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1 This form is a mandatory part of the application. It is base for the decision about eligibility. Please fill carefully as good as you know. Study program Master Research in Computer and Systems Engineering Expected basic subjects of bachelor studies at Technical University Ilmenau Credit points Corresponding subjects of your bachelor study Credit points Informatik oder Ingenieurinformatik oder Elektrotechnik und Informationstechnik 1. Informatik Mathematik Grundlagen und Diskrete Strukturen Logik und Mengenlehre; Funktionen und Relationen; Gruppen, Ringe, Körper; Boolesche Algebren; diskrete Wahrscheinlichkeitsräume; elementare Graphentheorie 6 Mathematik für Informatiker 1 Differentialrechnung für Funktionen einer reelen Veränderlichen, Integralrechnung für Funktionen einer reelen Veränderlichen, Lineare Algebra (Teil I: Matrizenrechnung, Lineare Matrizengleichungen, Inverse Matrix, Determinanten) 1 Mathematik für Informatiker 2 Lineare Algebra (Teil II: Vektorräume und analytische Geometrie, Eigenwertgleichung), Differentialrechnung für Funktionen mehrerer reeller Veränderlicher, Lineare Differentialgleichungen Stochastik für Informatiker Wahrscheinlichkeitstheorie: Axiomensystem, Zufallsgrößen (ZFG) und ihre Verteilungen, bedingte W., Unabhängigkeit, Kenngrößen von Verteilungen, Transformationen von ZFG, multivariante ZFG, Gesetze der großen Zahlen, zentr. Grenzwertsatz, Mathemat. Statistik: deskriptive Statistik, Punktschätzungen, Maximum-Likelihood- Methode, Konfidenzschätzungen, Signifikanztests, Anpassungstests;

2 Rechnerorganisation Mathematische Grundlagen: Aussagen und Prädikate, Abbildungen, Mengen, Relationen, Anwendung der BOOLEschen Algebra und der Automatentheorie auf digitale Schaltungen; Struktur und Funktion digitaler Schaltungen: BOOLEsche Ausdrucksalgebra, Schaltalgebraische Ausdrücke, Normalformen, Minimierung, Funktions- und Strukturbeschreibung kombinatorischer und sequenzieller Schaltungen, programmierbare Strukturen, Mikroprogrammsteuerung, Analyse und Synthese einfacher digitaler Schaltungen, Formale Verifikation; Informationskodierung / Ausführbare Operationen: BOOLEsche Ausdrucksalgebra, Schaltalgebraische Ausdrücke, Normalformen, Minimierung, Funktions- und Strukturbeschreibung kombinatorischer und sequenzieller Schaltungen, programmierbare Strukturen, Mikroprogrammsteuerung, Analyse und Synthese einfacher digitaler Schaltungen, Formale Verifikation; Rechneraufbau und Funktion: Architekturkonzepte, Befehlssatz und Befehlsabarbeitung, Assemblerprogrammierung Abstraktionsebenen von Hardware- /Software-Systemen; Rechnerarchitekturen 1 Begriff der Rechnerarchitektur, Architekturmodellierung mit Petrinetzen, Innenarchitektur von Prozessoren, Befehlssatzarchitektur und Assemblerprogramme, Außenarchitektur von Prozessoren, Aufbau und Funktion von Speicherbaugruppen Aufbau und Funktion von Ein- und Ausgabebaugruppen, Zusammenwirken von Rechnerbaugruppen im Gesamtsystem 8 Rechnerarchitekturen 2 Entwicklung der Prozessorarchitektur: Complex-Instruction-Set-Computing (CISC), Reduced-Instruction-Set-Computing (RISC); Befehls-Pipelining; Skalare Prozessorarchitektur, Very-Long-Instruction- Word-Architektur, Out of Order-Execution; Simultaneous Multithreading; Entwicklung der Speicherarchitektur: Adresspipelining,

3 Burst Mode und Speicher-Banking; Speicherhierarchie, Cache-Prinzip, Cache- Varianten; Beispielarchitekturen; Spezialrechner: Aufbau eines Einchip- Controllers; Einchipmikrorechner des mittleren Leistungssegments, Erweiterungen im E/A-Bereich; Prinzip der digitalen Signalverarbeitung, Digitale Signalprozessoren (DSP), Spezielles Programmiermodell; Leistungsbewertung: MIPS, MFLOPS; Speicherbandbreite; Programmabhängiges Leistungsmodell (Benchmarkprogramme); Parallele Rechnerarchitekturen: Single Instruction Multiple Data, Multiple Instruction Single Data, Multiple Instruction Multiple Data; Enge und Lose Kopplung, Verbindungstopologien Entwicklung von Anwendungsbeispielen, Architekturvarianten und Berechnung von Leistungskennwerten 8 Algorithmen und Programmierung Grundbegriffe, Grundkonzepte von Java; Algorithmische Grundkonzepte: Algorithmenbegriff, Sprachen und Grammatiken, Datentypen, Terme; Algorithmenparadigmen; Ausgewählte Algorithmen: Suchen und Sortieren; Entwurf von Algorithmen (Problemreduktion, Teile und Herrsche, Greedy-Algorithmen, Dynamische Programmierung, Algorithmenentwurf durch Führen von Induktionsbeweisen, Analyse der Laufzeitkomplexität); Abstrakte Datentypen, Objektorientierte Programmierung und Grundlegende Datenstrukturen: Listen und Bäume Kommunikationsmodelle Aufgaben, Funktionsweisen und Eigenschaften von Kommunikationsmodellen, beginnend bei eingebetteten verteilten Systemen bis hin zu globalen Informationssystemen Programmierparadigmen Objektorientiertes Paradigma (Schwerpunkt), Funktionales Paradigma (Schwerpunkt), Nebenläufiges Paradigma (Schwerpunkt), Paralleles Paradigma, Generisches 6 3 4

4 Paradigma, Aspektorientiertes Paradigma, Generatives Paradigma Softwaretechnik 1 Modellierungskonzepte, Analyse, Entwurf, Implementierung, Vorgehensmodelle, Projektmanagement 6 Softwaretechnik 2 Requirements Engineering (RE), Softwareprozessmodellierung, Langlebige Systeme: Design for Stability, Reengineering, Refactoring, Software Wartung, Wartbarkeit, Automatisiertes Testen, Software Produktlinien Betriebssysteme Grundlegenden Aufgaben, Funktionen und Eigenschaften von Betriebssystemen, Robustheit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit, Prinzipien, Algorithmen und Datenstrukturen zur Realisierung funktionaler und nichtfunktionaler Eigenschaften von Betriebssystemen Datenbanksysteme Grundbegriffe von Datenbanksystemen; Phasen des Datenbankentwurfs, Datenbankentwurf im Entity-Relationship-Modell, Relationaler Datenbankentwurf, Entwurfstheorie, Funktionale Abhängigkeiten und Normalformen; Grundlagen von Anfragen: Algebra und Kalküle; SQL: relationaler Kern und Erweiterungen, rekursive Anfragen mit SQL; Transaktionen und Integritätssicherung; Sichten und Zugriffsknotrolle; XPath & XQuery als Anfragesprachen für XML Telematik 1 Grundsätzlicher Netzaufbau, Protokollfunktionen, Spezifikation, Architektur, Standardisierung, OSI- und Internet-Architekturmodell; Physikalische Schicht, Sicherungsschicht, Netzwerkschicht, Transportschicht, Anwendungsorientierte Schichten, Netzsicherheit 4 4 Computergrafik

