von Neumann Architektur Flashcards
1
Q
Was beschreibt die von Neumann Architektur?
A
- > Ein Rechner hat einen Zentralprozessor (CPU), bestehend aus
- -> Steuerwerk
- -> Rechenwerk (ALU, Arithmetic Logic Unit)
die CPU kommuniziert über einen Bus mit
- -> Eingabeeinheit
- -> Speicher (Speicherwerk)
- -> Ausgabeeinheit
2
Q
Wann und von wem wurde die von Neumann Architektur eingeführt?
A
In den 1940er-Jahren durch John von Neumann
3
Q
Was ist die Aufgabe des Steuerwerks?
A
- > Kontrolle über das Gesamtsystem
- > Liest Befehle vom Arbeitsspeicher nacheinander aus Interpretiert die Befehle
- -> Direkt ausführen (Sprungbefehle, Prozessorzustandsbefehle)
- -> Ausführung veranlassen (Rechenwerk, Ein-/Ausgabewerk)
- > Folgt dem von Neumann Zyklus
4
Q
Welche Schritte arbeitet der von Neumann Zyklus ab?
A
- > Fetch: Holt einen neuen Befehl aus dem Arbeitsspeicher, der „Instruction Pointer” zeigt auf diesen Befehl
- > Decode: Dekodiert den Befehl und interpretiert diesen
- > Fetch Operands: Holt die Parameter des Befehls aus dem Speicher
- > Execute: Befehl ausführen (z. B. durch Rechenwerk)
- > Update Instruction Pointer Den Instruction Pointer auf den nächsten Befehl setzen, sodass der Zyklus von vorne beginnen kann
5
Q
Was passiert im Rechenwerk?
A
- > Führt die arithmetischen und logischen Verknüpfungen durch (auch als ALU = Arithmetic Logic Unit bezeichnet)
- > Hat zwei Eingangsregister für die Operanden und ein Ausgangsregister für das Ergebnis
- > ALUs arbeiten nur mit Integern (=ganzen Zahlen), nicht mit Gleitkommazahlen
- > Der Opcode (Operation Code) definiert den anzuwendenden Befehl
- > Im Status-Register wird der Status des Befehls wiedergegeben
6
Q
Was passiert im Ein-/Ausgabewerk?
A
- > Bringt Daten und Programme vom Arbeitsspeicher zum Benutzer bzw. vom Benutzer in den Arbeitsspeicher
- > Dient auch zum Datenaustausch mit z. B. Tastatur und Bildschirm
- > Lässt damit Datenverarbeitung nach dem EVA-Prinzip zu
7
Q
Warum kann es beim Ein-/Ausgabewerk zu einem Engpass kommen? Wie wird dieses Problem umgangen?
A
Da die Ein- und Ausgabe sehr lange dauern kann, besteht hier ein Engpass (von Neumann Flaschenhals). Moderne System benutzen daher einen zusätzlichen Controller (den DMA-Controller = Direct Memory Access Controller), der die Verarbeitung parallel zur Eingabe/Ausgabe erlaubt.
8
Q
Was passiert im Speicherwerk?
A
- > Auch als Arbeitsspeicher (RAM = Random Access Memory) bezeichnet
- > Enthält das auszuführende Programm in Maschinensprache
- > Bei der von Neumann Architektur befinden sich auch die Daten im selben Speicher
- > Das „Grundprogramm” eines Rechners (z. B. BIOS) ist oft in einem nur lesbaren Speicher fixiert (ROM = Read Only Memory)
