Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik."—  Präsentation transkript:

1 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

2 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

3 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

4 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Daten Programm

5 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Datenbus Adreßbus Kontrollbus Rechen- werk Steuer- einheit SpeicherE/A- Einheit CPU Arbeits- speicher Adressen Daten Operationsbefehle q Ein potentioneller Engpaß - Kommunikation zwischen CPU und Arbeitsspeicher: Busstruktur

6 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Rechenwerk Register Kontroll- und Steuerschaltungen Akkumulator Addierwerk und Komple- mentierer ALU Aufbau des Rechenwerks

7 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Arithmetisch-Logische Einheit ALU X-RegisterY-Register Z-RegisterFlag-Register Mode Function- select M S1S1 S0S0 C1C1 Z1Z1 Z0Z0 Z2Z2 Z3Z3 C2C2 C3C3 C4C4 Y2Y2 Y1Y1 Y0Y0 Y3Y3 X2X2 X1X1 X0X0 X3X3 C0C0 1-Bit ALU Overflow 4-Bit-ALU

8 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik P1: Phase 1 P2: Phase 2 P3: Phase 3 Taktgeber... R0R0 R1R1 R7R Z-BusMehrzweck- register X-BusY-Bus ALU X-RegisterY-Register Z-Register Rechnerkern: ALU + Register + Busse

9 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Vom Mikroprogramm zum Assemblercode Der Mikrocode: Beschreibt Ablauf der Operationen im Rechnerkern (Stellung der Schalter, Steuerleitungen). Dieser wird von der Mikroprogrammeinheit des Steuerwerkes generiert. Das Mikroprogramm zur Ausführung der Befehle im ROM des Steuerwerkes gespeichert. Maschinencode: Nächsthöhere Ebene der Programmierung. Befehle und Adressen können direkt angesprochen werden. Jeder Befehl durch eine Zahl, seinen OpCode, repräsentiert. Assemblercode: Besser lesbare Form der Maschinensprache. Befehle durch Worte benannt. Befehle des Assemblercodes in aufeinanderfolgenden Zellen des RAM gespeichert. Änderung in der Reihenfolge der Abarbeitung durch Sprungbefehle. Einige Register der CPU erfüllen spezielle Funktionen (Akkumulator, Befehlszähler) und sind direkt ansprechbar. Demonstration am „Ein-Adreß-Rechner“.

10 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Speicher I Daten und Programme im Speicher des Computers bereitgehalten. Programmb efehle im Hauptspeicher in aufeinanderfolgenden Speicherzellen abgelegt. Jedes Datum ist ein Speicherwort der Länge n Bits. Jedes Wort belegt eine durch eine Adresse ansprechbare Speicherstelle im Speicher. Aufbau eines Speicherwortes für einen Befehl:

11 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

12 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Der Zugang zum Hauptspeicher MODE Adreß- register Datenregister Speicher Blockschaltbild für den Speicher

13 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik DECODERDECODER 0101 SWSW SWSW SWSW SWSW W Read Write ModeMode MAR Speicher MDR

14 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

15 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik dyn. Speicher Mikroprozessoren Jahr Größe Mrd.Bits Größe Mio.Tr. Taktfr. Verdr.eb. I/O [mm 2 ] per Chip [mm 2 ] per cm 2 [MHz] p.Chip Entwicklung für Speicher und Prozessoren

16 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

17 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik  Chipgröße und Transistorzahl 12 mm 2 --> 350 mm 2 * % pro Jahr > 15 Millionen* % pro Jahr  Taktfrequenz 750 kHz --> 500MHz* % pro Jahr  Taktzyklen pro Instruktion 8 --> 0.25/ 3215 % pro Jahr  MIPS 0,1 --> % pro Jahr 25 Jahre Mikroprozessoren Treibende Kraft der Mikroelektronik  Kosten senken bei gleichzeitiger Erhöhung der Rechenleistung und Zuverlässigkeit  Im einzelnen:  höhere Schaltkreisdichten  höhere Modulpackungsdichten  mehr Verbindungen zwischen Chips  weniger Chips, weniger Module, weniger Kabelverbindungen/Stecker  weniger Kosten für Kühlung und Stromversorgung

18 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Preisverfall durch Technologieentwicklung Kosten reduzieren sich im Mittel um 43% pro Jahr $

19 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

20 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Bekannte Betriebssysteme

21 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Grundsoftware. ROM-BIOS. Jeder Rechner benötigt eine Grundausstattung an Software. Diese wird teilweise in Festwertspeichern (ROM) gehalten und beim Start oder Reset des Rechners aktiviert. Aufgaben: Testen und Initialisieren der Hardware. Elementare Ein- und Ausgabeoperationen. Laden ausführbarer Programme und deren Start. Starten des Betriebssystems. Diese Software heißt ROM-BIOS. (read only memory - basic input output system) ( bei IBM-kompatiblen PCs)

22 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik Betriebsmittel (engl. ressources) sind alle Hard- und Softwarekomponenten, die zur Ausführung eines Programmes gebraucht werden. Dazu zählen also Hardwarekomponenten wie Prozessor, Speicher und E/A Geräte. Softwareobjekte wie Programmvariable, Befehle, Daten und Dateien. Betriebsmittel unterteilt in Reale BM: Die wirklich vorhandenen Hard- und Softwareobjekte. Virtuelle BM: Vom Betriebssystem simulierte BM mit scheinbar den gleichen Eigenschaften wie die realen BM. Anzahl unbegrenzt. Beispiel virtueller Bildschirm. Logische BM: Abstraktion von den technischen oder physikalischen Eigenschaften der realen BM. Beispiel Datei, von der nur der logische Aufbau wie Zugriffsart, Satzformat und Blockgröße interessiert, nicht aber ihre physikalische Speicherung z.B. auf der Festplatte. Betriebsmittel

23 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

24 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

25 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

26 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

27 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik

28 Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik


Herunterladen ppt "Digitale Informationsverarbeitung Institut für Informatik."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen