IT für Führungskräfte Zentraleinheiten 11.04.2002 Gruppe 2 - CPU.

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1 IT für Führungskräfte Zentraleinheiten Gruppe 2 - CPU

2 CPU heißt Central Processing Unit!
CPU – DAS TEAM CPU heißt Central Processing Unit! Björn Heppner (Folien 1-4, 15-20, Rollenspielpräsentation 1-4) Harald Grabner (Folien 5-14) Christoph Supper (Folien 21-36) Gruppe 2 - CPU

3 Einführung - Die Zentraleinheit
Zentrale Bedeutung! Auf Hauptplatine (Motherboard) Komponenten: Zentralspeicher Zentralprozessor Verbindungseinrichtungen (Busse) Ein/Ausgabe-Steuerung Stromversorgung, Kühlung etc. Gruppe 2 - CPU

4 Motherboard - Komponenten
Gruppe 2 - CPU

5 Zentraleinheiten Architektur Zentralspeicher
Prinzip der von-Neumann-Architektur Alternative Architekturprinzipien Zentralspeicher Arbeitsspeicher Pufferspeicher Registerspeicher Mikroprogrammspeicher Gruppe 2 - CPU

6 Struktur der von Neumann Architektur
Speicher Eingabewerk Ausgabewerk Rechenwerk ALU Leitwerk CU CPU Gruppe 2 - CPU

7 Alternative Architekturprinzipien
Vier Kategorien nach Flynn Single-Instruction-Single-Data-Rechner (SISD) Single-Instruction-Multiple-Data-Rechner (SIMD) Multiple-Instruction-Single-Data-Rechner (MISD) Multiple-Instruction-Multiple-Data-Rechner (MIMD) Eng gekoppelte Mehrprozessorensysteme Lose gekoppelte Mehrprozessorensysteme Gruppe 2 - CPU

8 Eng gekoppelte Mehrprozessorensysteme
Zentral- prozessor Gemeinsamer Arbeitsspeicher Gruppe 2 - CPU

9 Lose gekoppelte Mehrprozessorensysteme
Arbeits- speicher Zentral- prozessor Gruppe 2 - CPU

10 Mikroprogrammspeicher
Zentralspeicher Arbeitsspeicher Pufferspeicher Registerspeicher Mikroprogrammspeicher Gruppe 2 - CPU

11 Entwicklung der letzten Jahre RAM (Random Access Memory)
Arbeitsspeicher Aufgaben Fassungsvermögen Entwicklung der letzten Jahre RAM (Random Access Memory) ROM (Read Only Memory) BIOS (Basic Input Output System) Gruppe 2 - CPU

12 Virtuelle Speicheradressierung
Pufferspeicher Definition Anwendungsbereiche Cache Virtuelle Speicheradressierung Gruppe 2 - CPU

13 Registerspeicher Definition Arten Einzweckregister Mehrzweckregister
Schieberegister Zählregister Gruppe 2 - CPU

14 Mikroprogrammspeicher
Definition Einsatzbereiche Gruppe 2 - CPU

15 Zentralprozessoren Aufbau Leitwerk Rechenwerk Busse 11.04.2002
Gruppe 2 - CPU

16 Funktionseinheit der Zentraleinheit Umfasst Leitwerk und Rechenwerk
Aufbau Funktionseinheit der Zentraleinheit Umfasst Leitwerk und Rechenwerk Bei Arbeitsplatzrechner meist ein Chip Beispiel: Pentium 4 Gruppe 2 - CPU

17 Koordinationsfunktion für gesamten Rechner
Leitwerk Koordinationsfunktion für gesamten Rechner Steuert Ablauf des Befehls- und Datenflusses Besteht aus logischen Schaltungen und Registern Steuert Programmablaufgeschwindigkeit Gruppe 2 - CPU

18 Verknüpft die vom Leitwerk bezeichneten Daten
Rechenwerk Verknüpft die vom Leitwerk bezeichneten Daten Führt arithmetische und logische Operationen durch Aufgebaut aus Registern und binären Schaltnetzwerken Gruppe 2 - CPU

19 Interne Verbindungseinrichtungen Bestandteile CPU – Busse
Peripherie – Busse Gruppe 2 - CPU

20 Ein-/Ausgabesteuerung
Ein-/Ausgabesystem Ein-/Ausgabe-Register Ein-/Ausgabe-Unterbrechungen Ein-/Ausgabe Speicher DMA (Direct Memory Access) Gruppe 2 - CPU

