Die Vorlesung beschäftigt sich mit formalen Modellen wie endlichen Automaten, kontextfreien Grammatiken und Kellerautomaten, liefert formale Beschreibungen von Rechenmodellen unterschiedlicher Komplexität und klassifiziert Sprachsysteme nach ihrer Ausdrucksstärke; sie untersucht die Grenzen der Berechenbarkeit und die theoretische Komplexität, um zwischen effizient lösbaren (P) und rechnerisch aufwendigen (NP‑kompletten) Problemen zu unterscheiden; gleichzeitig werden die Grundlagen der Rechnerorganisation vermittelt, einschließlich digitaler Informationsformate (Ganz‑ und Gleitkomma), symbolischer Logik und des Entwurfs funktionaler Schaltungskomponenten, gefolgt von Erläuterungen zu grundlegenden Rechnerarchitekturen, ihrer Instruktionslogik und dem standardisierten Befehlsverarbeitungszyklus (Fetch‑Decode‑Execute), hierarchischen Speicherkonzepten (Cache‑Stufen, Sekundärspeicher), Ein‑/Ausgabemechanismen, Redundanzstrategien sowie Methoden zur objektiven Leistungsbewertung und systematischen Optimierung.

Lernziele:

• Die Studierenden sollen breite Kenntnisse von Methoden und Konzepten der Theoretischen Informatik und der Rechnerarchitektur erwerben.
• Auf Basis des vermittelten Wissens und der erworbenen Fähigkeiten sollten die Studierenden in der Lage sein, für wohldefinierte Problemstellungen die angemessenen Methoden und Konzepte auszuwählen und richtig einzusetzen.
• Die aktive Teilnahme der Studierenden an den Übungen soll sie befähigen, auf Basis der vermittelten Grundlagen in Interaktion mit anderen situationsangemessene Lösungen für Problemstellungen zu erarbeiten und erforderliches Wissen zu erwerben.

Empfehlungen:

Der vorige Besuch der Lehrveranstaltung Grundlagen der Informatik I [2511010] wird empfohlen.
Eine aktive Teilnahme an den Übungen wird dringend empfohlen.

Arbeitsaufwand:

• Gesamtaufwand bei 5 Leistungspunkten: ca. 150 Stunden
• Präsenzzeit Vorlesung: 30 h
• Präsenzzeit Übung: 15 h
• Vor – und Nachbereitung: 67.5 Stunden
• Prüfung und Prüfungsvorbereitung: 37.5 Stunden

Weiterführende Literatur:

Literatur wird in der Vorlesung bekannt gegeben.

Die Vorlesung wird zu Beginn des Semesters 4-stündig und am Ende 2-stündig gelesen, um eine bessere Abdeckung des Inhalts in den Übungen zu gewährleisten.