Rechnerstrukturen at Fachhochschule Lübeck | Flashcards & Summaries

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Lernmaterialien für Rechnerstrukturen an der Fachhochschule Lübeck

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TESTE DEIN WISSEN

Zahlendarstellungen -> Festkommazahl (nichtnegativ)

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TESTE DEIN WISSEN

 Feste Position des Dezimalkommas

  • n Vorkommastellen 

  • k Nachkommastellen 

 Insgesamt Ziffernfolge der Länge d=n+k 


 Beispiel: 101,001(2) = 5,125 (10)

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TESTE DEIN WISSEN

Stellenwertsystem

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TESTE DEIN WISSEN

Ein Stellenwertsystem ist ein Schema, mit dem Zahlen mithilfe von Ziffern eindeutig dargestellt werden. Am gebräuchlichsten ist das Dezimalsystem bzw. Zehnersystem. 


Beispiel:
9367 = 9 · 1000 + 3 · 100 + 6 · 10 + 7 · 1 = 9 · 103 + 3 · 102 + 6 · 101 + 7 · 100

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TESTE DEIN WISSEN

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware ->

Assembler-Ebene 

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TESTE DEIN WISSEN

• Kommandos der Maschinensprache in symbolischer Notation ermöglichen leichter verständliche Programmierung an der HW/SW-Schnittstelle

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TESTE DEIN WISSEN

Code

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TESTE DEIN WISSEN

Definition: 

 Ein Code f über den Alphabeten A und B ist eine injektive Abbildung (auch Codierung genannt) der Form f: A*->B* . Er ordnet Wörtern aus Zeichen von A Wörter aus Zeichen von B zu. 

 Ein Code heißt entzifferbar, wenn es die Umkehrabbildung f-1: B*->A* gibt.

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TESTE DEIN WISSEN

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware -> 

Hardware-Ebene

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TESTE DEIN WISSEN

• Betrachtung der Komponenten auf digitaler Ebene von Bussen, Gattern, Speicherzellen etc. 

• Das Verhalten des Rechners (insb. der CPU) auf dieser Ebene wird bei der Produktion bestimmt. 

• Der Rechner kann formal als kommunizierende Automaten modelliert werden

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TESTE DEIN WISSEN

Ausführen einer Anwendung

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TESTE DEIN WISSEN

Die Funktionen jeder Abstraktionsebene werden durch eine Sprache dieser Ebene verfügbar. 

Jede Ebene realisiert ihre Funktionen durch Kombination der Funktionen der nächst niedrigeren Ebene 

Zwei mögliche Formen der Übersetzung: 

• Übersetzen (Compilieren): Verwendet von Anwendungs- bis Assembler-Ebene 

• Interpretieren: Verwendet von den HW-realisierten Schichten Maschinensprache, Mikroprogramm und der BS-Ebene

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TESTE DEIN WISSEN

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware ->

Anwendungsebene

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TESTE DEIN WISSEN

Wahrnehmung der Rechners nur durch das Anwendungsprogramm und dessen Funktionen, z.B. Textverarbeitung, Spiel, etc.

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TESTE DEIN WISSEN

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware -> 

Ebene der höheren Programmiersprachen 

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TESTE DEIN WISSEN

Rechner wird als Black Box wahrgenommen, die irgendwie die Instruktionen des Programmes ausführt

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TESTE DEIN WISSEN

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware ->

Betriebssystem-Ebene 

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TESTE DEIN WISSEN

• Abstraktion von der unterliegenden HW durch das BS 

• Bereitstellen von SW-Schnittstellen zur Kontrolle der HW 

• Erleichterung der Bedienung durch Übernehmen von Verwaltungsarbeit 

• Erweiterung der Funktionen durch neuen Konzepte

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TESTE DEIN WISSEN

Stellenwertsysteme formal

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TESTE DEIN WISSEN

Definition -> 

Ein Stellenwertsytem ist ein Tripel S=(b,Z,δ) mit • b>=ℕ, b≥2 die Basis des Stellenwertsystems • Z ist eine b-elementige Menge von Symbolen, auch als Ziffern bezeichnet • 

δ :  Z->{0,1,…,b-1} eine Abbildung, die jeder Ziffer umkehrbar eindeutig eine natürliche Zahl zwischen 0 und b-1 zuordnet.

 Beispiel Dezimalsystem (Basis 10): 

   • Zehn Ziffern: 0,1,2, … ,8, 9 

   • 123 = 1*102 + 2*101 + 3*100

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TESTE DEIN WISSEN

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware ->

Maschinensprache-Ebene 

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TESTE DEIN WISSEN

• Direkte Programmierung der HW/SW-Schnittstelle in Binärkodierung. 

• Befehlsumfang ist durch Architektur des Rechners definiert (bzw. andersherum). 

