Rechnerorganisation. (10,11) Informationskodierung (12,13,14) TECHNISCHE UNIVERSITÄT ILMENAU. IHS, H.- D. Wuttke `09
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- Helge Holzmann
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1 Rechnerorganisation Mathematische Grundlagen (1) Boolesche Algebren: : BMA, BAA (2,3) Kombinatorische Schaltungen (4,5) Automaten (6,7) Sequentielle Schaltungen (8) Programmierbare Strukturen (9) Rechneraufbau und ~funktion~ (10,11) Informationskodierung (12,13,14)
2 Rechnerorganisation Mathematische Grundlagen (1) Boolesche Algebren: : BMA, BAA (2,3) Kombinatorische Schaltungen (4,5) Automaten (6,7) Sequentielle Schaltungen (8) Programmierbare Strukturen (9) Rechneraufbau und ~funktion~ (10, 10,11) Informationskodierung (12,13,14)
3 Gesamtansicht Harvard-Architektur
4 Gesamtansicht Von-Neumann Neumann-Architektur
5 Problem des gemeinsamen Speichers Von-Neumann Neumann-Architektur Fehlerhafter Speicherzugriff
6 Zyklischer Befehlsablauf Arithmetik-Befehl ADD AL,$2F
7 Zyklischer Befehlsablauf Befehlsphasen Befehl Operanden Befehl Resultat holen dekodieren adressieren laden ausführen speichern Befehlszeiger erhöhen hen (fetch) (decode) (load) (execute) (store) Applet (Uni( Hamburg)
8 Zyklischer Befehlsablauf Transport-Befehl MOV AL, [$2521]
9 Zyklischer Befehlsablauf Sprung-Befehl JMP $
10 Befehlskodierung: Beispiele Operationsteil Adress.-Art Adressteil 1.Operand 2.Operand 2 Bit 2.Operand 2 Bit (Ziel) 1 Bit (Quelle) 3 Bit Mnemonik Befehlskode Hex MOV A, MOV B,[7] F ADD A,B ** JNC * 101 E5,ED ADD A, A1 HLT 00 ** * *** F
11 Befehlskodierung Operationen Transport Verknüpfung Verzweigung MOV ADD JNC Steuerung HLT 00 Operandenadressen Register A B 0 1 Speicher [0] [7] 111 unmittelbar (Direktwert) Adressierung Register 00 Speicher Direktwert 01 10
12 Befehlskodierung: Beispiele Operationsteil Adress.-Art Adressteil 1.Operand 2.Operand 2 Bit 2.Operand 2 Bit (Ziel) 1 Bit (Quelle) 3 Bit Mnemonik Befehlskode Hex MOV A, MOV B,[7] F ADD A,B ** JNC * 101 E5,ED ADD A, A1 HLT 00 ** * *** F
13 Geschichte (x86) Jahr Typ Bus Operationen Transistoren Takt (MHz) HS (MB) PC - Standards ,74 0, /~88 16 / IBM PC XT/AT 85 (80) * / MPC 1 (1992) 386SX /16 97 Pentium MMX 32 4,5 Mio MMX- Befehle 3D Audio/Video 02 Pentium IV Mio 2000 SSE (P3) MPEG4 MP3 07 Core 2 Duo Mio SSE4.1 Vista
14 Architekturmerkmale Register, Speicher Operationen Adressierungsarten Datentypen
15 Architekturmerkmale Register, Speicher
16 x86 - Architektur Registersatz
17 x86 Architektur II Registersatz
18 x86 Architektur II Flags
19 Architekturmerkmale Register, Speicher Operationen Adressierungsarten Datentypen
20 Architekturmerkmale Operationen
21 Steuerwerk Operationen: Arithmetik +, -, *22 (Shift( L), :22 (Shift( R) Logik AND, OR. NOT Transport RAM, Reg., EA Verzweigung alternative Folgeadresse
22 Operationen - Ausgewählte Befehle
23 Ausgewählte Befehle II
24 Ausgewählte Befehle III keine Flag- Beeinflussung bei Transport- und Sprung- Befehlen
25 Architekturmerkmale Register, Speicher Operationen Adressierungsarten Datentypen
26 Architekturmerkmale Adressierungsarten
27 Befehlsaufbau Adressenreduktion: Operand 1 => Akku Operand 2 Resultat => Akku Folgebefehl + 1 ( Befehlsz( Befehlszähler ) Reduktion auf 1 bzw. 2 Adressen
28 Einfache Adressierungsarten
29 Adressierungsarten Adressierung der Operanden von Bedeutung bei Assemblerprogrammierung ermöglicht die Verwaltung von einfachen Datenstrukturen Vektoren Felder problematisch für f r Compiler => RISC
30 Adressierungsarten Unmittelbare Adressierung (Direktwert)
31 Adressierungsarten Direkte Registeradressierung
32 Adressierungsarten Direkte Speicheradressierung
33 Adressierungsarten Indirekte Registeradressierung
34 Adressierungsarten Indizierte Adressierung
35 Adressierungsarten Basisadressierung
36 Adressierungsarten Basis- indizierte Adressierung
37 Adressierungsarten Absolute Befehlsadressierung
38 Adressierungsarten Relative Befehlsadressierung
39 Komplexe Adressierungsarten
40 Befehlsaufbau Arbeitsspeicher 1 GigaByte 2 30 Byte = Byte 30 Bit je Operandenadresse??? => Virtuelle Speicherverwaltung
41 Logische / Physikalische Adresse Adressierungsarten beziehen sich auf Logische Adresse: gemäß Befehl physikalische Adresse: Adresse am Dekoder des Speichers Abhängig von MMU (Memory Management Unit)
42 Logische / Physikalische Adresse Beispiel x86:
43 Architekturmerkmale Register, Speicher Operationen Adressierungsarten Datentypen
44 Architekturmerkmale Datentypen
45 Architekturmerkmale Datentypen Daten eines Typs sind gleich bzgl. Ausführbare Operationen Struktur Interpretation Wertebereich Beispiele: ASCII, BCD, REAL (FP)
46 Das war s s für f r heute Viel Spaß beim Wiederholen! Bis nächsten n Montag
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3.1 Architektur des von-neumann-rechners. 3. Grundlagen der Rechnerarchitektur
3. Grundlagen der Rechnerarchitektur 3.1 Architektur des von-neumann-rechners 3.1 Architektur des von - Neumann - Rechners 3.2 Maschinentypen: Einadressmaschine, Zweiadressmaschine 3.3 Befehlsformate und