### Status fertig ### ### PO 2024 ### ### Studiengang und Semester 1I, 3BaIP ### Modulbezeichnung Hardwaregrundlagen ### Englische Modulbezeichnung Fundamentals of Hardware ### Modulkuerzel HWGL ### ### Art Pflichtfach ### ECTS-Punkte 5 ### Studentische Arbeitsbelastung 60,90 ### Voraussetzungen (laut Prüfungsordnung) ### Empfohlene Voraussetzungen ### Pruefungsform und -dauer Klausur 2 h oder mündliche Prüfung ### Lehrmethoden und Lernmethoden Vorlesung, Praktikum ### Modulverantwortlicher M. Masur ### Qualifikationsziele Qualifikationsziele im Bereich Grundlagen der Digitalisierung(GdD)/Zahlendarstellung und arithmetischer Operationen: Die Studierenden - stellen ungerichtete und gerichtete ganzzahlige Zahlen als Potenzsumme zu beliebigen Basen dar. - geben die im Bereich der Digitalisierung besonders relevant Basen 2 (dual), 8 (oktal), 16 (hexadezimal inklusive Ziffern A-F für die Dezimalziffern 10 bis 15) an. - berechnen Darstellungen für gerichtete und ungerichtete Zahlen mit unterschiedlichen Basen und addieren/subtrahieren diese handschriftlich. - unterscheiden die Größeneinheiten des Dezimalpräfixes von den Größeneinheiten des Dualpräfixes nach Si- und IEC60027-2 bzw. IEC 80000-13-Normierung. - berechnen gebrochene Zahlen mit unterschiedlichen Basen und bestimmen die Fließkommazahlendarstellung nach IEEE 754 (Zahlendarstellung im Rechner). Qualifikationsziele im Bereich der GdD/Zeichendarstellung: Die Studierenden - verdeutlichen, dass zur Darstellung von Texten in Rechnern eine Zeichenkodierung in Form von normierten, stetig wachsenden Zeichensätzen erforderlich ist (5-Bit-Baudot-Code bis zum Unicode). - bestimmen Zeichencode Paritätsbits. - geben an, dass länderspezifischen ASCII Codes nach ISO/IEC 8859 (druckbare Zeichen) bzw. ISO/IEC 6429 (Steuerzeichen) erweitert wurden. - geben an, dass es neben Codes fester Länge (ASCII, UCS-2, UCS-4 - UCS=universal character set) die Formate UTF-8 und UTF-16 (UCS Transformations Format) gibt, bei denen die Bytelängeninformationen Bestandteil der Codierung ist. - berechnen die in UTF-8 und UTF-16 dargestellten Unicodes unter umgekehrt. - analysieren und synthetisieren in unterschiedlichen Transferformaten dargestellte Texte. Qualifikationsziele im Bereich der GdD/Schaltnetze: Die Studierenden - stellen digitale (Boolesche) Schaltfunktionen in Wahrheitstabellen und algebraisch als (kanonische) disjunktive sowie konjunktive Normalformen (DNF und KNF) dar. - geben die elementaren Schaltfunktionen inklusive der Schaltsymbole an und erstellen durch deren Zusammenschaltung Schaltpläne zu Booleschen Funktionen. - formen Boolesche Schaltfunktionen (DNF und KNF) mit Hilfe der Booleschen Algebra um und minimieren damit die Funktionsdarstellung - auch unter Anwendung von Karnaugh-Veitch-Diagrammen (KV-Diagrammen). - beurteilen anhand der Verknüpfungszahl den Aufwand zur schaltungstechnischen Realisierung von Booleschen Funktionen. Qualifikationsziele im Bereich der GdD/Schaltwerke/Speicher: Die Studierenden - analysieren die (speichernden) Schaltfunktionen von digitalen Schaltplänen mit rückgekoppelten elementaren Gatterstrukturen (ungetaktete und taktpegelgesteuerte Latches, taktflankengesteuerte Flipflops). - erklären, wie man Latches und Flipflops ansteuern muss, um digitale Informationen zu speichern. - geben an, dass größere Speichermengen in Mikroprozessorschaltungen durch optimierte Speicher realisiert werden. - benennen/klassifizieren unterschiediche Speicherverfahren (magnetische Speicherung, optische Speicherung, Halbleiter) und ordnen die wesentliche Eigenschaften zu (z.B. flüchtige/nicht flüchtige Speicherung, Hardwareaufwand, Zugriffszeiten). Qualifkikationsziele im Bereich Elektrotechnische Hardwaregrundlagen: Die Studierenden lernen elementare Grundlagen der analogen und digitalen Elektronik kennen. Sie sind in der Lage, sowohl passive als auch aktive Bauelemente anzuwenden und die zugehörige Meßtechnik einzusetzen. Dabei wird auch der Unterschied zwischen Theorie und Praxis an ausgewählten Beispielen erläutert und nachgewiesen. Schaltungsanalyse- und synthese dienen zum komplexen Verständnis elektronischer Baugruppen. ### Lehrinhalte Wichtige Bauelemente, wie z.B. Widerstände, Dioden und Transistoren werden hinsichtlich ihres Aufbaus, ihrer Funktionsweise und ihrer Anwendung beschrieben. Einfache Netzwerke werden dabei dimensioniert, aufgebaut und bezüglich ihres elektrischen Verhaltens untersucht. Digitale Grundfunktionen und kombinatorische Schaltungen werden anhand von Beispielen beschrieben und ebenfalls getestet. ### Literatur Beuth, K.: Bauelemente (Elektronik 2), Vogel, 2010 Beuth, K.: Digitaltechnik (Elektronik 4), Vogel, 2010 ### Titel der Lehrveranstaltung Grundlagen der Digitalisierung ### Dozent D. Rabe ### SWS 2 ### Titel der Lehrveranstaltung Elektrotechnische Hardwaregrundlagen ### Dozent M. Masur ### SWS 1 ### Titel der Lehrveranstaltung Praktikum Elektrotechnische Hardwaregrundlagen ### Dozent M. Masur ### WiMi H. Buß ### SWS 1 ### Parallelitaet 3 ###