Teil 5: Von Neumann Architektur

Question 1

EVA-Prinzip Komponenten

Answer 1

1. Eingabe (über Eingabeeinheit gelangen Daten in den Computer)
2. Verarbeitung (der Daten findet in Zentraleinheit statt)
3. Ausgabe (mittels eines Ausgabegeräts)

Question 2

Was ist die VNA

Answer 2

• entworfen von John von Neumann
• Referenzmodell für einen Computer
• arbeitet nach EVA-Prinzip

Question 3

VNA Komponenten

Answer 3

1. Steuerwerk
2. Rechenwerk (= ALU)
3. Speicherwerk
4. Eingabewerk
5. Ausgabewerk

Question 4

VNA: Steuerwerk

Answer 4

• ist für das sequenzielle Abarbeiten des im Speicher befindlichen Programms verantwortlich
• kann durch Befehle (z.B. auf Speicher zugreifen) oder Sprungbefehle ausführen

Question 5

Funktionsweise des Steuerwerks

Answer 5

1. Es wird ein Befehlszähler (program counter) verwendet welcher beim Start des Programms auf den ersten Befehl des Programms zeigt
2. Befehl wird in den Speicher geladen und ausgeführt
3. Befehlszähler wird inkrementiert

Question 6

Befehle des Steuerwerks

Answer 6

• READ
• WRITE

• MOVE
• GET:
• PRINT
• Sprungbefehle

Question 7

Der Sprungbefehl

Answer 7

• zum variablen Ablauf des Programms

- verändert Befehlszähler & unterbricht so sequentielle Ausführung des Programms)

Question 8

Arten von Sprungbefehlen

Answer 8

Bedingter Sprung

Unbedingter Sprung

Question 9

Bedingter Sprung

Answer 9

verzweigt abhängig von einem Ergebnis einer logischen Operation
z.B. eine If-Operation

Question 10

Unbedingter Sprung

Answer 10

Ziel des Sprungs bereits vor Programmstart eindeutig

z.B. GoTo-Anweisung

Question 11

Von was wird das Rechenwerk gelenkt ?

Answer 11

Steuerwerk

Question 12

Register X & Y

Answer 12

Zwischenspeicher für Eingabeargumente

Question 13

FLAG-Register

Answer 13

speichert Informationen über das Ergebnis der zuletzt ausgeführten (Rechen-) Operation (z.B. Überläufe)

Question 14

Register Z

Answer 14

Ablage für das Ergebnis der Operation

Question 15

Was hängt vom FLAG-Register ab

Answer 15

• manche Rechenoperationen der ALU

- bedingte Sprunganweisungen

Question 16

Function Select

Answer 16

• erlaubt zwischen arithmetischem und logischem Modus zu wechseln
• erlaubt Wahl des Operators

Question 17

Arithmetische Operationen

Answer 17

• add
• sub
• mul
• div

Question 18

Logische Operationen

Answer 18

• AND
• OR
• XOR
• NOT

Question 19

Speicherwerk

Answer 19

Besteht aus einer Endlichen Menge an Speicherzellen von denen jede eine eigene Adresse hat
-> hier werden Daten und Befehle ablaufender Programme abgelegt

Question 20

Funktionsweise des Zugriffs auf Speicherwerk

Answer 20

• In MAR wird Adresse der Speicherzelle geschrieben die angesprochen werden soll
• READ (ausgelesen) oder WRITE (beschreiben)Befehl wird ausgeführt

Question 21

MAR

Answer 21

Memory Adress Register

Question 22

Read Befehl

Answer 22

Inhalt der Speicherzelle wird in das Memory Data Register (MDR) kopiert
-> CPU liest MDR nun aus

Question 23

Write Befehl

Answer 23

Inhalt des MDR wird in Speicherzelle geschrieben

Question 24

Eingabewerk & Ausgabewerk

Answer 24

• kommuniziert mit der Umwelt
• nehmen neue Daten und Programme entgegen und geben verarbeitete Daten wieder aus
• kann beliebig abstrahiert werden (Von Neumann erstellte deswegen bewusst keine detaillierte Darstellung)

Question 25

Charakteristika der VNA

Answer 25

1. Die 5 Funktionseinheiten
2. Problemunabhängigkeit
3. Universalrechner
4. Externer Programminput
5. Universelle Einsetzbarkeit
6. Programmbestimmung

Question 26

Die 5 Funktionseinheiten

Answer 26

Von-Neumann-Rechner sind grundsätzlich in fünf Funktionseinheiten gegliedert
(Komponenten)

Question 27

Problemunabhängigkeit

Answer 27

Der Aufbau und die Struktur des Von-Neumann-Rechners sind unabhängig von den zu bearbeitenden Problemen

Question 28

Universalrechner

Answer 28

Von-Neumann-Rechner sind Universalrechner, da sie verschiedenste Arten von Problemen zu lösen vermögen und nicht auf eine bestimmte Klasse von Problemen beschränkt sind

Question 29

Externer Programminput

Answer 29

Das zur Lösung der gestellten Probleme benötigte Programm muss von außen eingegeben werden. Es wird zusammen mit den zum Problem gehörenden Daten in einem gemeinsamen Speicher abgelegt

Question 30

Universelle Einsetzbarkeit

Answer 30

Ein Von-Neumann-Rechner wird auch als speicherprogrammierbarer Rechner bezeichnet.
Dies ist die Grundlage der universellen Einsetzbarkeit und hebt den Von- Neumann-Rechner von Rechnern ab, bei denen das Programm im Prozessor »fest verdrahtet« ist

Question 31

Programmbestimmung

Answer 31

Das eingegebene Programm bestimmt und erweitert die Funktionalität des Rechners.