Vorlesung

Rechnerstrukturen und Betriebssysteme

Name im Diploma SupplementComputer Architectures and Operating Systems
Anbieter Networked Embbedded Systems (http://www.nes.uni-due.de/)
LehrpersonProf. Dr. Pedro José Marrón
Jun.-Prof. Dr. Stefan Schneegaß
SWS4Sprachedeutsch
TurnusWintersemestermaximale Hörerschaftunbeschränkt

empfohlenes Vorwissen

Grundlegende Kenntnisse in der Programmierung und Modellierung von Informatiksystemen

Lehrinhalte

Diese Vorlesung bietet einen Überblick über Konzepte und Technologien für den Aufbau und Betrieb von digitalen Computersystemen. Es werden Grundkonzepte, Funktionsweisen, Anforderungen und Aufgaben von Rechnerarchitekturen und Betriebssystemen vermittelt.

  1. Einführung: Von Neumann-Architektur, Zahlendarstellung, Digitale Datenverarbeitung, Überblick Basistechnologien
  2. Einfacher Digitalrechner: ALU, Speicher, Bus, Takt, Programm, Daten, I/O
  3. Grundlegende Programmiermodelle: Speicheradressierung, Mikroprogrammierung, Maschinenbefehle, Operanden, Compiler, Betriebssystem
  4. Klassifikation von Rechnerarchitekturen: Befehlssatz (RISC vs. CISC), „general purpose CPU“ vs. Mikrocontroller vs. DSP vs. Grafikprozessor
  5. Mikroarchitekturen: Pipelines, Sprungvorhersage, spekulative Befehlsausführung
  6. Betriebssysteme: Motivation, Struktur, Funktionen, Anforderungen, Architekturen, Kontext: System vs. User
  7. Hauptspeicherverwaltung/Speicherorganisation: Hierarchien (Register, Cache, RAM, Disk) vs. persistenter homogener Speicher, Virtueller Speicher, Caching-Strategien
  8. Massenspeicher und Dateisysteme: Festplatte vs. Flashram, Blöcke, Festplattenorganisation, RAID, Dateiverwaltung (Löschen und Freigeben), verteilte Dateisysteme, Verzeichnisse
  9. Prozesse/Threads und Scheduling: Prozess- und Prozessorverwaltung, IPC, Prozesskoordination und -synchronisation (inkl. Deadlockerkennung, -vermeidung, - verhinderung), Schedulingkonzepte, -kriterien, -algorithmen, Spezialanforderungen z.B. Realtime
  10. Geräteverwaltung: Hardwareabstraktion, Ressourcenverwaltung, Treiber

Literaturangaben

  • Skript zur Vorlesung
  • Tanenbaum: Moderne Betriebssysteme; Hanser-Verlag
  • G. Silberschatz: Operating Systems Concepts; Addison-Wesley
  • D.A. Patterson and J.L. Hennessy, Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface. Third Edition, Morgan Kaufmann; 2007
  • D.A. Patterson and J.L. Hennessy, Computer Architecture: A Quantitative Approach, 3rd edition, Morgan-Kaufmann, 2002.

Hörerschaft

  • AI-SE-Ba-2017 > Kernstudium > Pflichtbereich II: Informatik > (3.-4. Fachsemester, Pflicht) Modul "Rechnerstrukturen und Betriebssysteme"
  • LA-Info-GyGe-Ba-2014 > Pflichtbereich Informatik > (5. Fachsemester, Pflicht) Modul "Rechnerstrukturen und Betriebssysteme"
  • Mathe-Ba-2013 > Informatik > Liste 2 > (1.-6. Fachsemester, Wahlpflicht) Modul "Rechnerstrukturen und Betriebssysteme"
  • TechMathe-Ba-2013 > Wahlpflichtbereich > Profil "Network Systems Engineering" > (1.-6. Fachsemester, Wahlpflicht) Modul "Rechnerstrukturen und Betriebssysteme"
WIWI‑C0255 - Vorlesung: Rechnerstrukturen und Betriebssysteme