5 2. Ingenieurinformatik Mathematik 1 Logik, Mengen, komplexe Zahlen, Polynome, Folgen, Reihen, Grenzwerte, Differenzialund Integralrechnung für Funktionen in einer reellen Veränderlichen, Matrizen, lineare Gleichungssysteme, Determinanten 20 Mathematik 2 Lineare Vektorräume, Skalarprodukte, Differenzialrechnung für skalar- und vektorwertige Funktionen in mehreren reellen Veränderlichen, Bereichs-, Kurvenund Oberflächenintegrale, Integralsätze Mathematik 3 Differenzialgleichungen, Fourierreihen, Fourier- und Laplacetransformation Physik 1 Messfehler und Fehlerfortpflanzung, Kinematik und Dynamik von Massenpunkten, Arbeit, Energie und Leistung, Energieerhaltung, elastische und nichtelastische Stossprozesse, Rotation von Massenpunktsystemen und starren Körpern, Mechanik der deformierbaren Körper 10 Physik 2 Thermodynamische Prozesse, 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Mechanische Wellen, Schallwellen, elektromagnetische Wellen, Grundlagen der Quantenphysik Numerik und Stochastik Lineare Algebra: QR-Zerlegungen, Eigenwert- und Singulärwertprobleme, Verallg. inv. Matr., Ausgleichsprobleme, cg- Verfahren; Interpolation: Tschebyscheff- Polynome, Hermite- Interpolierende, B- Splines; Integration: Extrapolationsverfahren, adaptive Methoden; Wahrscheinlichkeitstheorie: Axiomensystem, Zufallsgrößen (ZFG) und ihre Verteilungen, bedingte W., Unabhängigkeit, Kenngrößen von Verteilungen, Transformationen von ZFG, multivariante ZFG, Gesetze der großen Zahlen, zentr. Grenzwertsatz, Mathemat. Statistik: deskriptive Statistik, Punktschätzungen, Maximum-Likelihood- 6

6 Methode, Konfidenzschätzungen, Signifikanztests, Anpassungstests; Elektrotechnik 1 Grundbegriffe und Grundbeziehungen der Elektrizitätslehre, Vorgänge in elektrischen Netzwerken bei Gleichstrom, Elektrothermische Energiewandlungsvorgänge in Gleichstromkreisen, Stationäres elektrisches Strömungsfeld, Elektrostatisches Feld, elektrische Erscheinungen in Nichtleitern, Stationärer Magnetismus, Elektromagnetische Induktion, Energie, Kräfte und Momente im magnetischen Feld, Wechselstromkreise bei sinusförmiger Erregung (Zeitbereich), Wechselstromkreise bei sinusförmiger Erregung mittels komplexer Rechnung, Rotierende elektrische Maschinen Informationstechnik Analoge Modulationsverfahren: Amplitudenmodulation, Winkelmodulation; Stochastische Prozesse: Grundlagen, Scharmittelwerte, Zeitmittelwerte stochastischer und deterministischer Signale, Fouriertransformierte der Autokorrelationsfunktion (AKF); Signalraumdarstellung: Geometrische Darstellung von Signalen, Transformation des kontinuierlichen AWGN Kanals in einen zeitdiskreten Vektor-Kanal, Kohärente Detektion verrauschter Signale, Analytische Berechnung der Fehlerwahrscheinlichkeit; Digitale Modulationsverfahren: Kohärente PSK Modulation, Hybride Amplituden- und Winkelmodulationsverfahren, Adaptive Modulation und Codierung (AMC), Kohärente FSK; Grundbegriffe der Informationstheorie: Informationsgehalt und Entropie, Shannon sches Quellencodierungstheorem, Datenkompression, Diskreter Kanal ohne Gedächtnis, Transinformation, Kanalkapazität, Shannon sches Kanalcodierungstheorem, Differentielle Entropie und Transinformation für kontinuierliche Quellen, Informationstheoretisches Kapazitätstheorem 10

