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3e3e0dbffd
2 changed files with 26 additions and 25 deletions
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@ -7,10 +7,10 @@
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\end{tabular}
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\section{Digitaltechnik (Vorlesung)}
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\section{Rechnerarchitektur (Vorlesung)}
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\begin{itemize}[noitemsep]
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\begin{itemize}[noitemsep]
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\item 36h/33h / 4h pro Woche
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\item 36h/33h: 4h pro Woche
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\item Klausur: 21.12.2017 | 60min (ohne Hilfsmittel, Verrechnung mit Betriebssysteme)
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\item Klausur: 21.12.2017 | 60min (ohne Hilfsmittel, Verrechnung mit Betriebssysteme)
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\item kein Skript, kein Foliensatz
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\item kein Skript, kein Foliensatz
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\end{itemize}
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@ -1,8 +1,9 @@
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\chapter{Rechner}
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\chapter{Rechner}
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Hilfsmittel zum Durchführen von \enquote{Rechnungen}.
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\columnratio{0.55}
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\columnratio{0.55}
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\begin{paracol}{2}
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\begin{paracol}{2}
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\textsf{\textbf{Rechner}} \newline
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\textsf{\textbf{Rechner}}
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Hilfsmittel zum Durchführen von \enquote{Rechnungen}.
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\begin{itemize}[noitemsep]
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\item schneller
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\item schneller
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\item fehlerfreier
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\item fehlerfreier
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@ -10,7 +11,6 @@
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\end{itemize}
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\switchcolumn
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\switchcolumn
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\textsf{\textbf{Rechenmaschine}}
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\textsf{\textbf{Rechenmaschine}}
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\begin{itemize}[noitemsep]
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\item Abakus (mechanisch, digital)
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\item Abakus (mechanisch, digital)
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@ -39,20 +39,20 @@ Man unterscheidet zwischen \enquote{mechanisch vs elektrisch} und \enquote{digit
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\item[$\ominus$] großer Verschleiß
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\item[$\ominus$] großer Verschleiß
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\end{itemize}
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\item[ENIAC] (\circa{1945}) \newline
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\item[\acf{ENIAC}] (\circa{1945}) \newline
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Die \acs{ENIAC} besitzt als zentrales Bauteil eine Elektronenröhre. Eine Elektronenröhre ist ein eigentlich analog arbeitender Verstärker, wird hier aber als digitaler Schalter genutzt. Die Funktionsweise wird in \autoref{fig:elektronenstrahlroehre} dargestellt, wobei die Kathode negativ und die Anode positiv geladen sind.
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Die \acs{ENIAC} besitzt als zentrales Bauteil eine Elektronenröhre. Eine Elektronenröhre ist ein eigentlich analog arbeitender Verstärker, wird hier aber als digitaler Schalter genutzt. Die Funktionsweise wird in \autoref{fig:elektronenstrahlroehre} dargestellt, wobei die Kathode negativ und die Anode positiv geladen sind.
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\begin{itemize}[noitemsep]
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\begin{itemize}[noitemsep]
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\item[$\oplus$] sehr hohe Geschwindigkeit
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\item[$\oplus$] (sehr) hohe Geschwindigkeit
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\item[$\ominus$] großer Platzverbrauch
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\item[$\ominus$] großer Platzverbrauch
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\item[$\ominus$] ständiges Summen bei $50Hz$ oft möglich
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\item[$\ominus$] ständiges Summen bei $50Hz$ oft möglich und hörbar
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\item[$\ominus$] hoher, ständiger Energieverbrauch
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\item[$\ominus$] hoher, ständiger Energieverbrauch
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\item[$\ominus$] großer Verschleiß
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\item[$\ominus$] großer Verschleiß
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\end{itemize}
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\end{itemize}
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\begin{figure}[ht]
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\begin{figure}[ht]
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\centering
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\centering
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\includegraphics[width=11cm]{Bilder/800px-Cathode_ray_tube_de.png}
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\includegraphics[width=9.4cm]{Bilder/800px-Cathode_ray_tube_de.png}
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\caption{Funktionsweise Kathodenstrahlröhre [Quelle: \href{https://de.wikipedia.org/wiki/Kathodenstrahlr\%C3\%B6hre}{Wikipedia}]}
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\caption{Funktionsweise Kathodenstrahlröhre [Quelle: \href{https://de.wikipedia.org/wiki/Kathodenstrahlr\%C3\%B6hre}{Wikipedia}]}
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\label{fig:elektronenstrahlroehre}
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\label{fig:elektronenstrahlroehre}
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\end{figure}
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\end{figure}
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@ -79,12 +79,13 @@ In \autoref{fig:neumann_architektur} wird die von-Neumann-Architektur vereinfach
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\item[Zentraleinheit (\acs{CPU})] Die CPU besteht aus:
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\item[Zentraleinheit (\acs{CPU})] Die CPU besteht aus:
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\begin{description}
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\begin{description}
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\item[Rechenwerk] Rechnen mit Zahlen und logischen Werten
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\item[Rechenwerk] Rechnen mit Zahlen und logischen Werten
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\item[Steuerwerk] Zuständig für das Steuern und Koordinieren aller anderen Komponenten $\Rightarrow$ Interpretation und Ausführung des (Maschinensprachen-)Programms
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\item[Steuerwerk] Zuständig für das Steuern und Koordinieren aller anderen Komponenten \newline
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$\Rightarrow$ Interpretation und Ausführung des (Maschinensprachen-)Programms
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\end{description}
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\end{description}
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\item[Speicherwerk] (Hauptspeicher, Primärspeicher) \newline
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\item[Speicherwerk] (Hauptspeicher, Primärspeicher) \newline
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Speichern von Informationen (sowohl Programmcode als auch Nutzdaten gleichermaßen)
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Speichern von Informationen (sowohl Programmcode als auch Nutzdaten \textit{gleichermaßen})
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\item[Bus] verbindet alle Komponenten und ermöglicht den Informationsaustausch/Datenfluss zwischen ihnen.
