Grundlagen Informatik und Programmierung an der Hochschule Ruhr West

Karteikarten und Zusammenfassungen für Grundlagen Informatik und Programmierung an der Hochschule Ruhr West

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Southbridge

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Von-Neumann-Rechnerkonzept

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einfaches Rechenwerk

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Grundlagen Informatik und Programmierung

Northbridge
Memory controller hub
Verbunden mit dem CPU, Arbeitsspeicher, Grafikkarte

Grundlagen Informatik und Programmierung

Von-Neumann-Zyklus:

1. Fetch: Der nächste Befehl wird aus dem Speicher in das Befehlsregister der CPU geladen 2. Decode: Befehl wird für das Rechenwerk übersetzt 3. Fetch Operands: Die Operanden für den Befehl werden aus dem Speicher in die Register des Rechenwerks geladen 4. Execute: Rechenwerk führt den Befehl mit den Operanden aus 5. Update Instruction Pointer: Erhöhe den Befehlszähler um 1 (wenn zuvor kein Sprungbefehl)

Grundlagen Informatik und Programmierung

x += a ist das selbe wie?
x = x + a

Grundlagen Informatik und Programmierung

Unicode Transformation Format

Kodierungsvorschrift für Unicode

Ziel: Häufig verwendete Schriftzeichen benötigen weniger Speicherplatz

Grundlagen Informatik und Programmierung

Verindungsbus
drei Bestandteile
Datenbus (zwischen einzelnen Komponenten des Rechners)
Adressbus (Speicheradressen übertragen)
Steuerbus(Kommunikation im Bussystem) 

Grundlagen Informatik und Programmierung

ASCII-Code

7-Bit-Zeichenkodierung

95 darstellbare Zeichen, 33 Steuer- & Sonderzeichen (nicht darstellbar)


Jedem Zeichen ist eine Zahl des ASCII-Code zugeordnet

Grundlagen Informatik und Programmierung

Von-Neumann-Flaschenhals

• In früheren Zeiten waren Speicher und Busse deutlich schneller als die CPU. • Durch optimierte und parallele Berechnungen innerhalb der CPU ist diese nun erheblich schneller als Busse und Speicher. • Befehle und Daten müssen über den selben Bus aus dem selben Speicher geholt werden, dies führt zu einem Engpass (Flaschenhals) und damit Verzögerungen. • Abhilfe: Cache-Zwischenspeicher • extrem schneller Speicher direkt an oder nahe der CPU • hält Kopien von Teilen des Arbeitsspeichers • „intelligente“ Vorhersagemechanismen, welche Speicherzellen dort sinnvoll zwischengespeichert werden

Grundlagen Informatik und Programmierung

Southbridge
I/O Controller hub
Verbunden mit der Northbridge und allen Medien(Festplatte Maus Audio Netzwerk und Erweiterungskarten

Grundlagen Informatik und Programmierung

Von-Neumann-Rechnerkonzept

Hauptkomponenten: Rechenwerk, Steuerwerk, Arbeitsspeicher, Ein-/Ausgabeeinheit, Verbindungsbus • Programme und Daten im selben Speicher • Speicher ist in gleichgroße Zellen aufgeteilt, Zugriff über fortlaufende Adressen

Befehle und Daten werden binär gespeichert • Programme werden taktgesteuert sequentiell abgearbeitet (Ausnahme: Sprungbefehle, bedingte Verzweigungen) • Arithmetische, logische und Transportbefehle, bedingte Sprünge, Ein- und Ausgabe-Befehle, Unterbrechung

Grundlagen Informatik und Programmierung

einfaches Rechenwerk

1. Operand wird zuvor im Akkumulator (Akku) gespeichert, einem Allzweckregister, in das auch das Ergebnis geschrieben wird für evtl. weitere Rechenschritte (ein Register ist eine Speicherstelle direkt an der CPU) • 2. Operand direkt aus dem Speicher • Auszuführende Operation vom Steuerwerk • Ergebnis wird im Akku und Arbeitsspeicher abgelegt • Flags werden an das Steuerwerk zurückgeliefert, beeinflussen u.U. den weiteren Programmablauf

Grundlagen Informatik und Programmierung

Unicode/ UCSS

Alphanummerischer Zeichensatz der ISO zur Kodierung von Buchstaben, Satzzeichen, Sonderzeichen, Ziffern

Ziel: Zeichen / Textelemente aller bekannten Schriftkulturen und Zeichensysteme festhalten

Grundlagen Informatik und Programmierung

Harcard-Architektur

Jeweils eigener Speicher und Bus für Befehle und Daten • höhere Geschwindigkeit, Befehle und Daten können parallel geladen werden • unbeabsichtigtes Überschreiben von Programmcode ausgeschlossen • Busse können unterschiedliche Breite haben • Nachteil: unflexible Speicherausnutzung

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