Prozessarchitekturen Flashcards
(25 cards)
1
Q
Hardware vs Software
A
- Hardware: physische Komponente des Computers
- Software: Anleitung die den Computer zum laufen bringt.
- > wird auf nicht flüchtigem Medium gespeichert und bei Bedarf in den Arbeitsspeicher kopiert
2
Q
Klassen von Computern
A
- supercomputer
- Großrechner
- minicomputer
- Mikro Computer
- eingebette Computer
3
Q
PMD
A
- persönliches Mobilgerät
- batteriebetrieben
- Verbindung zum Internet
- teuer
- > tablet, Smartphone
4
Q
Cloud Computing
A
- Warehouse scale computers (WSC)
- Software als Service
- ein Teil auf PMD und ein Teil in der cloud ausgeführt
- > Amazon und Google
5
Q
Mikroprozessor
A
- eine Schaltung die Daten entgegen nimmt diese mit Befehlen verarbeitet und die Ergebnisse wieder ausgibt
6
Q
Das Silizium-Die
A
- Schaltung des Mikroprozessors auf einem Silizium Träger (Die) welches in ein Gehäuse eingefasst ist
- besteht aus Transistor, Widerständen, Dioden und Kondensatoren
- Strukturen wenige Mikro bzw. Nano Meter groß
-> 1.2 Mio Transistoren
7
Q
Aufbau eines Rechners
A
- Mikroprozessor (auch central Prozessing Unit (CPU)) Herzstück eines Rechners
- CPU über Bus mit Arbeitsspeicher und Peripherien verbunden
(Tastatur, Massenspeicher, Video Ausgang)
8
Q
Aufgaben eines Mikroprozessor
A
- Ansteuerung von Peripheriegeräten:
- > Quelle für Daten und Befehle
- > Ziel von Daten
- speicherzugriff:
- > Zwischenlager für Daten
- > Ablageort für Zwischenergebnisse
- Verarbeitung der Daten
- > logische oder arithmetische Verknüpfung von Daten gemäß der Programm Instruktionen
9
Q
Harvard vs von Neumann
A
Von Neumann: ein Speicher für Daten und Programm
Harvard: getrennte Speicher für Daten und Programm
- teilweise Verbindung beider Architekturen
10
Q
Von Neumann Architektur
A
- 1946 von John von Neumann veröffentlicht
- erlaubt Nutzung von unterschiedlichen Programmen auf den selben Daten
- Vorteil:
- > einfache Architektur-> ein bus
- > optimale Nutzung des Speichers
- nachteil:
- > Bus ist ein Flaschenhals
- > fehlende Trennung zwischen Daten und Programmen
11
Q
Harvard Architektur
A
- 1946 an der Harvard entwickelt
- jeder Speicher über eigenen Bus angeschlossen ( kein Flaschenhals )
- Aufteilung macht Nutzung unflexibel (evt Platz Verschwendung)
12
Q
Befelsatz
A
- Umfang und Komplexität des befehlssatzes bietet Ansatz zu Unterscheidung von Mikroprozessoren
- befehlssatz: alle Anweisungen die ein Mikroprozessor verarbeiten kann
13
Q
CISC
A
- complex instruction set Computing
- Schwerpunkt liegt in der Hardware
- viele mächtige Instruktionen
- viele aufwändige Arten der Adressierung von Daten im Speicher
- Anzahl der Takte pro Instruktion sehr unterschiedlich
- beherrscht Speicher-Register Operationen
- wenige Register
-> Intel 486
14
Q
RISC
A
- reduced instruction set Computing
- Schwerpunkt Software
- wenige einfache Instruktionen
- weniger einfache Arten der Adressierung von Daten im Speicher
- nach Möglichkeit eine Instruktion je Takt
- beherrscht Register Register Operationen
- viel Register
-> RISC v
15
Q
Register
A
- kleiner schneller Speicher in der CPU und mit Rechen und Steuerwerk verbunden
- General purpose Register (arbeitsregister)
- > kann wahlfrei verwendet werden
- > ablegen von Daten oder Adressen
- Special Register
- > vom Prozessor für interne Zwecke verwendet
- > für Programmierer nicht zugänglich
- > prigrammzähler, Status Register
- Größe von arbeitsregister bestimmt interne verarbeitungsbreite des Mikroprozessors
16
Q
Registersatz
A
- arbeitsregister in ein registersatz zusammengefasst
- alles Register im Satz sind gleich groß
- registersatz verfügt über:
- > zwei Eingänge für Quellregisteradressen
- > ein Eingang für eine zielregisteradresse
- > zwei datenausgänge
- > ein Dateneingabe
17
Q
Programmzähler
A
- Spezial Register des Mikroprozessors und speichert die Adresse des aktuell auszuführenden Befehls
- Größe bestimmt die Menge des adressierbaren programmtextes ( kann sich von der Größe der arbeitsregister unterscheiden)
- manchmal Bestandteil des registerfiles
- kann verändert werden durch Steuerwerk oder spezielle Programmbefehl
18
Q
Rechenwerk
A
- für die eigentliche Verarbeitung der Befehle verantwortlich
- besteht aus eine oder mehreren Recheneinheiten
- > Arithmetic Logical Units (ALUs) für Ganzzahlen Operationen
- > floating Point Unit (FPUs) für Operation mit Fliesskommazahlen
- > Adresse Generation Units (AGUs) zur adressberechnung
19
Q
Steuerwerk
A
- für das einlesen, dekodieren der Befehle und das generieren der steuer Signale für die anderen Einheiten des Mikroprozessors verantwortlich
- Befehle:
- > aus Befehls Speicher eingelesen
- > sind in Maschinencode codiert
- programmzähler Bestandteil des Steuerwerks
20
Q
Systembus Interface
A
- Schnittstelle zwischen dem internen Prozessorbus und dem externen Bus zum Speicher und den Peripheren
- moderne Prozessoren bieten unterschiedliche Schnittstellen:
- > früher Front side Bus (FSB)
- > heute Punkt zu Punkt Verbindung
- Anbindung von Speicher und Peripherien ist wesentlich für die Geschwindigkeit moderner Prozessoren
21
Q
Von Neumann Zyklus
A
- beschreibt sequentielle Abarbeitung eines Befehls in einem Mikroprozessor
- Zyklus wiederholt sich mit für Befehl
- Sprung entscheidet wo der Programm fortgesetzt wird -> abhängig vom ausgeführten Befehl
22
Q
Befehl holen
A
- jeder Befehl muss aus dem programmspeicher geladen werden
- vor dem Befehl holen wird programmzähler aktualisiert
23
Q
Befehl dekodieren
A
- steuer Signale für den Prozessor erzeugt
- Aufgabe:
- > zerlegen des Befehls entsprechend des befehlsformats
- > festlegen der Operationen
- > bereitstellen der Quelle- Registeradressen und der zielregister Adresse
24
Q
Ausführung
A
- eigentliche Operation wird ausgeführt
- Berechnung im ALU bei logischen und arithmetischen Befehlen
- bei spung Befehle:
- > sprungbedingung mittels ALU geprüft
- > Sprung Adresse in der AGU berechnet
- bei transferbefehlen : wird in der AGU die speicheradresse berechnet
25
Datenspeicherzugriffe
- man unterscheidet beim Zugriff:
- Register Register Maschinen:
- > Zugriff nach dem Execute
- > adressberechnung im Execute
- > einfache Hardware
- n Adress Maschinen:
- > Zugriffe vor dem execute
- > Adresse Berechnung nach Decode und vor Execute
- > aufwendige Hardware
