### Status fertig ###
### PO 2024 ###
### Studiengang und Semester
1E, 3EP
### Modulbezeichnung
Grundlagen der Digitalisierung
### Englische Modulbezeichnung
Fundamentals of Digitalisation
### Modulkuerzel GDIG ###
### Art
Pflichtfach
### ECTS-Punkte
2,5
### Studentische Arbeitsbelastung
30,45
### Voraussetzungen (laut Prüfungsordnung)
### Empfohlene Voraussetzungen
### Pruefungsform und -dauer
Klausur 1,5h oder mündliche Prüfung
### Lehrmethoden und Lernmethoden
Vorlesung (Just In Time Teaching)
### Modulverantwortlicher
D. Rabe
### Qualifikationsziele
Qualifikationsziele im Bereich der 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 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 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 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).
### Lehrinhalte
Lerninhalte zu Zahlendarstellung und arithmetischer Operationen:
1. Zahlendarstellung
1. Einheiten von Dualzahlen
1. Addition von ungerichteten Dualzahlen
1. Gerichtete Dualzahlen
1. Addition von gerichteten Dualzahlen
1. Gebrochene Zahlen
1. Fließkommazahlen - IEEE 754

Lerninhalte zur Zeichendarstellung:
1. Text/Zeichensatz/Zeichenkodierung
1. historische Zeichensätze und ASCII Zeichensatz
1. 8-Bit Zeichensatz-Erweiterungen
1. Unicodezeichen/UCS-2/UCS-4
1. UTF-8, UTF-16

Lerninhalte zu Schaltnetzen:
1. Darstellung von Schaltfunktionen
1. Elementare Schaltfunktionen/-symbole
1. Boolesche Algebra
1. Boolesche Minimierung (KV)

Lerninhalte zu Schaltwerken/Speichern:
1. Klassifizierung und Verhalten speichernder Gatter
1. Realisierung speichernder Gatter
1. Speicher: Einleitung und Überblick
1. Speichermedien
1. Halbleiterspeicher im Überblick

### Literatur
- D. Rabe: Digital- und Mikroprozessortechnik (Online-Modul für das entsprechende Online-Modul, das den Studierenden frei zur Verfügung gestellt wird).
weitere Materialien in der bereit gestellten Open EdX Plattform.
- 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.
- Woitowitz, Roland; Urbanski, Klaus; Gehrke, Winfried (2012): Digitaltechnik. 6., bearb. Aufl. Berlin, Heidelberg: Springer.
### Titel der Lehrveranstaltung
Grundlagen der Digitalisierung
### Dozent
D. Rabe
### SWS
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