6 - Grundlagen der Rechnerarchitektur und -organisation [ID:10454]
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Gut, also schönen guten Tag. Ja, mit ein bisschen Verspätung ging es los, habe das

wichtigste vergessen, nämlich mein Notebook. Ohne den kann man heutzutage keine Vorlesungen

mehr halten. Ja, ich habe Ihnen noch etwas mitgebracht. Nochmal im Nachtrag, wir hatten

uns ja Anfang des Kapitels 2 intensiver mit Mikroprogrammierung beschäftigt. Und ich weiß

nicht, ob Sie das wissen, es gibt hier an der Informatik auch die sogenannte ESA, der

ESA steht für Informatik Sammlung Erlangen. Also das ist eine Sammlung von Rechentechnik

seit den Anfängen der Informatik hier Ende der 60er Jahre in Erlangen. Und ich würde

sagen, es ist auf jeden Fall eine der bedeutendsten Rechnersammlungen in Deutschland, vielleicht

sogar in Europa, da sie doch die große Bandbreite an Rechentechnik, von Einzelrechner bis zu

Einzelplatzrechnern, PCs, aber auch Parallelrechentechnik beinhaltet. Und ich habe Ihnen jetzt mal

etwas mitgebracht, ein neuestes Geschenk, mit dem Herrn Dr. Hergenröder und dem ehemaligen

Leiter des Regionalen Rechenzentrums, Dr. Wolf, kümmern wir uns ein bisschen um diese

Informatik Sammlung, ich von der Informatik Seite aus. Und das letzte Geschenk, erst vor

ein paar Wochen, ist ein Mikroprogrammwerk, eine Maschine von der Firma Siemens, Sie sehen

es hier, ich habe es mal mitgebracht, das ist die Siemens 40045 glaube ich war die Bezeichnung,

40045. Und ja, ich zeige es Ihnen mal hier ein bisschen auf der Grafik da oben, da sehen

Sie, vielleicht können Sie es erkennen, so Zapfen, die da so rausgehen und das Weiße,

was da aufgetragen ist, ist eine Lochkarte. Hier unten sieht man nochmal eine Lochkarte,

na, das hätte ein bisschen schöner sein können, wenn Sie nicht von der Auflösung hören,

aber ich kann es Ihnen auch mitteilen. Die alten Zapfen, die hier rausragen, werden also

dann umgeben von dieser Lochkarte, da ist also ein Loch herausgestanzt, was man jetzt leider

nicht sieht, hier im Artikel sieht man das besser, ist das entweder links herum oder

rechts herum um dem Zapfen eine Metallleitung verläuft, also ein Draht gezogen ist, also

hier ist der Zapfen, hier ist das Loch und entweder läuft die Metallleitung hier rum,

also der Draht so rum oder so rum und je nachdem in welcher Richtung das Strom da durchläuft,

wird ein anderer Strom hier induziert, wird eine andere Stromrichtung induziert und diese

Stromrichtung, die wird dann ausgewertet und je nachdem ist es dann eine 1 oder eine 0,

man sieht dann also hier unten oder hier oben, würden sich dann die Windungen und diese

Zapfen herum bewegen und je nachdem kommt dann hier unten, das ist jetzt nicht gezeigt

auf der Unterseite, dann das Befehlswort heraus, also die einzelnen Steuersignale, die wir

ja schon behandelt haben. Insgesamt gibt es nicht nur eine solche Ebene, sondern es gibt

bis zu 32 Ebenen hier angedeutet und überall kann man dann dort solche Lochkarten da einlegen

und dabei sein Mikroprogramm schreiben. Gut, also wer Lust hat und noch Zeit hat, kann

dieses kleine Wunderwerk der Technik, mittlerweile also 40 Jahre alt, 1972, ja bis 1972 war das

also, 1972 ging das, war das noch in Betrieb, also jetzt 50 Jahre alt. Ja, wenn Sie nach

der Vorlesung Zeit haben und Lust, können Sie da nochmal dran vorbeigehen und dieses

Gerät aus der Nähe betrachten. So, wir sind ja mittlerweile in der Vorlesung in dem Sinne

schon von der Historie ein Stück weiter, wir sind nämlich schon bei den Cache Techniken

angekommen und das sind also die Dinge, die wir heute noch behandeln wollen, wir wollen

also die Thematik Cache abschließen und ich möchte dann auch noch zur Thematik DRAM kommen,

also DRAM Architektur, DDRAM Architektur genauer gesagt. So, aber jetzt sind wir noch erst

bei dem Cache und aufgehört habe ich also mit folgender Folie, der Cache ist also dazu

da, um das nochmal kurz zusammenzufassen, ein schneller Speicher, der nahe am Prozessor

angeordnet ist, also zwischen Prozessor und dem Arbeitsspeicher, um den langsamen Zugriff,

den der Prozessor zum Arbeitsspeicher hat, den relativ langsamen Zugriff zu kompensieren.

Dadurch, dass man also mal nutzt die lokale und die zeitliche Lokalität aus, das heißt

also dadurch, dass die Programme häufig sich in Schleifen bewegen, können bestimmte Bereiche

aus dem Datenspeicher in den Cache gehalten werden, da man darauf öfter zugreift. Das

ist also von der Wahrscheinlichkeit her nicht gleich verteilt, das ist also einmal die zeitliche

Lokalität, um das nochmal zusammenzufassen und die räumliche Lokalität, dass auch wenn

Zugänglich über

Offener Zugang

Dauer

01:26:40 Min

Aufnahmedatum

2012-05-21

Hochgeladen am

2019-04-12 15:19:02

Sprache

de-DE

Ziel der Vorlesung ist, die Grundlagen beim Aufbau eines Rechners zu vermitteln. Dies beinhaltet die Grundkomponenten, wie das Leitwerk, das Rechenwerk, das Speicherwerk und das Ein-/Ausgabewerk. Ausgehend vom klassischen von Neumann-Rechner wird der Bogen bis zu den Architekturen moderner Rechner und Prozessoren geschlagen.

Grundprinzipien der Ablaufstuerung bei der Berarbeitung von Befehlen werden ebenso behandelt wie Aufbau und Funktionsweise eines Caches und die Architektur von Speichern im Allgemeinen. Das Konzept der Mikroprogrammierung wird erläutert. Ferner wird der Einstieg in die hardwarenahe Programmierung moderner CPUs mittels Assembler vorgestellt und erprobt. Aufbau und Funktionsweise peripherer Einheiten und Bussysteme werden ebenfalls behandelt.

Die Studierenden sollen am Ende der Vorlesung den Aufbau und die Funktionsweise der Architektur eines Rechners, z.B. eines PCs, und des darin enthaltenen Prozessors nicht nur kennen, sondern auch die Gründe für deren Zustandekommen verstanden haben.

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