Lehrveranstaltungshandbuch Grundlagen der technischen Informatik
Verantwortlich: Prof. Dr. Hartung
Lehrveranstaltung
Befriedigt Modul (MID)
Organisation
| Version |
| erstellt |
2011-10-14 |
| VID |
1 |
| gültig ab |
WS 2012/13 |
| gültig bis |
|
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|
| Bezeichnung |
| Lang |
Grundlagen der technischen Informatik |
| LVID |
F07_GTI |
| LVPID (Prüfungsnummer) |
|
|
| Semesterplan (SWS) |
| Vorlesung |
2 |
| Übung (ganzer Kurs) |
|
| Übung (geteilter Kurs) |
1 |
| Praktikum |
1 |
| Projekt |
|
| Seminar |
|
| Tutorium (freiwillig) |
2 |
|
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| Präsenzzeiten |
| Vorlesung |
30 |
| Übung (ganzer Kurs) |
|
| Übung (geteilter Kurs) |
15 |
| Praktikum |
15 |
| Projekt |
|
| Seminar |
|
| Tutorium (freiwillig) |
30 |
|
|
| max. Teilnehmerzahl |
| Übung (ganzer Kurs) |
|
| Übung (geteilter Kurs) |
30 |
| Praktikum |
15 |
| Projekt |
|
| Seminar |
|
|
Gesamtaufwand: 150
Unterrichtssprache
Niveau
Notwendige Voraussetzungen
- Programmierkenntnisse in C
Literatur
- Vogt, C: C für Java-Programmierer
- Tanenbaum, Goodman: Computerarchitektur, Pearson Studium (Prentice Hall)
Dozenten
- Prof.Dr.Hartung
- Prof.Dr.Thieling
- Prof. Dr. Kreiser
Wissenschaftliche Mitarbeiter
- Dipl.-Ing. Norbert Kellersohn
- Dipl.-Ing. Peter Pohlig
Zeugnistext
Grundlagen der technischen Informatik
Kompetenznachweis
| Form |
| sK |
Regelfall (bei kleiner Prüfungszahl: sMP) |
Intervall: 3/Jahr
Lehrveranstaltungselemente
Vorlesung / Übung
Lernziele
Lerninhalte (Kenntnisse)
- elementare Automatentheorie
- Boole'sche Algebra kennen
- Nutzung von Grundfunktionen zur Beschreibung logischer Zusammenhänge
- Elementare Rechengesetze
- Standarddarstellungen
- Boolesche Funktionsnetzwerke
- Grundrechenarten mit Zahlen
- Codes zur Informationsdarstellung im Computer
- Zahlendarstellungen (ganze Zahlen, Gleitkommazahlen)
- Zeichencodierung
- binäre Ziffern- und Wertecodes
- Endliche Diskrete Automaten (FSM)
- Mealy
- Moore
- Transformation Modell -> Code
- Grundlagen der Technologie digitaler Systeme
- Beschreibungsformen
- Schaltplan
- Beschreibungssprache (VHDL)
- Bausteine
- Digitale Standard-ICs
- Gatter AND, OR, NOT, XOR
- Decoder, Multiplexer
- Konfigurierbare Bausteine
- Grundlagen der C-Programmierung für hardwarenahe Programmierung
- Wdh. Konstanten, Variablen, Datentypen
- Ausdrücke
- Anweisungen, strukturierte Kontrollstrukturen
- Zeiger und Zeigerarithmetik
- Funktionen
- Funktionen mit Referenzparametern
- Variablen in Funktionen
- auto, static, volatile, register
- Standardbibliotheken
- Strukturierte Datentypen (Felder, Strukturen)
- Präprozessoranweisungen
- Aufbau von Mehrdateienprogrammen mit Zugriff auf Bibliotheken
- hardwarenahe I/O-Programmierung in C
- Aufbau digitaler I/O-Ports
- Erreichbarkeit von I/O-Ports
- Memory-Mapped-I/O
- separater I/O-Adressbereich
- Zugriff auf I/O-Ports mittels Zeiger
- Zugriff auf I/O-Ports mittels Treiberbibliotheken
- Bitbasierte Ein-Ausgabe und Verarbeitung mittels C
- Software-Entwicklungsumgebung
- Compiler
- Linker
- (Target-)Debugger
- Simulator
- Programmierung von Aufgaben des Messens, Steuerns und Regelns in C
- Realisierung von Moore- und Mealy-Automaten in C
- Aufbau einer anwendungsorientierten IO-Bibliothek auf Basis eines Treibers
- Aufbau und Funktionsweise eines dedizierten Kleinrechnersystems (z.B. Mikrocontroller)
- Architekturübersicht (Register, Rechenwerk, Steuerwerk, Speicher, Busstruktur, I/O-Komponenten)
- Funktionsweise, d.h. Ablauf einer Programmabarbeitung auf Basis von Registertransfers
- I/O-Schnittstellen eines Rechnersystems und deren Nutzung mittels C (am Beispiel des dedizierten Kleinrechnersystems)
- digitale Ports (siehe oben)
- Timer/Counter
- Interrupts
- Interrupt-Quellen und -Arten (extern, intern, hardware, software)
- Grundlagen der Interruptverwaltung
- Nutzung von I/O-Schnittstellen mittels Interrupt unter C
Fertigkeiten
- Systemverhalten aus spezifizierenden Texten herleiten
- technische Texte erfassen
- implizite Angaben erkennen und verstehen
- fehlende Angaben
- erkennen
- ableiten
- erfragen
- Nutzung von Beschreibungsverfahren
- Einfache Umrechnungen Boolescher Funktionen
