Grundlagen der IT an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Grundlagen der IT an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

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Level-3-Cache

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Aufgaben des Memory Managements

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Memory Management Unit (MMU)

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Arbeitsspeicher - Random Access Memory (RAM)

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Virtueller Speicher

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Sichten auf den Speicher

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Unterschied Prozess und Threads

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Wort

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Byte

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Bit

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Grundlagen der IT

Level-3-Cache
  • Nochmals größer als L2-Cache (8 MiB bei Intel i7)
  • Langsamer als L2, schneller als RAM
  • L3 wird von den Prozessorkernen geteilt

Grundlagen der IT

Aufgaben des Memory Managements
  • Anwendungen und das Betriebsystem benötigen zum Ablauf Speicher (RAM), um Daten Zwischenspeichern und ablegen zu können
  • Werden Datem oder Programme benötigt, die sich nicht im RAM befinden, werden diese von einem Eingabewerk (z.B. Festplatte) gelesen
  • Entwickler der Anwendungssoftware müssen sich nicht explizit um das Memory Management kümmern 

Grundlagen der IT

Memory Management Unit (MMU)
  • Konvertiert virtuelle Speicheradressen in physikalische Speicheradressen (memory mapping)
  • Dies muss sehr schnell gehn, daher wird eine spezielle Hardware-Einheit, die MMU, verwendet
  • Übersetzung der Adressen geschieht parallel zu den übrigen Aktivitäten der CPU 
  • Oftmals eine MMU pro Kern 

Grundlagen der IT

Arbeitsspeicher - Random Access Memory (RAM)
  • Schneller Speicher, auf den wahlfrei zugegriffen werden kann und der seinen Inhalt beim Abschalten des Stroms verliert
  • Schneller mittelgroßer Speicher (mehrere GiB)
  • Nicht in CPU integriert 
  • Erweiterbar
  • Flüchtiger Speicher 

Grundlagen der IT

Virtueller Speicher
  • Sollte mit der Adresse 0 beginnen 
  • Sollte unabhängig von der Größe des physikalischen Hauptspeichers sein
  • Speicherfragmente werden für den jeweiligen Prozess so dargestellt, als ob sie aus einem kontinuierlichen Bereich, beginnend bei Adresse 0, stammen
  • Benötigt der Prozess mehr Speicher als vorhanden, werden inaktive Speicherbereiche auf einen Sekundärspeicher (meist Festplatte) ausgelagert – swapping 

Grundlagen der IT

Sichten auf den Speicher

logische Sicht: 

  • Jeder Prozess besitzt seinen privaten, virtuellen Speicher

Physikalische Sicht

  • Der Speicher (hier:RAM) ist eine endliche Folge von Speicherzellen

Grundlagen der IT

Unterschied Prozess und Threads

  • Prozess hat eigenen Speicherbereich
  • Threads sind nicht eigenständig
  • Threads laufen in Prozessen

  • Threads behalten Benutzerkontext (in Windows wird Hardwarekontext rausgestrichen)

Grundlagen der IT

Wort

  • kleinste adressierbare Einheit
  • 2 Bytes = 1 Wort
  • 4 Bytes = Doppelwort
  • 8 Bytes = Quadwort

Grundlagen der IT

Byte

  • Bits werden zu Gruppen gefasst
  • 8 Bit = 1 Byte
  • Rechner arbeitet mit Gruppen von Bits (Bytes)
  • besteht aus 2 Nibbles

Grundlagen der IT

Bit

  • kleinstmögliche Einheit der Information
  • max. zwei Antwortmöglichkeiten (ja/nein, wahr/falsch, links/rechts)

Grundlagen der IT

Level-1-Cache
  • Sitzt direkt im Prozessorkern 
  • Arbeitet mit der selben Taktrate wie der Prozessor
  • Sehr klein (32 kiB bei Intel i7)

Grundlagen der IT

Level-2-Cache
  • Meist im Prozessorinneren, nicht Prozessorkern, untergebracht (nur in der Nähe des Kerns)
  • In Ausnahmefällen auch auf dem Mainboard
  • Immernoch deutlich schneller als RAM
  • Langsamer als L1-Cache
  • Größer als L1-Cache 4x 256 KiB bei Intel i7

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