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Hardware-Praktikum

Prof. Dr.-Ing. B. Wagner

Das Hardware-Praktikum wird gemeinschaftlich von den Instituten IMS/AS, ISE/RTS und ISE/SRA für Bachelor-Drittsemester der Informatik und der Technischen Informatik angeboten und soll den Studierenden erste praktische Erfahrungen im Bereich Hardware vermitteln.

Es gliedert sich in zwei Abschnitte: den Laborteil (betreut vom RTS) und den Miniprojektteil (IMS/AS, RTS und SRA betreuen jeweils ein anderes Miniprojekt).



In Kürze

Verfübare Plätze:

  • 160

Zulassungsvorraussetzung:

  • Grundlagen der Elektrotechnik bestanden
  • Grundlagen der Rechnerarchitektur bestanden
  • Grundlagen digitaler Systeme bestanden

Ort:

  • Multimedia-Hörsaal (Einführungsveranstaltung)
  • Hochhaus, Appelstr. 9A, Raum 1009 (Laborversuche)
  • Ankündigungen beachten! (Mini-Projekte)

Ablauf:

  • Anmeldung in StudIP (falls nicht möglich: Zulassungsvorraussetzung nicht erfüllt)
  • Verbindliche Anmeldung in Einführungsveranstaltung (Unterschrift, gilt als angetretene Prüfung)
  • Aufteilung in Laborteams (selbstständig, StudIP)
  • Aufteilung in Mini-Projekte (M.*: Wünsche per Mail, L.*: Listen im Labor)
  • Teilnahme an Laborterminen und Mini-Projekt-Präsenzterminen

Gruppenaufteilung:

  • L.*: Labortermine zuerst
  • M.*: Mini-Projekte zuerst

Labortermine:

  • alle 14 Tage
  • A-Woche:

    • Dienstag 08:15-12:15 (Gruppen *.1D.*)
    • Mittwoch 13:15-17:15 (Gruppen *.1M.*)

  • B-Woche:

    • Dienstag 08:15-12:15 (Gruppen *.2D.*)
    • Mittwoch 13:15-17:15 (Gruppen *.2M.*)

Mini-Projekt Termine:

  • Einführungsveranstaltung wird hier bekannt gegeben
  • Ankündigung weiterer Termine durch die betreuenden Institute (StudIP)

Bewertung:

  • Anmeldung im QIS erforderlich!
  • unbenotet

  • nicht bestanden wenn:

    • 2. Laborversuch nicht bestanden
      (1. nicht bestandener Versuch darf wiederholt werden)
    • Mini-Projekt nicht bestanden

  • Teilnahme am zweiten Teil ist bei Nichtbestehen des ersten Teils nicht mehr möglich
  • bereits bestandene Teile (Mini-Projekt/Laborteil) sind ins nächste Jahr übertragbar
  • einzelne bestandene Laborversuche sind ins nächste Jahr übertragbar
  • nicht angemeldete aber nicht bestandene Leistungen werden dem Prüfungsamt nachgemeldet

Empfehlungen:

  • Viel Zeit für die Vorbereitung der Versuche einplanen
  • Mini-Projekt Mobile Service Roboter: gute Programmierkenntnisse von Vorteil

Zulassungsvorraussetzungen

Die Veranstaltung ist auf maximal 160 Teilnehmer begrenzt. Dies hat den Grund, dass zur Durchführung der Versuche und Mini-Projekte Hardware durch die betreuenden Institute bereitgestellt werden muss und diese nicht in unbegrenzter Höhe vorhanden ist. Vorraussetzung zur Teilnahme am Hardwarepraktikum ist ein Nachweis über das Bestehen der Veranstaltungen Grundlagen der Elektrotechnik (1. Semester), Grundlagen digitaler Systeme (1. Semester) und Grundlagen der Rechnerarchitektur (2. Semester). Melden sich mehr Studierende zur Teilnahme an und erfüllen die Zulassungsvoraussetzungen, erfolgt die Vergabe der Plätze nach Anmeldedatum.

Neu im WS20/21:

Die Zulassungsvorraussetzungen werden bei Anmeldung zum Hardwarepraktikum mit dem System des Prüfungsamtes autoatisch abgeglichen. Eine Anmeldung ist somit nur noch bei Erfüllung der Zulassungsvorraussetzungen möglich. Für Wiederholer gilt eine Übergangsregelung. Bitte melden Sie sich per Mail bei Jan Michel Rotter.

