Was sagt das Mooresche Gesetz von 1965?
„The complexity for minimum component costs has increased at a rate of roughly a factor of two per
year.” (Gordon Moore)
Das Mooresche Gesetz stimmt nicht ganz, aber was kann daraus abgeleitet werden?
Daraus abgeleitet:
Die Anzahl der verfügbaren Transistoren verdoppelt sich alle 18-24 Monate.
Die Rechenleistung verdoppelt sich alle 18-24 Monate.
Wie schnell werden die Transistordichte und die Rechenleitung heute weiterentwickelt?
Heute:
Transistordichte verdoppelt sich alle 3 Jahre
Steigerung der Rechenleistung „hinkt“ hinterher
Grundlagen der Rechnerarchitektur: Wie sieht die “Rechnerpyramide” aus?
Wofür steht CPU?
Central Processing Unit
Wofür steht RAM?
Random Access Memory / Arbeitsspeicher
Wofür steht BUS und was für verschidene arten von BUS gibt es?
Binary Unit System, Es gibt Datenbus, Steuerbus und Adressbus.
Grundlagen der Rechnerarchitektur: Wo sind CPU, RAM und Peripheriegeräte im Rechner verortet und wie sind diese verbunden?
Wofür steht RAM im Computer?
Ein Bus hat 25 Adressleitungen, wie viele verschiedenen Adressen sind möglich?
2^25 = 33.552.432 verschiedene Adresszustände.
Bis vor wenigen Jahren musste man sich bei der Installation des Betriebssystems
entscheiden: 32-Bit oder 64-Bit, aber was macht das für einen Unterschied?
Dies hat Auswirkungen auf die vom Betriebssystem max. nutzbare Zahl der
Adressleitungen.
Wie viel GByte kann ein 32 Bit Betriebssystem adressieren?
Eine Adresse adressiert typischerweise einen Byte: Das heißt bei einem 32 Bit Betriebsystem lautet die Rechnung: 2^32 = 4 GByte.
Sie kaufen sich einen Rechner der mit 16Gb RAM ausgestattet ist. Macht es Sinn,
auf diesem ein 32-Bit Betriebssystem zu installieren?
Nein, ein 32-Bit Betriebssystem kann nur 4GByte adressieren; und die müssen
noch zwischen RAM und Peripheriegeräten aufgeteilt werden.
Was muss größer sein, die Gbyte die das Betriebssystem adressieren kann oder die Gigabyte der RAM?
Die Gigabytes die das Betriebssystem adressieren kann.
Wie lauten die herrausgeschwärzten Begriffe?
Wofür steht BZR, und was tut er/sie/es?
Befehlszeigeregister – enthält die Adresse (im
RAM) des aktuellen/nächsten Befehl
Wofür steht BR und was tut er/sie/es?
Befehlsregister – enthält den aktuell zu
verarbeitenden Befehl
Nein, FSM ist kein Fetisch, wofür steht er/sie/es udn was macht er/sie/es?
Finite State Machine – endlicher Automat, der
das Verhalten des Prozessorkerns steuert
das “Gehirn“ des Prozessorkerns
Was ist die Registerbank?
enthält Register (r0, r1, … rm), welche Werte
aus dem RAM zwischenspeichern
Was ist ALU? (Nein, nicht Aluminium.)
Arithmetic Logical Unit, der Teil eines
Rechenkerns, der Berechnungen (arithmetisch
oder logisch) vornimmt, die Operanden
kommen i.d.R. aus einem Register, das
Ergebnis wird wieder in ein Register gespeichert
Endlicher Automat: Was sind die zwei Bedeutungen?
Eine Verhaltensbeschreibung: Eine auf Graphen basierte Methode, um das
Verhalten einer digitalen Schaltung zu beschreiben.
Eine Zielarchitektur: Eine digitalelektronische Schaltung, mit einem Verhalten
gem. der oben erwähnten Verhaltensbeschreibung.
Was sind endliche Automaten und was für Zustände gibt es?
Ein Modell zur Beschreibung des Verhaltens sequenzieller digitaler Schaltungen.
FSM: Finite State Machine
− Empfängt Eingaben
− Produziert Ausgaben
− Besitzt innere Zustände
− Eine Eingabe bewirkt eine Ausgabe und eine Veränderung des inneren Zustandes.
Warum ist die FSM eine endliche Zustandsmaschine?
Eingabealphabet ist endlich.
Ausgabealphabet ist endlich.
Zustände sind demnach auch Teil einer endlichen Zustansmenge.
Zusammen mit Startfunktion, Übergangsfunktion und Zielfunktion bilden diese Bestandteile ein, 6-Tupel, welches den endlichen Automaten definiert.
Wie heißen die verschiedenen Teile und Beschriftungen des Graphen und um welche Art von Graph handelt es sich?
Es ist ein Mealy Automat.
Um was für einen Automaten handelt es sich und wie heißen seine Bestandteile und Kantenmarkierungen?
Zeichene den Mealy Automatengraphen für folgenden Automaten:
Achtung: Es kann immer nur eine Ausgabe pro Eingabe erzeugt werden.
Konvertieren sie in den jeweils anderen Automatentyp.
Was macht das Schaltwerk?
Es verwirklicht den endlichen Automaten (Graphen) in einer tatsächlichen Schaltung. Der Automat wird implementiert.
Schaltwerke beinhalten Schaltnetze.
Das Schaltwerk arbeitet mit zwei Werten: 0 und 1. Wie werden diese Werte tatsächlcih übermittelt?
Durch unterschiedliche Spannungsniveaus.
Was tun Schaltnetze im Endefekt?
Sie berechnen Boolesche Funktionen. Aus beliebig vielen Eingängen werden beliebig viele Ausgänge erzeugt, die aber stets der Zahlenmenge 1 und 2 entsprechen.
Was unterscheidet ein Schaltwerk und ein Schaltnetz?
Bei einem Schaltwerk gibt es noch innere Zustände. Der Eingang, der Ausgang und der Zustand bestehen aus einer beliebigen Anzahl an Bits.
Unterschiedliche Eingänge verändern den inneren Zustand des Schaltwerks.
Wie unterscheiden sich Schaltwerke und Schaltnetze?
Schaltnetze erzeugen bei identischem Eingang identischen Ausgang.
Schaltwerke nur wenn der innere Zustand zum Start auch identisch ist.
Führe diesen Assembler aus.
Wie lauten die fünf Teilaufgaben des endlichen Automaten?
Was ist Pipelining?
Was sind Caches?
Man braucht sie, weil der Prozessor schneller arbeitet, als der Hauptspeicher auf Sachen zugreifen kann (Speicherlücke). Und weil zwischen den beiden nur eine Verbindung, der Bus, Existiert (Von Neumann Falschenhals).
In moderen Prozessoren gibt es mehrere hintereinander geschaltete Caches.
Gibt es in modernen Rechnern nur einen Bus?
Was unterscheidet Mealy- und moore Automaten?
Zeichne den folgenden Automaten. Um was für eine Art von Automaten handelt es sich?
Forme den Automaten in den jeweils anderen Automatentyp um.
Es ist eine Mealy Automat.
Dies ist ein Moore Automat.
Dies ist ein Mealy Automat.
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