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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RISC

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CISC

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Arbeitsspeicher

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EVA-Prinzip

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Komponenten eines Von-Neumann-Rechners

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Steuerwerk

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CPU Register

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Cache

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Level-1-Cache

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Level-2-Cache

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Level-3-Cache

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Arbeitsspeicher - Random Access Memory (RAM)

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Grundlagen der IT

RISC
Reduced Instruction set computer
  • Handys
  • Maschinen Befehl durch mikrobefehl ausgeführt werde 
  • Wenige einfache befehle
  • Viele mehrzweckregister
  • Speicherzugriff über load und store befehle

Grundlagen der IT

CISC
Complex instruction set computer
  • Maschinenbefehl durch mikroprogramm ausgeführt

Grundlagen der IT

Arbeitsspeicher
Random Access Memory
  • Inhalt ändert sich ständig
  • Nicht- persistenter Speicher (flüchtig)
  • Schneller als Festplatte
  • Langsamer als Register der CPU

Grundlagen der IT

EVA-Prinzip
Computer arbeiten danach
Über Eingabeeinheit (z.B. Tastatur, Maus, USB-Stick) gelangen Daten in den Computer
Verarbeitung dieser Daten findet in der Zentraleinheit statt
Ausgabe mittels eines Ausgabegeräts (z.B. Bildschirm, Drucker)

Grundlagen der IT

Komponenten eines Von-Neumann-Rechners
CP​U:
  • Steuerwerk
  • Rechenwerk (ALU mit Register)

  • Speicherwerk
  • Eingabewerk
  • Ausgabewerk

Grundlagen der IT

Steuerwerk
  • Ist für das sequentielle abarbeiten des im Speicher befindlichen Programms verantwortlich 
  • Zum abarbeiten wird ein Befehlszähler auch befehlszeiger genannt, verwendet
  • Dieser zeigt beim Start immer auf den ersten Befehl des Programms 
  • Befehl wird in den Speicher geladen und ausgeführt
  • Im nächsten Schritt wird der befehlszeiger inkrementiert
  • Steuerwerk kann durch Befehle z.B. Auf Speicher zugreifen oder sprungbefehle ausführen
  • Sprungbefehl verändert den befehlszähler und unterbricht damit die sequentielle Ausführung des programms
  • Bedingter Sprung: verzweigt abhängig von einem Ergebnis einer logischen Operation (if-Anweisung)
  • Unbedingter Sprung: Sprung ist bereits vor Programmstart eindeutig (GoTo, Methodenaufruf)

Grundlagen der IT

CPU Register
  • Schnellste Speichertyp des Computers
  • Sehr, sehr klein (entspricht meist der Wortbreite eines Prozessors 8,16,32 oder 64 Bit)
  • Nicht erweitetbar, da in CPU integriert 
  • Flüchtiger Speicher
  • Zu Beginn der Mikro Prozessoren waren Register die einzigen, die in CPU integriert waren
  • Besitzen enge Verbindungen zu prozessorkomponenten
  • Arbeitsreichster, befehlszählerregister, befehlsregister
  • ALU rechnet mit den Werten der Arbeitsregister
  •  Meist wenige Register (2,4,6,8)

Grundlagen der IT

Cache
  • besonders schneller Pufferspeicher
  • Sehr klein
  • Größe und Geschwindigkeit abhängig von Cache typ
  • Nicht erweiterbar, da in CPU integriert 
  • Flüchtiger speicher
  • Speichert die zuletzt ausgeführten Befehle und bearbeiteten Daten zwischen
  • Fall diese benötigt werden, können sie sehr schnell abgerufen werden
  • Cache Speicher wurde aus wirtschaftlichen Gründen eingeführt und die Leistungsfähigkeit bei vertretbaren Kosten zu steigern

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

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

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 

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