5 - Rechner Architektur und Hardware

Question 1

CPU

Answer 1

Central Processing Unit

• Hauptprozessor: Herzstück moderner Computersysteme
• steuert die anderen passiven Komponenten eines Computers
• Programme sind Folgen von Maschineninstruktionen, die in aufeinander folgenden Speicheradressen abgelegt sind => Programmausführung: Maschineninstruktionen werden von der CPU umgesetzt
• mind 3 Komponenten: Rechen-, Steuer- und Speicherwerk

Question 2

Steuerwerk

Answer 2

Control Unit

• holt und interpretiert (Maschinen)- befehle, koordiniert die anderen CPU-Komponenten, steuert Ein und Ausgabe-Einheiten und den Steuerbus
• Enthält das Befehlsregister, der alle Befehle enthält, die die CPU ausführen kann

Question 3

Rechenwerk

Answer 3

Arithmetic Logic Unit (ALU)

• Manipulation von Daten und Adressen
• führt alle logischen und mathematischen Operationen aus

Question 4

Speicherwerk

Answer 4

-Speicherzellen (Register) für die kurzfristige Speicherung von Operanden und Adressen
(Ganzzahl-, Gleitkomma-Register, Befehlszähler, Statusregister)

• Register arbeiten mit derselben Geschwindigkeit wie der Rest der CPU

Question 5

Von-Neumann-Zyklus

Answer 5

• beschreibt die sequentielle Arbeitsweise mit 5 Phasen
• Prozessor und Speicher kommunizieren über einen Bus direkt (Befehle und Daten werden transportiert)

1. FETCH: Abzuarbeitenden Befehl aus dem Speicher in das BefehlsRegister der CPU laden
2. DECODE: Steuerwerk löst den Befehl in Schaltinstruktionen für das Rechenwerk aus
3. FETCH OPERANDS: Parameter für den Befehl aus dem Speicher holen
4. EXECUTE: Rechenwerk führt die Operation aus
5. UPDATE INSTRUCTION POINTER: Befehlszähler wird erhöht, Zyklus beginnt von vorne

Question 6

Aufbau eines PCs

Answer 6

Prozessor (Rechen und Steuerwerk)

Speicher

mehrere Ein-/Ausgabe- Controller

Systembus: Adressen, Daten, Steuersignale

Question 7

BUS- Leitungen

Answer 7

verbinden die Komponenten eines modernen Rechnersystems

• Steuerbus
• Adressbus
• Datenbus

=> zusammen: Systembus oder Front Side Bus (FSB)

Question 8

Von-Neumann-Architektur

Answer 8

• Idee von einem Universal-Computer ohne fest installiertes Betriebssystem.
• Im von-Neumann-Rechner werden Daten und Programme binär kodiert und liegen im gleichen Speicher

Question 9

Chipsatz und PCI Bridge

Answer 9

PCI-Bridge: Die verbindenden Elemente zwischen CPU und den anderen Komponenten (der sog. Chipsatz)

Bestehend aus 2 Komponenten:

• Northbridge: dicht an der CPU, um Daten schnell übertragen zu können. Zuständig für Speicherzugriffe und Grafikkarte
• Southbridge: für langsamere Verbindungen wie PCI, ISA, SATA, USB, FIREWIRE, usw. zuständig

Question 10

Front-Side-Bus

Answer 10

Bus zwischen CPU und Chipsatz (Enthält Adressbus, Datenbus und Steuerbus)

• Aus Geschwindigkeitsgründen verlagert man immer mehr Bestandteile des Chipsatzes in den Prozessor
• Es werden immer häufiger Punkt-zu-Punkt-Verbindungen eingesetzt
• Eingabe-/Ausgabecontroller treten als Vermittler zwischen den Geräten und dem Prozessor auf