Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Technische Informatik

Praktikum

Spezielle Übungen

In ausgewählten Übungen zur Vorbereitung des Praktikums werden die Praktikumsaufgabenstellungen besprochen. Schwerpunkte sind die Anwendung der Schaltalgebra, Codierung, Dualzahlen, Zweierkomplementdarstellung, Minimierung von Schaltfunktionen, Entwurf von Rechenwerken und Automaten, Mikrosteuerwerk und der Grundaufbau eines Prozessor.

Übungsleiter: Dr. F. Winkler

Skripte zu den speziellen Übungen zur Praktikumsvorbereitung (Links werden im Laufe des Semesters freigeschaltet):

  1. MUX-Übung: einführende Übung (2x14.4./15.4./20.4.)
    Inhalte: Grundlagen Gatter, Vorbereitung des MUX-Praktikums, Entwurf eines 4-bit-Multiplexers
    Step-By-Step-Anleitung zu ISE (Hilfe zum Selbststudium, Stand 2014)
  2. ALU-Übung:  Arithmetik-Logik-Einheit (2x28.4./29.4./4.5.)
    Inhalte: Minimierung, Zweierkomplement, 1-bit-ALU, 4-bit-ALU
  3. RW-Übung: Rechenwerk (11.5./2x12.5./13.5.)
    Inhalte: 4-bit-Register, 4-bit-Rechenwerk, 4x4 bit RAM
  4. MP-Übung: Mikroprozessor (18.5./2x26.5./27.5.)
    Inhalte: Prozessoraufbau, Befehlszähler, Befehlsdekoder, Maschinencode, Assembler-Programm
Praktikum

Im Praktikum wird die Möglichkeit gegeben, die theoretischen Zusammenhänge durch Simulation am Rechner und praktische Versuchsaufbauten mit programmierbaren Logikschaltkriesen nachzuvollziehen.

Die Versuche bauen auf einander auf und müssen in der angegebenen Reihenfolge absolviert werden.

Betreuer: F. Winkler, M. Appel, S. Dietzel, T. Dittler, R. Naumann, W. Gusew, S. Hager

Laborleiter: M. Günther

Versuche:

  1. LAB MUX-LAB: Einführungsbeispiel Multiplexer
    (nur im Labor RUD25 4.309/4.316)
    Anleitung MUX:  mux_lab_anl.pdf (Informatik-login erforderlich)
    Demodesign MUX: mux4.zip
  2. SIM ALU-SIM: Arithmetisch-Logische Einheit - Simulation
    Anleitung: alu_sim_anl.pdf
    Testbench: alu4_tb.zip
  3. SIM RW-SIM: Rechenwerk - Simulation
    Anleitung: rw_sim_anl.pdf
    Testbench: rw4_tb.zip
  4. SIM MP-SIM: Mikroprozessor - Simulation
    Anleitung:mp_sim_anl.pdf, MP4-Befehlssatz.pdf
    Testbench: mp4_tb.zip
    Quellen zum mp4-Assembler  Assembler.zip
  5. LAB MP-LAB: Mikroprozessor - Labor
    Anleitung: mp_lab_anl.pdf
    Top-level-Design: board_mp4.zip
     
Vorbereitungen:

Vor Beginn des Einführungsversuches MUX "Multiplexer" benötigen Sie unbedingt einen gültigen Account am Institut für Informatik. Ohne Account ist eine Teilnahme nicht möglich. Für die einzelnen Versuche werden Aufgaben in Goya und auf dieser Webseite veröffentlicht.

Gruppenbildung und Abschluss:

In den Praktikumsgruppen sollen 8 Arbeitsgruppen mit je zwei Studierenden gebildet werden. Die Zweiergruppen können unabhängig von den Übungsgruppen in GOYA gebildet werden. Beachen Sie weitere Hinweise zur Gruppenbildung mit Goya und zur Testierung.

Zeitplan:

Für die Simulations- und Laborversuche gibt es einen festen Zeitplan, entsprechend der Goya-Einschreibung ergeben sich 5 individuelle LAB- und SIM-Termine in einer Zeile.

Beipiel: Praktikums-Termine der Gruppe 1:  LAB-Termin am 20.4. in Raum 4.309, SIM-Termine am 4.5., 18.5. und 1.6. im Raum 3.213, LAB-Termin am 15.6. im Raum 4.309. Die Simulationslösungen sind jeweils spätestens am 27.4., 11.5., 26.5. 8.6. und 22.6. in Goya abzugeben (5 Testate). Gruppe 2 hat dieselben Termine wie Gruppe 1, jedoch in anderen Räumen 4.316 (LAB) und 3.212 (SIM)

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Die konkreten Übungszeiten in den Spalten Ue1 .. Ue4 entsprechen Ihrer persönlichen Übungseinschreibung in Goya. Gruppe 15 und 16 bleiben vorerst wegen fehlender Termine (Pfingstmontag) gesperrt.

Nachholetermine:

Versäumte SIM-Termine können individuell in den Räumen 3.212 und 3.213 außerhalb der betreuten Zeiten durchgeführt werden, die Goya-Abgabetermine der Simulationsergebnisse (Lösungen) müssen jedoch eingehalten werden.

Versäumte LAB-Termine können nur nach individueller Vereinbarung mit Herrn Dr. Günther (guenther@informatik.hu-berlin.de) im Zeitraum 29.6. - 1.7. nachgeholt werden.


Stand: 8.4.2015