Arbeitstitel: DV-Infrastruktur

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Richard Lenz
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1 Arbeitstitel: DV-Infrastruktur Überblick über die Lehrveranstaltung Rechnerarchitektur Betriebssysteme Rechnernetze Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 1

2 Rechnerarchitektur Einf. in die Technologie CPU, Instruktionen und Darstellung der Daten Mainboard Speicher IO-Hardware Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 2

3 Betriebssysteme Struktur von Betriebssystemen Programmverwaltung, Prozesse, Threads Speicherverwaltung, virtueller Speicher Dateisysteme Gerätetreiber Prozessynchronisation, Prozesskommunikation Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 3

4 Rechnernetze Netztechnologie Schichtenmodell, Protokolle TCP/IP verteilte Anwendungen, Client-Server-Struktur Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 4

5 Lernziele Verstehen der einschlägigen Technologiebegriffe Kennen der Hardwarestrukturen und deren wichtigste Kenngrößen Verstehen und einfache Bewertung von technischen Neuentwicklungen Verstehen der Betriebssystemstrukturen Fähigkeit zur schnellen Einarbeitung in eine Betriebssystemadministration Verstehen der Technologie und Anwendung eines Rechnernetzes Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 5

6 Noch Lernziele Man wird nicht in die Lage versetzt, professionell in der Hardwareentwicklung Systemprogrammierung Netzadministration tätig zu werden, aber der Einstieg sollte sich einfacher gestalten. Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 6

7 Literatur H.R. Hansen und G. Neumann Wirtschaftsinformatik I Uni-Taschenbücher (UTB) 802 Stuttgart: Lucius und Lucius Ähnliche Veranstaltung im Internet: SS03/index.html Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 7

8 Logische Funktionen Elementarfunktionen UND-Funktion ODER-Funktion Negation x1 x2 y x1 x2 y x y Es gibt noch andere Elementarfunktionen, z.b. NOR, NAND, exklusives ODER,... Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 8

9 Logische Funktionen Jede logische Funktion... X1 X2 X3 X4 Y1 Y kann durch die elementaren Funktionen realisiert werden. Welche genommen werden, ist meist technologisch bedingt. Wie komme ich zu diesen Funktionen: => Vorlesung Theor. Informatik!! Wie realisiere ich diese Funktionen durch ein Schaltnetz: => Techn. Informatik Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 9

10 Beispiel Halbaddierer Ein Schaltnetz zur Addition zweier einstelliger Dualzahlen heißt Halbaddierer. Dual: Dezimal: (kein Übertrag) (mit Übertrag) X1 X2 S(umme) Ü(bertrag) Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 10

11 Widerstände und Dioden Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 11

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14 Gatter UND Gatter UND-Gatter: Wenn alle Eingänge H, dann ist der Ausgang auch H, sonst L. Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 14

15 UND-Gatter 5 V 5 V 0 V 0 V sperrt durchlässig 0 V Die obere Diode verhindert, dass 5 V nach rechts durchgeschaltet wird. Die untere Diode schaltet 0 V nach rechts durch. Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 15

16 Gatter ODER-Gatter ODER-Gatter: Wenn alle Eingänge L, dann ist der Ausgang auch L, sonst H. Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 16

17 ODER-Gatter 5 V sperrt 0 V 5 V durchlässig 5 V 0 V Die obere Diode verhindert, dass 0 V nach rechts durchgeschaltet wird. Die untere Diode schaltet 5 V nach rechts durch. Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 17

18 Gatter Negation NEGATION: Wenn Eingang L, dann Ausgang H; wenn Eingang H, dann Ausgang L. Wichtig: Bei der Negation wird der Signalpegel verstärkt. Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 18

19 Schaltnetzwerk Gatter sind Bausteine, die logische Elementarfunktionen realisieren. Durch Zusammenschalten von Gatterbausteinen entsteht ein Schaltnetzwerk. Ein Schaltnetzwerk realisiert eine logische Funktion: (y1, y2,.., y m ) = f(x1, x2, x3,..., x n ) X1 X2 Y1 X3 Y2 X4 Y3 X5 Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 19

20 Schaltnetz & 1 & 1 1 & Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 20

21 Zustand, Speicher, Automat Mit Schaltnetzen allein kann kein Rechner gebaut werden: Die Ergebnisse der Funktionen müssen meist gespeichert werden und sind dann für neue Funktionen Eingangsgrößen. Man nennt das Ganze dann Automat, die gespeicherten Werte stellen den jeweiligen Zustand des Automaten dar. (Zustand neu,ausgabe) = f (Zustand alt,eingabe) Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 21

22 Automat Zustand, Speicher, Automat z alt Speicher z neu Zustand z (z1,z2,z3,..) Z1,z2,z3,.. Schaltnetz Eingang x x1,x2,x3,... Ausgang y y1,y2,y3,... ==> Automatentheorie, Theoretische Informatik Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 22

23 Elementarer Speicherbaustein Flip-Flop Schaltung a hat zwei stabile Zustände: Q Q Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 23

24 Flip-Flop RS-Flip-Flop (Reset/Set) Die Zeile 00 in der Wertetabelle stellt die Speichereigenschaft dar. Die Zeilen 01 und 10 ergeben die Programmierung der Speicherzelle auf die Werte 0 bzw. 1. Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 24

25 Getaktetes Flip Flop Die Schaltnetze im Computer sind in der Regel getaktet (synchron). C zeit C ist der Taktimpuls, nur solange der Impuls auf H steht, werden die Eingangsdaten S und R durchgeschaltet. Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 25

26 Informationsdarstellung Ein Flip-Flop hat zwei Werte. Damit kann man zwei verschiedene Zustände oder Werte darstellen. Man nennt diese Informationsmenge 1 bit. Muss man N Werte darstellen, so gilt: 2 n >= N, dabei ist n die Zahl der Flip-Flops oder Bits, die zur Darstellung der N Werte nötig sind. Bezeichnung für n: Bitbreite z.b. 53 Werte: 2 6 = 64 >= 53 Es werden 6 Flip- Flops benötigt. Einf. in die WI 1 - DV-Infrastruktur WS03/04 26

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