Computersysteme Flashcards
wie ist ein Computer nach dem von-Neumann-Prinzip aufgebaut?
Er besteht aus vier Funktionseinheiten:
dem Rechen- und Leitwerk, die zusammen den Prozessor bilden, dem Hauptspeicher und der Ein-/Ausgabe.
Befehls- und Datenspeicher sind in der von-Neumann-Architektur nicht getrennt.
Wie sind Speicher und Ein- und Ausgabe mit dem Prozessor verbunden?
Über Systembussschnittstelle. Sie belegen jeweils verschiedene Bereiche des ansprechbaren Adressraumes.
Was ist die Befehlssatzarchitektur?
Instruction Set Architecture, abstrakte Beschreibung des Programmiermodells des Prozessors (ohne konkrete Implementierung).
Sie beschreibt die für die spätere Anwendung benötigten prozessorinternen Speichermöglichkeiten (Register), Operationen, Datenformate und Unterbrechungslogik. Aus dieser Architekturbeschreibung leitet der Rechnerarchitekt
dann die Mikroarchitektur ab
Was ist Mikroarchitektur?
Logische Struktur zur Implementierung der Befehlssatzarchitektur: Funktionseinheiten (z. B. Register(sätze), ALUs, Multiplexer usw.), Datenpfade (Data
Path) zwischen den Funktionseinheiten, Koordination aller diesen Komponenten (Control Path).
Was ist ein CISC-Prozessor?
Complex Instruction Set Computer bietet eine große Vielfalt an Adressierungsarten, die unterschiedlich viele Befehlsphasen (Taktzyklen) erfordern und nur mittels Mikroprogrammierung effizient implementiert werden können.
Die Auslastung der einzelnen Prozessor-Funktionseinheiten ist dabei schlecht, da die Maschinenbefehle nur nacheinander abgearbeitet werden können.
Was ist ein RISC-Prozessor?
Reduced Instruction Set Computer, Prinzip: Die Implementierung aller Maschinenbefehle wird auf eine
feste Anzahl von Mikroschritten beschränkt.
Pro Taktzyklus ist immer genau ein Mikroschritt ausführbar. Durch die Vereinheitlichung der Befehle in der Anzahl
der Mikroschritte wurde es möglich, das Pipelining-Prinzip mit einer
überlappenden Verarbeitung anzuwenden.
Was versteht man unter Prozessortechniken?
Architektur- und Implementierungstechniken, also Techniken zur Festlegung der Prozessorarchitektur und Mikroarchitektur.
Was bewirkt die Trennung von Architektur und Mikroarchitektur?
Die Trennung von Architektur und Mikroarchitektur macht Benutzerprogramme unabhängig von der konkreten Implementierung des Prozessors, auf dem
sie ausgeführt werden. Mikroprozessoren, die derselben Architekturspezifikation
folgen, sind binärkompatibel zueinander. Die verschiedenen Implementierungstechniken zeigen sich dann durch die unterschiedlichen Verarbeitungsgeschwindigkeiten bei der Programmausführung.
Sind Prozessoren einer Prozessorfamilie immer zueinander kompatibel?
Nein. Die neueren oder die komplexeren Prozessoren der Familie erweitern häufig die Architekturspezifikation. In einem solchen Fall der Erweiterung ist nur eine Abwärtskompatibilität mit den älteren bzw. einfacheren Prozessoren der Familie gegeben, d. h. der Programmcode der älteren Prozessoren läuft auch auf den neueren Prozessoren, jedoch nicht unbedingt umgekehrt.
Was ist die Adressraumorganisation?
Die Adressraumorganisation bestimmt, wo die zu verarbeitenden Daten gespeichert werden und wie diese aus dem Programm heraus adressiert werden können.
Was sind Register und welche Arten von Registern gibt es?
Schnellen Speicherplätzen im Prozessorkern, auf die in einem Taktzyklus zugegriffen werden kann.
Arten:
- Architekturregister (Speichern von Operanden und Ergebnissen, ansprechbar für den Programmierer)
- allgemeine Register (Universalregister)
- Multimediaregister
- Gleitkommaregister
- Spezialregister (Befehlszähler, Statusregister)
Was sagt die im Register gespeicherte Bitfolge über seinen Inhalt?
Nichts. Es muss noch das Datenformat berücksichtigt werden.
Was ist logischer Adressraum?
Außer den direkt adressierbaren Registern werden alle weiteren Adressbereiche eines Prozesses meist auf einen einzigen, durchgehend nummerierten logischer
logischen Adressraum abgebildet, sprich virtuelle Speicherverwaltung
Wie unterscheiden sich Big-Endian und Little-Endian-Format?
Das Big-Endian-Format („most significant byte first“) speichert von links nach rechts, d. h., die Adresse des Speicherworts ist die Adresse des höchstwertigen Bytes des Speicherworts.
Das Little-Endian-Format („least significant byte first“) speichert von rechts nach links, d. h., die Adresse eines Speicherworts ist die Adresse des niedrigstwertigen Bytes des Speicherworts.
Maschine lädt Wörter in Register immer im Big-Endian-Format!
Aber relevant beim direkten Zugriff auf Speicherplatz, Debugger, oder Datentransfer zwischen verschiedenen Architekturen.