Allgemeiner Ablauf und Termine im WS20/21


Anmeldezeitraum im StudIP: Tbd

Einführungsveranstaltung: 13.10.2020, 8:30 Uhr, Multimediahörsaal (3703.023)

Aufteilung in Laborteams: 13.10.2020, 10:00 Uhr - 14.10.2020, 23:59Uhr

Mini-Projekt Wünsche: bis 15.10.2020, 23:59 Uhr (nur M.*)

Einteilung Miniprojekte: bis 16.10.2020, 15:00 Uhr (Rückmeldung)

Anmeldung im QIS: Tbd (voraussichtlich 16.11.2020 - 29.11.2020)

Termine und Gruppenaufteilung

Im Laborteil des Hardwareprojekts müssen insgesamt drei Laborversuche zu den folgenden Themenbereichen durchgeführt werden:

  • Schutztechnik in der Elektronik (1)
  • Digitalschaltungen/-rechner (2)
  • Übertragungsstrecken (3)

Dabei wird immer im Abstand von jeweils 14 Tagen ein Versuch durchgeführt, wobei die Blockgruppen *.1* und *.2* sich wöchentlich abwechseln. Dabei stehen die beiden folgenden Termine zur Verfügung:

  • Dienstag 08:15 - 12:15 (D)
  • Mittwoch 13:15 - 17:15 (M)

Pro Termin können jeweils vier Teams (a-d) den selben Versuch bearbeiten. Die Versuche finden in Raum 1009 im Hochhaus, Appelstr. 9A statt.


Die Laborversuche werden in Gruppen von zwei Personen durchgeführt. Die Gruppeneinteilung geschiet über die selbstständige Eintragung in die StudIP-Gruppen. Sinnvollerweise sprechen sich die Teams schon im Vorfeld untereinander ab, in welche Gruppe sie sich eintragen wollen. Mit der Eintragung in die Gruppen wird automatisch der individuelle Ablauf des Hardwarepraktikums festgelegt. Dieser kann auch aus der Gruppenbezeichnung abgeleitet werden. Ein Gruppenname folgt folgendem Shema:

A.BC.De

  • A: gibt an, mit welchem Teil die Veranstaltung begonnen wird. [L,M]
    L = Laborteil zuerst
    M = Mini-Projekt Teil zuerst
  • B: gibt den Wochenrythmus für den Laborteil an. [1,2]
    1 = A-Woche
    2 = B-Woche
  • C: gibt den Termin an, zu dem die Laborversuche durchgeführt werden. [D,M]
    D = Dienstag, 08:15 - 12:15
    M = Mittwoch, 13:15 - 17:15
  • D: gibt den Versuch, mit dem begonnen wird, und die anschließende Reihenfolge an. [1,2,3]
    1 = Schutztechnik, Digitalschaltungen, Übertragungsstrecken
    2 = Digitalschaltungen, Übertragungsstrecken, Schutztechnik
    3 = Übertragungsstrecken, Schutztechnik, Digitalschaltungen
  • e: stellt die Gruppennummer zur Unterscheidung an den Versuchsplätzen dar. [a,b,c,d]

Beispiel:

Gruppe L.2M.2b beginnt mit dem Laborteil (L) in der B-Woche (L.2) am Mittwoch Nachmittag (L.2M). Der erste Versuch ist Digitalschaltungen (L.2M.2) und wird an Platz b (L.2M.2b) durchgeführt.

Gruppe M.1D.3a startet zunächst mit dem Miniprojekt (M). Im zweiten Teil der Veranstaltung beginnt die Gruppe in der A-Woche (M.1) am Dienstag Vormittag (M.1D) mit dem Versuch Übertragungsstrecken (M.1D.3) an Versuchsplatz a (M.1D.3a).

