Computer Architekturen und ihre Implementierung WS2025/26

Lehrinhalte:
Die integrierte Veranstaltung befasst sich mit weiterführenden Themen der Computerarchitektur und der konkreten Umsetzung von Mikroarchitekturen in digitale anwendungsspezifische Schaltungen (ASICs). 

Behandelte Themen umfassen beispielsweise: 

  • Privilegierte Operationen
  • Bus-Schnittstellen
  • Caches
  • Memory Management Units
  • Speicherschnittstellen
  • Parallelismus auf Instruktionsebene
  • Sprungvorhersage
  • Spekulative und Out-of-Order Ausführung
  • Schritte und Software-Werkzeuge für den ASIC-Entwurf
  • Hardwarebeschreibung in SystemVerilog und Bluespec



Da in der Veranstaltung nicht alle Themen in der Tiefe behandelt werden können, wird eine selbständige weiterführende Literaturarbeit mit den behandelten Lehrbüchern erwartet. 

Konkret sind das beispielsweise:

  • Harris, Stine, Thompson, Harris; "RISC-V System Design"; Elsevier 2025
  • Hennessy, Patterson, Kozyrakis; "Computer Architecture: A Quantitative Approach 7th Edition"; Morgan Kaufmann 2025



In den Übungen wird der praktische Umgang mit RISC-V Programmierwerkzeugen sowie ASIC-Entwurfswerkzeugen wie OpenLane vermittelt. Darüberhinaus wird hier auch die moderne Hardware-Beschreibungssprache Bluespec vorgestellt. 

Die Vortragssprache in der Veranstaltung wird an die Erfordernisse der Teilnehmenden angepasst. Auf Wunsch findet die Veranstaltung auf Englisch statt, sonst auf Deutsch. Die Lehrmaterialien (z.B. Vorlesungsfolien und Übungsaufgaben sowie die Klausur) liegen nur auf Englisch vor.

Voraussetzungen:
Empfohlen: Belastbare Kenntnisse aus Digitaltechnik / Logischer Entwurf sowie Rechnerorganisation / Rechnersysteme I. Damit gemeint ist der Inhalt des Buches "Digital Design and Computer Architecture, RISC-V Edition" von Harris/Harris, insbesondere auch praktische Erfahrung mit der Nutzung von SystemVerilog für den Hardware-Entwurf.