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Description
Flashcards by David Bratschke, updated more than 1 year ago
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Created by David Bratschke
about 8 years ago
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| Question | Answer |
| Aus welchen vier Funktionseinheiten besteht ein Computer? | Rechenwerk, Leitwerk, Speicher, Ein-/Ausgabe |
| Was bestimmt die Maschinenwortbreite eines Computers? | Die Anzahl der Datenleitungen (vom und zum Prozessor) |
| Bei welchen Systemen werden in der Regel Architekturen mit geringerer Maschinenwortbreite eingesetzt? | Bei eingebetteten Systemen z.B. |
| Was ist ein "Rechenwerk"? | Ein universelles Operationswerk, das elementare arithmetische und logische Operationen beherrscht und über mehrere Register verfügt |
| Nenne die vier Funktionseinheiten, über die ein Rechenwerk i.d.R. verfügt. | ALU Registerblock Shifter Statusregister |
| Wozu dienen die Register im Rechenwerk? | Diese nehmen die Operanden auf, die miteinander verknüpft werden sollen |
| Ergänze: Die ALU kann jeweils ... Registerinhalte ....? | zwei Registerinhalte logisch oder arithmetisch miteinander verknüpfen |
| Wodurch wird bestimmt, welche Operation die ALU ausführen soll? | Durch ein Steuerwort |
| Wo wird das Ergebnis einer Verknüpfung von ALU hingeschrieben? | In ein Ergebnisregister des Rechenwerkes |
| Was ist neben der ALU und dem Registerblock meist ebenfalls noch in einem Rechenwerk vorzufinden? | Ein Schaltnetz(/werk) für Schiebeoperationen, ein sog. "Shifter" |
| Wann ist ein Shifter besonders nützlich? | wenn zwei binäre Zahlen multipliziert oder dividiert werden sollen und die ALU nur addieren kann. |
| Wozu dient das Statusregister im Rechenwerk? | zur Erfassung besonderer Ergebnisse, die das Leitwerk auswertet, um bedingte Verzweigungen in Steueralgorithmen für Befehle auszuführen |
| Kann das Statusregister wie Datenregister gelesen und geschrieben werden? | Meistens ja |
| Wie werden die einzelnen Bits des Statusregisters genannt? | Flag |
| Ergänze: Das Leitwerk stellt ein .... Steuerwerk dar. | umschaltbares |
| Wodurch wird das Leitwerk gesteuert? | Durch den jeweiligen Operationscode (Opcode) der einzelnen Befehle |
| Nenne die drei Schritte durch die das Leitwerk den Programmablauf steuert. | - Befehl aus Speicher holen - Befehl ins Befehlsregister speichern - Opcodes in Folge von Steuerwörtern umsetzen |
| Wie wird das Befehlsregister noch genannt? | Instructionregister (IR) |
| Aus welchen drei Komponenten besteht das Leitwerk? | - Befehlsregister (IR) - Befehlszähler (PC) - Ablaufsteuerung |
| Wie arbeitet die Ablaufsteuerung im Leitwerk? | zyklisch, immer im Wechsel: Holephase, Ausführungsphase... |
| Wie werden die Hole und Ausführungsphase noch genannt? | fetch und execute |
| Wozu dient der Befehlszähler im Leitwerk? | wird benötigt um die Befehle (u. ggf. die Operanden) im Speicher zu adressieren |
| Wohin zeigt der Befehlszähler während der Holephase des Leitwerks? | Auf den Maschinenbefehl, der vom Speicher in das Befehlsregister geladen und anschließend ausgeführt wird. |
| Wohin zeigt der PC während der Ausführungsphase eines Befehls? | Auf den nächsten auszuführenden Befehl |
| Inwiefern unterscheiden sich Hole- und Ausführungsphase eines Befehls hinsichtliches des Taktes? | Die Holephase ist für alle Befehle gleich, während die Ausführungsphase mehrere Taktzyklen andauern kann. |
| Welche drei wesentlichen Befehlsarten werden in der Regel von einem Prozessor unterstützt? | - Datentransferbefehle - Verknüpfungsbefehle - Verzweigungsbefehle |
| Welche vier Schritte führt der Prozessor aus, nachdem ein Verknüpfungsbefehl geholt und ins Befehlsregister geschrieben wurde? | - Operanden aus Registerblock auslesen - Verknüpfung in der ALU - Ergebnis in Registerblock schreiben - neuen PC-Wert bestimmen |
| Welche Schritte führt der Prozessor aus, nachdem ein load-Befehl geholt und ins Befehlsregister geschrieben wurde? | - Bestimmung der Speicheradresse - Lesezugriff auf den Speicher - Speichern des Datums ins Zielregister - neuen PC-Wert bestimmen |
| Welche Schritte führt der Prozessor aus, nachdem ein store-Befehl geholt und ins Befehlsregister geschrieben wurde? | - Bestimmung der Speicheradresse - Inhalt des Quellregisters auslesen - Schreibzugriff auf den Speicher - neuen PC-Wert bestimmen. |
| Wie wird die Speicheradresse bei load und store-Befehlen bestimmt? | häufig als Summe eines Registerinhalts und einer konstanten Verschiebung (displacement, offset) |
| Welche zwei Arten von Verzweigungen gibt es bei Maschinenbefehlen? | die unbedingte Verzweigung (Jump) und bedingte Verzweigung (Branch) |