Anmeldung und Bestehenskriterien

Anmeldung:

Für das Hardwarepraktikum ist eine verbindliche Anmeldung erforderlich. Diese besteht aus drei Teilen:

  • Anmeldung in die Veranstaltung Hardware-Praktikum in StudIP
    Hier findet die Zulassungskontrolle in Form eines Abgleichs mit Ihren bestandenen Prüfungen statt. Können Sie sich nicht in die Veranstaltung eintragen, erfüllen Sie die Zulassungsvorraussetzungen nicht. Wiederholer, die die Vorraussetzungen nicht erfüllen, können auf Wunsch manuell hinzugefügt werden.
  • verbindliche Bestätigung der Anmeldung in der Einführungsveranstaltung
    In der Einführungsveranstaltung wird durch Unterschrift die Teilnahme an der Veranstaltung bestätigt. Dies stellt den Beginn der Prüfung dar und ein Rücktritt ist ab diesem Zeitpunkt nicht mehr möglich!
  • Anmeldung der Prüfung über das QIS-System:
    Innerhalb des Online-Anmeldezeitraums muss im QIS-System die Prüfungsleistung Hardware-Praktikum beim Prüfungsamt angemeldet werden. Im Bestehensfall hat eine Nichtanmeldung zur Folge, dass die bestandene Prüfungsleistung nicht ans Prüfungsamt gemeldet werden kann! Im Falle eines Nichtbestehens und einer Nichtanmeldung wird die nicht bestandene Prüfungsleistung ans Prüfungsamt nachgemeldet und ein Fehlversuch eingetragen.

Bestehen:

Um das Hardwarepraktikum erfolgreich zu bestehen sind folgende Leistungen zu erbringen:

  • Alle Laborversuche wurden bestanden
  • Das Miniprojekt wurde bestanden

Nichtbestehen:

Wird eins der beiden Kriterien nicht erfüllt, gilt das Hardware-Praktikum als nicht bestanden. Wird außerdem der erste Teil der Veranstaltung schon nicht bestanden, so ist eine weitere Teilnahme am zweiten Teil nicht mehr möglich! Wird sattdessen nur der zweite Veranstaltungsteil nicht bestanden, muss nur dieser im Folgejahr wiederholt werden. Ebenfalls müssen im Folgejahr nur noch die nichtbestandenen Laborversuche wiederholt werden.

Laborversuche

Zu jedem Laborversuch werden nach der Einführungsveranstaltung die Laborumdrucke veröffentlicht. Diese umfassen einen Grundlagenteil und einen Teil mit Laboraufgaben. Im Labortermin wird zunächst das Wissen aus den Grundlagen in einem 10-minütigen Testat (Teamarbeit, ohne Hilfsmittel) geprüft. Nur bei bestandenem Testat darf mit der Bearbeitung der Versuchsaufgaben fortgefahren werden. Anderenfalls gilt der Laborversuch als nicht bestanden. Der gesamte Laborversuch ist innerhalb der 4-stündigen Bearbeitungszeit abzuleisten und gilt bei Zeitüberschreitung ebenfalls als nicht bestanden.

Insgesamt darf ein Laborversuch innerhalb des Laborteils wiederholt werden. Dazu wird ein separater Wiederholungstermin mit den Laborbetreuern vereinbart. Wird ein weiterer Laborversuch nicht bestanden, so gilt der Laborteil insgesamt als nicht bestanden.

Wichtige Informationen zum Laborteil:

  • Bereiten Sie Sich gründlich auf jeden Laborversuch vor. Recherchieren Sie Ihnen nicht mehr genau bekannte Inhalte und Zusammenhänge selbständig anhand der entsprechenden Vorlesungen und Übungen aus den vorangegangenen Semestern. Die Inhalte der Lehrveranstaltungen "Grundlagen digitaler Systeme", "Elektrotechnische Grundlagen der Informatik und Informationstechnik" bzw. "Grundlagen der Rechnerarchitektur" werden vorausgesetzt.
  • Für Versuche, in denen Sie viele Messungen durchführen (Versuch 1: Schutz- und Messtechnik, Versuch 3: Übertragungsstrecken), erstellen Sie am besten vorab entsprechende Messtabellen. Für Versuch 1 bringen Sie die Tabellen in Papierform mit, da die Verwendung eines Laptops, Tablets etc. hier nicht zulässig ist. Für Versuch 3 dürfen Sie Ihren Laptop nutzen.
  • Für Versuche, für die digitale Schaltungen entworfen werden müssen (Versuch 2: Digitalschaltungen/-rechner), entwerfen Sie die Schaltung vor der Versuchsdurchführung und bringen alle (eigenen) Unterlagen mit, die Sie dafür verwendet haben (boolsche Logik, Zustandstabellen, Karnaugh-Diagramme, ggf. simulierte Schaltung). Das erleichtert das Finden von Fehlern während der Versuchsdurchführung. Für Versuch 2 dürfen Sie Ihren Laptop verwenden.
  • Das Verwenden und das Mitführen von Musterlösungen ist nicht erlaubt und führt zum sofortigen Nicht-Bestehen des aktuellen Laborversuches.
  • Nutzen Sie die Sprechstunde, um sich über die Versuchshardware zu informieren und den Betreuern Fragen zu stellen. Sie findet freitags von 10:00 Uhr bis 11:00 Uhr statt, der erste Termin ist der 16.10.2019. Bitte haben Sie Verständnis dafür, dass das (zeitaufwändige) Aufbauen von Schaltungen während der Sprechstunde nicht möglich ist, da alle Teilnehmer eine Chance haben sollen, sich mit der Hardware vertraut zu machen. Allerdings spricht nichts dagegen, beispielsweise ein Oder-Gatter in Betrieb zu nehmen, kurz einen Körperstrom zu messen oder ein Sinussignal auf dem Oszilloskop darzustellen. Genau für diese grundlegenden praktischen Informationen ist die Sprechstunde gedacht.