7 Schaltungstechnik Grundlagen Berechnung elektrischer Schaltungen, Ideale Operationsverstärker, Schaltungen mit Operationsverstärkern, Verhalten und Modellierung der wichtigsten Grundbauelemente Messtechnik Grundlagen Grundbegriffe der Messtechnik, Messkette, Messdynamik, zufällige und systematische (statische und dynamische) Messfehler, Fehlerfortpflanzung, Kenngrößen von Signalen; Strom- und Spannungsmessung, mechanische Messwerke, Analog-Digital- Konverter, Gleichrichter, analoges und digitales Oszilloskop, Logikanalysator; Messung von Leistung und Energie; Zeitund Frequenzmessung, Zeit- und Frequenznormale, Messbrücken; Messungen an Zwei- und Vierpolen (Kleinsignalparameter und Betriebskenngrößen) Technische Mechanik 1 Berechnung elektrischer Schaltungen, Ideale Operationsverstärker, Schaltungen mit Operationsverstärkern, Verhalten und Modellierung der wichtigsten Grundbauelemente Signale und Systeme 1 Signaltheorie Grundlagen: Fourier Reihe, Fouriertransformation, Abtastung im Zeitund Frequenzbereich, Diskrete Fouriertransformation; Lineare Systeme: Lineare zeitinvariante (LTI) Systeme, Eigenschaften und Beschreibungsgrößen von LTI-Systemen, LTI-Systeme mit idealisierten und elementaren Charakteristiken; Regelungs- und Systemtechnik 1 Lineare zeitinvariante SISO-Systeme: nichtlineare Ein-/Ausgangsdarstellung, Linearität, Linearisierung um Betriebspunkt, Lösung, exponentelle Stabilität, stationäre Verstärkung, Kleinsignale, Normierung; Übertragungsverhalten: Laplace- Transformation, Übertragungsfunktion, Pole und Nullstellen, Standardregelkreisglieder, Sprungantwort, Sensitivitätsfunktionen, Regelkreis, Kompositionen von Übertragungsfunktionen: Frequenzbereich: 4 10

8 Frequenzgang, Nyquist-Ortskurve, Frequenzkennlinien bzw. Bode-Diagramm, Filter, Bandbreite: Reglerentwurf im Frequenzbereich: Standardregler, PID-Regler, interne Stabilität des Regelkreises, Nyquist- Kriterium, robuste Stabilität, Amplitudenund Phasenrand, Frequenzkennlinienverfahren (Kompensation, Entwurf nach Kenngrößen), Totzeit und Smith-Prädiktor; Algebraischer Reglerentwurf: Implementierbarkeit, direkte Reglerberechnung, einfache Polvorgabe, Polvorgabe unter Nebenbedingungen; Regelkreisarchitekturen: Vorfilter, Störgrößenaufschaltung, Kaskadenregelung, Vorsteuerung, Kombination von Steuerung und Regelung Regelungs- und Systemtechnik 2 Lineare Mehrgrößensysteme: Zustandsdarstellung, Linearität, Zeitvarianz & Zeitinvarianz, zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Systeme; Linearisierungen: am Betriebspunkt, entlang einer Trajektorie, durch Eingangs-/Zustandstransformation; Lösung im Zeitbereich: Ähnlichkeitstransformation, Jordan- Normalform, Transitionsmatrix, zeitdiskrete und abgetastete Systeme; Vergleich mit Lösung über Übertragungsfunktion; Stabilität: gleichförmig, asymptotisch, nach Lyapunov, exponentiell; Kriterien: Norm der Transitionsmatrix, Eigenwerte, Hurwitz- Kriterium, Lyapunov-Funktion; im Zeitdiskreten: Eigenwerte, Hurwitz-Kriterium über Tustin-Transformation; Steuerbarkeit und Erreichbarkeit: Begriffsklärung; Kriterien: Steuerbarkeits-Gramsche, Silverman- Meadows-Kriterium, Rangkriterium nach Kalman, Popov-Belevitch-Hautus-Kriterium (zeitdiskret und zeitkontinuierlich); Zustandsregler: Regelungsnormalform, Polvorgaberegler, Vorfilterentwurf, Formel von Ackermann, Deadbeat-Regler; Erweiterungen: PI-Zustandsregler, einfache Entkopplungsregler, inversionsbasierter Entwurf von Folgeregelungen, Minimalphasigkeit; Beobachtbarkeit und Rekonstruierbarkeit: Begriffsklärung; Kriterien: Beobachtbarkeits-Gramsche, Silverman-Meadows-Kriterium, Rangkriterium nach Kalman; Dualität;

