Vorlesung 3: Verschiedenes Universität Bielefeld – Technische Fakultät AG Rechnernetze und verteilte Systeme Peter B. Ladkin

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1 Vorlesung 3: Verschiedenes Universität Bielefeld – Technische Fakultät AG Rechnernetze und verteilte Systeme Peter B. Ladkin ladkin@rvs.uni-bielefeld.de Wintersemester 2001/2002

2 Technische Informatik II 2 Vorlesung 3 - Inhalt Busarchitektur Virtuelle Maschine

3 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 3 Busarchitektur - das Ideal

4 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 4 Busarchitektur Alles sitzt auf dem gleichen Kabel Wird unterschieden durch Adresse nur

5 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 5 Busarchitektur - Der Plan Speicher CPU sehr schnell Cache CPU sehr sehr schnell Festplatte Speicher schnell Tastatur CPU langsam CPU Bildschirm langsam Unterschiedliche Geschwindigkeiten

6 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 6 Busarchitektur - Der Plan

7 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 7 Busarchitektur - Die Realität Unterschiedliche Geräte von unterschiedliche Hersteller sind billiger/teuere, schneller/langsamer, frühere/spätere,... Unterschiedliche Geräte funktionieren nur mit einer Architektur Maschine sind komponentenweise aufgebaut

8 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 8 Busarchitektur - Die Realität

9 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 9 Busarchitektur - Die Realität Memory-Bus Cache-Bus Local-Bus PCI-BUs ISA-Bus............

10 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 10 Busarchitektur - Die Realität Anzahl der Komponenten ist grösser als Anzahl der Kommunikationswege Es gibt eine Menge von beiden Idee von Busarchitektur einfach Die Realität hat mit Geschichte, Marketing und Business zu tun Alles ist komplizierter als es sein kann

11 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 11 Virtuelle Maschine Ein Baustein-Idee für die ganze Informatik Überall gefunden

12 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 12 VM-Beispiel

13 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 13 VM-Beispiel JUMP Dekodiere JUMP / -> MAR; PC + 1 Datum -> MBR MBR -> IR IR -> DSW

14 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 14 VM-Beispiel ADD Dekodiere ADD / ADD -> ALU; PC -> MAR Daten -> MBR; PC -> MAR MBR -> ALU; ACC -> ALU; Daten -> MBR ALU -> ACC; MBR -> IR IR -> DSW

15 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 15 VM-Beispiel JUMP, ADD, SUBTRACT, MULTIPLY, DIVIDE, LOAD, STORE "Higher Level"

16 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 16 VM-Beispiel "Lower Level" PC: +1, Load MAR: Load (PC, DSW), Put MBR: Load, Put (IR, ALU) IR: Load, Put DSW: Dekodiere, Put(PC, MAR, ALU) ALU, Load(ACC, MBR), Put, Store............

17 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 17 VM-Beispiel "Higher-Level" Operationen werden als "Programme" von "Lower-Level" Operationen definiert "Higher-Level" Datenstrukturen werden als strukturierte Kombinationen von "Lower-Level" Datenstrukturen definiert

18 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 18 VM-Allgemein "Higher-Level" DS und Ops werden als Strukturen bzw Programme von "Lower-Level" DS und Ops definiert Eine V-Maschine wird über ihre DS und Ops festgelegt Also definiert man VM1 von Maschine 0; VM2 von VM 1; VM3 von VM2;...usw

19 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 19 Allgemeine Ontologie Was gibt's für Objekten? Objekten haben Zustände (wechselbare Eigenschaften) Was gibt's für Operationen? Operationen bedeuten Wechsel (Change) der Zustände der Objekten

20 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 20 VM-Allgemein Ein Programm besteht aus Definitionen der Wechsel der Objekten Die Sammlung der Zustände (Eigenschaften) der Programm-Objekten ist der Zustand des Programmes Jede Programm-Operation bedeutet eine Wechsel der Zustände der Objekten

21 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 21 VM-Allgemein

22 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 22 VM-Allgemein Dies wird anders bezeichnet

23 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 23 VM-Allgemein

24 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 24 VM-Allgemein Die Operationen könnten komplex oder einfach sein Die Zustandsänderungen könnten komplex oder einfach sein Es kommt darauf an, an welchem "Level" sie definiert sind

25 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 25 VM-Konkret "Lower-Level" Objekten PC MAR MBR ACC IR

26 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 26 VM-Konkret "Lower-Level" Operationen Load (MBR, MAR, PC, IR, DSW, ALU, ACC) Store (MBR,......) ADD (MBR, ACC); SUBRACT (MBR, ACC),..... +1 (PC)

27 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 27 VM-Konkret "Higher-Level" (Benutzerebene) "Schreiben" / "Speichern" von "Files" "File" = beliebige "Sequenz" von "Buchstaben" "Buchstabe" = "Sequenz" von 8 "Bits" "Lesen"/"Schicken" von "E-Mail" "E-Mail" = "Header" + "File" "Schicken" von "Inhalt" + "Adresse" "Laden" von "WWW-Seite"

28 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 28 VM-Konkret "Compilieren" eines "Programmes" "Auführen" eines "Programmes" Usw

29 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 29 VM-Aufbau "File" = "Sequenz" von "Buchstaben" "Buchstabe" = "Byte" Also: bestimmte Anzahl von Bytes

30 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 30 VM-Aufbau File-Änderung Speicher von bis +Anzahl kopieren "Buffer" "Cursor" in...... +Anzahl Änderung = (in Kopie) Byte von "Tastatur" -> ACC Von +Anz bis "Cursor": + 1 "Cursor" <- ACC "Buffer" in bis -Anzahl+1 kopieren...wenn.....

31 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 31 Betriebssystem Definiert "übliche" High-Level Datenstrukturen Definiert "übliche" Operationen Macht die ganze Buchhaltung Auf Basis von der HW-Ebene Assembly-Sprache Speicher, Festplatte, Drucker, Tastatur, Bildschirm...

32 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 32 Betriebssystem Was ist "üblich"? Speicher ist eine Sequenz von Buchstaben Files sind Sequenzen von Buchstaben/Zahlen Operationen sind File-Operationen und Variabel- Operationen d.h. Operationen an Buchstaben Operationen an Sequenzen von Buchstaben/Zahlen Arithmetic

33 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 33 Betriebssysteme "Higher-Level" traditionelle Operationen Buchhaltung Geräte und Komponenten "versteckt" Alles ist ein File (Unix) Alle Operationen sind File-Operationen Grenze ist eine Grau-Zone

34 Wintersemester 2001/2002Technische Informatik II 34 Das nächste Mal Speicher und Adressen "Virtuelle" Speicher Verschiedenes