Miniprojekte

Im Mini-Projekt Teil kann zwischen drei unterschiedlichen Projekten gewählt werden.

  • Mobile Serviceroboter
  • FPGA-Prototyping
  • Minimax-Maschine

Die Mini-Projekte werden in festen Vierergruppen (das FPGA-Prototyping in Zweiergruppen) durchgeführt. Die Organisation des jeweiligen Mini-Projektes erfolgt vom betreuenden Institut. Jedes Mini-Projekt startet mit einer Einführungsveranstaltung und endet mit einer Abschlussveranstaltung, die jeweils im betreuenden Institut stattfinden. Bei beiden Veranstaltungen besteht Anwesenheitspflicht: Abwesenheit führt zum Nicht-Bestehen des Mini-Projektes.

Wichtige Informationen zum Mini-Projekt Teil:

  • Bereiten Sie sich gründlich vor. Recherchieren Sie Ihnen nicht mehr genau bekannte Inhalte und Zusammenhänge selbständig anhand der entsprechenden Vorlesungen und Übungen aus den vorangegangenen Semestern. Die Inhalte der Lehrveranstaltungen "Grundlagen digitaler Systeme", "Elektrotechnische Grundlagen der Informatik und Informationstechnik" bzw. "Grundlagen der Rechnerarchitektur" werden vorausgesetzt.
  • Das Verwenden und das Mitführen von Musterlösungen ist nicht erlaubt und führt zum sofortigen Nicht-Bestehen des Mini-Projektes.
  • Insgesamt sollen die Mini-Projekte Sie für das Thema Hardware motivieren. Sie sind nicht dazu gedacht, Sie aus dem Hardware-Praktikum auszusortieren. Allerdings wird in den Projekten die Mitarbeit im Team verlangt. Deshalb führt ungenügende Mitarbeit ebenfalls zum Nicht-Bestehen, auch von einzelnen Personen.
  • Im Mini-Projekt Mobile Serviceroboter ist ein großer Teil an eigener Programmierarbeit zu leisten. Deshalb wird empfohlen, das Projekt nur zu wählen, wenn Sie über gute Programmierkenntnisse verfügen.

Die Auswahl der Miniprojekte erfolgt durch selbständiges Zusammenfinden der Zweierteams in Vierergruppen und Abgabe der gemeinschaftlich abgestimmten Miniprojektwünsche (Erst- bis Drittwunsch). Bei Überbelegung eines oder mehrerer Miniprojekte entscheidet das Los. Dabei versuchen die Organisatoren, möglichst viele Erst- und Zweitwünsche zu erfüllen. Teilnehmer, die zuerst den Laborteil bearbeiten, tragen sich in Miniprojekt-Wunschlisten ein, die in Woche 6 und 7 während der Laborversuche ausliegen. Teilnehmer der zweiten Blockhälfte senden die Namen ihrer Miniprojektpartner und die gemeinsamen Miniprojektwünsche am 15.10.2020 per Email an Jan Michel Rotter. Dabei muss jedes Team seine Projektpartner- und Miniprojektwünsche separat in einer Email äußern, die Wunschabgabe für andere Teams ist nicht möglich.

  • Aus organisatorischen Gründen werden vollständige Vierergruppen bei der Miniprojektvergabe bevorzugt behandelt.
  • Die zeitliche Reihenfolge des Listeneintrags bzw. der Wunschabgabe hat keinen Einfluss auf die Miniprojektauslosung.