9 Beobachter: Beobachtbarkeitsnormalform, Zustandsbeobachter und Separationstheorem Rechnerorganisation Mathematische Grundlagen: Aussagen und Prädikate, Abbildungen, Mengen, Relationen, Anwendung der BOOLEschen Algebra und der Automatentheorie auf digitale Schaltungen; Struktur und Funktion digitaler Schaltungen: BOOLEsche Ausdrucksalgebra, Schaltalgebraische Ausdrücke, Normalformen, Minimierung, Funktions- und Strukturbeschreibung kombinatorischer und sequenzieller Schaltungen, programmierbare Strukturen, Mikroprogrammsteuerung, Analyse und Synthese einfacher digitaler Schaltungen, Formale Verifikation; Informationskodierung / Ausführbare Operationen: BOOLEsche Ausdrucksalgebra, Schaltalgebraische Ausdrücke, Normalformen, Minimierung, Funktions- und Strukturbeschreibung kombinatorischer und sequenzieller Schaltungen, programmierbare Strukturen, Mikroprogrammsteuerung, Analyse und Synthese einfacher digitaler Schaltungen, Formale Verifikation; Rechneraufbau und Funktion: Architekturkonzepte, Befehlssatz und Befehlsabarbeitung, Assemblerprogrammierung Abstraktionsebenen von Hardware- /Software-Systemen; Rechnerarchitekturen 1 Begriff der Rechnerarchitektur, Architekturmodellierung mit Petrinetzen, Innenarchitektur von Prozessoren, Befehlssatzarchitektur und Assemblerprogramme, Außenarchitektur von Prozessoren, Aufbau und Funktion von Speicherbaugruppen Aufbau und Funktion von Ein- und Ausgabebaugruppen, Zusammenwirken von Rechnerbaugruppen im Gesamtsystem 4 3 Algorithmen und Programmierung Grundbegriffe, Grundkonzepte von Java; Algorithmische Grundkonzepte: Algorithmenbegriff, Sprachen und Grammatiken, Datentypen, Terme; 6

10 Algorithmenparadigmen; Ausgewählte Algorithmen: Suchen und Sortieren; Entwurf von Algorithmen (Problemreduktion, Teile und Herrsche, Greedy-Algorithmen, Dynamische Programmierung, Algorithmenentwurf durch Führen von Induktionsbeweisen, Analyse der Laufzeitkomplexität); Abstrakte Datentypen, Objektorientierte Programmierung und Grundlegende Datenstrukturen: Listen und Bäume Algorithmen und Datenstrukturen Spezifikation von Berechnungsproblemen und von abstrakten Datentypen. Analyse von Algorithmen: Korrektheitsbeweise für iterative und rekursive Verfahren, Laufzeitbegriff, O-Notation, Laufzeitanalyse. Grundlegende Datenstrukturen (Listen, Stacks, Queues, Bäume). Binäre Suchbäume, Mehrwegsuchbäume, balancierte Suchbäume (AVL- und/oder Rot-Schwarz- B aume, B-Bäume). Einfache Hashverfahren, universelles Hashing. Sortierverfahren: Quicksort, Heapsort, Mergesort, Radixsort. Priority Queues mit der Implementierung als Binärheaps. Grundbegriffe der Graphentheorie (ungerichtete und gerichtete Graphen, Markierungen an Knoten und Kanten, Wege und Kreise, Bäume und Wälder, Zusammenhangskomponenten). Datenstrukturen für Graphen (Adjazenzmatrix, Kantenliste, Adjazenzlisten, Adjazenzarrays). Durchmustern von Graphen: Breitensuche, Tiefensuche, Zusammenhangskomponenten, Entdecken von Kreisen. Minimale Spannbäume. Begleitend: Methoden für die Analyse von Laufzeit und Korrektheit. Telematik 1 Grundsätzlicher Netzaufbau, Protokollfunktionen, Spezifikation, Architektur, Standardisierung, OSI- und Internet-Architekturmodell; Physikalische Schicht, Sicherungsschicht, Netzwerkschicht, Transportschicht, Anwendungsorientierte Schichten, Netzsicherheit 3

