### Status fertig ###
### PO 2024 ###
### Studiengang und Semester
2BORE:2017, 3BORE:2024
### Modulbezeichnung
Digital- und Mikroprozessortechnik
### Englische Modulbezeichnung
Digital Systems
### Modulkürzel DMT ###
### Art
Pflichtmodul
### ECTS-Punkte
5
### Studentische Arbeitsbelastung
15, 135
### Voraussetzungen (laut Prüfungsordnung)
### Empfohlene Voraussetzungen
Programmierung I
### Pruefungsform und -dauer
Klausur 2h oder mündliche Prüfung
### Lehrmethoden und Lernmethoden
Multimedial aufbereitetes Online-Studienmodul zum Selbststudium
mit zeitlich parallel laufender Online-Betreuung und
regelmäßigen virtuellen Lehrveranstaltungen
### Vergabe von Leistungspunkten (Voraussetzungen)
Studienleistung (Labor):  Teilnahme an den Online-Laborveranstaltungen und Abgabe der dazugehörigen Laborberichte  (1 CP). 
Bewertet mit "Bestanden"

Prüfungsleistung (4 CP): Bestehen der Prüfung (Klausur oder mündliche Prüfung)
### Modulverantwortlicher
D. Rabe
### Qualifikationsziele
Die Studierenden
- erfassen zeit- und wertkontinuierliche Signale als zeit- und wertdiskrete digitale Signale, um diese in weitergehenden digitalen Schaltungen und Rechnerarchitekturen weiter zu verarbeiten.
- analysieren einfache digitale Schaltnetze und Schaltwerke manuell (Schaltfunktionen aus gegebener Schaltungsanordnung extrahieren). Umgekehrt sind Sie auch in der Lage für einfache digitale Aufgabenstellungen Schaltnetze und Schaltwerke zu synthetisieren.
- benennen unterschiedliche Realisierungsalternativen von arithmetischen Einheiten (ALU – Arithmetic Logic Units) exemplarisch für Addiererarchitekturen. Sie beurteilen hierfür,
welche Addiereralternative bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen (insbesondere minimale Schaltzeiten und Schaltungskomplexität (Anzahl benötigte Gatter)), geeignet sind.
- wählen geeignete standardisierte Kommunikationsprotokolle zur Kommunikation zwischen verschiedenen Komponenten digitaler Schaltungen für spezifische Aufgabenstellungen aus. Sie sind in der Lage exemplarische Protokolle technisch zu realisieren (z.B. durch software-technische Realisierungen) und Übertragungen aus
Signalverläufen zu analysieren.
- erstellen Pseudozufallszahlen-Generatoren durch rückgekoppelte Schieberegister (PRNG – Pseudo Random Number Generator) und sind idealerweise in der Lage, mathematische Methoden (Polynomdivision Modulo 2) anzuwenden, um das Verhalten von Galois-LFSRs (LFSR – Linear Feedback Shift Register) zu analysieren.
- wählen geeignete Methoden zur Erkennung von Fehlern bei Übertragungsprotokollen aus (Fehler-Detektion bei Übertragungsprotokollen).
- benennen unterschiedliche Halbleiterspeicher (SRAM, DRAM, ROM, (E)(E)PROM, Flash) und deren Charakteristika. Sie wählen ferner geeignete Speicher für eine Rechnerarchitektur aus.
- nennen die unterschiedlichen Komponenten eines Mikrocontrollers (Prozessor, Speicher, IO, Kommunikationspfade) und demonstrieren den Ablauf bei der Befehlsabarbeitung. Sie bewerten ferner Aspekte für Architekturen (z.B. Harvard und von Neumann).
### Lehrinhalte
Stichworte zum Vorlesungsinhalt:
1. Digitale Signale: Geschichte der Digitaltechnik,, Zahlendarstellung (Dezimal, Dual, Oktal, Hexadezimal), Einheiten von Dualzahlen, gerichtete Zahlen, Addition gerichteter und ungerichteter Zahlen, gebrochene Zahlen, Fließkommazahlen, Wert-/Zeit-Diskretisierung, Graycode;
1. Schaltnetze: Darstellung von Schaltfunktionen, Elementare Schaltfunktionen, Boolesche Algebra, Minimierung( (algebraische Umformungen, KV-Minimierung, Multi-Output-Minimierung und Quine-McCluskey-Verfahren);
Schaltwerke: speichernde Gatter, Setup- und Holdzeiten, Hardware-Automaten (Moore- und Mealy-Automaten); 
1. Architekturen Arithmetischer Einheiten am Beispiel von Addierer-Architekturen;
1. Bussysteme: I2C und V24-Schnittstelle;
1. Schieberegister: Anwendungen, rückgekoppelte Schieberegister (Fibonacci- und Galois), Cyclic Redundancy Check, mathematische Modellierung als Mod-2 Division;
1. Speicher (SRAM, DRAM, ROM, EEPROM, Flash);
1. Mikroprozessoren: Aufbau eines Computers, Prinzip der Befehlsverarbeitung, Programmiersprachen, Klassifikation von Computern, MIPS als Beispiel einer Mikroprozessorarchitektur (RT-Notation, Register, Hauptspeicher, Befehlsformate, Assemblersprache, Single Cycle und Pipeline MIPS Realsiierung.
### Literatur
- Lipp, Hans Martin; Becker, Jürgen (2010): Grundlagen der Digitaltechnik. 7., überarb. Aufl. München: De Gruyter Oldenbourg.
- Patterson, David A.; Hennessy, John L. (2016): Rechnerorganisation und Rechnerentwurf. 5. Auflage. Berlin, Boston: De Gruyter Oldenbourg.
- Rabaey, Jan M.; Chandrakasan, Anantha P.; Nikolić, Borivoje (2003): Digital integrated circuits. 2. ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. 
- Woitowitz, Roland; Urbanski, Klaus; Gehrke, Winfried (2012): Digitaltechnik. 6., bearb. Aufl. Berlin, Heidelberg: Springer.
### Titel der Lehrveranstaltung
Digital- und Mikroprozessortechnik
### Dozent
D. Rabe
### SWS
3
### Titel der Lehrveranstaltung
Digital- und Mikroprozessortechnik Labor (online)
### Dozent
D. Rabe
### SWS
1