Vorlesung 2: Hardware und Betriebssysteme Flashcards
Grundlagen der logischen Schaltung und Operatoren
- Boole’sche Algebra -> Konstruktion von Schaltung, Rechner, Hardware
1) AND - Ergebnis 1, wenn ALLE Eingänge den Wert 1 haben (Konjunktur)
2) OR - Ergebnis 1, wenn MIND. ein Eingang 1 ist ( Disjunktion)
3) XOR - Ergebnis 1, wenn GENAU ein Eingang 1 ist (Antivalenz)
4) NOT - Ergebnis 1, falls die Variable den Wert 0 hat (Negation)
Logik Operatoren
1) NAND - Ergebnis 1, wenn GENAU eine 1 ist wie XOR
2) NOR - Ergebnis 1, wenn BEIDE 0 sind
3) NXOR - Ergebnis 1, wenn ALLE 1 sind, wie AND
RS - Flip - Flop
- wichtigste Komponente von Speicherbausteinen
- zwei NOR - Operatoren
Van Neumann Prinzipien
- Verarbeitung/ Speicherung von Daten getrennt
- Speicher = Programmen+Daten
- Programme sind eine Folge aus Befehlen
- Programmgesteuerter Universalrechner
Speicherwerk
- Vielzahl von Speicherzellen 1 Bit
- 32 Bit System = Speicherwort
Bus System
- Adressbus = Adressen verlegt
- Datenbus = überträgt die Daten
- Steuerbus = dient der Übermittlung von Steuersignalen
Ein/Ausgabewerk
steuert die Ein und Ausgabe von Daten/-trägern
Rechenwerk
- Arithmetic Logic Unit ( ALU)
- universal Schaltung, die arithmetische und logische Berechnungen durchführt
- Operationen gleichzeitig
- Codierungsgänge S bestimmt den Ausgang Z
- Ü für Überträge
Steuerwerk
- Koordination der zeitl. Abläufe im Rechner
- Befehle aus dem Arbeitsspeicher, entschlüsseln , bearbeiten, steuern
Woraus besteht die CPU?
1) Befehlsregister: speichert alle Befehle aus dem Arbeitsspeicher
2) Befehlszähler: Speicher die Adresse des nächsten Befehls
3) Befehlscodierer: Entschlüsselt den Befehl, erzeugt notw. Hardware Signale
4) Operationenssteuerung: Korrekte Ausführung der Befehle
5) Taktgeber
6) Statusregister: Speicher Statusindikatoren für Rechen/Steuerwerk
Virtuelles Speichermanagement
- Prozess reserviert Teil des Arbeitsspeicher
- dieser wird dynamisch genutzt
- unterteilt ihn in Pages
- jeder Raum bekommt seine eigene virtuellen Adressraum zugewiesen
- virtueller Speicher ist größer als der physische Speicher
MMU
- Memory Management Unit
- schützt und sperrt Speicherbereiche
- koordiniert den Zugriff
- übersetzt Adressen
FPU
- Floating Point Unit
- berechnung der Gleitkommazahlen
Cache
speichert Daten aus dem Arbeitsspeicher vorab um den CPU schneller Befehle zu stellen
Taktfrequenz
intern: wie schnell sie Aufgaben intern bearbeitet
extern: Frequenz auf dem Arbeitsspeicher
FLOPS
- Floating Point Operations per second
- Leistungsfähigkeit eines Rechners
- Genauigkeit der Berechnung von Gleitkommazahlen
Wodurch kann die Rechenleistung einer CPU gesteigert werden?
- Kombination von mehreren CPU
- Hyper-Threading
GPU
- Graphics Processing Unit
- Berechnungen der Grafik, Entlastung der CPU
- nicht universell einsetzbar
- lassen sich gut parallesieren
Speichersysteme?
RAM Flash/SSD HDD DVD BD
RAM
- Random Memory Unit
- Flüchtiger Speicher
- Arbeitsspeicher
Unterschied zwischen DRAM und SRAM
DRAM: -Dynamic RAM -muss regelmäßig neu geschrieben werden -jedes Bit einzeln lesbar -alle Zellen ansprechbar -1 Bit - 1 Kondensator - 1 Transistor SRAM: - Static RAM -muss nicht refresht werden -1 Bit = Flip Flop = 4/6 Transistor
SSD
- nicht flüchtig
- schneller
- basiert auf Floating Gate Transistor
- direkt ansprechbar
Unterschied LMR vs. PMR
PMR hat eine höhere Speicherdichte als LMR
Suchstrategien bei Festplatten
1) FCFS - First Come First SERVED
2) SSTF - Shortest seek time first
3) SCAN
Aufgaben von Betriebssysteme
- Software zur Verwaltung der Rechnersysteme
- Speicherverwaltung
- Prozessmanagement
- Sandboxing
- Benutzer
