Von Neumann Rechnerarchitektur

Question 1

Schematischer Aufbau eines typischen PCs

Answer 1

CPU ist per Frontside-Bus an die Northbridge angebunden (aktueller Trend: Integration der Northbridge in die CPU). Die Northbridge ist per Memory-Bus mit den Arbeitsspeicher (RAM) verbunden und per PCI-Express Anschluss an die Grafikkarte. Der interne Bus verbindet die Northbridge mit der Southbridge. Diese ist der I/O Controller Hub, denn sie ist per SATA an die Festplatten und Laufwerke, per USB an Maus, Tastatur, Drucker und Scanner, per Klinkenanschlüsse an Audiogeräte, per Ethernetanschluss an das Netzwerk und per PCI-Steckplätze an Erweiterungskarten angeschlossen.

Question 2

Von-Neumann-Prinzip: Hauptkomponenten

Answer 2

Es gibt vier Hauptkomponenten:

• Das Rechenwerk
• Das Steuerwerk
• Das Speicherwerk
• Das Ein-/Ausgabewerk

In der CPU befinden sich das Rechen- und Steuerwerk.

Das Rechenwerk ist die sogenannte ALU (Arithmetic Logic Unit) und ist für logische Rechenoperationen und Verknüpfungen zuständig.
Das Steuerwerk ist die CU (Control Unit) und steuert die Befehlsabfolge. Daher interpretiert sie die Anweisungen eines Programms.

Question 3

Von-Neumann-Zyklus

Answer 3

1. Fetch: Der nächste Befehl wird aus dem Speicher in das Befehlsregister der CPU geladen.
2. Decode: Befehl wird für das Rechenwerk übersetzt.
3. Fetch Operands: Die Operanden für den Befehl werden aus dem Speicher in die Register des Rechenwerks geladen
4. Execute: Rechenwerk führt den Befehl mit den Operaden aus
5. Update Instruction Pointer: Erhöhe den Befehl um 1, wenn zuvor kein Sprungbefehl