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\item[Bus] verbindet alle Komponenten und ermöglicht den Informationsaustausch/Datenfluss zwischen ihnen.
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\item[Eingabewerk] \enquote{Schnittstelle} für Eingabegeräte (\zB USB-Controller, S-ATA-Controller) nicht jedoch das Peripheriegerät selbst (also nicht die Tastatur)
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\item[Eingabewerk] \enquote{Schnittstelle} für Eingabegeräte (\zB USB-Controller, S-ATA-Controller). Es ist jedoch nicht das Peripheriegerät selbst (also nicht die Tastatur) gemeint.
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\item[Ausgabewerk] \enquote{Schnittstelle} für Ausgabegeräte (\zB Grafikkarte)
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\item[Ausgabewerk] \enquote{Schnittstelle} für Ausgabegeräte (\zB Grafikkarte)
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\end{description}
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\end{description}
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@ -159,31 +160,31 @@ Dadurch ist eine klare physikalische Trennung von Programmcode und Nutzdaten mö
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$\ominus$ & Virenanfälligkeit: Nutzdaten können als Programm ausgeführt werden
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$\ominus$ & Virenanfälligkeit: Nutzdaten können als Programm ausgeführt werden
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& $\oplus$ & nahezu immun gegen unabsichtlichen Virenbefall
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& $\oplus$ & nahezu immun gegen unabsichtlichen Virenbefall
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\\
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\\[1.5ex]
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$\oplus$ & universelle Programmierbarkeit \newline (\zB Compiler-Ausgabe wird als Programme ausgeführt)
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$\oplus$ & universelle Programmierbarkeit \newline (\zB Compiler-Ausgabe wird als Programm ausgeführt)
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& $\oplus$ & keine (unbeabsichtigten oder ungewollten) Änderungen an der Betriebssoftware möglich
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& $\oplus$ & keine (unbeabsichtigten oder ungewollten) Änderungen an der Betriebssoftware möglich
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\\
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\\[1.5ex]
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$\oplus$ & flexible Speicheraufteilung zwischen Programmcode und Daten
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$\oplus$ & flexible Speicheraufteilung zwischen Programmcode und Daten
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& $\ominus$ & komplexer und teurer (durch 2 Bus und ggf. 2 Eingabewerke)
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& $\ominus$ & komplexer und teurer (durch 2 Bus und ggf. 2 Eingabewerke)
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\\
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\\[1.5ex]
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$\ominus$ & möglicher Flaschenhals Bus \& Speicherwerk
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$\ominus$ & möglicher Flaschenhals Bus \& Speicherwerk
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& $\ominus$ & schwer update-fähig
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& $\ominus$ & schwer update-fähig
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\\[1.5ex]
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$\oplus$ & kostengünstig
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$\oplus$ & kostengünstig
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& $\oplus$ & bessere Performance möglich durch gleichzeitigen Zugriff auf beide Speicherwerke
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& $\oplus$ & bessere Performance möglich durch gleichzeitigen Zugriff auf beide Speicherwerke
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\\
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\\[1.5ex]
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& $\ominus$ & ohne zweites Eingabewerk keine Möglichkeit anderen Programmcode auszuführen.
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& $\ominus$ & ohne zweites Eingabewerk gibt es keine Möglichkeit anderen Programmcode auszuführen.
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\\[1.5ex]
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&
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& $\ominus$ & unflexible Aufteilung des Speichers, wenn das eine Speicherwerk voll ist, kann das andere Speicherwerk nicht genutzt werden.
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& $\ominus$ & unflexible Aufteilung des Speichers: wenn das eine Speicherwerk voll ist, kann das andere Speicherwerk nicht genutzt werden.
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\\[1.5ex]
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\hspace*{-7mm}
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@ -191,13 +192,13 @@ Dadurch ist eine klare physikalische Trennung von Programmcode und Nutzdaten mö
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\multicolumn{4}{c}{\textbf{Einsatz}} \\
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\multicolumn{4}{c}{\textbf{Einsatz}} \\
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\textbullet & übliche PC-Architektur -- \enquote{Universal-PC}
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\textbullet & übliche \acs{PC}-Architektur -- \enquote{Universal-PC}
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& \textbullet & \enquote{embedded systems} (\zB in Waschmaschinen, KFZ-Elektronik, etc.)
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& \textbullet & \enquote{embedded systems} (\zB in Waschmaschinen, KFZ-Elektronik, etc.)
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\\[1.5ex]
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& \textbullet & Smartphones \& Co.
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& \textbullet & Smartphones \& Co.
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\\[1.5ex]
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& \textbullet & Bestandteile von \acsp{PC}: BIOS, \acs{CPU}-Cache in modernen \acsp{CPU} (Trennung in Cache für Programmcode und Nutzdaten), NX-Flag (Non-Executable) im Hauptspeicher
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& \textbullet & Bestandteile von \acsp{PC}: BIOS, \acs{CPU}-Cache in modernen \acsp{CPU} (Trennung in Cache für Programmcode und Nutzdaten), NX-Flag (Non-Executable) im Hauptspeicher
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