Rechnerarchitektur

Question 1

Hardware Definition

Answer 1

Sammelbegriff für die Baueinheiten, die bei einem

Rechnersystem genutzt werden

Question 2

CPU Definition

Answer 2

Central Processing Unit

Prozessor, zentrale Recheneinheit

Question 3

Wann ist Speicher persistent und wann nicht persistent?

Answer 3

Speicher heißt persistent (oder nicht-flüchtig), wenn die Daten nach
dem Abschalten von Strom dauerhaft gespeichert bleiben

Bei nicht-persistentem (d.h. flüchtigem) Speicher gehen die
gespeicherten Daten mit Abschalten des Stromes verloren

Question 4

Was ist Arbeitsspeicher?

Answer 4

Nicht-persistenter, d.h. flüchtiger Speicher (RAM)

Question 5

Was ist das Mainboard ?

Answer 5

• Hauptplatine eines Rechners, auf der ein Prozessor, Arbeitsspeicher
und weitere Komponenten eingebaut werden können

Question 6

Aus welchen Komponenten besteht ein Rechner

Answer 6

• Prozessor (CPU)
• Arbeitsspeicher (nicht-persistent, RAM=Random Access Memory)
• Ein-/Ausgabe-Geräten (Tastatur, Maus, Monitor, Drucker, …)
• Zusätzliche Komponenten
• Persistenter Speicher (Festplatte, USB-Stick, …)
• Erweiterungskarten (Netzwerkkarte, Soundkarte, …)

Question 7

Was ist ein Bus ?

Answer 7

ein gemeinsamer, elektrischer Weg zwischen mehreren Geräten. Sie dienen zur elektronischen Übertragung von Daten

Question 8

Speicherhierarchie ?

Answer 8

•Je schneller, desto teurer der Speicher
• Je schneller, desto kleiner der Speicher
• Oft benötigte Daten werden in
teurem, schnellen Speicher
gelagert
• Weniger häufig benötigte Daten
werden in langsameren Speicher
ausgelagert

Question 9

Was sind Caches?

Answer 9

Caches sind schnelle Zwischenspeicher, die Werte einer langsameren Ressource vorrätig halten

Schneller Speicher ist teuer, deshalb sind Caches wesentlich kleiner als der Hauptspeicher
• Ziel ist, die häufig benötigten Daten im schnellen Speicher vorrätig zu halten

Question 10

Bussysteme Beispiele?

Answer 10

USB (Universal Serial Bus)
Standardisierte serielle Schnittstelle fur alle moglichen externen Gerate

• PCI-Express (Peripheral Component Interconnect Express)
Standard fur Erweiterungskarten zum Einbauen auf ein Mainboard (zum
Beispiel Grafikkarte)

• SATA (Serial AT Attachment)
Standard zum Anschluss von persistentem Speicher (zum Beispiel
Festplatten oder CD/DVD-Laufwerken)

Question 11

Arbeitsweise von Adressbus?

Answer 11

Mikroprozessor legt eine Adresse an, die
angesprochen werden soll. Der Mikroprozessor hat je nach
Architektur einen Adressraum von 8, 16, 32 oder 64 Bit.

Question 12

Arbeitsweise Datenbus?

Answer 12

: z.B. 8, 16 … 64 (bis zu 512 Bit-Leitungen), über

welche die Daten (parallel) übertragen werden und zwar bidirektional, d.h. vom Prozessor von/zum RAM.

Question 13

Steuerbus?

Answer 13

koordiniert die Zugriffe auf unterschiedliche

Busse

Question 14

Probleme und Vorteile paralleler Datenübertragung?

Answer 14

• Laufzeitunterschiede (bei hohen Geschwindigkeiten)
• verschiedene Pegel (bei hohen Geschwindigkeiten)
• hoher Leistungsverbrauch durch Leitungstreiber
• große Steckverbinder sind teuer und fehleranfällig

Vorteile:
• schneller
• geeignet für kleine Daten

Question 15

Nachteile und Vorteile bei der seriellen Datenübertragung ?

Answer 15

• Parallel/Seriell-Wandler
• hohe Kosten dieser Wandler (Echtzeit)

Vorteile:
• günstiger
• geeignet für große Dateien

Question 16

Was ist ein Register?

Answer 16

• Interne Speicherzellen im Prozessor für Binärzahlen (z.B. 32-bit oder 64-bit, je nach Architektur)
• Fungieren u.a. als Zwischenspeicher von Ergebnissen

Question 17

Wofür steht der Begriff CPU und aus welchen Komponenten besteht ein CPU?

Answer 17

Central Processing Unit:

• Rechenwerk (ALU) + Steuerwerk (Control Unit) + Register

Question 18

Warum hat ein Prozessor nur wenige Register?

Answer 18

Da auf die Daten im Register schnell zugegriffen werden soll. Je größer das Register ist, desto langsamer kann auf den Inhalt zugegriffen werden.

Question 19

Wie arbeitet ein Prozessor Programme ab

Answer 19

Programme werden in einem Zyklus abgearbeitet

1. Hole nächsten Befehl
2. Dekodiere nächsten Befehl
3. Hole (gegebenenfalls Operanden für den Befehl)
4. Führe den Befehl aus
5. Speichere das Ergebnis

Question 20

Was ist ein Flag?

Answer 20

Bedingungscodes

• Spezielle Bits, die nach jeder ALU-Operation gesetzt werden

Question 21

Wozu dienen Flags?

Answer 21

Wichtig, damit Befehle mit Vergleichen oder Sprüngen darauf zurückgreifen können

Question 22

Was ist ein Opcode?

Answer 22

Bitfolge, die für den Prozessor den Befehl eindeutig identifiziert