Technische Informatik 2 - Digitaltechnik

NUMMER:	141304
KÜRZEL:	TI2
MODULBEAUFTRAGTE:R:	Prof. Dr.-Ing. Jürgen Oehm
DOZENT:IN:	Prof. Dr.-Ing. Jürgen Oehm
FAKULTÄT:	Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
SPRACHE:	Deutsch
SWS:	4 SWS
CREDITS:	5 CP
WORKLOAD:	150 h
ANGEBOTEN IM:	jedes Sommersemester

BESTANDTEILE UND VERANSTALTUNGSART

Digitaltechnik – Vorlesung (2 SWS)
Digitaltechnik – Übung (2 SWS)

PRÜFUNGEN

FORM:	schriftlich
ANMELDUNG:	eCampus
DATUM:	2021-08-25
BEGINN:	00:00:00
DAUER:	120 min
RAUM:

LERNFORM

Vorlesung (als Folien und Tafelvortrag) und Übungen, bei denen die vorgestellten Konzepte und Techniken praktisch umgesetzt werden, teilweise mit Rechnerübungen.

LERNZIELE

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls

haben die Studierenden umfassende Kenntnisse in den folgenden Bereichen erworben: Boolesche Algebra, Struktur und Funktionalität digitaler Grund-schaltungen, Kostenoptimierung digitaler Funktionsgruppen, Techniken zur taktsynchronen Verarbeitung von Daten, Kodierung und Verarbeitung von Daten, Struktur und Funktionalität solcher Grundfunktionalitäten, die insbesondere zentrale Bestandteile in Mikroprozessorarchitekturen und deren Umgebung sind
verstehen die Studierenden die schaltungstechnischen Möglichkeiten und Grenzen moderner CMOS-Logikstrukturen, die als Richtlinien für den Wissenstransfair dienen
können die Studierenden die aktuellen Entwicklungstrends in einer sich rasant entwickelnden digitalen Anwendungswelt besser verstehen und analysieren
sind die Stu­die­ren­den in der Lage, zu­künf­ti­ge Ent­wick­lun­gen in den In­te­gra­ti­ons­tech­no­lo­gi­en und damit in der Di­git­al­tech­nik selbst be­züg­lich ihrer Mög­lich­kei­ten und Gren­zen ein­zu­schät­zen

INHALT

Die Lehrveranstaltung gibt einen systematischen Überblick über die folgenden Themengebiete:

Historischer Rückblick und Motivation
Boolesche Algebra, minimale Schaltungen auf Basis von NAND und NOR
Gatterlaufzeiten, Timing-Analyse, kritischer Pfad
Zahlensysteme, Zahlenkodierungen, Fehlererkennung und Korrektur, Fest- und Fließkommadarstellungen
Rechenschaltungen, arithmetisch logische Einheit (ALU),
Flankendetektoren, bi-, mono- und astabile Schaltungen, transparente und nicht-transparente Flip-Flops (FF)
Frequenzteiler, Zahler (asynchron, synchron), Automaten, Schieberegister
Speicher: S-RAM, D-RAM, ROM, … (Aufbau und Organisationsformen)
taktsynchrone Techniken zur Datenverarbeitung
ALU in Umgebungen zur Mikroprogrammierung
Konzepte zur serielle Datenübertragung
Grundlagenidee von A/D- und D/A-Wandlern
Konzept: skalierbare Standard-Logik-Zellen, CMOS-Logik
Übersicht: Logikanalyse, Tools zur Logikanalyse, HDL Entwurfssprachen
Mooresches Gesetz

VORAUSSETZUNGEN CREDITS

Bestandene Modulabschlussprüfung und erfolgreiche Teilnahme an den Übungen

EMPFOHLENE VORKENNTNISSE

Inhalte des Moduls Mathematik 1 – Grundlagen. Vorausgesetzt wird ein generelles Interesse an technischen Systemen, die Fähigkeit zu strukturieren, algorithmischem Denken sowie die Fähigkeit zum Erfassen von komplexen Abhängigkeiten und Interaktionsmustern.

LITERATUR

1. P. Peter: „Digitaltechnik I. Grundlagen, Entwurf, Schaltungen“, Hüthig Verlag
2. F. Klaus: „Digitaltechnik Lehr- und Übungsbuch für Elektrotechniker und Informatiker“, Vieweg Verlag
3. J. Becker und HM. Lipp: „Grundlagen der Digitaltechnik“, Oldenbourg Verlag

SONSTIGE INFORMATIONEN

Es wird eine vorlesungsbegleitende Zusatzübung (Tutorium) angeboten.
Zur Lehrveranstaltung gibt es ein Vorlesungsskript, welches in einer virtuellen Ma-schine enthalten ist. Das Konzept eines interaktiven Vorlesungsskripts in der Umge-bung einer virtuellen Maschine wird im folgendem Video kurz vorgestellt:
https://ruhr-uni-bochum.sciebo.de/s/bJD5aASWeOl1cvP
Aktuelle Informationen wie Vorlesungstermine, Räume oder aktuelle Dozent*innen und Übungsleiter*innen sind im Vorlesungsverzeichnis der Ruhr-Universität https://vvz.rub.de/ und im eCampus https://www.rub.de/ecampus/ecampus-webclient/ zu finden.