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20.3.2021

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Übungsblatt 1 Montag, 1. März 2021 13:14

1-Es geht um Rechnergenerationen: a) Wer entwickelte den ersten funktionstüchtigen frei programmierbaren Rechner? Hinweis: Sozusagen die „nullte Generation“. b) Wie hieß der Rechner? c) Welche Technologie wurde für die „Schaltelemente“ verwendet? d) Welche „Schaltelemente“ verwendete die erste Generation? e) Welche „Schaltelemente“ verwendete die zweite und verwenden bis heute die nach-folgenden Generationen? A-Konrad Zuse B-Z3 C-Vakuumröhen E-Transistoren ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2a) Was besagt das Mooresche Gesetz? b) Wie hat sich das auf die Computersysteme ausgewirkt und tut es bis heute? A-Integration dichte verdoppelt sich alle 2-3 >Jahren(18Monat) Verdopplung der Anzahl der Transistor per Fläche alle 12-24Monate 1-2 Jahre B-Computer sind nicht mehr tonschwer leicht, klein. Die enorme Steigerung der Rechenleistung und damit haben sich Computer durchsetzen können. Strom wird gespart Aus dem leicht sein folgt aus Computer jetzt mobile sind (mobile, Akku Ladung hält lang) Hosentasche, Smartphone ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3-a) Was ist ein Mehrkernprozessor? b) Warum verwendet man lieber Mehrkernprozessoren statt extrem hoch getaktete Ein-Kernprozessoren, um leistungsfähige Rechner zu bauen? A-Mehrkern auf einem Chip (Mehrere nicht kern Prozessoren), die Aufgabe Parallel bearbeitet. B-wegen Strom Verbrach 2Kerne brauchen 2 mal so viel Strom (Leistung).Rechnen doppelt so schnell (linear). Dagegen doppelt Rechengeschwindigkeit so hoher Takt , Ergibt vier Takt Leistung bedarf, ungunstiger Auch Leistungsverlust propotional der Chipfläche [2kerne wegen Morischegesetzt nach 10 Monate auf der gleichen Fläche ---- Doppelt Rechengeschwindigkeit bei gleich L -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1.4 a) Was war das Projekt IAS im Kontext Rechnerentwicklung? (Langform, wer war der Entwickler, was waren die Ziele?) b) Zeichnen Sie die grobe Architektur des IAS mit 4 Blöcken (Zur Klausur sollten Sie das auswendig können). c) Geben Sie eine kurze Erläuterung zu jedem der Blöcke in der groben Architektur IAS :Insitut of Advance Studies Forschungrechner prinston Entwickler war John von Neumann

Hauptspeicher: beinhaltet Daten und Befehle. CU: Gibt Anweisung steuerung an die ALU überwachung und nimmt Befehle an Ende I/O Die Eingabe und Ausgabe sendet/Empfängt Daten von Geräten wie Tastatur ,Drucker,Desplay ALU:Durchführung die Berechnung arithmetischer und logisch - Arithmetisch logic unit

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) Wie ist der Hauptspeicher beim IAS organisiert? Hinweis: Bei der Beschreibung sollten Begriffe wie Größe, Wortbreite, Adressierung, Adressierbarkeit (fällt Ihnen noch etwas ein?) eine Rolle spielen. b) Welche zwei völlig unterschiedliche Arten von Daten liegen im Hauptspeicher?

•Das Verständnis der Organisation des Hauptspeichers ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis von Rechnern. •Der Hauptspeicher des IAS besteht aus 1000 Speicherplätzen, sogenannten Wörtern. •Der IAS hatte eine (ungewöhnliche) Wortbreite von 40 bit

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•Der Begriff Wort im Kontext Speicher bezeichnet eine Zusammenfassung von vielen bitszu einer Einheit, die auf einmal in den Speicher geschrieben oder aus diesem geholt werden

B-Instruktion und Daten von Neumann -Architektur -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1.6 a) Wie sind Register beim IAS aufgebaut? b) Wozu dienen sie? c) Nennen Sie Beispiele für Register beim IAS. d) Welche Eigenschaft zeichnet Register verglichen mit dem Hauptspeicher aus? A-Interne Speicherplätze für die CU und ALU kleine Interne B- MBR :(Memory Buffer Register) Verteil Daten zwischen Hauptspeicher I/O und CU und ALU MAR:(Memory Adress Register) Enthält die Speicher adresse ZB: Wohin das Wort in MBR geschrieben soll. Und Woher das Wort im MBR geholt werden IR:( Instruktion Rigister) enthält opcode und Adresse. C- IBR:(Instruktion Buffer Register) IR:( Instruktion Rigister) MAR:(Memory Adress Register MBR :(Memory Buffer Register) D- Höher Takt an der CPU, selber Takt wie der CPU, Teil die CPU -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1/7 a) Erläutern Sie den Fetch-Decode-Execute-Cycle mit Hilfe des IAS sprachlich. b) Zeichnen Sie dazu ein einfaches Flussdiagramm (UML-Diagramm), in dem nur die Blöcke Fetch, Decode und Execute vorkommen. Hinweis: Sie müssen das Diagramm gemäß Abb. 1.6 grob vereinfachen FETCH; Hält Instruktion Daten an der Hauptspeicher Decode Befehle und opcode getrennte dekodiert was mit wem gemacht werden soll Execute wird die Befehl ausgeführt -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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