Quellen: Zum Teil aus den Unterlagen „Digitale Systeme“ Prof. Michalik,

Seite 1IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211)

Quellen:Zum Teil aus den Unterlagen „Digitale Systeme“ Prof. Michalik,

Technische Informatik IITechnische Informatik II(für Bachelor)(für Bachelor)

INF 1211INF 1211

Vorlesung 1:Vorlesung 1: Einführung, Historisches ÜberblickEinführung, Historisches Überblick

07.04.2008 , v407.04.2008 , v4

Prof. W. AdiProf. W. Adi

Themen:1. Vorlesungsinhalt und Ziele2. Geschichtliche Entwicklung


Vorlesungsseite:

Über: http://www.ida.ing.tu-bs.de

IDA, Institut für Datentechnik und KommunikationsnetzeTechnische Universität BraunschweigHans-Sommer-Str. 66D-38106 Braunschweig

Sekretariat im 12. EtageTel: 0531 391 2734

Prof. W. Adi, 11. EtageTel: 0531 391 5298Email: [email protected]


1. Vorlesungsfolien Powerpoint, PDF2. Übungsfolien Powerpoint, PDF3. Vorlesungskript Als Übergang: Skript (Prof. Michalik)4. Musterklausuren mit Lösungen5. Klausur 2006, 2007 mit Lösung

Vorlesungsunterlagen:


Literatur:

1. Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, 2/e, Stephen Brown & Zvonko Vranesic, University of Toronto, 2005

2. Synthese und Analyse Digitaler Schaltungen. Mit zahlreichen Aufgaben mit Lösungen (Taschenbuch) Gerd Scarbata (Autor), Oldenbourg Verlag, 2001, ISBN-10: 3486258141, ISBN-13: 978-3486258141


VorlesungszieleVorlesungszieleHardware für Rechenanlagen


Die heutigen Personal ComputerDie heutigen Personal Computer

PCPersonalComputer

Mainboard


Pentium Motherboard (Mainboard)Pentium Motherboard (Mainboard)

CPUCentral Processing Unit

D-RAM

I/O Slots, Busse DruckerAudio USB Tastatur

AnschlussePlattenspeicherDVD, Floppy

Vorlesung TI-1 & TI-II- C-MOS Transistoren- Leitungen

- Gatter, Flip-Flops- Rechenwerk, Automaten- Speicher


VorlesungszieleVorlesungsziele

ModuleSub-Einheiten

Gatter& Flip-Flops

Transistoren

Technische Informatik I

ElektronischesSystemkonzept

Technische Informatik II

Fabrikation, Physik


1. Geschichtliche Entwicklung2. Darstellung von Zahlen und Zeichen3. Schaltnetze, Schaltfunktionen4. Schaltalgebra, Realisierungen, Minimierung5. Schaltwerke, Rückkopplungen6. Flipflops, Speicher, Zähler 7. Arithmetische Einheiten, ALUs, Multiplizierer9. Speicher und Adressierungstechniken10. Grundlagen der Rechnerarchitektur11. Moderne Digitale Bausteine12. Moderne Entwurfsmethoden

Vorlesungsihalt:


Geschichtliche Entwicklung - AntikeGeschichtliche Entwicklung - Antikeca. 5000 v. Chr.

Der Mensch begann mit den ihm von der Natur gegebenen (Rechen‑)Hilfsmitteln, den Fingern. Eine Hand erlaubte ihm also, bis 5 (Quinärsystem), beide Hände bis 10 (Dezimal‑System) zu zählen.

ca. 1100 v. Chr.:

Bequemer und zuverlässiger schon war das dem 5‑Finger‑System verwandte Suan‑Pan‑Verfahren, bei dem die Perlen auf Drähten aufgefädelt waren. Bei den Römern wurde es Abakus genannt. In Hinterasien ist Suan Pan heute noch sehr stark verbreitet.

500 n. Chr.: Die Grundlage für die Entwicklung zum Rechnen. Aus Indien (daher: Hindu-) entstandene Hindu-Arabische-Zahlensystem mit den zehn Ziffern: 0, 1, ... 8, 9. Nach der Rückeroberung Spaniens aus arabischer Herrschaft (1450 n. Chr.) setzte es sich im Abendland schnell durch.Vorteile (im Verg. Z. Römischen Zahlensystem ist die - Einführung der Null: 0 - Einführung der Stellenschreibweise.

