informatik 2020
PDF Studiengangsverzeichnis Studienverlaufspläne Bachelor Technische Informatik
Version: 1 | Letzte Änderung: 02.08.2019 10:13 | Entwurf: 0 | Status: vom Modulverantwortlichen freigegeben | Verantwortlich: Krawutschke
Anerkannte Lehrveranstaltungen | SOP_Krawutschke |
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Gültig ab | Sommersemester 2022 |
Modul ist Bestandteil der Studienschwerpunkte | ES - Eingebettete Systeme IOT - Internet of Things |
Dauer | 1 Semester |
ECTS | 5 |
Zeugnistext (de) | Digitaltechnische Systeme mit programmierbaren Bausteinen |
Zeugnistext (en) | Digital Systems with SoPC technology |
Unterrichtssprache | deutsch oder englisch |
abschließende Modulprüfung | Ja |
DR - Digitalrechner |
Grundlagen Digitale Logik Grundlagen Automaten Grundlagen Mikroprozessor Grundlagen Hardwarenahe Programmierung in C |
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PP - Programmierpraktikum |
Programmier-Kompetenzen Kompetenz zur Textanalyse und Extraktion der Informationen für einen Programmentwurf Strukturierte Analyse |
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BVS1 - Betriebssysteme und Verteilte Systeme 1 |
Konzepte des Multitasking |
Systeme zur Verarbeitung, Übertragung und Speicherung von Informationen für technische Anwendungen planen, realisieren und integrieren |
Anforderungen, Konzepte und Systeme analysieren und bewerten |
Mit Auftraggebern, Anwendern, gesellschaftlichem Umfeld und Teammitgliedern interagieren |
Benotet | Ja | |
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Konzept | An Hand einer Aufgabenstellung, die der Studierende analysiert und eine Lösung skizziert, weißt die/der Studierende nach, dass er in der Lage ist, zu erkennen, wie er die SoPC-Technologie auf diese Aufgabe anwenden kann. Sie/er ist in der Lage, Teile der Lösung mit Konzepten aus der Digitaltechnik (Automaten) und Programmiertechnik (Multitasking-Programmierung) zu entwerfen. | |
Frequenz | Jedes Semester | |
ID | Learning Outcome | |
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LO_DTS | Die Studierenden erwerben die Kompetenz zum Entwurf, Implementierung und Test eines modernen signalverarbeitenden Systems, indem sie an einfachen Beispielen die FPGA-Technologie mittels Hardware-Beschreibungssprache benutzen lernen, dies dann auf eine komplexere Aufgabenstellung aus der Audio-Signalverarbeitung anwenden, damit sie später FPGAs als "Problemlöser" für leistungsfähige Verarbeitung von Signalen einsetzen können. | |
LO_PDTS | Die Studierenden erwerben die Kompetenz zum Entwurf eines Hardware-Software-Systems, indem sie auf der Basis ihrer Kenntnisse in hardwarenaher Programmierung und der Erstellung programmierter digitaler Systeme ein Beispielsystem auf einem SoPC (System on Programmable Chip) erstellen, damit sie später diese Technologie für verschiedenste Aufgaben, bei denen viele Daten in kürzester Zeit bearbeitet werden müssen, anwenden können. |
Kompetenz | Ausprägung |
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In Systemen denken | Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt |
Konzepte und Methoden der Informatik, Mathematik und Technik kennen und anwenden | diese Kompetenz wird vermittelt |
Systeme analysieren | Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt |
Systeme entwerfen | diese Kompetenz wird vermittelt |
Systeme realisieren | diese Kompetenz wird vermittelt |
Systeme prüfen | diese Kompetenz wird vermittelt |
Typische Werkzeuge, Standards und Best Practices der industriellen Praxis kennen und einsetzen | diese Kompetenz wird vermittelt |
In vorhandene Systeme einarbeiten und vorhandene Komponenten sinnvoll nutzen | diese Kompetenz wird vermittelt |
Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten | Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt |
DR - Digitalrechner |
Grundlagen Digitale Logik Grundlagen Automaten Grundlagen Mikroprozessor Grundlagen Hardwarenahe Programmierung in C |
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PP - Programmierpraktikum |
Programmier-Kompetenzen Kompetenz zur Textanalyse und Extraktion der Informationen für einen Programmentwurf Strukturierte Analyse |
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BVS1 - Betriebssysteme und Verteilte Systeme 1 |
Konzepte des Multitasking |
Systeme zur Verarbeitung, Übertragung und Speicherung von Informationen für technische Anwendungen planen, realisieren und integrieren |
Anforderungen, Konzepte und Systeme analysieren und bewerten |
Mit Auftraggebern, Anwendern, gesellschaftlichem Umfeld und Teammitgliedern interagieren |