| Wie funktioniert eine unbedingte Verzweigung (jump)? | Der PC-Wert wird einfach mit dem neuen Wert überschrieben zu dem verzweigt werden soll |
| Wie funktioniert eine bedingte Verzweigung? (branch) | wird nur dann ausgeführt, wenn eine im Befehl vorgegebene Bedingung erfüllt ist. |
| Was ist eine PC-absolute Adressierung? | Wenn bei einer Verzweigung der neue PC-Wert als Operand des Sprung-Befehls direkt vorgegeben (absolute Adresse) wird |
| Was ist eine PC-relative Adressierung? | Bei einer Verzweigung wird der neue PC-Wert aus dem alten PC-Wert und einer dazu zu addierenden Adressverschiebung (Offset) berechnet |
| Welche Schritte muss der Prozessor bei einem Jump ausführen? | Bestimmung des neuen PC-Werts und Überschreiben des PC mit diesem |
| Was muss der Prozessor bei einer bedingten Verzweigung ausführen? | - Bestimmung des neuen PC-Werts - Prüfung der Bedingung - ggf. Überschreiben des PC |
| Warum empfiehlt es sich eher relative Adressierung bei Verzweigungen zu benutzen? | Damit ein Programm beliebig verschiebbar im Speicher bleibt |
| Wovon hängt die Dauer der einzelnen Verknüpfungs-, Datentransfer-, und Verzweigungsbefehle ab? | Von der jeweiligen Adressierungsart |
| Was legt die Adressierungsart fest? | Wie während der Ausführung des Befehls auf die Operanden zugegriffen wird |
| Ergänze: Je mehr Adressierungsarten zur Verfügung stehen, desto kürzer ...? | Werden die Maschinenprogramme |
| Was ist der Nachteil von vielen Adressierungsarten? | Es steigen der Hardwareaufwand und die Zahl der benötigten Taktzyklen zur Ausführung einzelner Befehle. |
| Wann bzw. wodurch kann der Aufwand zur Implementierung eines Befehlssatzes gering gehalten werden? | je gleichartiger die Teilschritte der drei Befehlsklassen Verknüpfung, Datentransfer, Verzweigung sind |
| Wie müssen die einzelnen Befehle strukturiert sein, damit man eine Befehlspipeline implementieren kann? | es muss eine feste Anzahl von Teilschritten für die einzelnen Befehle zu finden sein |
| Wie funktioniert eine Befehlspipeline? | Teilschritte mehrerer Befehle können zeitlich überlappend ausgeführt werden. (Fließbandprinzip) |
| Was ist der Vorteil einer Befehlspipeline? | dadurch kann der Befehlsdurchsatz erheblich gesteigert werden |
| Bei welcher Art von Prozessoren wird das sog. Befehlspipelining konsequent eingesetzt? | Bei den sog. "RISC"-Prozessoren |
| Wofür steht "RISC"? | "Reduced Instruction Set Computer" |
| Wofür steht "CISC"? | "Complex Instruction Set Computer" |
| Wodurch unterscheiden sich "RISC"-Prozessoren von "CISC"-Prozessoren? | RISC-Prozessoren ermöglichen Speicherzugriffe nur mit Load-und Store-Befehlen, CISC-Befehle können die Operanden über diverse Adressierungsarten sogar direkt im Speicher ansprechen |
| Welchen Vorteil bieten CISC-Prozessoren? | einen hohen Komfort bei der Programmierung in Maschinensprache |
| Welche Prozessorarchitektur ist heute eher verbreitet? RISC oder CISC? | Hauptsächlich RISC |
| Aus welchen zwei Komponenten bestehen Maschinenbefehle? | Opcode und Adressfeld |
| Was kennzeichnet einen sog. Ein-Wort-Befehl? | Dass nur ein einziges Maschinenwort zur Darstellung des Befehls benötigt wird |
| Wann kommen i.d.R. Ein-Wort-Befehle zum Einsatz? | Wenn die Operanden in Rechenwerksregistern stehen |
| Für welche Anwendungsfälle werden Mehr-Wort-Befehle benutzt? | Wenn die Operanden oder Daten direkt im Speicher abgelegt sind |
| Bei welcher Art von Prozessoren sind Mehrwortbefehle ausschließlich vorzufinden? | Bei CISC - Prozessoren |
| Wie ist ein typischer CISC-Befehl aufgebaut? | 1 Wort: Opcode, Adresse Operand 1 2. Wort: Adresse Operand 2 3. Wort: Adresse Ergebnis |
| Was sind Nachteile einer CISC-Architektur? | Mehr Hardwareaufwand, und nur sehr viele Teilschritte bzw. Taktzyklen zur Umsetzung eines CISC-Befehls |
| Was ist ein Assemblerprogramm? | Ein Programm bei dem den Opcodes und Adressen zur besseren Lesbarkeit symbolische Namen zugeordnet sind |
| Wie nennt man Programme, welche Assemblerprogramme in reine Maschinensprache übersetzen? | Assembler |
| Wie kann ein im Speicher vorhandener Speicherplatz in der Regel angesprochen werden? | Über eine binäre Adresse |
| Wie groß ist in der Regel ein Speicherplatz, der durch den Prozessor adressiert werden kann? | In der Regel entspricht das der Maschinenwortbreite |
| Wo ist bei jedem Computersystem das Urladeprogramm ( Bootstrap Loader) bzw. ein einfaches Betriebssystem (Monitor) abgelegt? | In einem extra ROM |
| Wie kann die CPU bei der Übertragung großer Datenblöcke bei Ein- und Ausgabe entlastet werden? | Entweder durch Direct Memory Access (DMA) oder durch einen: extra Input/Output Processor (IOP) |
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