11 Betriebssysteme Grundlegenden Aufgaben, Funktionen und Eigenschaften von Betriebssystemen, Robustheit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit, Prinzipien, Algorithmen und Datenstrukturen zur Realisierung funktionaler und nichtfunktionaler Eigenschaften von Betriebssystemen Datenbanksysteme Grundbegriffe von Datenbanksystemen; Phasen des Datenbankentwurfs, Datenbankentwurf im Entity-Relationship-Modell, Relationaler Datenbankentwurf, Entwurfstheorie, Funktionale Abhängigkeiten und Normalformen; Grundlagen von Anfragen: Algebra und Kalküle; SQL: relationaler Kern und Erweiterungen, rekursive Anfragen mit SQL; Transaktionen und Integritätssicherung; Sichten und Zugriffsknotrolle; XPath & XQuery als Anfragesprachen für XML 3 3

12 3. Elektrotechnik und Informationstechnik Mathematik 1 Logik, Mengen, komplexe Zahlen, Polynome, Folgen, Reihen, Grenzwerte, Differenzialund Integralrechnung für Funktionen in einer reellen Veränderlichen, Matrizen, lineare Gleichungssysteme, Determinanten 20 Mathematik 2 Lineare Vektorräume, Skalarprodukte, Differenzialrechnung für skalar- und vektorwertige Funktionen in mehreren reellen Veränderlichen, Bereichs-, Kurvenund Oberflächenintegrale, Integralsätze Mathematik 3 Differenzialgleichungen, Fourierreihen, Fourier- und Laplacetransformation Physik 1 Messfehler und Fehlerfortpflanzung, Kinematik und Dynamik von Massenpunkten, Arbeit, Energie und Leistung, Energieerhaltung, elastische und nichtelastische Stossprozesse, Rotation von Massenpunktsystemen und starren Körpern, Mechanik der deformierbaren Körper 10 Physik 2 Thermodynamische Prozesse, 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Mechanische Wellen, Schallwellen, elektromagnetische Wellen, Grundlagen der Quantenphysik Informatik Algorithmen und Programmierung, Technische Informatik Elektrotechnik 1 Grundbegriffe und Grundbeziehungen der Elektrizitätslehre, Vorgänge in elektrischen Netzwerken bei Gleichstrom, Elektrothermische Energiewandlungsvorgänge in Gleichstromkreisen, Stationäres elektrisches Strömungsfeld, Elektrostatisches Feld, elektrische Erscheinungen in Nichtleitern, Stationärer Magnetismus, Elektromagnetische Induktion, Energie, 8 1

13 Kräfte und Momente im magnetischen Feld, Wechselstromkreise bei sinusförmiger Erregung (Zeitbereich), Wechselstromkreise bei sinusförmiger Erregung mittels komplexer Rechnung, Rotierende elektrische Maschinen Elektrotechnik 2 Vorgänge in Schaltungen bei nichtsinusförmiger Erregung. Berechnung stationärer Vorgänge bei periodischer nichtsinusförmiger Erregung (Fourieranalyse), Berechnung von Vorgängen bei nichtperiodischer nichtsinusförmiger Erregung (Laplacetransformation), Ausbreitung elektrischer Erscheinungen längs Leitungen, Beschreibungsgleichungen von Leitungen, Ausgleichsvorgänge auf Leitungen, Stationäre Vorgänge auf Leitungen bei sinusförmiger Erregung Elektronik Grundlagen Analog Elektronik, Grundgesetze der Elektronik, Elektronische Bauelemente und ihre Grundschaltungen Schaltungstechnik Grundlagen Berechnung elektrischer Schaltungen, Ideale Operationsverstärker, Schaltungen mit Operationsverstärkern, Verhalten und Modellierung der wichtigsten Grundbauelemente Theoretische Elektrotechnik 1 Grundlegende Gesetzmäßigkeiten elektromagnetischer Felder, Elektrostatisches Feld für gegebene Ladungsverteilungen, Stationäres elektrisches Strömungsfeld, Stationäres Magnetfeld 8 10 Theoretische Elektrotechnik 2 Grundlagen zur numerischen Berechnung skalarer Potentialfelder, Quasistationäres Feld, Felddiffusion, Geführte Wellen auf homogenen Leitungen, Rasch veränderliches elektromagnetisches Feld, Lösung der vollständigen Maxwellschen Gleichungen Elektrische Energietechnik

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