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Computerorientierte Physik VORLESUNG Zeit: jeweils Mo. 9.40 - 11.10 Uhr Ort: Hörsaal 5.01, Institut für Experimentalphysik, Universitätsplatz 5, A-8010.

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1 Computerorientierte Physik VORLESUNG Zeit: jeweils Mo Uhr Ort: Hörsaal 5.01, Institut für Experimentalphysik, Universitätsplatz 5, A-8010 Graz

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3 Einleitung: Grundlagen Hardwaregruppen und ihre Kommunikation CPU Control Bus Daten Bus Adress Bus Clock Memory Peripherie InterruptDMAPIASIA

4 Memory RAM: Random Access Memory statisch: Flip-Flop dynamisch: (Ladung eines Kondensators) refresh Datenbreite: 1-Bit 1-Byte (8 Bit), unteres/oberes Halbbyte(4 Bit) 1-Word (16 Bit) double Word (32 Bit) quad Word (64 Bit) Adressierung:Speicherchips unterschiedlicher Organisation (1Bit x 64k, 8Bit x 8k) Ansprechen über Adressbus, Chip-Select (CS) und Read-Write (RW) Signale

5 Memory Organisation 8 x 32k 8 x 8k 8-Bit bidirektionaler Datenbus (Tri-State-Buffer) 8 x 8k Adressbus A0-A12 Enable, R/W Controlbus Enable, R/W Codierung CS A13-A14

6 Peripherie Memory mapped: Vorteil: Adressierung wie Memory grosser Adressierraum alle Adressierungsarten der CPU Nachteil: schlechte Strukturierung, höhere Anforderungen an Systemdesign (Memory Management) Eigene I/O Adressierung: (Input/Output) Vorteil: Übersichtliches Systemdesign Spezifische Hardwarebehandlung Nachteil: Mehr Aufwand für CPU Eigene Befehle, mehr Signalleitungen

7 Interrupt System Aufgabe: Beeinflussung des Programmablaufes durch äußere Ereignisse. NMI: non maskable Interrupt: nicht vom Programm ignorierbarer Interrupt z.B. Reset MI: maskable Interrupt vom Programm kann entschieden werden, ob Interrupt ermöglicht werden soll. z.B. Tastaturbetätigung Interrupt Controller: intelligenter Baustein Maskierung einzelner Interrupts, Prioritäten, Kaskadierbar

8 DMA: Direct Memory Access Aufgabe: Externer schreib-lese-Zugriff aufs Memory Ablauf: Nach Anforderung Stillstand der CPU Freigabe von Adress-, Daten- und Controlbus Übenahme der externen Kontrolle Anwendung: schnellere externe Hardware (früher) (Multiprozessor Anwendungen) Controller: Intelligenter Baustein Maskierbar, Kaskadierbar, ähnlich Interruptcontroller

9 PIA: Parallel Interface Adapter Aufgabe: Übergang vom internen Bussystem auf externe mehr-Bit (8 Bit, 16 Bit) Datenverbindung z.B. parallele Druckerverbindung Controller: Intelligenter Baustein individuelle uni-direktionale und bidirektionale Programmierung einzelner Leitungen Handshakelogik

10 SIA: Seriel Interface Adapter Aufgabe: Verbindung des internen Buses zu externer 1-Bit serieller Leitung z.B. RS232 (COM1:, COM2:, etc.) USB, Controller: Intelligenter Baustein Baudrate, Stop-Bits, Synchronisation, Parity Handshake Leitungen (Hardware, Software)

11 Computerorientierte Physik Übungen Zeit: jeweils Mo Uhr bzw. freie Zeitvereinbarung (Projekte) Ort: Hörsaal 5.01, Institut für Experimentalphysik, Universitätsplatz 5, A-8010 Graz

12 Beispiele Fourier-Spektroskopie (FTIR) (H.Krenn) Analyse von Bewegungsvorgängen mit GPS Höhenvergleich mit Barometer (Hochschwab) Eintrittsverhalten von Meteoriten in Atmosphäre Berechnung und Simulation optischer Geräte (A.Leitner) Bewegungsanalyse der Handschrift Analyse von Bewegungsvorgängen mit GPS Montainbike-Strecken Analyse von Bewegungsvorgängen mit GPS Flugzeug


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