Interactive Visualisierung dynamischer Vorgänge in Rechensystemen mittels Multimediatechniken

1. Einführung Eine der wesentlichen Einschränkungen traditioneller Medien (z.B. von Büchern) beim Einsatz in der Lehre ist das Fehlen von Visualisierungsmöglichkeiten des dynamischen Verhaltens von Systemen. Video-Bänder und Video-Distributionstechniken haben es möglich gemacht, Studierenden nicht- interaktive Medien vorzuführen. Interaktivität bereitstellen zu können ist einer der wesentlichen Vorteile von Multimediatechniken gegenüber traditionellen Techniken. Diese Interaktivität zu realisieren ist allerdings schwierig, denn sie erfordert im Wesentlichen eine Simulation des zu visualisierenden Systems. Der Entwurf von Simulatoren erfordert dabei in der Regel einen Aufwand, der nicht innerhalb des üblichen Zeitrahmens für die Erstellung von Multimediamaterial geleistet werden kann, geschweige denn innerhalb des üblichen Zeitrahmens für die Vorbereitung einer Vorlesung. Auf der anderen Seite sind die verfügbaren Simulatoren in der Regel nicht für den Einsatz in der Lehre (insbesondere nicht in Vorlesungen) konzipiert worden. Hauptziel ihres Entwurfs ist häufig eine hohe Simulationsgeschwindigkeit und die Nutzbarkeit in komplexen Entwurfsprojekten. Einfache Benutzung, ausgezeichnete Visualisierung und Portierbarkeit sind üblicherweise nicht die Hauptziele beim Entwurf von Simulatoren. Leistungsfähige Simulatoren stehen darüber hinaus häufig nur in Form von teuren kommerziellen Software-Paketen zur Verfügung. Dies verhindert den Einsatz in Vorlesungen und durch die Studierenden selbst. Wie kann man Interaktivität bereitstellen, ohne auf die erwähnten kommerziellen Simulatoren zurückgreifen zu müssen? Nachfolgend werden wir beschreiben, wie dieses Problem im RaVi-Projekt gelöst wurde. RaVi bedeutet "Rechnerarchitektur-Visualisierung". RaVi ist Teil des größeren Simba-Projekts, welches die Erstellung von multimedialen Komponenten für Schlüsselkonzepte der Informatik zum Ziel hat, wobei frauenspezifische Lerninteressen besonders berücksichtigt werden sollen. 2. In Ravi verfügbare multimediale Einheiten Ziel des Ravi-Projektes ist es, dynamische Abläufe in Rechensystemen leichter verständlich zu machen. Zusätzlich soll bei Studierenden, die traditionell nicht so sehr an Technischer Informatik interessiert sind (wie z.B. Frauen), das Interesse an diesem Themengebiet gestärkt werden. RaVi stellt motivierendes Material bereit, welches speziell diesem Ziel dient. Als erstes Beispiel einer multimedialen Einheit wurde eine mikroprogrammierte Version des MIPS- Prozessors entworfen, wie er in dem bekannten Buch von Hennessy und Patterson beschrieben wird (1). In diesem Beispiel ist es wichtig, dass nur jene Hardware-Komponenten und deren Verbindungen