21 Marktsituation/Entwicklungstendenzen
Speicherbausteine Mikroprozessoren Rechnerfamilien Gruppe 2 - CPU

22 Unterscheiden sich nach Speichertechnologie
Speicherbausteine Unterscheiden sich nach Speichertechnologie DRAM, EDORAM, SDRAM, RDRAM Und nach Bauform SIMM, DIMM, RIMM Gruppe 2 - CPU

23 Synchronous Dynamic RAM Am weitesten verbreitet
SDRAM Synchronous Dynamic RAM Am weitesten verbreitet Besteht aus sich entladenden Kondensatoren Speicherzugriff synchron zu Systembus Zwei Speicherbänke Zugriffszeiten: 8-12ns Gruppe 2 - CPU

24 Double Data Rate-SDRAM Weiterentwicklung von SDRAM
DDR-SDRAM Double Data Rate-SDRAM Weiterentwicklung von SDRAM Es werden beide Flanken des Systembustaktes genutzt ‚Doppelte Datenrate‘ Gruppe 2 - CPU

25 16 Bit breiter Bus, mit 400 MHz getaktet Nicht kompatibel mit SDRAM
RDRAM Rambus Dynamic RAM 16 Bit breiter Bus, mit 400 MHz getaktet Nicht kompatibel mit SDRAM Bis zu drei Mal schneller Gruppe 2 - CPU

26 Die Art der ‚Verpackung‘ der Speicherchips
Bauformen Die Art der ‚Verpackung‘ der Speicherchips Heute üblich: DIMM (dual in-line memory module) 168 Anschlüsse (Pins) Zwei bis sechzehn SDRAM-Chips pro Modul Vorgänger: SIMM (single in-line memory module) Gruppe 2 - CPU

27 Produktion 2000 weltweit: Fast vier Milliarden SDRAM-Speicherchips
Markt und Zukunft Produktion 2000 weltweit: Fast vier Milliarden SDRAM-Speicherchips Biotechnik Quantenchips Beides erst in einigen Jahren marktreif Gruppe 2 - CPU

28 Integrierte Steuerungen in Geräten aller Art
Mikroprozessoren Integrierte Steuerungen in Geräten aller Art Zentral-, Hilfs- und Zusatzprozessoren in Computern Unterscheidung: CISC- und RISC-Prozessoren Gruppe 2 - CPU

29 Complex Instruction Set Computer Bei PCs üblich
CISC-Prozessoren Complex Instruction Set Computer Bei PCs üblich Wenige, komplexe Befehle Beispiele: Intel Pentium 4 AMD Athlon Gruppe 2 - CPU

30 Pentium 4 vs. AMD Athlon Intel führt derzeit bei Taktfrequenz
Benchmarktest Zukünftige Entwicklungen Strukturbreite der Transistoren Gedehntes Silikon Pentium4 2,1 GHz 270 Pentium4 1,7 GHz 245 Athlon 1,53 GHz 288 Athlon 1,33 GHz 255 Gruppe 2 - CPU

31 Haupteinsatzgebiete:
RISC-Prozessoren Hohe Leistung durch: Einfache, schnelle Befehle Ausgeprägte Pipeline-Architektur Große Zahl von Registern Haupteinsatzgebiete: Workstations Server Beschränkt bei PCs (POWER-Architektur) Gruppe 2 - CPU

32 Server und Superrechner
Rechnerfamilien Personalcomputer Wearables Workstations Server und Superrechner Gruppe 2 - CPU

33 Personalcomputer Absatz 2000 weltweit: ca.15% Zuwachs gegenüber 1999
130 Mio. PCs Wert: € 140 Mrd. ca.15% Zuwachs gegenüber 1999 Aufteilung: Schreibtisch-PCs: 75% Notebooks: 20% PCs, die als Server verwendet werden: 5% Gruppe 2 - CPU

34 Kleiner Markt mit großem Potential Marktführer: Xybernaut
Wearables ‚Tragbare‘ Computer Kleiner Markt mit großem Potential Marktführer: Xybernaut Gruppe 2 - CPU

35 Traditionelle Workstations: RISC-Architektur
Einsatzgebiet Traditionelle Workstations: RISC-Architektur Daneben zunehmend Standardkomponenten aus PC-Welt Unterschiede zu PCs verschwinden Gruppe 2 - CPU

36 Server und Superrechner
Jeder Rechner kann als Server dienen Herstellerumsatz 2000 weltweit: € 65 Mrd. Marktwachstum 2000 weltweit: 17% Marktführer: IBM Sun Microsystems Hewlett-Packard Gruppe 2 - CPU