Informatik C Rechneraufbau PDF

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Rechneraufbau Notizen ...

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Informatik 2. Vorlesung Rechneraufbau  

Ein Computer ist eine durch Programme gesteuerte elektronische Anlage. 1937. Erster mechanischer Rechner mit binären Rechenwerk - 2007 erste Smartphones

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John von Neumann 1945 Universalrechner entwickelt Unabhängig vom zu bearbeitendem Problem Prozess der Befehlsverarbeitung erfolgt mittels festgelegter von Neumann Zyklen Modernen Prozessoren sind Steuer und Rechenwerk zusammengefasst Steuerwerk --- Kern der CPU, Abarbeitung eines Programmes, Befehl für Befehl Für jeden Befehl wird ein Befehlszyklus durchlaufen

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Rechenwerk:  

Bildet arithmetisch logische Einheit Bestandteile: Register, Rechenlogik und Ablaufsteuerung

Arbeitsspeicher:  

Durch Adressen strukturierter Bereich Enthält Binärwörter fester Größe

Eingabe- und Ausgabewerk:  

Verbindung des Computers mit Draußen Draußen—meint die nicht mehr zu dem eigentlichen, universellen von- Neumann- Rechner Konzept gehörenden Komponenten

Gordon Moore, Intel Mitbegründer – Komplexität von Chips, Anzahl der Transistoren- verdoppelt sich alle 18 Monate. Flops- Floating Point Operations per Second—Beispiel von Hochleistungsrechnern    

Leistungssteigerung bei aktuellen CPUs fast nur noch durch Parallelisierung möglich: Viel schneller als 4 GHz geht nicht… Smartphones- 8 Kerne, Großrechner 10 Mio. Kerne Software muss speziell entwickelt paralysiert werden um solche Hochleistungsrechner ausnutzen

Hauptplatine ist die Basis des Computersystems: 

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Prozessor Steckplatz, Arbeitsspeicher, Chipsatz, Bios oder UEFI Software, PeripherieController z.B. Maus, Tastatur, evtl. Sound/Netzwerk/Grafik-Chips, Sockel für Erweiterungskarten Chipsatz: Stellt Verbindungen zwischen Prozessor, Arbeitsspeicher und Onboad. Komponenten dar Klassische Aufteilung: Northbridge, Southbridge Aktuelle CPU haben immer mehr Controller onboard BIOS/ UEFI Minimale integrierte Software für den Rechnerstart Setupprogramm zur Konfiguration von Chipsatz Parametern

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Mainboard Einzelprozessormainboard mit AGP- und PCI- Slots Doppelprozessormainboard mit AGP, PCI und ISA Slots – wenn man schneller sein will braucht man mehr Kerne Speicherübersicht: durch Adressen strukturierter Bereich, welcher Binärwörter fester Größe aufnimmt. Idealer Speicher wäre groß, schnell, nicht flüssig und preiswert Widerspruch führt zu folgender Hierarchie: siehe Skizze Speicherhierarchie- Register

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Teil des Prozessors Ein Prozessor enthält mehrere Register Registersatz beschriebt die Menge alle Register Adressregister, Befehlszählregister, Befehlsregister Ein Register kann ein Binärwert speichern

Speicher, der Daten vorrauschauend lädt und puffert     

Im Vergleich zum Hauptsprecher sehr viel kleiner, aber auch sehr viel schneller Daten stehen im Trefferfalle viel schneller zur Verfügung als bei direktem RAM-zugriff Mehrstufiges Verfahren sind möglich RAM-random acces Memory – Speicher mit wahlfreiem Zugriff ROM- Read Only Memory kann nicht mehr beschrieben werden

Schnittstellen, ermöglicht die Kommunikation zwischen verschiedenen Hardwarekomponenten Arten der Datenübertragung: Parallel (veraltet)     

Mehrere Bits werden gleichzeitig betragen Dickere Kabel mit mehreren Adern Begrenzte Kabellänge, da sonst gegenseitige Störung möglich Langsamere Taktung notwendig DIE und SCSI

Max. 320 MB7s Datendurchsatz Seriell:     

Bits werden nacheinander übertragen Dünnere Kabel Nur wenige Leistungsadern notwendig Höhere Taktung möglich SATA – punkt zu punkt Verbindung SAS—2,4 GB/s...