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TU München

Bachelor of Science Informatik

Prof. Dr.

2024

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Grundlagenpraktikum: Rechnerarchitektur - Cheatsheet
Grundkomponenten eines Computersystems Definition: Grundlegende Einheiten, die für das Funktionieren eines Computers unerlässlich sind. Details: CPU (Central Processing Unit): Hauptprozessor, führt Berechnungen durch RAM (Random Access Memory): flüchtiger Speicher, speichert temporäre Daten und Programme Massen-/Sekundärspeicher : nicht-flüchtiger Speicher für permanente Daten, z.B. Festplatte, SS...

Grundlagenpraktikum: Rechnerarchitektur - Cheatsheet

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Grundlagenpraktikum: Rechnerarchitektur - Exam
Aufgabe 1) Betrachtet wird ein Computersystem, das aus den folgenden grundlegenden Einheiten besteht: CPU , RAM , Massenspeicher , E/A-Geräte , Mainboard und Netzteil . Jede dieser Komponenten spielt eine entscheidende Rolle im Betrieb und in der Leistung des Computersystems. Diese Einheiten arbeiten zusammen, um Daten zu speichern, zu verarbeiten und zwischen verschiedenen Speicherarten zu transp...

Grundlagenpraktikum: Rechnerarchitektur - Exam

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Welche Komponente führt die Berechnungen in einem Computersystem durch?

Welcher Speicher ist flüchtig und speichert temporäre Daten und Programme?

Welche Komponente verbindet alle Teile eines Computers und enthält Busse und Schnittstellen?

Welche Funktion hat die CPU in einem Computersystem?

Was ist der Unterschied zwischen RAM und ROM?

Welche Aufgabe hat das I/O-System in einem Computersystem?

Was versteht man unter einer Pipeline-Architektur in der Rechnerarchitektur?

Welche Phasen gehören zur Pipeline-Stufen in einer Pipeline-Architektur?

Was bezeichnet man als Superskalarität in der Rechnerarchitektur?

Was bezeichnet die Cache-Kohärenz in der Informatik?

Welche Protokolle werden zur Gewährleistung der Cache-Kohärenz verwendet?

Was ist False Sharing und wie kann es vermieden werden?

Was zeichnet RISC-Architekturen aus?

Welches Beispiel gehört zu RISC-Architekturen?

Was ist der Fokus von CISC-Architekturen?

Was ermöglicht Virtualisierung in der Rechnerarchitektur?

Wofür wird Paging in der Speicherverwaltung verwendet?

Was ist eine Aufgabe der Memory Management Unit (MMU)?

Was sind Algorithmen für parallele Verarbeitung?

Nenne wichtige Konzepte bei Algorithmen für parallele Verarbeitung.

Was sind Beispiele für Algorithmen zur parallelen Verarbeitung?

Was versteht man unter der Optimierung von Assembly-Code?

Welche Technik gehört zur Optimierung von Assembly-Code?

Warum sollte man unnötige Instruktionen im Assembly-Code vermeiden?

Weiter

Diese Konzepte musst du verstehen, um Grundlagenpraktikum: Rechnerarchitektur an der TU München zu meistern:

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Architektur von Rechnern

In diesem Modul werden die grundlegenden Komponenten und das Design von Computern behandelt. Es wird aufgezeigt, wie diese Systeme zusammenarbeiten, um effiziente Verarbeitung zu ermöglichen.

  • Grundkomponenten eines Computersystems
  • Funktionsweise von CPU, Speicher und I/O-Systemen
  • Motherboard-Strukturen und Bus-Architekturen
  • Konzepte von Maschinenbefehlen
  • Einführung in Systembustypen und Datenpfade
Karteikarten generieren
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Speicherhierarchie

Dieses Modul erläutert die verschiedenen Ebenen der Speicherhierarchie und deren Funktionsweise zur Verbesserung der Systemleistung. Es wird verdeutlicht, wie Caches, Hauptspeicher und sekundäre Speicher interagieren.