Beispiel: Zahl 6804

4 1 = 40 10 = 0 8 100 = 8006 1000 = 6000

Gesamtzahl = 6804


ca. 5000 v. Chr.ca. 5000 v. Chr.

Quelle:Vortrag Dr. F. Richi


Sumerer, Akkader, Babylonier, Assyrer 3000 bis 400 v. Chr.

Mesopotamien


Sumerer und AltägyptenSumerer und Altägypten



36000 3600 600 60 10 6 4 2 11

360

00 =

(60²

x10)

360

0 =

60x6

0=60

²

600

=(6

0x1

0)

60 =

(6x1

0)




682=

600 60 10

10

1 1




1

2

34

5

6

60 120 180 360

6er System von Babylon6er System von Babylon



R.

R

1

R2

R

R

34

R

5

R

6

.R

R

R

R

R

R

R

Hexagon GeometryHexagon Geometry

Genau 6 Radius teilen den Umfang!

6er System von Babylon6er System von Babylon


Archaische Schrifttafel aus Mesopotamien (ca. 3000 v. Chr.)


Archaische Schrifttafel aus Mesopotamien (ca. 3000 v. Chr.)

Die in Proto- Keilschrift verfasste Tafel gehört zu den ältesten Schriftzeugnissen der Welt und enthält Berechnungen der zurHerstellung unterschiedlicher Getreide-Produkte (z.B. vers. Sorten Bier) erforderlichen Ausgangssubstanzen.

Für die Rechnung wurde auf dieser Tafel5 verschiedene, gegensstandsspezifische Zahlenzeichensysteme verwendet.

Für zählbare Getreideprodukte ein Bisexagesimalsystem, für Bierkrüge ein Sexagesimalsystem und zur Kennzeichnung der Getreidemengen in den herzustellenden Produkten.

Für Gerstenschrot und für Malz 3 verschiedene Varianten eines Hohlmasssystems.



ca. 5000 v. Chr.

Der Mensch begann mit den ihm von der Natur gegebenen (Rechen‑)Hilfsmitteln, den Fingern. Eine Hand erlaubte ihm also, bis 5 (Quinärsystem), beide Hände bis 10 (Dezimal‑System) zu zählen.

ca. 1100 v. Chr.:

Bequemer und zuverlässiger schon war das dem 5‑Finger‑System verwandte Suan‑Pan‑Verfahren, bei dem die Perlen auf Drähten aufgefädelt waren. Bei den Römern wurde es Abakus genannt. In Hinterasien ist Suan Pan heute noch sehr stark verbreitet.

500 n. Chr.: Die Grundlage für die Entwicklung zum Rechnen. Aus Indien (daher: Hindu-) entstandene Hindu-Arabische-Zahlensystem mit den zehn Ziffern: 0, 1, ... 8, 9. Nach der Rückeroberung Spaniens aus arabischer Herrschaft (1450 n. (1450 n. Chr.)Chr.) setzte es sich im Abendland schnell durch.Vorteile (im Verg. Z. Römischen Zahlensystem ist die - Einführung der Null: 0 - Einführung der Stellenschreibweise.

Beispiel: Zahl 6804

4 1 = 40 10 = 0 8 100 = 8006 1000 = 6000

Gesamtzahl = 6804

Geschichtliche Entwicklung - NeuzeitGeschichtliche Entwicklung - Neuzeit


Mathematik und Zahlensystem (Geschichtliche Entwicklung)

Indien

Bagdad

Spanien Athen

Babylon

China

Alexandria

Sumerer

Europa


Geschichtliche EntwicklungGeschichtliche Entwicklung



Moderne Entwicklung



Rechner der 1. Generation


Geschichtliche EntwicklungGeschichtliche EntwicklungRechner der 5. Generation

Mikrocomputer


“Moore’s Law”:

Number of transistors/chip doublesdoubles every 1.5-2 years

– achieved through miniaturization

Technology Scaling

Investment Better Performance/Cost

Market Growth

Geschichtliche EntwicklungGeschichtliche EntwicklungRechenfähigkeit

Heute ca. 60 nm 45 nm


HeuteHeute

Rechner in allen LebensbereicheRechner in allen Lebensbereichefast Ausnahmslos zu findenfast Ausnahmslos zu finden

E-TextE- LearningE- Identifikation.E- MusikE- Intelligenz…

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