Rechneraufbau & Rechnerstrukturen, Folie 7.1 © W. Oberschelp, G. Vossen

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Kapitel 7

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7. Organisationsplan eines Von-Neumann-Rechners

Struktur eines Von-Neumann-Rechners

Struktur und Arbeitsweise einer CPU

Speicher E/A-Einheit, Interrupts Busse Klassifikation von Von-Neumann-

Rechnern

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Struktur eines Von-Neumann-Rechners

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Struktur einer CPU

D atenprozes sor B efehlsprozessor

M R L A

A LU IR

P C

C P U

A dressbus

D atenbus

M ARM B R

D ecodiererS teuerwerk

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Charakteristika des Von-Neumann-Rechners

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Fetch/Execute-Zyklus

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Fetch-Phase

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Speicherhierarchie

C P U

R egis ter

C ache

H auptspe icher

H intergrund-spe icher

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Organisation einer I/O-Einheit

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Prozessor Cache Hauptspeicher

Prozessor/Speicherbus

E/A-SchnittstelleGrafik-

ControllerBridge

E/A-Bus

Zweibussystem

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Prozessor Cache

Hauptspeicher

Prozessor/Speicherbus

Bridge

E/A-Bus

Variante des Zweibussystems

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Prozessor Cache Hauptspeicher

Systembus (z.B. 66 MHz, 64 Bit)

Platten-Controller

Grafik-Controller

PCINorth Bridge

PCI-Bus (z.B. 33 MHz, 32 Bit)

E/A-GeräteISA

South Bridge

ISA-Bus (z.B. 8 MHz, 16 Bit)

Dreibussystem mit PCI- und ISA-Bus

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Klassifikation von Von-Neumann-Rechnern

Globale Rechner-Klassifikationen:• Anhand der Leistungsfähigkeit:

– Personalcomputer (PCs)– Workstations– Großrechenr

• Anhand der Anwendungen:– Desktop-Computing– Server-Computing– Embedded Computing:

- Mikrocontroller- Digitale Signal-Prozessoren (DSPs)

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FileserverDatenbank-Server

Drucker-Server

Vernetzte Rechnerkonfiguration mit Servern

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Server

Request

Reply

Client

Request-Reply-Prinzip

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Klassifikation von Von-Neumann-Rechnern

Lokale Prozessor-Klassifikation:• Akkumulator-Architektur• Stack-Architektur• Register-Speicher-Architektur („CISC“)• Register-Register-Architektur („RISC“)

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SpeicherProzessor

Akku

ALU

Akkumulator-Architektur

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Prozessor

SP

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Speicher

ALU

Stack-Architektur

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SpeicherProzessor

ALU

Register-Speicher-Architektur

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SpeicherProzessor

ALU

Register-Register-Architektur

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Probleme von CISC-Prozessoren

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Merkmale von RISC-Prozessoren

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Alternativen zum von Neumann-Konzept

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Ende Kapitel 7