VeranstaltungThemaVortragende 1 AINF Lehrgang Netzwerktechnik, Hard- und Software Gerhard Jüngling,...

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VortragendeVortragende

AINF Lehrgang

Netzwerktechnik, Hard- und Software

Gerhard Jüngling, Heinz Janku

Rechnerarchitekturen

Rechner-architektur

Gerhard JünglingQuelle: http://www.informatik.tu-cottbus.de/~wwwteci/student/vl/info5/InfV2-K7.pdf

Aufbau von Mikrocomputersystemen

• Mikroprozessor, CPU• Bussystem(e)• Speicher• Ein-/Ausgabe

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Mikroprozessoren, Integrierte Schaltungen

http://www.rulabinsky.com/cavd/text/chap01-1.html

http://www.engr.subr.edu/legacy/ee/Pentium-4-Chip.png

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

von Neumann Architektur

• gemeinsamer Speicher für Programm und Daten• Steuerwerk• Rechenwerk• Eingabe- und Ausgabe

http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/baukasten/DA/VNR_Einleitung.html

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Steuerwerk

• steuert die die Arbeitsabläufe im Rechner • Auswahl der Operation der ALU (Addition, Subtraktion etc.)• Buszugriffe der CPU-Komponenten• Speicherzugriffe

(lesen/schreiben)

http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/baukasten/DA/Komponenten_Steuerwerk.html

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Rechenwerk (ALU)

• Arithmetic Logic Unit • Akku als Zwischenspeicher und Operand• Status-“Flags“

http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/baukasten/DA/Komponenten_.....html

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Aufbau einer ALU

• Transistor• Logische Verknüpfung• Halb-/Volladdierer• 1-Bit ALU• 8-Bit ALU

CMOS Inverter mit 2 Transistoren (P,N), Quelle: Fairchild

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Logikschaltung (4011 NAND)

Quelle: ST Microelectronics

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Voll-Addierer

http://www.apl.jhu.edu/Notes/Malcom/605411/lecture3.pdf

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

1-Bit-ALU

http://www.apl.jhu.edu/Notes/Malcom/605411/lecture3.pdf

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Aufbau einer einfachen 8 Bit ALU

http://www.cellmatrix.com/entryway/products/applications/8bitALU.html

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Ein „Klassiker“

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Intel 80C186

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Aufbau eines Systems mit 80C186

Quelle: www.intel.com

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Ablauf von Befehlen

Ablauf in mehreren in Phasen (z.B. 6 Phasen)• Instruction Fetch• Instruction Decode• Register Fetch• Execute• Memory Access• Writeback

IDIF EXRF MEM WB IDIF EXRF

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Pipelining

Mehrere Instruktionen werden überlappend ausgeführt

IDIF EXRF MEM WB

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

Befehlssatz

• Klassifikation von Befehlen– Transferbefehle (Laden und Speichern)– ALU-Befehle (u. ev. Gleitkommabefehle)– Kontrollbefehle– sonstige

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

CISC - RISC

Rechner-architektur

Gerhard Jüngling

PentiumBlockschaltbild

Quelle: www.intel.com

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