MINT-Box

Im Rahmen des Projekts MINT-Box werden die im Arbeitsbereich entwickelten Minirechner fĂŒr den Einsatz im schulischen Umfeld verwendet.

Dazu sind Lehrmaterialien fĂŒr den Einsatz im Informatik-Unterricht oder in Informatik-AGs verfĂŒgbar. FĂŒnf transportable Minirechner-ArbeitsplĂ€tze können vor Ort aufgebaut werden.

Art und Umfang des Praktikums

  • EinfĂŒhrung in die Technische Informatik
    Ein schneller Durchgang durch die Grundvorlesung Technische Informatik fĂŒr Studenten der Informatik, Bioinformatik und Medieninformatik. Hier wird an einigen Beispielen gezeigt, welche Themen in dieser Vorlesung behandelt werden. Außerdem werden Grundlagen wie das BinĂ€rsystem oder einfache Bauteile wie Multiplexer wiederholt bzw. eingefĂŒhrt, deren oberflĂ€chliches VerstĂ€ndnis zum Betrieb der Minirechner erforderlich ist. Am Ende dieses Blocks wird ein einfaches Schaltwerk entwickelt. So wird demonstriert, wie mit einfachen Schritten komplexe Probleme schrittweise gelöst werden können.
  • Mikrocode-Programmierung mit dem Minirechner
    Der Minirechner wird zunĂ€chst als von-Neumann-Rechner eingefĂŒhrt. Anhand der Mikrocode-Programmierung wird aber auch auf das Prinzip einer Havard-Architektur eingegangen. Datenpfad und Steuerwerk werden diskutiert, insbesondere Register und ALU. Anhand von einfachen Beispielprogrammen, die vorgegeben werden, lernen die Teilnehmer schnell, mit den Bedienelementen der Minirechner-Platine zurechtzukommen. Am laufenden Mikroprogramm werden dann die Funktion der einzelnen Bauteile und des gesamten Minirechners diskutiert.
    Im zweiten Teil der Mikrocode-Programmierung entwickeln die Teilnehmer selbst ein Mikroprogramm.
  • Assembler-Programmierung mit dem Minirechner
    Die Assembler-Programmierung des Minirechners ist stark an die Assembler-Programmierung auf dem PC angelehnt. Jedoch können hier zu jeder Zeit einzelne Programmschritte mĂŒhelos verfolgt werden. Das Zusammenspiel von Mikroprogramm und Assembler-Programm wird deutlich.

 

Der Umfang der Blöcke kann beliebig verĂ€ndert werden. Es hat sich gezeigt, dass fĂŒr die Teile 1 und 3 je eine Doppelstunde genĂŒgt. FĂŒr die Mikroprogrammierung sollten zwei Doppelstunden verwendet werden.

DurchfĂŒhrung des Praktikums in der Schule

Das Praktikum wird meist von Mitarbeitern des Arbeitsbereichs Technische Informatik in den RĂ€umen der teilnehmenden Schule durchgefĂŒhrt. 

FĂŒr Lehrer besteht auch die Möglichkeit, die Minirechner zu leihen, um das Praktikum selbstĂ€ndig durchzufĂŒhren.

Voraussetzungen zur DurchfĂŒhrung des Praktikums sind ArbeitsplĂ€tze fĂŒr zwei SchĂŒler mit einer Steckdose je Minirechner.  In den meisten SchulrĂ€umen lĂ€sst sich diese Voraussetzung mit geringem Aufwand erfĂŒllen.

Wenn auch die Assembler-Programmierung durchgefĂŒhrt werden soll, wird zum Erstellen und Laden der Programme je Minirechner ein PC mit Windows/Linux-Betriebssystem und freiem seriellen oder USB-Port benötigt. Bei Verkabelung via USB muss unter Windows ein Treiber installiert werden.

Basispraktikum an der UniversitĂ€t TĂŒbingen

Basispraktikumsraum Technische Informatik

Zur DurchfĂŒhrung der Minirechner-Versuche können auch die RĂ€umlichkeiten des Basispraktikums Technische Informatik verwendet werden, sofern keine universitĂ€ren Lehrveranstaltungen stattfinden.  Hier stehen 15 LaborplĂ€tze zur VerfĂŒgung, an denen jeweils zwei Teilnehmer arbeiten können.

Neben den Minirechner-Versuchen werden in diesem Praktikum auch Versuche zur analogen und digitalen Logik und zum Register-Transfer-Entwurf mit TTL-Bausteinen und EDA-Werkzeugen durchgefĂŒhrt.

Kontakt

Werner Dreher