  • Grundlagen der Speicherverwaltung
  • Funktionsweise von Caches und Cache-Kohärenz
  • Unterschiede zwischen flüchtigem und nichtflüchtigem Speicher
  • Techniken zur Speicheroptimierung
  • Virtualisierung und Paging-Mechanismen
Karteikarten generieren
03
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Prozessorentwurf

Dieses Modul bietet detaillierte Einblicke in den Entwurf und die Implementierung von Prozessoren. Es werden verschiedene Architekturen und deren Vor- bzw. Nachteile behandelt.

  • Einführung in RISC und CISC Architekturen
  • Pipeline-Architekturen und Superskalarität
  • Taktung und Multiprozessor-Designs
  • VLIW (Very Long Instruction Word) und andere Optimierungstechniken
  • Fehlerbehandlung und Leistungsanalyse
Karteikarten generieren
04
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Parallelverarbeitung

Die Studenten lernen hier die Grundlagen und Techniken der Parallelverarbeitung sowie deren Anwendung zur Beschleunigung von Rechenprozessen kennen.

  • Grundlagen der parallelen Programmierung
  • Architekturen von Parallelrechnern (SMP, MPP, Cluster)
  • Techniken zur Thread- und Prozesskoordination
  • Algorithmen für parallele Verarbeitung
  • Werkzeuge und Frameworks für die Parallelprogrammierung
Karteikarten generieren
05
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Assembly-Programmierung

Dieses Modul behandelt das Grundlagenwissen und die praktischen Fähigkeiten zum Programmieren in Assembler-Sprache. Es wird gezeigt, wie Maschinenbefehle direkt auf Hardware-Ebene geschrieben und optimiert werden.

  • Grundlagen von Assemblersprachen
  • Assembly-Syntax und -Strukturen
  • Maschinenbefehle und Operationen
  • Direkte Hardwaremanipulation und Registerzugriffe
  • Optimierung von Assembly-Code
Karteikarten generieren

Alles Wichtige zu diesem Kurs an der TU München

Grundlagenpraktikum: Rechnerarchitektur an TU München - Überblick

Das Grundlagenpraktikum Rechnerarchitektur, angeboten von der Technischen Universität München, richtet sich an Studierende der Informatik. In diesem Praktikum lernst Du sowohl theoretische als auch praktische Aspekte der Rechnerarchitektur kennen. Die Modulstruktur beinhaltet wöchentliche Treffen, bei denen Du in Teams arbeitest, um Praktikumsberichte zu erstellen und am Ende des Semesters Deine Ergebnisse zu präsentieren. Studienleistungen erfolgen durch praktische Übungen und eine Abschlussprüfung. Das Praktikum wird sowohl im Wintersemester als auch im Sommersemester angeboten. Zu den Curriculum Highlights gehören: Architektur von Rechnern, Speicherhierarchie, Prozessorentwurf, Parallelverarbeitung, Assembly-Programmierung.

Wichtige Informationen zur Kursorganisation

Kursleiter: Prof. Dr.

Modulstruktur: Das Grundlagenpraktikum zur Rechnerarchitektur besteht aus mehreren Modulen, die sowohl theoretische als auch praktische Aspekte der Rechnerarchitektur abdecken. Die Modulstruktur beinhaltet wöchentliche Treffen, Praktikumsberichte und eine abschließende Präsentation.

Studienleistungen: Studienleistungen erfolgen in Form von praktischen Übungen und einer Abschlussprüfung, die in der Regel am Ende des Semesters stattfindet.

Angebotstermine: Das Praktikum wird sowohl im Wintersemester als auch im Sommersemester angeboten.

Curriculum-Highlights: Architektur von Rechnern, Speicherhierarchie, Prozessorentwurf, Parallelverarbeitung, Assembly-Programmierung

So bereitest Du Dich optimal auf die Prüfung vor

Beginne frühzeitig mit dem Lernen, idealerweise schon zu Beginn des Semesters, um Dir die nötige theoretische Basis anzueignen.

Nutze verschiedene Ressourcen, wie Bücher, Übungsaufgaben, Karteikarten und Probeklausuren, um dein Wissen zu vertiefen.

Schließe Dich Lerngruppen an und tausche Dich mit anderen Studierenden aus, um gemeinsam Lösungsstrategien zu entwickeln.

Vergiss nicht, regelmäßige Pausen einzulegen und in diesen Zeiten komplett abzuschalten, um eine Überbelastung zu vermeiden.

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