ID | Learning Outcome | |
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LO_DTS | Die Studierenden erwerben die Kompetenz zum Entwurf, Implementierung und Test eines modernen signalverarbeitenden Systems, indem sie an einfachen Beispielen die FPGA-Technologie mittels Hardware-Beschreibungssprache benutzen lernen, dies dann auf eine komplexere Aufgabenstellung aus der Audio-Signalverarbeitung anwenden, damit sie später FPGAs als "Problemlöser" für leistungsfähige Verarbeitung von Signalen einsetzen können. | |
LO_PDTS | Die Studierenden erwerben die Kompetenz zum Entwurf eines Hardware-Software-Systems, indem sie auf der Basis ihrer Kenntnisse in hardwarenaher Programmierung und der Erstellung programmierter digitaler Systeme ein Beispielsystem auf einem SoPC (System on Programmable Chip) erstellen, damit sie später diese Technologie für verschiedenste Aufgaben, bei denen viele Daten in kürzester Zeit bearbeitet werden müssen, anwenden können. |
Kompetenz | Ausprägung |
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In Systemen denken | Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt |
Konzepte und Methoden der Informatik, Mathematik und Technik kennen und anwenden | diese Kompetenz wird vermittelt |
Systeme analysieren | Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt |
Systeme entwerfen | diese Kompetenz wird vermittelt |
Systeme realisieren | diese Kompetenz wird vermittelt |
Systeme prüfen | diese Kompetenz wird vermittelt |
Typische Werkzeuge, Standards und Best Practices der industriellen Praxis kennen und einsetzen | diese Kompetenz wird vermittelt |
In vorhandene Systeme einarbeiten und vorhandene Komponenten sinnvoll nutzen | diese Kompetenz wird vermittelt |
Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten | Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt |
Typ | Vorlesung / Übungen | |
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Separate Prüfung | Nein | |
Exemplarische inhaltliche Operationalisierung | Digitaltechnische Systeme beschreiben (modellieren) mittels * Boole'scher Algebra * Endliche Automaten/Schaltwerke * Erweiterte endliche Automaten * Kontrollfluss-Datenflusssysteme Digitaltechnische Systeme realisieren mit * Schaltplan aus digitalen Bausteinen * VHDL * VHDL für Schaltwerke und CFDF-Systeme Digitale Technologie * Elementares Schaltermodell für digitale MOS-Schaltunge * CMOS Basis-Schaltkreise für logische Funktionen * Laufzeiteffekte in Schaltnetzen verstehen, beschreiben und klassifizieren * Aufbau und Funktionsweise programmierbarer Bausteine (CPLD, FPGA) verstehen und beschreiben SoC/SoPC-Systeme * Systemaufbau verstehen * Maschinennahe Programmierung eines SoC/SoPC mit Interrupts und Alarme * Programmierte Automatensteuerung * Regeln für Hardware/Softwareaufteilung Erarbeitung von Problemlösungen, die sich mit digitaltechnischen Systemen (Schaltnetzen, Zählern, Automaten) implementieren lassen * Analyse der Aufgabenstellung * Design der Lösung erstellen * Ableitung der VHDL-Beschreibung * Verifikation mit Simulation * Implementation und Validierung auf FPGA SoC/SoPC-System erstellen * Programmierung des Systems mit hardwarenahem Steuerprogramm * Techniken zur Bearbeitung paralleler Vorgänge * Nutzung von Alarmen und Interrupts * Einfache Verfahren des Multitasking * Block- versus Einzelverarbeitung * SW-Entwicklungsumgebung für SoC/SoPC-Systeme zur Programmierung benutzen HW-SW-System erstellen * Aufgabenaufteilung (Partitionierung) HW/SW * Kopplung Hardware-Software Systemverhalten aus spezifizierenden Texten herleiten |
Typ | Praktikum | |
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Separate Prüfung | Ja | |
Exemplarische inhaltliche Operationalisierung | Erstellung eines Hardware-Software-Systems in mehreren Schritten 1) Hardware-Teil als digitaltechnisches System 2) Software-Teil als programmiertes System 3) Kopplung beider Teile über Registerschnittstelle mit Protokoll |
Benotet | Nein | |
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Frequenz | Einmal im Jahr | |
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung | Ja | |
Konzept | Die/der Studierende erhält eine exemplarische Aufgabenstellung für SoPC-Technologie. Sie er erarbeitet zunächst einen Lösungsentwurf, der auf Vollständigkeit und logische Stimmigkeit geprüft wird. An einem Labortermin implementiert und validiert dann ein Miniteam einen der eingereichten Lösungsentwürfe auf einem FPGA und zeigt damit, dass es in der Lage ist, diese Technologie für die Erstellung von dafür geeigneten IT-Systemen einzusetzen. |
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