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Informatik-Lehrplan TU Darmstadt

Interaktive Informatik-Labore & Lehrmaterialien

Open-Source Simulationsumgebungen und Visualisierungen für Kernfächer des Informatik-Studiums. Wählen Sie unten einen Fachbereich, um in die jeweiligen interaktiven Übungstools und Simulatoren zu navigieren.

> Fachbereiche & Modul-Katalog:
9 Fachbereiche verfügbar

I. Praktische & Angewandte Informatik

01_informationsmanagement DB & Info

Informationsmanagement

Relationales Datenmodell, deklarative Algebra, SQL Optimierungs-Pipelines, B+ Baum Indexstrukturen, Normalisierung und 2-Phasen-Sperrprotokolle (2PL).

> Relationale Algebra Explorer
> SQL Query Optimizer & AST
> Normalisierungs-Coach (1NF - BCNF)
> B+ Baum Simulator & Range Seek
> Transaktionen & 2PL Scheduler
> UTF-8 & NLP Bitfolgen-Validator
02_algorithmen_datenstrukturen AuD

Algorithmen & Datenstrukturen

Interaktive visuelle Labore für Kürzeste-Wege-Algorithmen (Dijkstra), selbstbalancierende AVL-Bäume mit allen 4 Rotationen, Sortierverfahren und Master-Theorem.

> Dijkstra Graph-Explorer
> AVL-Baum Rotationen
> Sortier-Visualisierung
> Master-Theorem Analysator

II. Technische Informatik

03_rechnerorganisation RO & CPU

Rechnerorganisation

Architektur-Visualisierungen: 5-Stufen RISC-V Pipeline mit Hazards & Forwarding, CPU Cache-Simulator (Direct / N-Way Set), IEEE-754 Bit-Labor und Amdahl's Law.

> RISC-V Pipeline
> CPU Cache Simulator
> IEEE-754 Labor
> Amdahl's Law Rechner

III. Theoretische Informatik & Formale Methoden

04_moses Formale Methoden

Modellierung, Spezifikation und Semantik (MoSeS)

Modellierung, Spezifikation & Semantik: Hoare-Kalkül $\{P\}\,c\,\{Q\}$, Weakest Precondition $wp$, Big-Step Semantik ($\Downarrow$), LTL/CTL Model Checking und Resolution.

> Hoare-Tripel & Invarianten
> Weakest Precondition ($wp$)
> Big-Step Ableitungsbaum ($\Downarrow$)
> LTL/CTL Kripke Model Checking
> Resolutions-Widerlegung & DPLL
05_afe Formale Methoden

Automaten, formale Sprachen und Entscheidbarkeit (AFE)

Endliche Automaten (DFA, NFA), Reguläre Ausdrücke, Kontextfreie Grammatiken, Turingmaschinen und Berechenbarkeit.

> Automaten-Simulator
> Grammatik-Parser
> Turing-Visualisierung
06_apl Logik

Aussagen- und Prädikatenlogik (APL)

Syntax und Semantik von PL1, Resolution, Unifikation, Herbrand-Theorie und Logikprogrammierung (Prolog).

> Resolutions-Beweiser
> Unifikations-Algorithmus
> Prolog-Playground

IV. Mathematik & Propädeutikum

07_mathe_1 Analysis

Mathematik I

Analysis: Grenzwerte, Stetigkeit, Differentialrechnung, Integralrechnung.

> Funktionsplotter
> L'Hospital Rechner
> Integrations-Visualisierung
08_mathe_2 LinAlg

Mathematik II

Lineare Algebra: Vektorräume, Matrizen, Eigenwerte, lineare Gleichungssysteme.

> Gauss-Algorithmus
> Determinanten-Rechner
> Eigenwert-Visualisierung
09_mathe_3_promi Stochastik / ProMi

Mathe III & ProMi

Stochastik & Wahrscheinlichkeit sowie Propädeutikum (Logik, Mengen, Induktion).

> Verteilungs-Simulator
> Satz von Bayes
> ProMi: Vollständige Induktion

Didaktische Roadmap

Lernpfad pro Fachbereich

Empfohlene Reihenfolge mit Lernzielen, Schwierigkeitsgrad, Selbsttests und direktem Next-Step je Fachbereich.

I. Praktische Informatik

Lernziel: Solides Verständnis für Programmierung, Algorithmen, Softwarebau und KI-Grundlagen.

  • Reihenfolge: FOP → Algorithmen/Datenstrukturen → Software Engineering → KI.
  • Schwierigkeit: 🟢 Einstieg bis 🟡 Mittel.
  • Selbsttest: Quiz und interaktive Aufgaben in jedem Modul.
  • Nächster Schritt: FOP starten.

II. Technische Informatik

Lernziel: Hardware-nahe Prinzipien von Digitaltechnik bis Rechnerarchitektur und Netze verstehen.

  • Reihenfolge: Digitaltechnik → Rechnerorganisation → Systemsicherheit → Computernetze.
  • Schwierigkeit: 🟡 Mittel bis 🟠 Fortgeschritten.
  • Selbsttest: Simulationen (Pipeline, Cache, IEEE-754, Netzgrundlagen).
  • Nächster Schritt: Digitaltechnik öffnen.

III. Theoretische Informatik

Lernziel: Formale Methoden, Logik und Berechenbarkeit sicher anwenden.

  • Reihenfolge: MOSES → AFE → APL.
  • Schwierigkeit: 🟡 Mittel bis 🔴 Anspruchsvoll.
  • Selbsttest: Ableitungen, Beweisschritte und Entscheidbarkeitsaufgaben.
  • Nächster Schritt: MOSES starten.

IV. Mathematik

Lernziel: Analysis, Lineare Algebra und Stochastik als Werkzeug für Informatik aufbauen.

  • Reihenfolge: Mathe I → Mathe II → Mathe III/ProMi.
  • Schwierigkeit: 🟢 Einstieg bis 🟠 Fortgeschritten.
  • Selbsttest: Rechner, Visualisierungen und Übungsfragen.
  • Nächster Schritt: Mathe I öffnen.

V. Organisation & Soft Skills

Lernziel: Studienorganisation, wissenschaftliches Arbeiten und gesellschaftliche Reflexion verbinden.

  • Reihenfolge: Studienplanung ↔ Informatik & Gesellschaft ↔ Wissenschaftliches Arbeiten.
  • Schwierigkeit: 🟢 Niedrig bis 🟡 Mittel.
  • Selbsttest: Checklisten, Leitfragen und Reflexionsaufgaben.
  • Nächster Schritt: Studienplanung öffnen.