• Umfangreiche Befehlssätze bedeuten eine komplexe HW 

• Komplexe Befehle (Multiplikation) müssen nicht vorhanden sein (RISC). Dies ermöglicht Komplexität für Geschwindigkeitsoptimierungen zu nutzen (z.B. Pipelining)

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TESTE DEIN WISSEN

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware -> 

Mikroprogramm-Ebene

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TESTE DEIN WISSEN

• Allgemeines Funktionsprinzip nach dem Fetch-Decode-Execute-Zyklus: 

    Befehl aus Hauptspeicher holen 

    Dekodieren, Operanden holen 

    Ausführen, Operationswerke ansteuern 

• Bausteine der CPU (Schaltnetze und Speicherelemente) durch Steuerleitungen kontrolliert 

• Steuersignale vom Steuerwerk generiert, Funktion durch geladenen Befehl ausgewählt, Erzeugt durch sog. Mikroprogramm in ROM innerhalb der CPU (CISC)

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Beispielhafte Karteikarten für deinen Rechnerstrukturen Kurs an der Fachhochschule Lübeck - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Zahlendarstellungen -> Festkommazahl (nichtnegativ)

A:

 Feste Position des Dezimalkommas

  • n Vorkommastellen 

  • k Nachkommastellen 

 Insgesamt Ziffernfolge der Länge d=n+k 


 Beispiel: 101,001(2) = 5,125 (10)

Q:

Stellenwertsystem

A:

Ein Stellenwertsystem ist ein Schema, mit dem Zahlen mithilfe von Ziffern eindeutig dargestellt werden. Am gebräuchlichsten ist das Dezimalsystem bzw. Zehnersystem. 


Beispiel:
9367 = 9 · 1000 + 3 · 100 + 6 · 10 + 7 · 1 = 9 · 103 + 3 · 102 + 6 · 101 + 7 · 100

Q:

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware ->

Assembler-Ebene 

A:

• Kommandos der Maschinensprache in symbolischer Notation ermöglichen leichter verständliche Programmierung an der HW/SW-Schnittstelle

Q:

Code

A:

Definition: 

 Ein Code f über den Alphabeten A und B ist eine injektive Abbildung (auch Codierung genannt) der Form f: A*->B* . Er ordnet Wörtern aus Zeichen von A Wörter aus Zeichen von B zu. 

 Ein Code heißt entzifferbar, wenn es die Umkehrabbildung f-1: B*->A* gibt.

Q:

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware -> 

Hardware-Ebene

A:

• Betrachtung der Komponenten auf digitaler Ebene von Bussen, Gattern, Speicherzellen etc. 

• Das Verhalten des Rechners (insb. der CPU) auf dieser Ebene wird bei der Produktion bestimmt. 

• Der Rechner kann formal als kommunizierende Automaten modelliert werden

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Q:

Ausführen einer Anwendung

A:

Die Funktionen jeder Abstraktionsebene werden durch eine Sprache dieser Ebene verfügbar. 

Jede Ebene realisiert ihre Funktionen durch Kombination der Funktionen der nächst niedrigeren Ebene 

Zwei mögliche Formen der Übersetzung: 

• Übersetzen (Compilieren): Verwendet von Anwendungs- bis Assembler-Ebene 

• Interpretieren: Verwendet von den HW-realisierten Schichten Maschinensprache, Mikroprogramm und der BS-Ebene

Q:

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware ->

Anwendungsebene

A:

Wahrnehmung der Rechners nur durch das Anwendungsprogramm und dessen Funktionen, z.B. Textverarbeitung, Spiel, etc.

Q:

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware -> 

Ebene der höheren Programmiersprachen 

A:

Rechner wird als Black Box wahrgenommen, die irgendwie die Instruktionen des Programmes ausführt

Q:

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware ->

Betriebssystem-Ebene 

A:

• Abstraktion von der unterliegenden HW durch das BS 

• Bereitstellen von SW-Schnittstellen zur Kontrolle der HW 

• Erleichterung der Bedienung durch Übernehmen von Verwaltungsarbeit 

• Erweiterung der Funktionen durch neuen Konzepte

Q:

Stellenwertsysteme formal

A:

Definition -> 

Ein Stellenwertsytem ist ein Tripel S=(b,Z,δ) mit • b>=ℕ, b≥2 die Basis des Stellenwertsystems • Z ist eine b-elementige Menge von Symbolen, auch als Ziffern bezeichnet • 

δ :  Z->{0,1,…,b-1} eine Abbildung, die jeder Ziffer umkehrbar eindeutig eine natürliche Zahl zwischen 0 und b-1 zuordnet.

 Beispiel Dezimalsystem (Basis 10): 

   • Zehn Ziffern: 0,1,2, … ,8, 9 

   • 123 = 1*102 + 2*101 + 3*100

Q:

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware ->

Maschinensprache-Ebene 

A:

• Direkte Programmierung der HW/SW-Schnittstelle in Binärkodierung. 

• Befehlsumfang ist durch Architektur des Rechners definiert (bzw. andersherum). 

• Umfangreiche Befehlssätze bedeuten eine komplexe HW 

• Komplexe Befehle (Multiplikation) müssen nicht vorhanden sein (RISC). Dies ermöglicht Komplexität für Geschwindigkeitsoptimierungen zu nutzen (z.B. Pipelining)

Q:

Abstraktionsebenen der Rechnerhardware -> 

Mikroprogramm-Ebene

A:

• Allgemeines Funktionsprinzip nach dem Fetch-Decode-Execute-Zyklus: 

    Befehl aus Hauptspeicher holen 

    Dekodieren, Operanden holen 

    Ausführen, Operationswerke ansteuern 

• Bausteine der CPU (Schaltnetze und Speicherelemente) durch Steuerleitungen kontrolliert 

• Steuersignale vom Steuerwerk generiert, Funktion durch geladenen Befehl ausgewählt, Erzeugt durch sog. Mikroprogramm in ROM innerhalb der CPU (CISC)

Rechnerstrukturen

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