- Umsetzung einer FSM in eine C-Programmstruktur
- Aufbau eines digitaltechnischen Systems
- Nutzung eines Werkzeugs für Spezifikation
- Erstellung Schaltplan
- Erstellung VHDL-Modul
- Synthese
- Systemat. Test mit Testvektoren
- Aufbau eines Steuerungssystems mit Computer
- Verstehen und Erläutern der Arbeitsweise eines Kleinrechnersystems inkl. einfacher I/O-Schnittstellen
- Nutzung von Treiberbibliotheken in C für verschiedene I/O-Schnittstellen mit Unterstützung ihrer Interruptfähigkeit
- digitale Ports
- Timer/Counter
- Programmierung des Systems mit C
- Systemverhalten aus spezifizierenden Text herleiten
- Aufstellen des Zustandsüberführungsdiagramms
- Implementierung mittels C unter Verwendung von Treiberbibliothek
Begleitmaterial
- elektronische Vortragsfolien zur Vorlesung
- elektronische Übungsaufgabensammlung
- elektronische Software-Entwicklungsumgebung zum Compilieren, Linken, Debuggen, Simulieren
- elektronische Sammlung von Beispiel-Programmen
- elektronische Tutorials für Selbststudium
- Handhabung eines digitalen Entwurfswerkzeugs
- Handhabung einer C-Entwicklungsumgebung
Besondere Voraussetzungen
Besondere Literatur
Besonderer Kompetenznachweis
Praktikum
Lernziele
Fertigkeiten
- Aufbau eines digitaltechnischen Systems
- Nutzung eines Werkzeugs für Spezifikation
- Erstellung Schaltplan
- Erstellung VHDL-Modul
- Synthese
- Systemat. Test mit Testvektoren
- Realisierung
- Konfiguration aus Werkzeug
- Test am realen System
- Aufbau eines Steuerungssystems mit Computer
- Einfache technische Spezifikationen von I/O-Schnittstellen interpretieren und nutzen
- Nutzung von Treiberbibliotheken in C für verschiedene I/O-Schnittstellen mit Unterstützung ihrer Interruptfähigkeit
- digitale Ports
- Timer/Counter
- Programmierung des Systems mit C
- Systemverhalten aus spezifizierenden Text herleiten
- Aufstellen des Zustandsüberführungsdiagramms
- Implementierung mittels C unter Verwendung von Treiberbibliothek
Handlungskompetenz demonstrieren
- komplexere Aufgaben in einem Kleinteam bewältigen
- Erarbeitung eines digitalen Steuersystems
- übersichtliche Problemstellungen verstehen und analysieren
- Systemverhalten aus spezifizierenden Texten herleiten
- System strukturiert analysieren
- sinnvolle Teilsysteme erkennen
- Schnittstellen zwischen Teilsystemen erfassen
- Problemlösung mittels digitalem Entwurfswerkzeug spezifizieren, testen und am Zielsystem in Betrieb nehmen
- Spezifikation von Teilsystemen mit VHDL
- Treiberfunktion für zur Verfügung stehende Komponenten (I/O-Schnittstellen)
- Interrupt-Service-Funktionen
- Funktionen zur Implementierung von Zustandübergangsdiagrammen
- ...
- Synthese der Teilsysteme
- Finden syntaktischer Fehler und deren Behebung
- Tests
- Teilfunktionen
- Gesamtsystem mit simuliertem elektromech. Modell
- Endtest und In-Betriebnahme am elektromech. Modell
- Erarbeitung eines Steuersystems mit Mikrocontroller und C-Programmen
- übersichtliche Problemstellungen verstehen und analysieren
- Systemverhalten aus spezifizierenden Texten herleiten
- System strukturiert analysieren
- sinnvolle Teilsysteme erkennen
- Schnittstellen zwischen Teilsystemen erfassen
- Problemlösung mittels Software-Entwicklungsumgebung in C implementieren, testen und am Zielsystem in Betrieb nehmen
- Programmierung von Teilsystemen in C
- Treiberfunktion für zur Verfügung stehende Komponenten (I/O-Schnittstellen)
- Interrupt-Service-Funktionen
- Funktionen zur Implementierung von Zustandübergangsdiagrammen
- ...
- Compilieren der Teilsysteme
- Finden syntaktischer Fehler und deren Behebung
- Tests
- Teilfunktionen
- Gesamtsystem mit simuliertem elektromech. Modell
- Endtest und In-Betriebnahme am elektromech. Modell
Begleitmaterial
- elektronische Aufgabenstellung (Problembeschreibung)
- elektronische Software-Entwicklungsumgebung zum Compilieren, Linken, Debuggen, Simulieren
- elektronische Sammlung von Beispiel-Programmen
- elektronische Tutorials für Selbststudium
- Handhabung eines digitalen Entwurfswerkzeugs
- Handhabung der Entwicklungsumgebung
Besondere Voraussetzungen
Besondere Literatur
Besonderer Kompetenznachweis
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