04_rechnerarchitektur_slides_part1_Z Flashcards
Was sind Computer (Digitalrechner) und wie lösen sie Aufgaben?
Computer (Digitalrechner) sind Maschinen, die Aufgaben durch das Ausführen von Befehlen lösen. Diese Befehle sind in Programme eingebettet, die aus einer Sequenz von Anweisungen bestehen, um spezifische Aufgaben zu lösen.
Was ist Maschinensprache und warum ist ihre Verwendung schwierig?
Maschinensprache umfasst die elementaren Befehle eines Computers, die in verständliche Maschinencodes konvertiert werden müssen. Die Arbeit mit Maschinensprache ist schwierig, weil sie sehr detailliert und hardware-nah ist, daher werden Hochsprachen verwendet, die in Maschinensprache übersetzt werden.
Was versteht man unter Hochsprachen in der Programmierung?
Hochsprachen sind Programmiersprachen, die abstrakter und benutzerfreundlicher als Maschinensprachen sind. Sie werden in Maschinensprache übersetzt, damit der Computer die Programme ausführen kann.
Was ist eine Abstraktionsschicht im Kontext der Computerorganisation?
Eine Abstraktionsschicht ist eine Ebene, die eine spezifische Aufgabe innerhalb eines Computersystems erfüllt und auf der darunterliegenden Ebene aufbaut. Diese Schichten helfen, die Komplexität des Systems zu beherrschen und folgen dem “Teile-und-Herrsche”-Prinzip.
Welche Aufgaben erfüllt die Ebene 5 (problemorientierte Sprache) der Software-Abstraktionsschichten?
Die Ebene 5 (problemorientierte Sprache) ist auf Anwendungsprogrammierer zugeschnitten und ermöglicht die Entwicklung von Programmen auf einer hohen Abstraktionsebene.
Was ist die Rolle der Assemblersprache in den Abstraktionsschichten?
Die Assemblersprache (Ebene 4) ist ein symbolischer Maschinencode, der eine direkte und detaillierte Kontrolle über die Hardware ermöglicht, aber dennoch lesbarer ist als die reine Maschinensprache.
Was ist die Befehlssatzarchitektur (ISA) und welche Rolle spielt sie?
Die Befehlssatzarchitektur (ISA) (Ebene 2) ist die Schnittstelle zwischen Hardware und Software. Sie definiert die grundlegenden Befehle, die ein Prozessor ausführen kann, und wie diese Befehle in Maschinencode umgesetzt werden.
Was ist die Funktion der Mikroarchitekturebene (Ebene 1)?
Die Mikroarchitekturebene setzt die Maschinencode-Befehle in interne Mikrobefehle um, die dann von der eigentlichen Hardware (Ebene 0) ausgeführt werden.
Was sind Logikgatter und welche Funktion erfüllen sie in Computersystemen?
Logikgatter (logic gates) realisieren boolesche Funktionen und dienen als grundlegende Bausteine für komplexere Schaltungen in einem Computersystem.
Was charakterisiert die Von-Neumann-Architektur?
Die Von-Neumann-Architektur ist eine universelle Rechnerarchitektur, bei der Befehle und Daten denselben Speicher nutzen, was eine flexible und universelle Programmierbarkeit ermöglicht.
Wie unterscheidet sich die Harvard-Architektur von der Von-Neumann-Architektur?
Die Harvard-Architektur verwendet getrennte Speicher für Befehle und Daten, was gleichzeitiges Laden von Befehlen und Daten ermöglicht und die parallele Verarbeitung verbessert.
Welche Komponenten umfasst das Steuerwerk einer CPU?
Das Steuerwerk einer CPU umfasst den Programmzähler, das Befehlsregister, den Befehlsdekoder und die Steuerleitungen. Es steuert den Ablauf der Befehlsverarbeitung.
Was ist die Funktion des Rechenwerks (ALU) in einer CPU?
Das Rechenwerk (ALU) führt die Maschinenbefehle aus und umfasst spezialisierte Funktionseinheiten wie das Addierwerk, um arithmetische und logische Operationen durchzuführen.
Welche Schritte umfasst die Befehlsausführung in einer CPU?
Die Befehlsausführung in einer CPU umfasst die Schritte Fetch (Laden des Befehls), Decode (Bestimmen des Befehls), Load (Optional, Laden der Daten), Execute (Ausführen des Befehls) und Store/Writeback (Optional, Zurückschreiben der Daten).
Was sind Register in einer CPU und warum sind sie wichtig?
Register sind schnelle Speicherstellen auf der Prozessor-Die, die besonders schnelle Zugriffe ermöglichen und zur Minimierung von Hauptspeicherzugriffen beitragen. Sie sind wichtig für die effiziente Ausführung von Befehlen.
