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Computerorientierte Physik VORLESUNG und Übungen

Computerorientierte Physik VORLESUNG und Übungen. Vorlesung Zeit : Di., 8.30 – 10.00 Uhr Ort : Hörsaal 5.01, Institut für Experimentalphysik, Universitätsplatz 5, A-8010 Graz. Übungen: als Projektarbeiten in Gruppen Besprechung nach der Vorlesung.

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Computerorientierte Physik VORLESUNG und Übungen

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  1. Computerorientierte PhysikVORLESUNG und Übungen • VorlesungZeit: Di., 8.30 – 10.00 UhrOrt: Hörsaal 5.01, Institut für Experimentalphysik, Universitätsplatz 5, A-8010 Graz • Übungen:als Projektarbeiten in GruppenBesprechung nach der Vorlesung

  2. Einleitung: GrundlagenHardwaregruppen und ihre Kommunikation CPU Memory Peripherie Clock Interrupt DMA PIA SIA Daten Bus Control Bus Adress Bus

  3. Heutige Prozessoren

  4. Heutige Prozessoren

  5. Heutige Pc‘s

  6. Heutige Pc‘s

  7. Heutige Festplatten

  8. Preisentwicklung CPU Celeron 2GB

  9. Preisentwicklung Memory 256MB

  10. Preisentwicklung Festplatte 40GB

  11. J.Birnbaum, R.S.Williams in Phys.Today 53, 38(2000) http://www.aip.org/web2/aiphome/pt/vol-53/iss-1/captions/p38cap3.html Miniaturisierung in der Halbleitertechnologie 1. Moore´sche Gesetz (G.Moore, IEDM Tech. Dig.11, 1975)

  12. J.Birnbaum, R.S.Williams in Phys.Today 53, 38(2000) http://www.aip.org/web2/aiphome/pt/vol-53/iss-1/captions/p38cap4.html Miniaturisierung in der Halbleitertechnologie 2. Moore´sches Gesetz (G.Moore, 1975)

  13. Wirtschaftliche Grenzen Erzielbarer Gewinn:

  14. Grenzen konventioneller Halbleitertechnologie K.L.Wang, J.Nanosci.Nanotech. 2002, 2, 235

  15. Generelle physikalische Grenzen der Miniaturisierung Konventionelle Informationsverarbeitung Energie pro Bitmanipulation: Unschärferelation: (Heisenberg) Irreversible thermod. Maschine: (R.Landauer) (R.Feynman)

  16. ZusammenfassungLimits der Miniaturisierung • Fluktuationen der Dotierung • Wärmeproblem • Aufwand an Verbindungen Single Electron Device Niedrige Temperaturen Reversible Maschinen Quantencomputer Zellulare Automaten

  17. Physik und Längenskalen de Broglie: klassisches Teilchen: relativ. Teilchen: Bloch: mit

  18. http://archives.caltech.edu Physik von nano-Systemen Richard Feynman (1918-1988) theor. Physiker, Cornell University 1959 APS Meeting: "There is plenty of room at the bottom" "I can hardly doubt that when we have some control of the arrangement of things on a small scale we will get an enormously greater range of possible properties that substances can have."

  19. Beispiel Nanolithographie H. Craighead, Cornell Nanofabrication FacilityIthaca, New York

  20. Nanomanipulation Nanopinzette (P.Kim and Ch.Lieber, Science 286, p2148, 1999) Sharon-Ann Holgate in New Scientist Vol.164 Issue 2217 (1999) p.18 http://www.newscientist.com/ im AFM

  21. Selbstorganisation Ge auf Si K.L.Wang, J.Nanosci. Nanotech., Vol.2, No.3/4 (2002)

  22. Richard E. Smalley C60 C70 Nanotube SWCNT Verschiedene Phasen des Kohlenstoffes • Graphit • Diamant • Hexagonaler Diamant • Nano-Phasen

  23. Graphite – 2D structure (10,5) SWCNT Aufrollen einer Graphitschicht

  24. http://www.imm.org Nano-Mechanik

  25. “Molecular dynamics” Simulation Quelle: Nasa, http://people.nas.nasa.gov/~globus/papers/MGMS_EC1/simulation/paper.html

  26. Übungsaufgaben • Strahlung eines Handy (Empf. Bestellt) • Temperaturprofil der Atmosphäre (Termin?) • Raster-Tunnelmikroskop (Bestellung) • Erschütterungsüberwachung (Termin?) • Solarzellennachführung (Termin?)

  27. Reset (FFF)FFFF0 Segment Descriptoren Memory PagingTables 3FF Interrupttable 000 SoftwareProzessorspezifische Vorgaben

  28. Softwareprinzipieller Aufbau eines Betriebssystems Shell Benutzeroberfläche Kernel System Routinen, z.B. Diskverwaltung, etc. BIOS Hardware spezifische Input/OutputRoutinen, Interruptroutinen, etc.

  29. Multitasking und Multiuser Anforderung an Systemroutinen: reentrance Memory Management: Zugriffsberechtigung, Privilegien Prozessorbefehle: Sonderbefehle für Superuser Task Management: Priorities User Verwaltung: Taskzuordnung, UID, GID, Passwords

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