Aufbau und Struktur digitaler Rechenanlagen

Beschreibung / Inhalt
Das vorliegende Dokument beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Struktur von digitalen Rechenanlagen. Die Einführung beinhaltet die Definition von Rechenarchitektur und die Aufgaben sowie Ziele dieser Disziplin. Der klassische Universalrechner nach von Neumann wird vorgestellt, dessen Grundbestandteile und Struktur, CPU-Bestandteile und Arbeitsweise beleuchtet werden. Der Speicher und die Busse von Rechnerarchitekturen werden ebenfalls erläutert, ebenso wie die I/O Einheit und Interrupts.

Das Rechenwerk wird detailreich erörtert, insbesondere Addierer, Subtraktion und Addition/Subtraktion von Fließkommazahlen. Auch die Leistungsbewertung von Rechnern spielt eine wichtige Rolle in diesem Dokument. Es wird begründet, warum die Leistungsbewertung von Rechnern notwendig ist und es werden verschiedene Bewertungsmodelle aufgezeigt.

Ebenso befasst sich das Dokument mit der Effizienz von Parallelrechnern, Programmabhängigen Leistungsmodellen und Leistungsmessung durch Benchmarkprogramme. Es werden verschiedenste Benchmarks angeführt sowie Evaluation, Modelling und Simulation von Rechnern erklärt.

Im letzten Abschnitt des Dokuments wird auf das Steuerwerk und die Mikroprogrammierung eingegangen. Dabei werden die Aufgaben des Steuerwerkes, der prinzipielle Befehlsaufbau sowie Adressierungsmodi beschrieben. Des Weiteren werden Register- und Befehlsstruktur sowie Adressierungsarten des Motorola 68020 vorgestellt.
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Auszug aus Referat
Aufbau und Struktur digitaler Rechenanlagen 1. Einführung 1.1. Rechenarchitektur: Begriffserklärung und Definition 1.2. Teilbereiche und Ebenen der Rechenarchitekturen Teilbereiche: Struktur, Organisation, Implementierung, Leistung Ebenen: Globale Systeme Maschinenbefehlsebene Mikroarchitekturebene 1.3. Wechselwirkung zu anderen Disziplinen Betriebssysteme, Hardware - Entwurf, Comilerbau Softwaretechnik, Software Entwurf 1.4. Aufgabe der Rechenarchitektur 1.5. Ziele der Rechenarchitekturen 2. Der klassische Universalrechner nach von Neumann 2.1. Grundbestandteile und Struktur eines von Neumann-Rechners 2.2. CPU - Bestandteile u. Struktur 2.3. Arbeitsweise der CPU Von - Neumann Rechner 1. (SISD), 2. Speicher kontextabhängig, 3. D B in gleichen Speicher 2.4. Speicher Folge von addressierbaren Zellen 2.5. Busse (MAR MBR), (Adreßbus Datenbus), Steuerleitung, Speicherbus, E A Bus 2.6. I O Einheit, Interrupt 3. Das Rechenwerk 3.1. Addierer Halbaddierer Volladdierer Parallele Datenübertragungslogik BCD-Zahlen 3.2. Subtraktion 3.3. Addition Subtraktion von Fließkommazahlen 4. Leistungsbewertung von Rechnern 4.1. Warum ? 4.2. Leistungsbewertung CPI Leistung CPU Performance 1 Durchsatz Ausführungszeit Programm NIT CPI CCT NIT CCT MFLOPS Gleitkommeroperation Ausführungszeit 4.3. Speicher System Bewertungsmodell Speicherbreite max. Durchsatzrate 1 Leistung SBV CPI CCT (Speicherbedarf S Speicherzugriffszeit TS ) CISC - Prozessor S 8,6 Bytes Befehl RISC Prozessor S 4 Bytes Befehl ...
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