Vorlesung 2: Hardware und Betriebssysteme

Question 1

Grundlagen der logischen Schaltung und Operatoren

Answer 1

• 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)

Question 2

Logik Operatoren

Answer 2

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

Question 3

RS - Flip - Flop

Answer 3

• wichtigste Komponente von Speicherbausteinen

- zwei NOR - Operatoren

Question 4

Van Neumann Prinzipien

Answer 4

• Verarbeitung/ Speicherung von Daten getrennt
• Speicher = Programmen+Daten
• Programme sind eine Folge aus Befehlen
• Programmgesteuerter Universalrechner

Question 5

Speicherwerk

Answer 5

• Vielzahl von Speicherzellen 1 Bit

- 32 Bit System = Speicherwort

Question 6

Bus System

Answer 6

• Adressbus = Adressen verlegt
• Datenbus = überträgt die Daten
• Steuerbus = dient der Übermittlung von Steuersignalen

Question 7

Ein/Ausgabewerk

Answer 7

steuert die Ein und Ausgabe von Daten/-trägern

Question 8

Rechenwerk

Answer 8

• Arithmetic Logic Unit ( ALU)
• universal Schaltung, die arithmetische und logische Berechnungen durchführt
• Operationen gleichzeitig
• Codierungsgänge S bestimmt den Ausgang Z
• Ü für Überträge

Question 9

Steuerwerk

Answer 9

• Koordination der zeitl. Abläufe im Rechner

- Befehle aus dem Arbeitsspeicher, entschlüsseln , bearbeiten, steuern

Question 10

Woraus besteht die CPU?

Answer 10

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

Question 11

Virtuelles Speichermanagement

Answer 11

• 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

Question 12

MMU

Answer 12

• Memory Management Unit
• schützt und sperrt Speicherbereiche
• koordiniert den Zugriff
• übersetzt Adressen

Question 13

FPU

Answer 13

• Floating Point Unit

- berechnung der Gleitkommazahlen

Question 14

Cache

Answer 14

speichert Daten aus dem Arbeitsspeicher vorab um den CPU schneller Befehle zu stellen

Question 15

Taktfrequenz

Answer 15

intern: wie schnell sie Aufgaben intern bearbeitet
extern: Frequenz auf dem Arbeitsspeicher

Question 16

FLOPS

Answer 16

• Floating Point Operations per second
• Leistungsfähigkeit eines Rechners
• Genauigkeit der Berechnung von Gleitkommazahlen

Question 17

Wodurch kann die Rechenleistung einer CPU gesteigert werden?

Answer 17

• Kombination von mehreren CPU

- Hyper-Threading

Question 18

GPU

Answer 18

• Graphics Processing Unit
• Berechnungen der Grafik, Entlastung der CPU
• nicht universell einsetzbar
• lassen sich gut parallesieren

Question 19

Speichersysteme?

Answer 19

RAM
Flash/SSD
HDD
DVD
BD

Question 20

RAM

Answer 20

• Random Memory Unit
• Flüchtiger Speicher
• Arbeitsspeicher

Question 21

Unterschied zwischen DRAM und SRAM

Answer 21

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

Question 22

SSD

Answer 22

• nicht flüchtig
• schneller
• basiert auf Floating Gate Transistor
• direkt ansprechbar

Question 23

Unterschied LMR vs. PMR

Answer 23

PMR hat eine höhere Speicherdichte als LMR

Question 24

Suchstrategien bei Festplatten

Answer 24

1) FCFS - First Come First SERVED
2) SSTF - Shortest seek time first
3) SCAN

Question 25

Aufgaben von Betriebssysteme

Answer 25

• Software zur Verwaltung der Rechnersysteme
• Speicherverwaltung
• Prozessmanagement
• Sandboxing
• Benutzer